티타늄1

[조이엘로]

티타늄의 특성

(1)뛰어난 내식성

티타늄의 가장 뛰어난 특성은 내식성에 있으며 이것은 티타늄의 표면에 부동태피막(Oxide film)이 형성되어 있기 때문이다.이 부동능피막은 매우 강하고, 피막이 파괴되었을 때는 쉽게 재생되기 때문에 스테인레스 강보다 더 좋은 내식성을 발휘한다. 또한 균일부식(General corrosion)에 강함은 물론 공색(Pitting),침식(Erosion),응력부식균열(Stress corrosion Cracking)에 대하여도 매우 뛰어난 저항력을 갖고 있다.

(2) 가볍고 강하다.

비중이 4.51로 강, Nickel의 약1/2, 스테인레스강 및 철의 약 60%정도이므로 조립, 설치, 이동이 용이하고 순티타늄은 보통강정도, 티타늄 합금은 특수강에 필적하는 강도를 갖고 있다.

(3) 내식성

고온에서는 300˚C 까지 비강도(Specific strength)가 저하되지 않으며, 저온에서도 저온취성(Cold brittleness)이 나타나지 않으므로 액체 헬리움과 같은 액화가스(Lipuefied gas)용기에 가장 적합한 금속이다.

티타늄의 종류

내용티타늄은 일반적으로 ASTM 분류방법에 따라 아래와 같은 종류로 구분된다.

Gr 1 : Commercially Pure, 연하고 연성이 있으므로 프레스성형(특히 Deep drawing)용으로 적합

◎ Gr 2 : Commercially Pure, 대부분의 화학 및 일반공업용으로 사용되는 기본 Grade.

◎ Gr 3 : Commercially Pure, 특별히 경도를 요구하는 경한 Grade.

◎ Gr 4 : Commercially Pure, Spring과 접점(Contact point)용으로 사용되는 경한 Grade.

◎ Gr 5 : 고장력과 내피로성을 주기 위하여 알루미늄(AL)과 바나듐(V)을 넣은 합금.

◎ Gr7&11 : 내식성 증강을 위하여 소량의 팔라듐(Pd)을 넣은 합금.

티타늄의 성질

▶ 내식성(Corrosion Resitance)

티타늄의 최대특징은 스테인레스 강보다 우수한 내식성을 갖고 있다는 점이다. 티타눔의 내식성은 일반적으로 티타늄의 표면에 형성된 부동태피막 때문인데 이 부동태피막은 매우 강하고 안정되어 있으므로 파열되더라도 즉시 재생된다. 아래 표1에는 해수중에서의 각종 금속재료의 전위열(Gelvanic series)를 표시한다.티타늄은 백금, 금, 은 다음으로 귀한 금속이다.

(1) 여러 가지 환경에서의 내식성

일반적으로 티타늄은 산화성 또는 중성의 산,각종 탄화물 용액 및 유기성과 같은 부식환경에 대하여 우수한 내식성을 갖고 있으나 강한 비산화성산과 착염(Complex salt solution)에서는 부식된다. 또한 티타늄은 매우 특수한 조건에서는 부식되나, 역으로 우수한 내식성을 나타내는 경우도 있으므로 의문점이 있으시면 문의하여 주시기 바랍니다.

티타늄의 주된 내식성과 주의를 요하는 점은 다음과 같다.

▷초산, 크롬산과 같은 산화성 산에 대하여는 어떠한 농도나 온도를 불문하고 매우 우수한 내식성을 갖고 있다. 그러나 1%이이하의 수분 또는 6%이상의 NO2를 함유한 발염초산(Fuming nitric acid)에 대하여는 격렬히 반응하며 발화반응을 수반하는 경우도 있다.

▷염산, 황산과 같은 강한 비산화성산에 대하여는 저온, 저농도의 경우는 내식성을 갖지만 온도와 농도가 높게 될 경우에는 부식된다. 그러나 용액속에 초산이나 크롬산과 같은 강산화제가 공존할때는 내식성이 크게 향상된다. 또한 Fe,Cu와 같은 금속이온이 용액중에 존재할 때는 부식되지 않는다.

인산에 대하여는 온도35˚C, 30% 이하의 농도까지 내식성을 갖는다. 추가하여 Ti-0.15Pd합금은 염산과 같은 비산화성산에 대하여 우수한 내식성을 갖고 있 으므로 보다 더 좋은 타금속재료가 없을 경우에는 Ti-0.15Pb합금을 사용하는 것을 권합니다.

한편 불화수소산(Hydrofluoric acid)에 대하여는 어떤 농도에도 부식되므로 사용해서는 안 된다.

▷왕수(3HCI:1HNO3)에는 백금과 마찬가지로 내식성을 갖는다.

▷염화물 용액에 대한 내식성은 티타늄에 필적하는금속재료가 존재하지 않는다고 말할 수 있다. 특히 해수에는 백금과 동등한 내식성을 갖고 있으므로 해수에는 티타늄이 가장 좋은 재료라고 할수 있다. 그러나 염화알루미늄의 끓는 (Boiling) 용액이나 염화칼슘의 고온용액 중에서는 부식된다. 그 외에 이산화염소, 과염소산염 및 차아염소산염등 표백제로 사용되는 강산화제에 대하여는 우수한 내식성을 갖고 있다.

▷가성소다, 수산화칼슘, 수산화 마그네슘, 수산화바륨등의 알카리용액에 대하여는 고온, 고농도에 있어서도우수한 내식성을 갖고 있으나 수산화카륨에는 고농도의비등 용액중에서는 격렬하게 부식된다.

▷산, 테레후탈산,주석산, 석탄산, 유산, 스테아린산, 탄닌산에 대하여 우수한 내식성을 갖고있다. 탄 인산(Formic acid)에는 고온, 고농도 에서만 부식된다. 티타늄은 또한 수산(Oxalic acid)과 같은 비산화성 유기산에는 부식된다.

(2) 접촉 부식(Gatvanic Corrosisn)

티타늄은 타금속과 접촉해도 통상이 촉진되지 않는다. 그러나 접촉되는 금속이 비금속(Base metal, Lessnoble metal)일 경우에는 부식이 발생한다. 이러한 비금속의 부식 정도는 티타늄과 접촉하고 있는 표면적에 비례하여 변할 수 있다. 해수중에서의 티타늄과 타금속과의 접촉부식량을 나타낸다. 티타늄의 면적이 타금속재료보다 클 경우에는 티타늄과 접촉하고 있는 금속의 부식이 촉진되는 것을 볼 수있다.

(3) 응력부식균열(Stress carrosion Cracking)

티타늄의 응력부식 균열은 특수한 경우를 제외하고는 일반적으로 일어나지 않는다. 티타늄이 응력부식균열을 일으키는 매체는 적색발연소산과 수분과 할로겐(취소염산), 또는 유기용체를 함유한 메타놀(Methanol)이다. 그외에 고온의 용융염Nacl,Cacl2등에 의해서 티타늄 합금에 응력부식균열을 일으킬 수 있다.

(4) 국부부식(Local corrosion)

▷공식(Pitting)

티타늄은 공식에 대하여 탁월한 내식성을 갖고 있다. 예로서 강력한 공식제가 존재하는 염화제이철에 대하여도 완벽한 내식성을 갖는다.

▷벽개나 틈 부식(Crevice Corrosion)

티타늄은 틈 부식에 대하여 강한 저항을 나타낸다. 예로서 해수중에서는 티타늄의 틈새부분과 해수에 접촉하고 있는 타부분도 부식되지 않는다. 그러나 테프론 가스켓트를 사용하는 부분이나 습윤염소UWetting Cholrine)중에서 사용되는 티타늄의 틈새부분에서는 틈부식이 발생하는 경우가 있으므로 적절한 예방조치가 취해져야 한다. 만약 틈부식이 발생하는 부분에 티타늄을 사용하는 경우에는 Ti-0.15Pd 합금을 사용하는 것이 좋다.

(5) 침 식(Erosion)

티타늄은 침식에 대하여 다른 금속에 비하여 탁월하게 우수한 저항성을 갖고 있다. 또한 모래에 의한 침식(Sand erosion)에도 우수한 성질을 갖고 있다.

(6) 가스에 대한 내식성(Corrosion Resitance in Gas)

▷염소 및 질소

티타늄은 산소와 질소에 강한 친화력을 갖고 있으므로 산소와 질소가스와 반응할 때 안정된 산화물과 질화물을 만든다. 산소와 반응하므로서 형성되는 얇은 산화피막은 티타늄의 내식성을 향상시킨다. 또한, 질소와의 반응에 의해서 형성되는 질화피막은 내마모성을 향상시킨다. 더 추가하여 산소와 질소가 연이어서 티타늄속으로 용해되면 티타늄은 경화된다. 티타늄은 충격을 가하지 않을 경우에 액체산소용기로 사용될 수 있으나 충분한 주의를 요한다. 또한 산소가스를 함유한 분위기에서 사용가능하나 고온에서 티타늄과 산소의 친화력이 강하기 때문에 박리(Peeling)되기 쉬운 스케일을 생성하는 경우도 있으므로 주의를 요한다.

▷수소 티타늄은 수소와 반응할 때 수산화물을 형성하여 수소취성(Hydrogen brittleness)이 생긴다 수소는 티타늄속으로의 용해도(Solubility)가 낮기 때문에 소량의 수소에 의해서 티타늄의 기계적 성질이 저하되기 때문에 주의할 필요가 있다.

▷염소

건조한 염소가스에 대하여는 급격히 반응하여 티타늄 염화물이 되나 습윤(수분1%이상)염소가스에는 사용온도가 높게 되어도 우수한 내식성을 나타낸다.

▷기타

티타늄은 저온에서는 대부분의 가스에 대하여 양호한 내식성을 갖고 있다.

일반적으로 금속의 공식과 응력부식균열을 촉진시키는 원인으로 잘 알려진 유화수소에 대하여도 양호한 내식성을 갖는다.



과거 금도금의 단점을보완하여 표면에첨단소재인 티타늄을 진공상태에서 흡착시켜 벗겨짐을 방지하고 유럽풍의 세련미를 살리고 금빛의 고풍스러운 멋을연출합니다