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Titan


 
Titan (22Ti)

Titan ist ein "Übergangsmetall", welches sowohl im Flugzeugbau, als auch in der Raumfahrt seine Verwendung findet. Selbst aus dem Rennsport ist dieses sehr leichte und hochfeste Metall nicht mehr wegzudenken.
Meist kommen hier Legierungen z. B. mit Aluminium zum Einsatz.

Titan als Piercingschmuck
Da Titan sehr teuer ist, wird es meist in Form von Titan-Nitrid Schmuck angeboten. Was aber die wenigsten wissen ist, dass es sich hierbei "nur" um eine Titan Beschichtung handelt, welche jedoch nahezu unverwüstlich ist.
Auch für Leute mit schlechter Selbstheilung, ist diese Legierung von großem Vorteil (es eignet sich natürlich ebenso gut wie NIOB als Piercingschmuck) !
       

Für Implantate, prothetische Schrauben, Ohrenstecker und
Ohrenhänger verwendet man meist die Legierung Ti6Al4V ELI
Werkstoffnummer 3.7165.


Es ist eine Titanlegierung mit folgender Chemischer Zusammensetzung:

Die Zusammensetzung ist wie folgt : 
C=0.01%  Kohlenstoff
H=0.0081%  Wasserstoff
O=0.11%  Sauerstoff
V=4%  Vanadium
Fe=0.14%  Eisen
N=0.007%  Stickstoff
Al=5.97%  Aluminium
Ti=Rest  Titan

Eigenschaften:

rel. Atommasse: 47,88 Ionisierungseng.: 6,82 eV
Schmelzpkt.: 1933 K Konfiguration: [Ar] 3d² 4s²
Siedepkt.: 3533 K Oxidationszahlen: 4, 3, 2
Dichte: 4,51 g/cm³ Atomradius: 144,8 pm (a)
EN.: 1,3 Ionenradius: 61 pm (+4); 69 pm (+3)
Namensbedeutung
Titanen: Riesen der griechischen Mythologie (engl.: titanium)


Allgemein
Mit einem zeitlichen Abstand von nur vier Jahren wurde Titan gleich zweimal entdeckt: Zuerst fand es 1791 William Gregor im Eisensand von Cornwall, der zum größten Teil aus Titaneisenoxid bestand. Ohne von dieser Entdeckung zu wissen, wurde der deutsche Chemiker Klaproth im Jahre 1795 bei der Untersuchung von Erzproben auf das Oxid eines unbekannten Metalls aufmerksam. Auf ihn geht der Name Titanium zurück. 1825 gelang dann Berzelius die erste Darstellung von Titan, wobei die Proben noch stark verunreinigt waren. 1910 beherrschte man die Methode Titan mit einem Reinheitsgrad von 99,9% zu erhalten. Wirtschaftliche Bedeutung bekam es allerdings erst als 1938, als ein Verfahren zur industriellen Herstellung entwickelt worden war.


Vorkommen
Das Element ist ein Übergangsmetall und steht am Anfang der 4. Nebengruppe. Es ist gleichzeitig das häufigste Element seiner Gruppen und hat einen Anteil am Aufbau der Erdkruste von 0,4 Gew.-% Es steht an 10. Stelle der Elementhäufigkeit und ist damit häufiger als beispielsweise Kohlenstoff, Schwefel oder Phosphor. In der Natur kommt es stets gebunden vor. Die wohl wichtigsten Titan-Mineralien sind Titaneisenerz (Ilmenit) und die mineralischen Abkömmlinge von Titandioxid - Rutil, Anatas und Brookit. Erwähnenswert sind auch Perowskit und Sphen (Titanit). Titan ist in Böden und Gesteinen zumindest in Spuren praktisch allgegenwärtig. In granitischen Gesteinen findet man durchschnittlich 3000 ppm und in Kalkstein ca. 450 ppm. Im Wasser liegt es im gelösten Zustand primär in nicht-ionischer Form als Ti(OH)4 vor.


Eigenschaften
Titan ist ein hartes, dehnbares, silbrig-glänzendes Metall. Es verfügt über eine rauhe Oberflächenstruktur, die sich aber leicht polieren läßt.
TITAN läßt sich galvanisch färben;
Gegen korrodierende Einflüsse ist es widerstandsfähig, da es bei Luftkontakt sofort eine schützende Oxidschicht bildet. Bei Wärme dehnt es sich kaum aus und ist gleichzeitig ein guter elektrischer Leiter. Seine mechanische Festigkeit ist mit der von Stahl zu vergleichen. Die wichtigste Oxidationszahl ist +4. Unter dem Einfluß hoher Temperaturen verbindet es sich mit vielen Nichtmetallen: zum Beispiel Stickstoff und Sauerstoff sowie den Halogen. Wichtige Titanverbindungen sind Titandioxid und Titantetrachlorid.


Isotope
Titan ist ein Gemisch aus fünf stabilen Isotopen, von denen Ti-48 mit 73,8% bei weitem am häufigsten ist. Außerdem gibt es acht radioaktive Nuklide, die Halbwertszeit zwischen 47,3 Jahren (Ti-44) und 80 Millisekunden (Ti-41) aufweisen.


Verwendung
Erst mit dem Zweiten Weltkrieg begann die großtechnische Titanproduktion. Die Angaben über die jährliche Weltproduktion von metallischem Titan schwanken zwischen 100.000 und 1 Mio. Tonnen pro Jahr. Trotz der umfangreichen Ressourcen ist es bis heute aufgrund der aufwendigen Verfahren zu seiner Herstellung immer noch sehr teuer. Titan wird wegen seiner bemerkenswerten chemischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften in unzähligen technischen Bereichen eingesetzt. In Legierungen mit anderen Metallen erträgt es auch außergewöhnliche Beanspruchungen: Große Bedeutung erlangte es in der Luft- und Raumfahrt. So war beispielsweise die Innenschale der Mercury-Kapsel aus Titaniumblech. Es ist hervorragend geeignet für die Eisen- und Automobiltechnik und wird im Schiffs- und Turbinenbau eingesetzt. Außerdem wird es für medizinische Prothesen und in der chemischen Gerätetechnik eingesetzt.