티타늄 용도 및 응용

티타늄 산업 체인은 다음 네 부분으로 나눌 수 있습니다.

1 티타늄 광석, 금홍석 등을 1차 선광하여 물리적인 방법으로 더 높은 등급의 정광을 얻는 것.

2 고순도 이산화티타늄은 정광의 가공, 정제를 통해 제조되며 이산화티타늄 산업에 사용됩니다.

사산화티타늄은 산화, 환원 및 티타늄 스폰지를 생산하는 기타 공정을 통해 삼염화티타늄을 생산합니다.

4. 티타늄 및 티타늄 합금 생산에 사용되는 티타늄 잉곳의 조밀한 결정 구조를 얻기 위해 티타늄 스폰지를 주조합니다.

티타늄 스폰지

티타늄 스폰지

티타늄 스펀지는 사염화티타늄을 마그네슘이나 나트륨으로 환원시켜 순도 98.5%-99.7%의 티타늄 스펀지를 얻는 것을 말합니다. 티타늄 산업의 생산에서 가장 중요한 원료입니다. 티타늄 스펀지는 1차 제품의 티타늄 금속 생산 공정으로, 산업용 순수 티타늄을 추가로 주조한 후 티타늄 잉곳을 가져와야 하며 해당 티타늄 또는 티타늄 합금으로 가공할 수 있습니다.

티타늄 스펀지의 제조: 주로 마그네슘 열환원법(Kroll 방법), 나트륨 환원법(Hunt 방법) 및 용융염 전기분해. 마그네슘 환원방식의 장점은 마그네슘을 재활용할 수 있다는 점이다. 이에 비해 제품 품질은 더 좋고 금속 불순물 함량은 낮지만 단일로의 생산 능력은 더 작고 나트륨 소비량은 더 큽니다. 그리고 용융염 전기분해는 아직 준공업적인 실험 단계에 있습니다.

이산화티타늄과 그 응용

이산화티타늄

과학적으로 이산화티타늄(TiO2)으로 알려진 이산화티타늄은 광학적, 색소적 특성이 뛰어난 매우 안정적인 산화물로 주로 백색 무기안료로 사용됩니다. 무독성이며 피복력이 가장 좋고 백색도와 명도가 가장 우수하며 세계 최고의 성능을 지닌 백색안료로 평가되며 코팅, 플라스틱, 제지, 인쇄잉크, 인쇄잉크 등의 산업에 널리 사용됩니다. 화학섬유, 고무, 화장품 등.

중국 이산화 티타늄 응용 분야 글로벌 이산화 티타늄 응용 분포

황산 및 염소화 이산화티타늄 공업적 생산방법: 황산 생산기술은 성숙되고 설비가 간단하지만 생산공정과 환경오염이 심각하다는 단점이 있다. 염소화 기술이 발전하고 생산 능력이 크고 제품 품질이 높으며 백색도 및 입자 크기 분포 범위가 좁습니다. 동시에 염소도 재활용할 수 있습니다. 단점은 원료에 대한 요구 사항이 너무 엄격하고 원료가 TiO2 함량이 90%-95%인 천연 또는 합성 금홍석 및 티타늄 슬래그여야 한다는 것입니다.

이산화티타늄 생산을 위한 황산 공정

이산화티타늄의 황산 생산과정

염소화법에 의한 이산화티타늄 생산공정

염소화법에 의한 이산화티타늄 생산공정

이산화티타늄에는 금홍석(rutile), 아나타제(anatase) 및 판상(plate)의 세 가지 결정 유형이 있습니다. 판형 티타늄 유형은 산업계에서 안료로 사용할 수 없으며 주로 사용되는 안료는 아나타제 및 금홍석 이산화티타늄입니다.

금홍석 이산화티타늄은 고순도, 미세하고 균일한 입자, 우수한 광학적 특성, 강한 굴절력, 높은 무색력, 강한 은폐력, 낮은 오일 흡수, 수분 분산 등의 장점을 가지고 있습니다. 주로 코팅 산업에 사용됩니다. 인쇄 잉크, 화학 섬유, 고무, 유리, 화장품, 비누, 플라스틱, 제지. 금홍석 이산화티탄은 아나타제 이산화티타늄의 장점을 가질 뿐만 아니라 더 나은 내후성과 피복력을 가지고 있으며 주로 고급 산업용 페인트, 광택 라텍스 페인트, 플라스틱, 높은 착색력 및 고무 재료의 빠른 요구 사항, 고급 종이 코팅에 사용됩니다. 안료 성능으로 볼 때 금홍석 이산화티타늄은 2010년 중국에서 대부분의 코팅 처리 제품 표면에서 아나타제 이산화티타늄, 금홍석 이산화티타늄보다 우수합니다. 2010년 중국의 금홍석 이산화티타늄 총량은 57%로 세계 수준인 90%에 훨씬 못 미쳤다. 앞으로 중국의 금홍석 이산화티타늄 비율은 여전히 ​​개선의 여지가 더 많습니다.

현재 이산화티타늄 산업은 세 가지 주요 조정을 겪고 있습니다. (1) 세계 이산화티타늄 생산 증가는 상대적으로 느린 반면 아시아 태평양 지역, 특히 중국의 이산화티타늄 생산 증가는 더 빠르며 아시아의 세계 이산화티타늄 산업 -태평양 지역, 특히 중국의 추세 이동은 명백합니다. (2) 이산화티타늄 성능의 하류 수요가 높아짐에 따라 이산화티타늄 코팅 공정은 모든 종류의 특수 이산화티타늄에 대한 중요한 수단이 되었으며 이산화티타늄 산업은 일반 제품에서 일반 제품으로 지속적으로 발전했습니다. 제품. 특수 제품(3)이 최근 출시되었습니다. 이산화티타늄은 아나타제형과 금홍석의 두 가지 유형으로 나뉘며, 아나타제형 이산화티타늄은 여전히 ​​높은 가격으로 인해 시장 점유율의 일부를 차지하고 있지만 미래 개발 추세로서 금홍석형 이산화티타늄을 사용하는 업계의 성과는 여전히 우수합니다. 중국의 이산화티타늄 제품 구조에서 금홍석 이산화티타늄의 비율이 증가하여 약 57%를 차지하지만 여전히 세계의 90% 비율보다 훨씬 낮습니다. 중국의 이산화티타늄 제품구조는 금홍석 이산화티타늄 방향으로 활발히 발전하고 있다. 요약하면, 중국의 이산화티타늄 산업, 특히 특수 금홍석 이산화티타늄에 대한 전망은 여전히 ​​낙관적입니다.

티타늄 및 티타늄 합금 적용

티타늄은 1950년대에 개발된 중요한 금속 구조로 밀도가 낮고 비강도가 높으며 내식성이 우수하고 열전도율이 낮으며 무독성, 비자성, 용접 가능, 생체 적합성, 표면 장식 등을 갖춘 티타늄 합금이 널리 사용됩니다. 항공, 항공우주, 화학 산업, 석유, 전력, 의료, 건설, 스포츠 용품 및 기타 분야. 세계 많은 국가에서 티타늄 합금 소재의 중요성을 인식하고 연구 개발을 수행하여 실제로 적용해 왔습니다.

티타늄 및 티타늄 합금의 응용 분야

2011년 전 세계 상업 항공 소비 비율은 46%에 이르렀고, 보호용 티타늄 비율은 9%(주로 군용 항공)이며, 항공 분야 티타늄 소비 비율은 50% 이상입니다. 공업용 티타늄 소비 비율은 43%이고 신흥 시장의 티타늄 소비 비율은 2%입니다.

티타늄 제품에 대한 지역적 수요 구조에는 뚜렷한 차이가 있습니다.

지역별 티타늄 제품 수요 구조에는 뚜렷한 차이가 있습니다. 미국과 유럽연합, 특히 미국에서는 티타늄 제품에 대한 항공우주 및 방위산업 수요가 항공우주 및 방위산업에서 약 50%를 차지합니다. 일본에서는 화학 산업의 산업용 티타늄이 수요를 지배하고 있습니다. 일본 티타늄 협회에 따르면 항공우주 분야는 일본 티타늄 수요의 2-3%만을 차지합니다. 일본의 상황과 매우 유사하게 티타늄 제품에 대한 수요의 대부분은 화학 및 에너지 부문에서 발생하며 항공우주 부문은 10%에 불과합니다. 중국은 세계 최대의 티타늄 생산국이자 소비국 중 하나가 되었지만 생산량의 대부분은 프레임, 골프 클럽 또는 화학 산업 자체의 부식 방지 배관에 사용되는 낮은 등급의 티타늄으로 제한되었습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 아시아 항공우주 분야에서 사용되는 티타늄의 양이 급격히 증가했기 때문에 티타늄 시장의 미래가 더 밝다는 것은 분명합니다.

글로벌 티타늄 소비 구조 중국 티타늄 소비 구조

항공우주

항공우주 분야에서는 티타늄이 서방 국가, 특히 미국에 집중되어 있으며 이 분야에 사용되는 티타늄 소재의 60%가 미국에 집중되어 있습니다. 아시아 국가 중 일본과 중국 모두 티타늄 분야에 약 10% 정도 투자하고 있다. 그러나 최근에는 아시아 항공우주 산업의 급속한 발전으로 항공우주 분야에서의 티타늄 소비가 증가할 것입니다. 전 세계적으로 항공우주산업은 티타늄 시장에서 중추적인 위치를 차지하고 있으며, 역사적으로 티타늄 산업의 변화는 항공우주산업과 밀접하게 연관되어 왔다.

경제 성장으로 새로운 높은 수요가 추가되어 2011년 전 세계 티타늄 생산량이 1,480만 톤에 달했으며 그 중 약 640만 톤의 상업용 항공 티타늄이 여전히 거대하며 향후 20년 동안 수요가 증가할 것으로 예상됩니다. 새로운 항공기는 약 300만대이며, 동시에 기존 항공기의 티타늄 수요에 대한 새로운 항공기의 경우 20년 이내에 상업용 항공기의 티타늄 평균 수요가 40톤/프레임이 될 것으로 예상됩니다. 향후 20년 동안 상업용 항공용 티타늄 소재의 전 세계 수요는 약 1억 2천만 톤으로, 연평균 성장률은 약 17%, 티타늄 소재의 연간 평균 수요는 600만 톤으로 예상됩니다. 민간 항공 티타늄 소재 분야는 급속한 성장을 보일 것입니다. 군용항공 분야 역시 새로운 기회가 될 것입니다. 글로벌 지정학적 긴장과 세계 군사비 지출 증가로 인해 군용 항공 분야에서도 새로운 수요가 나타날 것으로 예상됩니다.

민간 항공기

항공기에서 티타늄 합금의 주요 용도는 다음과 같습니다.

(1) 구조 중량 감소 및 구조 효율성 향상: 항공기 구조 중량 계수 요구 사항에 대한 첨단 전술 기술 성능(예: 초음속 항공기)은 상대적으로 낮습니다(예: 동체 구조 중량/일반 항공기 이륙 중량) 및 티타늄 합금 강강의 특성에 가까운 강도를 가지지만 구조용 강철 및 고온 합금 대신 밀도가 작아 구조의 무게를 크게 줄이고 비용을 절감합니다. 엔진을 예로 들어보겠습니다. 통계에 따르면 항공기 엔진의 품질은 1kg당 1kg씩 감소하며 비용 사용은 약 220-440 미국 달러까지 줄일 수 있습니다.

(2) 고온 부품 요구 사항 사용: 티타늄 합금은 350도에서 장기간 작업할 수 있는 Ti{2}}Al-4V와 같은 내열성이 우수하므로 평면에서 고온 부품(예: 후방 동체 등)은 고온 성능을 대체할 수 있습니다. 알루미늄 합금의 요구 사항을 충족하지 않습니다. TC11은 장기간 작업을 위해 500도일 수 있습니다. 엔진의 가압 부품은 고온 합금 및 스테인레스강을 대체합니다.

(3) 복합 구조와 일치하는 요구 사항을 충족합니다. 무게를 줄이고 스텔스 요구 사항을 충족하기 위해 고급 항공기는 다수의 복합 재료, 티타늄 합금을 사용하고 복합 재료의 강도와 강성이 더 잘 일치하므로 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 체중 감소 효과. 동시에 전위가 더 가깝기 때문에 갈바니 커플 링 부식이 발생하기 쉽지 않으므로 구조 구성 요소 및 패스너의 해당 부분은 티타늄 합금 사용에 적합합니다.

(4) 높은 내식성 및 긴 수명 요구 사항 충족: 티타늄 합금은 높은 피로 수명 및 우수한 내식성을 갖고 있어 구조의 내식성 및 수명을 향상시킬 수 있으며 첨단 항공의 높은 신뢰성 및 긴 수명 요구 사항을 충족합니다. 엔진 수명.

군용 항공기

군용무기의 개발 및 조달은 앞으로도 경량화 및 유연성의 방향으로 계속 발전할 것이며, 전투기의 전투성능 요구사항을 충족시키기 위해서는 첨단 설계 기술의 활용과 더불어 다수의 무기 활용도 필요하다. 뛰어난 성능을 지닌 소재와 앞선 기술, 제조기술을 보유하고 있습니다. . 다수의 티타늄 합금, 고급 티타늄 합금의 적용 수준을 향상시키는 것은 중요한 조치 중 하나입니다. 1960년대 이후 외국 군용기에 사용되는 티타늄의 양은 해마다 증가해 왔으며, 유럽과 미국이 설계한 각종 첨단 군용 전투기와 폭격기에 들어가는 티타늄 합금의 양은 20% 이상으로 안정되었으며, 신형 모델에 사용되는 티타늄 합금의 비율은 20% 이상으로 안정화되었습니다. 소비가 크게 증가했습니다.

자동차 산업

연료 소비를 줄이고 유해 폐기물(CO2, NOX 등) 배출을 줄이는 것은 자동차 산업 기술 발전의 주요 원동력이자 방향 중 하나가 되었습니다. 연구에 따르면 경량화는 연료를 절약하고 오염을 줄이는 효과적인 방법입니다. 자동차 질량이 10% 감소하면 연료 소비는 8%-10% 감소하고 배기가스 배출량은 10% 감소할 수 있습니다. 주행 시 차량의 가속 성능이 향상되고, 차량의 안정성과 소음, 진동이 개선됩니다. 충돌 안전성을 고려하면 차량 중량이 가벼워지면 관성이 작아 제동 거리가 줄어듭니다.

알루미늄, 마그네슘, 티타늄과 같은 경량 재료와 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 등과 같은 기타 대체 재료가 선호되는 경량화 방법입니다. 2009년 전세계 자동차 티타늄 사용량은 3000톤에 달했습니다. 티타늄을 자동차에 적용한 것은 오랜 역사를 거쳐 현재 거의 모든 자동차가 티타늄을 사용하고 있으며, 일본의 티타늄 자동차는 600톤 이상을 보유하고 있으며 세계 자동차 산업의 발전과 함께 티타늄 자동차는 여전히 빠르게 증가하고 있습니다.

티타늄 사용의 장점은 다음과 같습니다. 무게 감소, 연료 소비 감소; 동력 전달 효율을 향상시키고 소음을 줄입니다. 진동을 줄이고 부하를 줄입니다. 자동차의 내구성과 환경 보호를 향상시킵니다.

의료 산업

티타늄 스플라이스 나사 티타늄은 의료 분야에서 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. 티타늄은 인간의 뼈에 가깝고 생체 적합하며 인체에 독성 부작용이 없습니다. 휴먼임플란트는 인간의 생명과 건강과 밀접한 특수한 기능성 소재입니다. 다른 금속 재료와 비교하여 티타늄 및 티타늄 합금을 사용하면 다음과 같은 장점이 있습니다. 1. 경량; 낮은 탄성 계수; 3. 비자성; 4. 무독성; 5. 내식성; 6. 높은 강도와 ​​인성. 수술용 임플란트에 티타늄 합금의 사용은 매년 5-7%의 비율로 증가하고 있습니다. 티타늄 및 티타늄 합금 대퇴골, 고관절, 상완골, 두개골, 무릎 관절, 팔꿈치 관절, 어깨 관절, 중수지 관절, 턱 및 판막 심장, 신장 분화막, 혈관 확장제, 부목, 보철물, 조임 나사 제조는 인체에 ​​이식됩니다 수백 개의 금속 부품을 연구하여 좋은 결과를 얻었으며 의료계에서도 높은 평가를 받았습니다.

화학 산업

티타늄은 내식성, 기계적 성질, 가공성이 우수하여 국민경제의 여러 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 특히 화학제품 생산에서는 스테인리스강 대신 티타늄, 니켈 기반 합금 및 기타 희귀 금속을 내식성 재료로 사용합니다. 이는 생산량 증가, 제품 품질 개선, 장비 수명 연장, 소비 감소, 에너지 소비 감소, 비용 절감, 오염 방지, 노동 조건 개선 및 노동 생산성 향상에 매우 중요합니다.

티타늄은 화학 장비의 주요 부식 방지 재료 중 하나가 되었으며 화학 공장에서 내식성을 확립했습니다. 티타늄은 화학 장비의 이상적인 재료이지만 엔지니어와 기술자의 관심도 점점 더 높아지고 있습니다.

수년간의 홍보 끝에 티타늄과 그 합금은 우수한 내식성 재료로 화학 생산에 널리 사용되었습니다. 티타늄 장비의 적용 범위는 기존 소다회, 가성소다 산업에서 염소산염, 염화암모늄, 요소, 유기합성, 염료, 무기염, 농약, 합성섬유, 비료, 정밀화학 산업 등으로 확대되었으며 그 종류도 다양하다. 장비의 종류는 소형, 단일형부터 대형, 다양화까지 다양하게 개발되었습니다.

조사 결과 티타늄 열교환기가 57%, 티타늄 양극이 20%, 티타늄 용기가 16%, 기타가 7%로 나타났다. 화학 산업에서 화학 장비 중 가장 많은 양의 티타늄 열교환기인 "2개 염기"를 사용합니다.

최근 몇 년 동안 중국의 티타늄 소재 생산 기술은 급속히 발전하여 항공 우주 티타늄, 군용 티타늄, 차량용 티타늄 및 기타 매우 빠른 성장을 이루었으며 특히 항공 우주 분야에서는 화학 산업을 따라잡는 경향이 있습니다. . 전체적으로 티타늄 기술을 함유한 화학산업은 규모가 작고 부가가치가 낮은 제품이므로 티타늄을 함유한 화학산업의 비중은 점차 감소할 수밖에 없다.

해양공학

과학기술의 발달과 토지자원의 고갈이 증가함에 따라 인간의 개발과 해양의 이용이 중요한 과제로 부각되었습니다. 티타늄은 해수 내식성이 뛰어나 해수 담수화, 선박, 해양 열에너지 개발, 해저 자원 추출 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.

쇄빙선은 1960년대 초부터 선박 및 해양 엔지니어링 장비에 티타늄 및 티타늄 합금을 적용하는 연구를 시작했으며 많은 작업을 수행하여 기본적으로 다양한 등급, 다양한 특성, 티타늄 합금의 완전한 사양을 형성했습니다. 배들. 체계. 티타늄 및 티타늄 합금 자체의 특성으로 인해 선박 및 해양 장비의 적용에 고유한 이점이 있으므로 핵 잠수함, 잠수정, 원자 쇄빙선, 수중익선, 호버크라프트, 지뢰 찾기 및 프로펠러, 해수, 응축기, 열 교환기 및 기타 분야에 널리 사용됩니다. 곧.

선박 응용 분야에서 현재 중국 내 티타늄 사용은 매우 적으며 선박 총 중량의 1% 미만을 차지합니다.

선박 및 해양 엔지니어링 장비 분야의 티타늄 및 티타늄 합금은 개발 잠재력이 큽니다. 담수화 및 해안 발전소에서는 현재 중국의 담수화 및 해안 발전소 시장 수요가 엄청나기 때문에 티타늄 합금의 비용을 더욱 절감하고 제품 품질의 안정성을 향상시키기 위해 티타늄 합금 시장 전망의 적용이 매우 광범위할 것입니다. . 매우 넓습니다.

기와

티타늄은 일상 생활에서 매우 널리 사용되며 골프 헤드, 자전거 프레임, 테니스 라켓, 휠체어, 안경테 등 모든 곳에 티타늄이 적용된다고 할 수 있습니다.

스포츠에 사용되는 티타늄의 가볍고 높은 강도를 바탕으로 초기 테니스 라켓부터 배드민턴 라켓은 점차 골프 클럽, 스포츠카 경주 등으로 확대되었습니다. 2008년 중국의 레저스포츠 소비는 전체 티타늄 소비의 13%를 차지했는데, 골프 클럽과 샤프트에 사용된 티타늄의 양은 1,000톤 이상에 불과했습니다. 티타늄으로 만든 자전거 프레임도 매우 인기가 높습니다. 티타늄 자전거를 생산하는 회사는 거의 50개에 달하며, 미국은 티타늄 자전거의 최대 생산자이자 소비자였습니다. 티타늄의 가벼운 특성은 안경테에 사용되며, 티타늄은 피부 알레르기를 일으키기 쉽지 않으며, 양극 처리 후 티타늄 표면은 화려한 효과를 낼 수 있어 1980년대부터 안경테에 사용되었습니다.