티타늄의 화학적 성질은 주로 산화 상태 +4에 의해 결정됩니다. 왜냐하면 +4이 티타늄의 가장 안정적인 상태이기 때문입니다. 티타늄 복합체는 사면체 기하학을 갖는 사염화티타늄(TiCl 4 )을 제외하고는 팔면체 배위 기하학을 가지고 있습니다. 사염화티타늄의 산화 상태가 높을수록 공유 결합 정도가 높아집니다. 전이 금속으로서 티타늄은 수성 리간드 티타늄 이온 착물로 알려진 수성 Ti(IV) 착물을 형성하는 것으로 알려져 있습니다.
산화물, 황화물 및 알콕사이드
티타네이트는 사염화티타늄(TiCl·) 및 티탄산바륨(BaTiO3)과 같은 테트라티타늄 화합물입니다. 압전 특성을 갖고 있어 소리와 전기를 상호 변환하는 변환기로 사용할 수 있습니다. 일메나이트(FeTiO3)는 티타네이트 화합물입니다.
모든 산화티타늄 중에서 가장 중요한 것은 이산화티타늄(TiO²)으로, 흰색의 반자성 고체인 금홍석, 예추석, 브루카이트의 세 가지 다결정 상태로 존재합니다. 별, 루비, 사파이어는 별빛의 이산화티타늄(TiO²) 특성을 갖고 있어 별을 형성하는 광택을 냅니다.
티타늄(III,V) 산화물(Ti3O&sup5;)은 수소 존재 하에서 고온에서 이산화티타늄(TiO2)을 환원시켜 생성된 보라색 반도체입니다.
티타늄(III,IV) 산화물(Ti3O&sup4;)은 내식성과 미적 목적을 위해 표면에 티타늄 산화물을 기상 코팅하는 데 사용됩니다.
티타늄 알콕사이드는 사염화티타늄과 알코올의 반응으로 생성되며 졸-겔 공정을 통해 고체 이산화티타늄을 증착하는 데 사용됩니다.
티타늄 이소프로폭시드는 Sharpless 에폭시화 공정을 사용하여 키랄 유기 화합물을 제조하는 데 사용할 수 있습니다.
티타늄 설파이트 화합물에는 여러 유형이 있으며 그 중 이황화티타늄이 일반적으로 사용되는 유일한 화합물입니다. 층상 구조를 갖고 있어 리튬이온 배터리 제조 시 양극으로 사용된다.
질화물과 탄화물
질화 티타늄과 탄화 티타늄은 내화 전이 그룹의 구성원입니다.
질화 티타늄은 두 가지 공유 화합물의 특성을 가지고 있습니다.
매우 높은 경도
높은 융점
높은 끓는점
열역학적 안정성
열 전도성
전도도
질화티타늄(TiN)은 모스 경도가 9.0로 사파이어, 탄화규소와 동일하며 표면이 금빛으로 빛나기 때문에 드릴비트 등 절삭공구 코팅재로 사용되며 심미적인 목적으로도 사용됩니다. . 반도체 제조에서는 차단재 역할을 합니다.
할로겐화물
티타늄 할로겐화물은 티타늄과 할로겐 가스(X²) 사이의 직접적인 반응에 의해 생성됩니다. 가장 일반적인 할로겐화 티타늄은 무색의 휘발성 액체인 사염화 티타늄(TiCl4)입니다. 산업용 사염화티타늄은 담황색이며 공기 중에서 가수분해되어 흰 구름을 방출합니다.
사염화티타늄은 크롤 공정의 일부로 광석에서 티타늄 금속을 추출하는 데 사용됩니다.
티타늄 할라이드는 루이스산으로 사용됩니다.
할로겐화 티타늄 사요오드화 티타늄(TiI&sup4;)은 Van Arkel 공정에서 나옵니다.
티타늄(III)과 티타늄(II)은 삼염화티타늄과 이염화티타늄을 형성하는 데 사용되며 폴리올레핀 생산의 촉매 및 유기화학의 환원제로 사용됩니다.
티타늄 금속 제조 공정
Kroll 공정은 조티타늄을 티타늄 금속으로 변환하는 데 사용됩니다. 공정의 단계에는 추출, 정제, 스폰지 생산, 합금 제조, 성형 및 성형이 포함됩니다. 프로세스의 각 단계는 비용과 시간이 많이 소요되기 때문에 어느 산업도 5단계를 모두 수행할 수 없으며 개별 산업은 다양한 단계를 완료합니다.
추출
추출을 통해 광석은 회사로 운송되어 티타늄 함유 광물 형태로 가공됩니다. 다양한 종류의 광석 중에서 루타일(rutile)과 티탄나이트(ilmenite)가 가장 일반적으로 가공에 사용됩니다. 일메나이트는 철 함량을 제거하기 위해 전처리가 필요합니다. 광석은 염소와 탄소가 포함된 유동층 반응기에 배치되고 900도까지 가열됩니다. 화학 반응으로 인해 부산물로 일산화탄소와 함께 불순한 형태의 사염화티타늄이 생성됩니다. 철을 포함한 불순물은 사염화티타늄에 존재하며 이산화티타늄을 생산하려면 제거해야 합니다.
정화
사염화티타늄은 고온 진공 증류로 정제됩니다. 추출과정에서 생산된 금속은 대형 증류탱크에 넣고 가열됩니다. 정제 공정에서는 분별과 침전을 통해 불순물을 분리합니다. 원소마다 끓는점이 다르기 때문에 증류 중에 다양한 원소가 끓는점에 도달하면 제거됩니다. 제거된 불순물에는 바나듐, 실리콘, 마그네슘, 지르코늄 및 철이 포함됩니다.
스펀지 형성
스펀지가 형성되면서 정제된 사염화티타늄이 액체 형태로 스테인레스 스틸 반응 용기에 부어집니다. 마그네슘을 첨가하고 혼합물을 1100도까지 가열하여 마그네슘이 염소와 반응하여 염화마그네슘을 형성할 수 있도록 합니다. 아르곤 가스는 산소 및 질소와의 반응을 피하기 위해 공기를 제거하기 위해 용기로 펌핑됩니다. 이 과정에서 생산되는 티타늄은 순수 티타늄이 아닌 고체 형태의 티타늄입니다. 드릴링 공정을 통해 용기에서 제거되고 물과 염산의 혼합물로 처리되어 과잉 마그네슘과 염화마그네슘이 제거됩니다. 이 공정으로 생산된 티타늄은 스폰지와 같습니다.
합금 생성
순수 티타늄 스폰지는 소모성 전극 전기 아크로를 사용하여 다양한 합금 및 고철과 혼합되어 합금을 만듭니다. 금속을 적절한 비율로 녹이고 혼합한 후 연탄을 압축하고 용접하여 스폰지 전극을 형성합니다. 이 스폰지 전극은 진공 아크로에서 녹아 다양한 산업 및 상업용 제품을 제조하기 위한 추가 가공을 위한 잉곳을 형성합니다.
성형 및 성형
잉곳은 용광로에서 꺼내어 결함 검사를 거쳐 티타늄 합금 제품 제조에 사용하기 위해 포장 및 배송됩니다. 각 잉곳의 특성을 확인하여 고객 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오. 잉곳은 제품 제조 과정에서 용접, 성형, 주조, 단조 및 분말 야금과 같은 다양한 공정을 거칩니다.
Kroll 공정의 부산물
티타늄이 불순물로부터 분리되면 크롤 공정의 부산물인 마그네슘과 염화마그네슘이 남게 되며, 이는 마그네슘과 염소를 안정적인 형태인 고체 마그네슘과 염소 가스로 분리하는 회수 탱크에서 회수됩니다. 수집 과정에서 염소는 회수 장치 상단에 수집됩니다. 고체 마그네슘과 염소는 Kroll 공정에서 재사용하기 위해 저장됩니다.
합금 생성
네 번째 단계에서는 순수 티타늄 스폰지를 다양한 합금 및 고철과 혼합하여 소모성 전극 전기 아크로의 도움으로 사용 가능한 합금을 만듭니다. 필요한 모든 금속을 원하는 비율로 녹이고 혼합한 후 덩어리를 압축하고 용접하여 스폰지 전극을 형성합니다. 이 스폰지 전극은 진공 아크로에서 녹아 잉곳을 형성합니다. 이러한 잉곳은 일반적으로 상업적으로 허용되는 잉곳을 만들기 위해 계속해서 용융됩니다.
성형 및 성형
Kroll 공정의 마지막 단계에서는 잉곳을 용광로에서 꺼내어 결함이 있는지 검사한 후 티타늄 합금 제품 제조에 사용하기 위해 발송됩니다. 각 잉곳의 성능을 점검하여 고객 요구 사항이 충족되는지 확인하십시오. 강괴는 용접, 성형, 주조, 단조, 분말야금 등 다양한 공정을 거쳐 최종적으로 완제품으로 성형됩니다. 그것은 모두 필요한 제품의 사양에 따라 다릅니다.
Kroll 공정의 부산물
크롤 공정에서 티타늄이 불순물로부터 분리되면 다량의 마그네슘과 염화마그네슘이 남게 됩니다. Kroll 공정의 부산물은 재활용 장치에서 즉시 회수됩니다. 재활용 탱크는 마그네슘과 염소를 안정적인 형태로 분리합니다. 그것은 고체 형태의 마그네슘과 기체 형태의 염소입니다. 염소는 회수 탱크 상단에서 수집되며 두 구성 요소는 모두 Kroll 공정에서 재사용됩니다.
