Литье титана

ГлавнаяКаталогНовостиСхема проездаДоставкаСервис и запчасти

Титан является элементом относительно новым, первым его открыл У. Грегор в Англии в1790 и в последствии выделил Берцелиус в 1825, дальнейшее независимое открытие этого элемента отводится таким именам как М.Ф. Клаптор в 1791 и выделил Лейбиг в 1831.Свое имя произошло от греческого “titanos”- гипс, так как залегает в природе в форме минерала внешне схожего с гипсом.

Более важными минералами в изготовлении Титана являются: Анатазий, Ильменит, Рутил, Сфен. Хотя, из всех перечисленных, в металлургической промышленности Рутил несет самые важные характеристики в производстве Титана, благодаря своему высокому содержанию TiO2. В таблицу Менделеева Титана занесен под символом Ti и находится в IV группе IV ряда химических элементов. Атомный номер 22 и вес 47,9; является очень легким металлом и не имеет магнитных свойств. Это девятый элемент более распространенный на земной поверхности и составляет 0,6 %; также существуют доказательства его присутствия в космосе, благодаря находкам метеоритов почти полностью состоящих из Титана.

Самые большие залежи Рутила и Ильменита находятся в Индии, Южной Aфрике, Соединенных Штатах, Канаде, Норвегии, Aвстралии и Бразилии. Извлечение Tитана из своего минерала происходит с помощью термического процесса в контролированной Хлорной среде из которой получают Тетрахлорур - TiCl4 -. Дальнейшим этапом является направленная дистилляция, где идет разделение нечистот таких как: Силиций, Железо и Ванадий. Следующей будет реакция сокращения с Магнием и Натрием в среде благородных газов в стальном реакторе, которая названа именем процесса Kroll, таким образом получают, так называемую,“spugna di Titanio” которая в дальнейшем подвергается очистке и фрагментации. Следующим этапом продукт фрагментации уплотняют и готовят к плавке, таким образом получают необработанные слитки Титана, которые в последствии подвергаются вторичной плавке для получения большей однородности металла, прежде чем вынести на рынок. Плавка проходит в вакуумной среде во избежании впитывания газов таких как: Кислород, Азот и Водород, которые не будучи специально просчитанными, негативно влияют на характеристики Титана, делая его непригодным для большей части своего физико-химического состава оцененного на сегодня.

Титан имеет плотноупакованную шестиугольную кристаллическую структуру которая несет имя fase α, эта структура остается стабильной до температуры 882°C, выше которой происходят изменения в физико-химическом составе и названа fase β, это кристаллическая структура в виде кубической решетки с телом в центре, которая остается стабильной до момента плавки до 1.670°C.

Этот феномен аллотропии зависимый от температуры, несет фундаментальную роль во многочисленных применениях Титана в области промышленности. На самом деле, возможно произвести сплавы со структурой α, β или α-β, и в итоге получить, в зависимости от употребления, лучшие механические характеристики. Также возможно установить первую или вторую фазу с добавочными материалами такими как: Алюминий, Азот, Углерод и Кислород которые устанавливают фазу α увеличивая максимальный порог температуры при которой сплав полностью преобразовывается в фазу β, добавочныме элементы: Хром, Железо, Водород, Марганец, Молибден, Ниобий, Танталий и Ванадий, устанавливают фазу β понижая уровень порога аллотропного преобразования. Чистый Титан с фазой α употребляется прежде всего во многочисленных индустриальных и химических процессах, выявляя свои превосходные характеристики сопротивления коррозии. Когда запрашиваются высокие механические свойства, как к примеру в авиационной промышленности и ракетостроении или в ортопедическом оборудовании и одонтоотрии, Титан соединяют с Ванадием и Алюминием для получения одного из соединений более употребляемого в коммерции (Ti6Al4V), с двумя фазами αβ. В фазе α могут быть изменены механические свойства металла благодаря присутствию интерстициальных элементов, так названных по причине их низкой концентрации. Действительно, присутствие одного Водорода приравниваемое к 0,15%, в силах определять максимальную твердость и значит хрупкость. Минимальные количества Углерода, Азота и Кислорода, соответствующие концентрациям 0,3%, 0,4% e 0,8%, в состоянии усилить Tитан, но ослабиь его пластичность и ковкость.
КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗЛИЧНЫХ КАТЕГОРИЙ TИТАНА СОГЛАСНО СПЕЦИФИКЕ _ASTM_

Tитан разделяют на категории “gradi”, в зависимости от элементов с которыми он будет взаимосвязан в сплаве и как показывает себя в следующей таблице; первые четыре категории относятся к Титану определенного в коммерции чистым, который сочетается только с «интерстициальными элементами» такими как: Aзот, Углерод, Водород, Кислород и Железо.

Согласно таблице классификаций с пятой категории и далее Титан больше не является чистым. Действительно, он должен определять сложность сплава Титана составленную с основными добавочными материалами такими как: Алюминий, Олово, Ванадий и Палладий. Одним из более распространенных в коммерции является сплав Ti6Al4V (с двумя фазами α+β) для производства протезов в ортопедиатрии и имплантантов в протезировании. Также из таблици классификаций можно вывести, что концентрация Углерода и Водорода, не превосходят максимальный порог относящийся к 0,10% и 0,15%, и не сложно понять, что эти два интерстициальных элемента будут в максимальной степени находиться под контролем в периоды процессов плавки по причине их сильного взаимодействия и влияния на механические характеристики Титана. Эта огромная способность соединения с другими элементами выявляет одну из важнейших характеристик Ti-пассивность. Эта характеристика состоит из способности некотрых металлов покрываться поверхностным слоем окиси, которая делает их особенно устойчивыми к коррозии. В случае с Ti процесс окисления проходит очень быстро, в течении одной тысячной секунды, его поверхность покрывается слоем окиси толщиной в 10Ǻ плотной и сжатой, что делает его биологически высокосовместимым, по-этому он занимает первое место как материал для ортопедических протезов, хирургии и одонтоотрии.

Пассивный оксид остается неизменным до температуры 316°C и об этом нужно помнить в процессе завершения и шлифовки мостов, коронок и скелетных протезов; свыше этой температуры слой оксида портится образуя пленку максимальной толщины. Определяющий фактор, который делает Ti биосовместимым, основан на своей биохимической инерции. Действительно, по-большей части атомы металлов переходят с поверхности сплава в электролит как ионы с положительным зарядом, которым в некоторой степени может быть слюна. Ионы имеют возможность смены одного положительного иона H с любым встречным протоном совмещаясь с которым проникают в человеческий организм дая начало феномену нетерпимости различных уровней, таких как токсичтые реакции. Ионы Ti наоборот, ведут себя по-другому, благодаря высокой реактивности с Кислородом, связываются образуя высокоустойчивый состав: гидроксид Титана Ti(OH), который не имея возможности смены ионов H не соединяется с протонами и значит не может проникать в организм.

  • Поведение одного иона Fe ⁺ (Рис. A)
  • Поведение одного иона Ti ⁺ (Рис. B)
    Свыше биологической совместимости Ti также имеет и другие важные химические, физические и механические характеристики между которыми такие как:
  • Устойчивость к коррозии.
  • Низкий специфический вес.
  • Пропуск рентгеновских лучей.
  • Низкая теплопроводимость. Коррозийная выносливость делает его более устойчивым с химической точки зрения в ротовой области, где могут образовываться электрические мощности, из-за присутствия разных металлов или в противном случае при восстановлении с амальгамантами. Низкий специфический вес (4 раза ниже веса золота) делает его более подходящим для осуществления скелетных протезов и металлических остовов. Рентгенопросвечивание позволяет оператору осуществлять поиск дефекта имплантанта до макс. толщины в 2,6 мм, также контролировать целостность зубных коронок под цементной протезировкой. Низкая теплопроводимость ( 14 раз ниже по сравнению с золотом) очень схожа с натуральной целостной зубной эмалью, не провоцирует нежелаемые эффекты на мякоти зуба подверженного протезировке с высоким содержанием золота.

    Как видно из выше указанного графика, Ti соответствуют механические характеристики пригодные для изготовления протезов подобных изготавливаемым из золотых сплавов и Cr Co. Если точность в стыке реставрации с краем зубной поверхности примерно соответствует 50µ и если подразумевать, что по медицинской литературе (Mc Lean и Von Franhofer) клинически приемлемый стык соответствует 120µ, значит, вполне можем доверять стыкам реставраций из Ti. Отличная спаиваемость также дает возможность восстановления в случае несоответствующе длинных остовов, как случается в каждодневной практике с большей частью зубных сплавов в коммерции.

    ПЛАВКА ТИТАНА


    Для плавки Ti приготовлены новые системы. Причиной тому его высокая реактивности с элементами составляющими атмосферную среду и с большей частью материалов используемых в обычном производстве для облицовки и тигеля, и это значит, что реакция осуществлена по традициональной технике плавки. Необходимо использовать плавильные машины имеющие способность достигать высоких температур и содержать лаву в среде защищенной от газов таких как Аргон. Существуют различные типы моделей которые можно разделить на две основные группы: индукционные плавильные печи и центрифуга и плавильные печи для плавки под давлением.
    Плавильная печь Neutrodyn easyti MANFREDI
    На фото C возможно осмотреть круглую камеру плавления в которую подается газ Аргон после прекращения подачи воздуха и моментального опоражнения с помощью вакуумного насоса. Мотор двигающий рычаг наделен способностью восполнять специфически низкий вес Ti в сравнении с обычными зубными сплавами. Очень полезно заметить, что в этой печи можно плавить различные типы сплавов, имея возможность выбора, в зависимости от металла, серию опций плавки, как к примеру: мощность центрифуги, плавка в вакууме, в нормальной среде, в газе Аргон, и т.д. Плавильные печи для плавки под давлением наделены двумя разделенными камерами, в нижней содержится цилиндр и в верхней тигель, обычно медный, который содержит слиток из Ti. Плавка будет происходить по электрической дуге и в нужный момент в нижней камере образуется вакуум и давление Аргона в верхней камере, которое выталкивает плавленый Ti в цилиндр. Необходимо уделить особое внимание калибровке печей для плавления под давлением, так как даже минимальное повышение давления может спровоцировать возникновение дефектов связанных с заключением газа Aргон в сплаве, и это по-тому, что Ti ведет себя подобно губке, причиной тому своя высокая впитываемость в состоянии лавы. Становится ясно, что эти затруднения восстановимы с применением толчковой системы для центрифуг. На следующей странице на Рисунке D проиллюстрирована схема печи для плавки под давлением.
    ОБЛИЦОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

    С момента как Титан показал свою высокую реактивность с нормальными облицовочными материалами такими как SiO2, для его плавки было изучено много разных элементов для покрытия. Лучшие результаты были получены с материалами в основе которых MgO. Реакция плавленого Ti с облицовочными материалами проявляется образованием так называемого α -case, плотного слоя и с твердостью достигающей 700 HV. Он делает очень сложными следующие этапы работы если не будет убран с поверхности, такое устранение можно произвести механическим путем с применением пескоструйной очистки и в последствии химическим ополаскиванием специальными кислотными растворами. Быстрота этой процедуры не позволяет углублений; для тех, кто хотел бы узнать по-больше о Ti может запросить информацию и материал у автора.

    Roberto Ledda 28 февраль 1965 Дипломирован в Одонтотехнике при Университете Питагора в Таранто в 1983; Возглавляет лабораторию DENTALPROJECT в Martina Franca с 1984; Усовершенствовался в Технологии протеинов в лаборатории при Университете наук “G. D’Annunzio” в Chieti-Пескара; Удостоверение доцента при томже Университете развивая тематику по Tитану. Сформулировал персональный метод профессионалной подготовки принимая участие в многочисленных курсах ортодонтрии, полной протезировки, скелетной, фрезеровке, имплантапротезировке, титан и лазерная спайка. Своя профессиональная активность направлена на все выше перечисленные области работы.
    Официальный представитель фирмы MANFREDI в России - ООО «Фирма КРУГ».

  • Версия для печати

     
    заказать
    вызвать

    Режим работы офиса

    Тел.: 8(495) 925-51-37
            8(499)145-72-70
                        -05-88
                        -72-65
                        -72-66
    Факс: 8(499) 145-79-54
    E-mail: firma@krug.ru

    Член Московской ТПП
    Член Московской ТПП



      Торговый зал: г. Москва, ул. Тучковская, дом 4
    Тел. (многокан.) (495) 925-51-37. Факс (499) 145-79-54.
     
    Rambler's Top100