Apa itu titanium?
Properties
- Simbol Atom: Ti
- Nomor Atom: 22
- Elemen Kategori: Transisi Logam
- Kepadatan: 4,506 / cm3
- Titik lebur: 3034 ° F (1668 ° C)
- Titik didih: 5949 ° F (3287 ° C)
- Kekerasan Moh: 6
Karakteristik
Paduan yang mengandung titanium dikenal karena kekuatannya yang tinggi, ringan, dan ketahanan korosi yang luar biasa.
Meskipun sekuat baja, titanium memiliki berat sekitar 40% lebih ringan, yang, bersama dengan ketahanannya terhadap kavitasi dan erosi, membuatnya menjadi logam struktural penting bagi para insinyur aerospace.
Titanium juga tangguh dalam ketahanannya terhadap korosi oleh media air dan kimia. Hal ini dilakukan dengan membentuk lapisan tipis titanium dioksida (TiO2) pada permukaannya yang sangat sulit untuk menembus bahan-bahan ini.
Memiliki modulus elastisitas rendah berarti titanium juga tidak terlalu fleksibel, tetapi kembali ke bentuk aslinya setelah membungkuk, sehingga penting untuk membentuk paduan memori.
Titanium bersifat non-magnetik dan biokompatibel (tidak beracun, non-alergenik), yang telah menyebabkan penggunaannya semakin meningkat di bidang medis.
Sejarah
Penggunaan logam titanium, dalam bentuk apa pun, hanya benar-benar dikembangkan setelah Perang Dunia II.
Bahkan, titanium tidak diisolasi sebagai logam sampai kimiawan Amerika Matthew Hunter memproduksinya dengan mengurangi titanium tetraklorida (TiCl4) dengan natrium pada 1910; Metode yang sekarang dikenal sebagai proses Pemburu.
Produksi komersial, bagaimanapun, tidak datang sampai setelah William Justin Kroll menunjukkan bahwa titanium juga bisa dikurangi dari klorida menggunakan magnesium pada 1930-an.
Proses Kroll tetap menjadi metode produksi komersial yang paling penting hingga hari ini.
Setelah metode produksi hemat biaya dikembangkan, penggunaan utama titanium yang pertama adalah di pesawat militer. Baik pesawat militer dan kapal selam Soviet dan Amerika (misalnya kapal selam Soviet Alfa dan Mike Kelas dan USAF F100 Super Sabre dan Lockheed A-12) yang dirancang pada 1950-an dan 1960-an mulai menggunakan paduan titanium. Pada awal 1960-an, paduan titanium mulai digunakan oleh produsen pesawat komersial juga.
Bidang medis, terutama implan gigi dan prosthetics, terbangun untuk kegunaan titanium setelah studi dokter Swedia Per-Ingvar Brånemark yang dimulai pada 1950-an menunjukkan bahwa titanium tidak memicu respon kekebalan negatif pada manusia, memungkinkan logam untuk berintegrasi ke dalam tubuh kita dalam suatu proses disebut osseointegration .
Produksi
Meskipun titanium adalah unsur logam paling umum keempat di kerak bumi (di belakang aluminium , besi , dan magnesium), produksi logam titanium sangat sensitif terhadap kontaminasi, terutama oleh oksigen, yang menyumbang perkembangan yang relatif baru dan biaya tinggi.
Bijih utama yang digunakan dalam produksi utama titanium adalah ilmenit, yang menyumbang sekitar 90% produksi, dan rutil, yang menyumbang 10% sisanya.
Sekitar 6,3 juta ton konsentrat mineral titanium diproduksi pada tahun 2010, meskipun hanya sebagian kecil (sekitar 5%) dari konsentrat titanium yang dihasilkan setiap tahun pada akhirnya berakhir di titanium metal. Sebaliknya, sebagian besar digunakan dalam produksi titanium dioksida (TiO2), pigmen pemutihan yang digunakan dalam cat, makanan, obat-obatan, dan kosmetik.
Pada langkah pertama dari proses Kroll, bijih titanium dihancurkan dan dipanaskan dengan batu bara kokas dalam atmosfer klorin untuk menghasilkan titanium tetraklorida (TiCl4). Klorida kemudian ditangkap dan dikirim melalui kondensor, yang menghasilkan cairan titanium klorida yang lebih murni 99%.
Titanium tetraklorida kemudian dikirim langsung ke pembuluh yang mengandung magnesium cair. Untuk menghindari kontaminasi oksigen, ini dibuat inert melalui penambahan gas argon.
Selama proses penyulingan konsekuen, yang dapat memakan waktu beberapa hari, bejana dipanaskan sampai 1832 ° F (1000 ° C). Magnesium bereaksi dengan titanium klorida, mengupas klorida dan menghasilkan titanium unsur dan magnesium klorida.
Titanium berserat yang dihasilkan sebagai hasilnya disebut sebagai spons titanium. Untuk menghasilkan paduan titanium dan ingot titanium dengan kemurnian tinggi, spons titanium dapat dileburkan dengan berbagai elemen paduan menggunakan berkas elektron, busur plasma atau peleburan vakum-busur.
Dengan harapan mengurangi biaya ekstraksi titanium, proses elektrolitik dan lainnya untuk memproduksi logam titanium terus aktif diteliti.
Karena sifatnya yang strategis, statistik produksi logam titanium bisa sulit didapat. Namun, diperkirakan total produksi spons titanium dunia adalah sekitar 150.000 ton pada tahun 2010. Negara-negara penghasil terbesar adalah Cina, Jepang, Rusia, Kazakhstan dan Amerika Serikat. Produsen besar spons titanium termasuk VSMPO (Rusia), Titanium Metals Corp (AS), RTI Intl. (AS), Fushun Jinming Titanium Industry (Cina), Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (Cina) dan Osaka Titanium Technology Co. (Jepang).
Aplikasi
Paduan logam titanium terutama digunakan dalam industri berikut:
- Aerospace
- Militer
- Medis
- Bahan kimia
- Barang olahraga
Selama beberapa dekade terakhir, produsen pesawat semakin beralih ke titanium sebagai komponen struktural utama. Dari penggunaan pertamanya di awal 1960-an, kandungan titanium rata-rata dalam maskapai penerbangan komersial Boeing telah meningkat dari sekitar 2% berat badan menjadi sekitar 15%. Lebih...
Sumber-sumber
> TIMET Video: Proses Kroll. Tersedia di situs International Titanium Association: http://www.titanium.org
Survei Geologi AS: Titanium. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/
Vulcan, Tom. 2010. Titanium: The Metal of the Gods . Hardassetinvestor.com.
> Ikuti Terence di Google+