TITAN

Häufigkeit und Gewinnung

Titan ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 22 und dem Symbol Ti. Es gehört zur Familie der Übergangsmetalle. Im Jahr 2023 waren die wichtigsten Titanproduzenten China, Mosambik und Südafrika*.

Titan wird aus Mineralien oder Mineralverbindungen (Anatas und Rutil) gewonnen, die Titanoxid (TiO2) enthalten. Die Gewinnung ist teuer, und es gibt noch keine Technologien, die es ermöglichen, die gesamten terrestrischen Ressourcen zu nutzen, obwohl Titan das neunte Element und das fünftmeist vorkommende Metall auf der Erde ist.

Die Gewinnung von reinem Titan aus Titanoxid erfordert komplexe chemische Verfahren.

Reines Titan, Titanlegierungen und Klassifizierung

Reines Titan kann dann geschmolzen oder in verschiedene Legierungen umgewandelt werden, von denen 34 bekannt sind. Reines Titan und seine Legierungen werden nach ihrem Grad klassifiziert (entsprechend reinem Titan oder einer spezifischen Legierung). Die Grade 1, 2, 3 und 4 entsprechen reinem Titan. Sie unterscheiden sich durch die gewählte Schmelzmethoden und die Anzahl der Schmelzvorgänge. Die mechanischen Eigenschaften von reinem Titan können daher erheblich variieren. Die Grade 5 bis 38 kategorisieren die verschiedenen Titanlegierungen. Der Grad 5 macht mehr als 50 % der Titanproduktion aus und ist in der Uhrenindustrie am weitesten verbreitet. Der Zusatz von Aluminium und Vanadium (TiAl6V4) verbessert weiter seine Härte sowie seine Stoß- und Korrosionsbeständigkeit.

Außergewöhnliche Eigenschaften

Die „mechanischen Qualitäten“ von Titan sind zahlreich und machen es in vielen Industrien (Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Medizintechnik und natürlich Uhrenindustrie) von Interesse. Titan ist leicht und mechanisch widerstandsfähig. Es ist amagnetisch, biokompatibel und sehr korrosionsbeständig. Die Eigenschaften von Titan bleiben bis zu Temperaturen von 600°C und bei kryogenen Temperaturen (-150 bis -273°C) unverändert. Es ist sehr oxidierbar, was ihm seine Korrosionsbeständigkeit verleiht. Sobald es der Luft oder dem Wasser ausgesetzt wird, bildet sich eine dünne Schicht (unter einem Mikrometer), die hauptsächlich aus Titanoxid (TiO2) besteht und das Metall sehr effektiv vor Korrosion schützt.

Titan ist ein schlechter elektrischer Leiter und eignet sich daher nicht für Fertigungsmethoden wie Elektroerosion oder Galvanikbehandlungen. Es bietet jedoch eine hervorragende Grundlage für Dampfphasenabscheidungen (CVD, PVD).

Titan ist auch ein sehr schlechter Wärmeleiter. Diese Eigenschaft, die häufig gesucht wird, macht die Bearbeitung von Titan jedoch komplex. Tatsächlich wird die beim Bearbeiten entstehende Wärme, die zwischen dem Werkzeug und dem Titanstück erzeugt wird, nicht gleichmäßig zwischen den beiden verteilt, sondern konzentriert sich auf das Werkzeug. Das Werkzeug überhitzt und nutzt sich daher viel schneller ab. Darüber hinaus neigt Titan bei hohem Druck oder Temperaturen über 300°C dazu, sich zu entzünden, was ein nicht unerhebliches Risiko darstellt.

Schließlich eignet sich Titan perfekt für neue additive Fertigungstechnologien wie selektives Laserschmelzen.

• Statista.com