타이타늄( ₂₂ Ti)

槪要
英語名	Titanium
標準 原子量 ( A r, standard )	47.867(1)
週期律表 情報
↑ Ti ↓ Zr Sc ← Ti → V
原子 番號 ( Z )	22
族	4族
周忌	4周忌
區域	d-區域
化學 系列	轉移 金屬
電子 配列	[ Ar ] 3d 2 4s 2
準位 별 電子 수	2, 8, 10, 2
物理的 性質
겉보기	金屬性 銀色
狀態 ( STP )	固體
녹는點	1941 K
끓는點	3660 K
密度 (常溫 近處)	4.506 g/cm 3
融解熱	14.15 kJ/mol
氣化熱	425 kJ/mol
몰熱容量	25.060 J/(mol·K)
蒸氣 壓力 壓力  ( Pa ) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 溫度  ( K ) 1982 2171 (2403) 2692 3064 3558
原子의 性質
酸化 狀態	4 ( 兩쪽性 酸化物)
電氣 陰性度 (폴링 尺度)	1.54
이온化 에너지	1次: 658.8 kJ/mol 2次: 1309.8 kJ/mol 3次: 2652.5 kJ/mol
原子 半지름	140  pm (實驗값) 176 pm (計算값)
共有 半지름	136 pm
스펙트럼 線
그 밖의 性質
結晶 構造	稠密 六方 格子 (hcp)
音速 (얇은 막대)	5090 m/s (室溫)
熱膨脹	8.6 μm/(m·K) (25 °C)
熱傳導率	21.9 W/(m·K)
電氣 抵抗도	0.420 μ Ω·m
自己 整列	???
영률	116 GPa
傳單 彈性 係數	44 GPa
부피 彈性 係數	110 GPa
푸아송 비	0.32
모스 굳기計	6.0
비커스 굳기	970 MPa
브리넬 굳기	716 MPa
CAS 番號	7740-32-6
同位體 存在比 半減期 DM DE ( MeV ) DP 44 Ti 合成 63 y ε - 44 Sc γ 0.07D, 0.08D - 46 Ti 8.0% 安定 47 Ti 7.3% 安定 48 Ti 73.8% 安定 49 Ti 5.5% 安定 50 Ti 5.4% 安定
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타이타늄 ,(← 英語 : Titanium 타이테이니嚴 ^{[ * ]} ) 또는 티탄 (← 獨逸語 : Titan 티탄 ^{[ * ]} )은 化學 元素 로 記號는 Ti (← 라틴語 : Titanium 티打니움 ^{[ * ]} )이고 原子 番號 는 22이다. 가볍고 단단하며, 거의 腐蝕되지 않는다. 轉移 金屬 元素로 銀白色의 金屬 光澤이 있으며, 純粹한 타이타늄은 낮은 물성치로 인해 剛한 耐蝕性 이 要求되는 곳을 除外하고 大部分 合金 으로 많이 쓰인다. 또한 二酸化 타이타늄 은 흰色 顔料의 材料로, 페인트 等에 쓰인다.

타이타늄은 여러 鑛物에 널리 分布하는데, 主로 티탄철석 과 金紅石 에서 얻는다. 두 가지 同素體 와 다섯 가지 自然 同位 元素 로 發見되며, 가장 흔한 것은 ⁴⁸ Ti이다. 타이타늄의 가장 重要한 性質은 뛰어난 耐蝕性 과 比重 이 낮아 鋼鐵 對備 무게는 60% 밖에 되지 않는다는 것이다. 타이타늄의 物理的, 化學的 性質은 지르코늄 과 비슷하다.

發見 [ 編輯 ]

• 1791年 英國 아마추어 地質學者이자 牧師인 William Gregor는 江가의 河川에서 타이타늄을 發見하고 ‘Manaccanite’로 명명하였다.
• 1795年 獨逸의 Martin H. Klaproth가 Rutile( 金紅石 )에서 타이타늄을 따로 抽出해 ‘Titan’으로 명명하였다.
• 1797年 두 사람이 發見한 元素가 同一한 것으로 밝혀졌으며 英國에서는 ‘Titanium’ 獨逸에서는 ‘Titan’ 이라고 表記한다.

商用化 [ 編輯 ]

타이타늄은 地殼을 構成하는 金屬元素 中 9番째를 차지(知覺 質量의 0.63%/出處:Google) 할 程度로 埋藏量이 豐富한 것에 비해 使用量이 적은 主要 原因은 TiO ₂ 가 主成分인 타이타늄 鑛物을 製鍊 하기가 어렵기 때문이다. 卽, TiO ₂ 는 熱力學的으로 매우 安定하여 還元하기가 어려우며 또한 타이타늄은 酸素, 炭素, 窒素, 水素 等과 親和力이 매우 크기 때문에 純粹한 金屬을 얻기도 어렵다. TiO ₂ 를 直接 還元하여 純粹한 타이타늄 非金屬을 얻는 것이 不可能하였기 때문에 發見된 以後 한참이 지나서야 타이타늄의 製鍊이 可能하게 되었다.

• 1910年에 美國의 M.A. Hunter는 鐵製 容器 內에서 TiCl ₄ 를 나트륨 (Na)으로 還元하여 타이타늄을 製鍊하는데 成功하였으며 이는 Hunter Process 로 불리고 있다.
• 1932年에 룩셈부르크의 W.J. Kroll은 TiCl ₄ 와 칼슘 (Ca)을 反應시켜 相當量의 타이타늄을 얻었으며,
• 1937年에는 TiCl ₄ 를 아르곤 (Ar) 氣體 속에서 마그네슘 (Mg)으로 還元하여 스폰지 형ㅈ태의 타이타늄을 얻는데 成功하였고 이것이 오늘날 Kroll法의 始初다.

그 後 美國 鑛山國의 推進으로 Kroll法의 商用化가 이루어졌으며 마침내 1948年에 듀폰 社에서 最初로 타이타늄을 商業的으로 生産하게 되었다. 現在에도 商業用 타이타늄은 거의 獨占的으로 Kroll法에 依해 生産되고 있으며 지난 60年 동안 生産性 및 品質 側面에서 많은 改善을 이루어 왔다.

合金 種類 [ 編輯 ]

타이타늄 合金은 室溫의 結晶 構造에 依해 4가지 種類로 나뉘며, 市中에서는 ASTM 基準 等級으로 區分된다.

結晶 構造에 따른 種類 [ 編輯 ]

• 純粹타이타늄: 낮은 强度로 인해 剛한 耐蝕性이 要求 되는 곳 에서만 쓰인다.
• α 合金: 다름 合金보다 常溫 强度가 낮으나 低溫 안정상이므로 數 百度의 高溫이 되어도 脆弱한 賞을 析出할 念慮가 없어서 耐熱 티탄合金의 基本이 된다. 알루미늄 (Al), 主席 (Sn), 지르코늄 (Zr) 等을 添加하여 α賞을 雇傭 强化한 單一相이며
• α-β 合金: 가장 널리 使用되는 合金으로 Ti-6Al-4V 合金이 代表的인 合金이다. 强度는 122 ~ 97kgf/mm ² 程度이고 높은 人性을 가지며, 小成 加工性, 鎔接性, 鑄造性度 좋아서 使用하기 쉽고 信賴性이 큰 合金이다.
• β 合金: β兄 合金은 V, Mo等의 β安定化 元素가 多量으로 添加되는 合金으로 龍體化 處理와 時效에 依해 130 kgf/mm ² 을 넘는 高强度를 얻을 수 있는 特徵이 있지만 加工은 곤란해진다.
• 나노 타이타늄은 醫學的인 目的으로 쓰인다. ^[1]

美國材料試驗協會 基準 等級 [ 編輯 ]

一般的 特徵 [ 編輯 ]

• 比重이 작아 가볍다: 鐵의 折半 程度의 무게만으로도 鐵과 類似한 水準의 强盜를 낼 수 있다.
• 뛰어난 耐蝕性을 가진다: 常溫 附近의 물 또는 空氣 中에서는 不動態 皮膜 이 形成되어 金이나 白金 다음 가는 優秀한 耐蝕性을 가진다.
• 녹는點이 約 1670°C 程度로 매우 높아서 完全한 鑄塊 製作이 困難하다.
• 高溫에서는 急激히 酸化되어 本來 要求되는 性質이 없어지기 때문에 熱間 加工 과 鎔接이 困難하다.
• 높은 降伏 應力 때문에 냉간 加工 또한 어렵다.
• 常溫에서 安定한 酸化被膜이 생겨서 腐蝕을 防止하지만 600°C 以上의 高溫에서는 反應性이 아주 좋아서 O ₂ , N ₂ , H ₂ 等의 元素로 汚染되어 耐蝕性을 저하시키거나 鎔着 金屬內部에 多孔性 等의 缺陷을 發生시키게 되어 耐蝕性 뿐만 아니라 機械的 性質까지 모두 저하시킨다.

大韓民國 [ 編輯 ]

 이 部分의 本文은 綿山層 입니다.

韓國地質資源硏究院 은 2012∼2015年 江原道 太白市 - 三陟市 - 慶尙北道 奉化郡 의 境界에 位置한 綿山(綿山, 1246.2 m) 一帶를 探査한 結果 朝鮮 累層軍 綿山層 에 大規模 타이타늄과 철 이 있을 것으로 豫想한 바 있다. 타이타늄의 豫想 자원량은 8500萬 t 以上일 것으로 推定된다. ^{[2] [3]} 이곳의 地質은 面産을 中心으로 그 周邊에 古生代 初期의 堆積層 朝鮮 累層軍 太白層群 이 下部로부터 캄브리아기 의 朝鮮 累層軍 綿山層 , 묘봉層 , 大氣層 , 歲송層 , 火절層 과 오르도비스기 의 同點層 , 두무骨層 , 膜骨層 , 織雲山層 , 두위봉層 의 順序로 놓이며 이中 綿山層 에 타이타늄 鑛床(鑛床)李 分布한다. 綿山層 은 太白市 同點驛 附近에 있는 同點 單層의 東쪽에 分布하는 地層으로 7 m 두께의 礫巖으로 이루어진 下部와 그 上位에 約 100 m 두께의 暗灰色 沙巖 및 실트암으로 이루어진 上部의 地層을 가리키며 이 地層은 潮流가 優勢한 潮間帶 環境에서 堆積된 것으로 解釋된다. 綿山層의 타이타늄 含量을 調査한 結果 綿山層 의 平均 타이타늄 含量은 4.3%로 朝鮮 累層軍의 다른 地層에 비해 最小 10倍 以上의 含量을 보인다. 그러나, 綿山層의 타이타늄 含量은 最小 含量 0.51%에서 最大 含量 21.36%로 變異가 甚하게 나타났으며, 이는 綿山層 內의 타이타늄이 含有되는 沙質(沙質) 巖石과 痢疾(泥質) 巖石이 交互 反復되는데 沙質 部分은 痢疾 部分보다 타이타늄의 含量이 相對的으로 높기 때문이다. ^[4]

아래 表는 江原道 寧越郡 과 太白市 地域에 分布하는 朝鮮 累層軍 最下部 地層인 삼방산層 과 綿山層 의 化學 成分表이다. ^[5] 삼방산層에 비해, 綿山層에 二酸化 티타늄 의 含量이 더 높은 것을 鳳 수 있다. 主要 元素 分析 結果, 鐵과 티타늄 酸化鑛物(Fe ₂ O ₃ , TiO ₂ )들의 含量이 綿山層 試料에서 삼방산層 試料보다 높게 나타났다. 이는 剝片 觀察視에 마그네타이트(magnetite)와 티탄철석(ilmenite) 等이 綿山層에서 더 많이 觀察되었기 때문으로 보인다.

綿山層과 삼방산層의 元素 含量 比較도

같이 보기 [ 編輯 ]

• 亞酸化物

各州 [ 編輯 ]

外部 링크 [ 編輯 ]

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타이타늄 ( 分類 )

• “타이타늄” . 《 네이버캐스트 》.  
• (英語) 타이타늄 - WebElements.com
• (英語) Trantixii - Designiging Titanium Archived 2017年 11月 12日 - 웨이백 머신