Was ist Titan?

• Titan mit der Ordnungszahl 22 ist im Periodensystem unter dem Symbol „Ti“ zu finden.
• Titan ist ein glänzendes silberfarbenes Übergangsmetall, das nach den Titanen der griechischen Mythologie benannt ist.
• 1791 von William Gregor in Cornwall, Großbritannien, entdeckt.
• Titan hat eine geringere Dichte als Stahl, ist aber ebenso fest.
• Es steht auf Platz neun der Liste der am häufigsten vorkommenden Metalle der Erde.

Die Eigenschaften von Titan, die es für eine breite Palette von Anwendungen ideal machen, sind sein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, seine Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und seine Verträglichkeit mit menschlichem Gewebe, sodass es für medizinische Implantate verwendet werden kann. Titan ist aufgrund seiner Hitze-, Wasser- und Salzbeständigkeit und seines geringen Gewichts eines der stärksten Metalle. Dies sind die Hauptgründe dafür, dass es in gängigen Anwendungen wie Schmuck und wichtigen Anwendungen wie Implantaten sowie im Flugzeug- und Schiffsbau verwendet wird.

Titanlegierungen behalten die gleichen Eigenschaften wie reines Titan, verfügen jedoch zusätzlich über weitere Eigenschaften wie Flexibilität und Formbarkeit, was Titanlegierungen nützlicher macht als reines Titan.

Welche Farbe hat Titan? 

Titan hat eine silbergraue oder silberweiße Farbe. Titan kann jedoch das volle Farbspektrum erreichen, wenn es auf bestimmte Weise eloxiert wird. Durch Steuerung der Spannung während des Eloxierungsprozesses können verschiedene Titanfarben erzielt werden.

Was kostet Titan?

Im Vergleich zu anderen Metallen ist Titan tendenziell teurer. Ein Kilogramm Edelstahl kann zwischen 1 und 1,50 US-Dollar kosten. Aluminium kann zwischen 2 und 2,50 US-Dollar pro Kilogramm kosten. Die gleiche Menge Titan kann zwischen 35 und 50 US-Dollar kosten. Der große Kostenunterschied ist einer der Gründe, warum Hersteller nach Alternativen zur Verwendung von Titan suchen.

Was Titan kostengünstiger macht als andere Metalle, sind seine Langlebigkeit und seine außergewöhnlichen Eigenschaften, die die Eigenschaften anderer Metalle bei weitem übertreffen. Seine Verwendung kann den Preis eines Endprodukts erhöhen, gewährleistet aber die lange Lebensdauer und hervorragende Leistung eines Produkts.

Was sind die gängigen Titanqualitäten?

Es gibt verschiedene Titansorten und -legierungen. In der folgenden Liste werden einige gängige Titansorten genauer beschrieben:

1. Klasse 11

Grade 11, auch bekannt als CP Ti-0,15Pd, ist handelsübliches reines Titan, ähnlich wie Grade 1 und Grade 2. Grade 11 bietet durch zugesetztes Palladium eine verbesserte Beständigkeit gegen Spaltkorrosion. Es hat außerdem eine hohe Duktilität, Schlagzähigkeit und Schweißbarkeit. Grade 11 wird häufig in der chemischen Verarbeitung und Lagerung, in Leitungen, Pumpen und Wärmetauschern verwendet.

2. Güteklasse 12 oder Ti 0,3-Mo 0,8-Ni

Titan der Güteklasse 12, auch bekannt als Ti 0,3 Mo 0,8 Ni, ist eine langlebige, korrosionsbeständige und thermisch stabile Titanlegierung, die wegen ihrer Schweißbarkeit und Formbarkeit geschätzt wird. Titanlegierungen der Güteklasse 12 enthalten bis zu 99 % Titan, 0,6–0,9 % Nickel, 0,2–0,4 % Molybdän, bis zu 0,3 % Eisen, bis zu 0,25 % Sauerstoff und andere Elemente. Aufgrund seiner Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit wird Titan der Güteklasse 12 häufig in Schiffskomponenten wie Schiffen oder Offshore-Bohrplattformen, in der chemischen Produktion und in Wärmetauschern verwendet.

3. Klasse 4

Titan der Güteklasse 4 ist das stärkste handelsübliche reine Titan. Die Festigkeit von Titan der Güteklasse 4 ist vergleichbar mit der von rostfreiem und kohlenstoffarmem Stahl, was das Material zu einer leichteren Alternative macht. Aufgrund seiner Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit wird Titan der Güteklasse 4 häufig in der Luft- und Raumfahrt, der chemischen Verarbeitung und bei Schiffskomponenten wie Flugzeugstrukturen und Wärmetauschern verwendet.

4. Güteklasse 5 oder Ti 6Al-4V

Grade 5 ist die am häufigsten verwendete Titanlegierung. Sie macht etwa die Hälfte des weltweit verwendeten Titans aus. Sie weist eine außergewöhnlich hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Wärmebehandlungsfähigkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Grade 5 ist aufgrund des Aluminium- und Vanadiumanteils in der Legierung auch als Ti 6Al-4V bekannt. Titan Grade 5 enthält 88–90 % Titan, 5,5–6,75 % Aluminium, 3,5–4,5 % Vanadium und Spuren anderer Elemente, darunter Eisen, Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff. Aufgrund seiner Eigenschaften ist Titan Grade 5 in der Luft- und Raumfahrtindustrie zur Herstellung von Motoren und Strukturkomponenten sehr gefragt. Darüber hinaus wird Ti 6Al-4V häufig in Automobilteilen wie Federn und Auspuffanlagen sowie in medizinischen Anwendungen wie Gelenkimplantaten verwendet.

5. Klasse 7

Grade 7 ist eine Titanlegierung, die nahezu identisch mit Grade 2 Titan ist. Der einzige Unterschied zwischen Grade 7 und Grade 2 ist die Zugabe von Palladium in Grade 7-Legierungen. Die Zusammensetzung von Grade 7 Titan ist 99 % Titan, 0,12–0,25 % Palladium, 0,3 % Eisen, 0,25 % Sauerstoff und andere Elemente. Grade 7 hat die höchste Korrosionsbeständigkeit aller Titanlegierungen und weist hervorragende Schweißbarkeit und Formeigenschaften auf. Aufgrund seiner hervorragenden korrosionsbeständigen Eigenschaften wird Grade 7 Titan häufig in der chemischen Herstellung und Entsalzung eingesetzt.

6. Klasse 1

Grad 1 ist die weichste und dehnbarste reine Titansorte. Daher besitzt Grad 1 Titan von allen Titanarten die beste Formbarkeit. Grad 1 Titan besteht aus 99 % Titan, 0,2 % Eisen, 0,18 % Sauerstoff und Spuren anderer Elemente wie Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff. Es wird häufig in der Beschichtung, für Rohrleitungen, Schläuche und andere Anwendungen verwendet, bei denen Formbarkeit und Schweißbarkeit entscheidend sind, wie etwa in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Energieerzeugung.

7. 3. Klasse

Grad 3 ist die am wenigsten verbreitete reine Titansorte. Grad 3 ist stärker als Titan der Grade 1 und 2, hat aber auch etwas weniger Duktilität und Formbarkeit. Grad 3 wird häufig in kryogenen Behältern, Kondensatorrohren, Wärmetauschern und anderen chemischen Verarbeitungsgeräten verwendet.

8. Güteklasse 6 oder Ti 5Al-2,5Sn

Titan der Güteklasse 6 ist eine Titanlegierung, die etwa 5 % Aluminium, 2,5 % Zinn und 0,5 % Eisen enthält. Die Zugabe von Aluminium und Zinn verbessert die Kriechfestigkeit und Temperaturstabilität von Titan. Güteklasse 6 wird bevorzugt für höhere Betriebstemperaturen um 900 °F verwendet, wo es häufig für Gehäuse und Ringe in Turbinentriebwerken, Strukturelemente und Rahmen in Flugzeugen und Teile für die chemische Verarbeitung verwendet wird.

9. Klasse 2

Grad 2 ist ein weiteres handelsübliches reines Titan und die am häufigsten verwendete handelsübliche reine Qualität. Wie andere handelsübliche reine Titanqualitäten enthält es 99 % Titan, unterscheidet sich jedoch von anderen reinen Qualitäten dadurch, dass es 0,3 % Eisen, 0,25 % Sauerstoff und Spuren anderer Elemente enthält. Durch den höheren Sauerstoffanteil ist Titan Grad 2 stärker als Titan Grad 1. Darüber hinaus ist Grad 2 aufgrund seiner Duktilität und Schweißbarkeit eine äußerst vielseitige Legierung. Titan Grad 2 ist oft günstiger als andere Titanqualitäten, da es in großen Mengen für eine breite Anwendung produziert wird. Titan Grad 2 wird aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit häufig in der Stromerzeugung und Erdölindustrie als Auskleidungsmaterial verwendet.

10. Güteklasse 23 oder Ti 6AL-4V ELI

Titan der Güteklasse 23, aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung auch als Ti 6Al-4V ELI bekannt, weist eine hohe Zugfestigkeit und Streckgrenze, Zähigkeit, Duktilität und Schweißbarkeit auf. Es besteht aus 88–90 % Titan, 5,5–6,5 % Aluminium, 3,5–4,5 % Vanadium, 0,25 % Eisen, 0,13 % Sauerstoff und anderen Elementen. Titan der Güteklasse 23 gilt als reinere Version von Titan der Güteklasse 5 und ist häufig die beste Wahl für zahnmedizinische und medizinische Anwendungen. Daher wird Titan der Güteklasse 23 häufig für Knochen- und Gelenkersatz, chirurgische Klammern, Ligaturklammern, Zahnimplantate und mehr verwendet.

Welche Qualität verwenden wir für unsere Produkte?

Es gibt nicht die eine „beste“ Titansorte, sondern nur die für die jeweilige Anwendung am besten geeignete. Die meisten unserer Produkte werden aus Titan der Güteklasse 5 (Ti 6Al-4V) hergestellt, das für seine Festigkeit und Haltbarkeit bekannt ist. Für lebensmittelbezogene Artikel wie Kochgeschirr und Tassen verwenden wir Titan der Güteklasse 1, das den Lebensmittelsicherheitsstandards entspricht.

Was sind die Hauptmerkmale von Titan?

Die Eigenschaften und Merkmale von Titan unterscheiden sich je nach Güteklasse und Legierung. In der folgenden Liste sind jedoch einige allgemeine Merkmale von Titan aufgeführt:

1. Korrosionsbeständig: Titan weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Seewasser, Chlor und vielen anderen korrosiven Stoffen auf und ist daher für den Schiffsbau und die chemische Verarbeitung geeignet.
2. Leicht: Titan weist im Vergleich zu vielen anderen Metallen eine geringe Dichte auf. Es eignet sich ideal für den Einsatz in Leichtbaustrukturen und Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie.
3. Hohe Festigkeit: Die Festigkeit von Titan ist vergleichbar mit der von Stahl. Eine Titanstruktur mit gleicher Festigkeit wiegt jedoch aufgrund der geringeren Dichte von Titan etwa 45 % weniger als die entsprechende Stahlstruktur. Aufgrund seiner hohen Festigkeit und seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses wird Titan häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, in der Medizin und im Schiffsbau eingesetzt.
4. Biokompatibel: Titan gilt aufgrund seiner Reaktionsträgheit, seiner Korrosionsbeständigkeit gegenüber Körperflüssigkeiten, seiner Fähigkeit, sich in Knochen zu integrieren (Osseointegration) und seiner hohen zyklischen Dauerfestigkeit als das biokompatibelste Metall. Dies macht Titan für Knochen-, Gelenk- und Zahnimplantate nützlich.
5. Hitzebeständig: Titan hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Dies macht Titan ideal für Anwendungen mit hohen Temperaturen in der Maschinentechnik, in Raumfahrzeugen, Düsentriebwerken, Raketen und Automobilen.
6. Nicht magnetisch: Titan ist nicht magnetisch, wird aber in Gegenwart eines Magnetfelds paramagnetisch.
7. Duktil: Titan ist ein duktiles Metall, dessen Duktilität bei steigenden Temperaturen zunimmt. Darüber hinaus verbessert sich die Duktilität von Titan deutlich, wenn es mit anderen duktilen Metallen wie Aluminium legiert wird.
8. Geringe Wärmeausdehnung: Titan hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Bei extremen Temperaturen dehnt sich Titan nicht so stark aus oder zieht sich nicht so stark zusammen wie andere Materialien wie Stahl. Aufgrund seiner geringen Wärmeausdehnung eignet sich Titan ideal für Strukturanwendungen, bei denen hohe Temperaturen auftreten, wie etwa in der Luft- und Raumfahrt oder bei großen Gebäuden und Wolkenkratzern im Brandfall.
9. Hervorragende Ermüdungsbeständigkeit: Titan weist eine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit auf. Dies macht Titan ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, bei denen Strukturteile von Flugzeugen wie Fahrwerke, Hydrauliksysteme und Abgaskanäle zyklischen Belastungen ausgesetzt sind.

Was sind die Vorteile von Titan?

Einige der Vorteile von Titan sind unten aufgeführt:

1. Hohe Festigkeit: Titan hat eine ausgezeichnete Festigkeit und ist eines der stärksten Metalle im Periodensystem. Es hat ein extrem hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, sogar besser als Aluminium. Seine Festigkeit und sein geringes Gewicht machen Titan zu einer beliebten Option in vielen Branchen und Anwendungen.
2. Korrosionsbeständigkeit: Titan ist aufgrund seiner Reaktionsbereitschaft mit Sauerstoff von Natur aus korrosionsbeständig. Wenn das Teil der Luft ausgesetzt wird, bildet sich auf seiner Oberfläche Titanoxid. Diese Titanoxidschicht schützt das restliche Material vor korrosiven Substanzen und Umgebungen. Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit eignet sich Titan ideal für den Einsatz im Bauwesen und in der Schifffahrt.
3. Biokompatibel: Titan ist ungiftig und sowohl für Menschen als auch für Tiere biokompatibel. Daher wird Titan häufig in der Medizin- und Zahnmedizinbranche verwendet, wo es für Implantate sowie chirurgische und zahnärztliche Instrumente verwendet wird.
4. Hoher Schmelzpunkt: Titan hat einen Schmelzpunkt von etwa 1.500 °C. Dadurch eignet sich Titan ideal für Hochtemperaturanwendungen wie Düsentriebwerke, Raketen, Kraftwerke und Gießereien.
5. Vielseitige Fertigungsmethoden: Obwohl Titan ein außergewöhnlich starkes Metall ist, ist es weich und dehnbar. Dadurch können Titanteile mit einer Vielzahl von Fertigungsverfahren hergestellt werden, darunter Zerspanen, Formen, Walzen, Gießen und Schweißen.

Welche Anwendungen gibt es für Titan?

Aufgrund seiner Eigenschaften wird Titan in vielen Branchen und Anwendungsbereichen eingesetzt. Nachfolgend sind einige Anwendungsgebiete von Titan aufgeführt:

1. Schmuck

Titan wird aufgrund seiner Haltbarkeit, seines geringen Gewichts und seiner Korrosionsbeständigkeit häufig für die Herstellung von Piercings, Armbanduhren, Halsketten, Ringen und anderen Schmuckstücken verwendet. Darüber hinaus wird Titan manchmal mit Gold gemischt, um 24-karätige Goldlegierungen herzustellen, die härter und haltbarer sind als Alternativen aus reinem Gold. Aufgrund seiner Biokompatibilität ist Titan bei Menschen beliebt, die allergisch auf andere Metalle reagieren, die häufig in Schmuckstücken vorkommen, wie beispielsweise Nickel.

2. Medizin

Aufgrund seiner hohen Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Biokompatibilität ist Titan in der Medizinbranche ein äußerst wichtiges Metall. Titan wird häufig für chirurgische und zahnärztliche Instrumente, Implantate und Gelenkersatz verwendet. Mit Titan ist Osseointegration möglich, also die Fähigkeit eines Knochens und eines künstlichen Implantats, eine strukturelle und funktionelle Verbindung zu bilden. Die Biokompatibilität und Ungiftigkeit von Titan ermöglichen bessere Behandlungsergebnisse und langlebige und starke Implantate und Prothesen, die bis zu 30 Jahre halten können.

3. Industrie

Titan wird aufgrund seiner hohen Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, seines geringen Gewichts und seiner Haltbarkeit häufig in einer Vielzahl von Industrieumgebungen verwendet. Zu den Einsatzmöglichkeiten von Titan in industriellen Umgebungen gehören Wärmetauscher, Tanks, Reaktoren, Ventile, Rohre, Pleuelstangen, Pumpen und mehr.

4. Luft- und Raumfahrt

Titan eignet sich hervorragend für die Herstellung von Teilen und Fahrzeugen für die Luft- und Raumfahrt und macht fast 50 % des Gesamtgewichts eines Flugzeugs aus. Es wird häufig zur Herstellung wichtiger Teile wie Fahrwerken, Brandschutzwänden und Hydrauliksystemen verwendet. Titan wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie aufgrund seiner geringen Dichte, seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, seiner Korrosionsbeständigkeit und Dauerfestigkeit geschätzt.

5. Architektur

Titan ist aufgrund seines geringen Gewichts, seiner hohen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit ideal für Architekturprodukte. Während Stahl bei Gebäuderahmen immer noch Titan vorgezogen wird, wird Titan aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses häufig für Glasrahmen, Fassaden, Dächer, Innenwandflächen und Decken verwendet.

6. Verbundwerkstoffe

Verbundwerkstoffe auf Titanbasis sind neu entwickelte Materialien, die die Festigkeits- und Gewichtseigenschaften von Titan nutzen, um mit Titanfasern oder Partikeln (Pulver) verstärkte Verbundwerkstoffe herzustellen. Titanverbundwerkstoffe weisen eine höhere Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und Festigkeit auf als herkömmliche Legierungen. Obwohl Titanverbundwerkstoffe erst seit Beginn des 21. Jahrhunderts entwickelt werden, werden sie bereits in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbereich eingesetzt.

7. Automobilindustrie

Titan wird in der Automobilindustrie häufig zur Herstellung von Motorteilen, Kurbelwellen, Ventilsitzen, Pleuelstangen, Auspuffanlagen, Aufhängungssystemen und Fahrzeugrahmen verwendet. Titan ist in der Automobilindustrie aufgrund seiner geringen Dichte, seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, seiner Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit sehr begehrt. Diese Eigenschaften von Titan ermöglichen nicht nur eine verbesserte Aerodynamik und Leistung, sondern seine geringe Dichte und hohe Festigkeit führen auch zu einem kostengünstigeren Herstellungsprozess, da für bestimmte Anwendungen weniger Material verwendet wird.

8. Chemische Verarbeitung

Titan wird aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und chemischen Inertheit häufig in der chemischen Verarbeitungsindustrie verwendet. Während die Reaktivität von Titan bei höheren Temperaturen (> 700 °F) deutlich zunimmt, ist Titan bei niedrigeren Temperaturen im Allgemeinen nicht reaktiv und stabil. Titan wird häufig in Rohren, Flanschen, Schläuchen, Tanks, Pumpen und Wärmetauschern verwendet.

Was ist der Titan-Anodisierungsprozess?

Das Eloxieren von Titan ist eine beliebte Methode, um Titanprojekten leuchtende Farben zu verleihen. Neben der Farbgebung verleiht eloxiertes Titan dem Teil auch Verschleißfestigkeit. Die auf diese Weise erzielbaren Farben liegen in den Bereichen Bronze, Lila, Blau, Hellblau, Gold, Rosa, Magenta, Blaugrün und Grün.

Obwohl diese Produktreihe zahlreiche Farbvarianten bietet, können bestimmte Farben, wie beispielsweise Rot, aufgrund der Beschränkungen des Eloxierungsprozesses nicht durch Eloxieren erreicht werden.

Unten finden Sie eine Farbkarte für eloxiertes Titan sowie die zur Farberzeugung verwendete Spannung. Der Bereich reicht hier von 0 Volt bis 100 Volt. Die allererste Schraube, die als „0“ aufgeführt ist, ist beispielsweise die standardmäßige nicht eloxierte Farbe.

Titan wird gereinigt und vorbereitet, indem es einen Reinigungsprozess durchläuft, der mit einem Ultraschallreiniger endet. Danach werden die Teile in ein Säurebad gelegt, um die Titanoberfläche für das Eloxieren vorzubereiten. Das Säurebad ätzt das Titan und sorgt dafür, dass durchgehend helle und leuchtende Farben erzielt werden.

Mithilfe präziser Gleichspannung und Stromstärke* (Ampere) werden Titanteile in ein Bad mit sowohl positiven als auch negativen Strömen gelegt, die den Anodisierungsprozess ermöglichen. Dadurch wird eine konstante und gleichmäßige Farbe für die Anodisierung des Teils erreicht. Bei Teilen, bei denen mehrere Farben gewünscht werden, wird der Prozess auf ähnliche Weise erreicht, allerdings durch Ändern der Gleichspannung, um die gewünschten unterschiedlichen Farben zu erzielen.

Die Farbe des Teils wird durch Gleichspannung bestimmt. Beim Anodisieren von Titan liegt die Spannung zwischen 10 und 100 Volt.

Bei Fragen kontaktieren Sie uns bitte unter service01@titaner.com.