Im folgenden Artikel lernen Sie die grundlegenden Aspekte von Titan als Material kennen. Was ist Titan, woher kommt es, seit wann ist es bekannt und wofür wird es verwendet? Wie werden seine erstaunlichen Eigenschaften in der Technik und sogar in der Medizin genutzt?
Titan ist ein natürliches Material, chemisches Symbol Ti – eines der natürlichen Elemente, die in der Erdkruste vorkommen. Theoretisch ist es recht verbreitet, da es zu den 10 häufigsten Elementen der Erdkruste gehört – jedoch kommt es in der Natur nicht in reiner Form vor. Da es recht reaktiv ist, verbindet es sich mit anderen Elementen, und die einzige Möglichkeit, Titan zu gewinnen, das später als Material verwendet werden kann, besteht darin, das Erz abzubauen und es zu reinigen. Das ist übrigens kein einfacher Prozess, weshalb nur einige Länder auf die Titanproduktion spezialisiert sind. Es ist daher ein seltenes und teures Material, trotz seines häufigen Vorkommens in der Erdkruste.
Als Element wurde Titan zufällig entdeckt von einem englischen Chemiker im Jahr 1791, der schwarzen Sand untersuchte, den er in einem Fluss im Süden Englands gefunden hatte. Dabei entdeckte er ein ihm bis dahin unbekanntes Metalloxid, von dem man heute weiß, dass es sich um Titan handelte. Einige Jahre später erhielt es seinen richtigen Namen, inspiriert von den Titanen der griechischen Mythologie.
Erst 1910 gelang es erstmals, Ti zu isolieren, aber es gab noch keine Methode für eine effektive und kostengünstige Verarbeitung. Daher war eine industrielle Produktion nicht möglich.
Die Technologien für die Massenproduktion von Titan wurden erst nach dem Zweiten Weltkrieg entsprechend verfeinert – und erst ab den 1950er Jahren datiert die massenhaftere Produktion von Titan. Damals wurden auch seine Vorteile erkannt, insbesondere in der Luftfahrt, im Militär und in der sich langsam entwickelnden Raumfahrtindustrie. Titan erwies sich als extrem stabil, korrosionsbeständig, langlebig und dabei leicht. Bald kam die Zeit für den Einsatz von Ti in der Medizin, insbesondere als Material, das nicht abgebaut wird und aus dem sogar Komponenten für Herzklappen hergestellt werden können.
Vor allem wichtig ist die erstaunliche Festigkeit, insbesondere gegen Korrosion – auch unter stark schädlichen Bedingungen. Dadurch kann es sogar mit Wasser mit hohem Salzgehalt oder aggressiven Säuren verwendet werden.
Bei erstaunlicher Festigkeit hat Titan noch eine andere Eigenschaft, die ihm einen Vorteil gegenüber Stahl verschafft. Seine Dichte beträgt 4,5 g/cm³ – das bedeutet, Titan ist leichter als Stahl.
Es ist auch beständig gegen hohe Temperaturen – da sein Schmelzpunkt bei 1668°C liegt. Unter natürlichen Bedingungen wäre es sehr schwer, es zu schmelzen oder zu beschädigen.
Ein Nachteil von Titan als Material ist seine geringere Verfügbarkeit und der Preis.
Titan unterscheidet sich im Aussehen von Stahl – es ist silbrig-grau, oft glänzend, oft fast schieferfarben. Man kann Ti definitiv nicht mit Stahlteilen verwechseln.
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Im Kontext von Wärmetauschern ist Titan zu einem äußerst wichtigen Material geworden, für Anwendungen mit aggressiven Medien, also unter Bedingungen, unter denen Edelstahl immer noch zu schwach ist. Titan-Wärmetauscher werden daher überall dort eingesetzt, wo ein Medium mit hoher Schädlichkeit vorkommt.
In der Pooltechnik fanden sie Anwendung zur Erwärmung von Salzwasserpools sowie von Pools, denen Salz zugesetzt wird. Sie werden zur Erwärmung von Heilsole und exklusiven Meerwasserpools verwendet, wie man sie manchmal in Kurorten findet.
Titan wird hauptsächlich in Ländern produziert, die große Vorkommen seiner Erze haben, vor allem Ilmenit und Rutil. Der Produktionsprozess von Titan ist komplex und teuer, daher findet er in spezialisierten Anlagen statt, und das Land muss über die entsprechende Technologie verfügen.
Wie man sieht, sind die Länder, die Titanerz abbauen, nicht immer dieselben, die es verarbeiten und in gebrauchsfertiger Form auf den Markt bringen können. Der Raffinationsprozess von Ti ist recht schwierig, da Titan sehr leicht mit Sauerstoff reagiert und in einer sauerstofffreien Atmosphäre verarbeitet werden muss, z.B. mit dem Kroll-Verfahren. Das macht die Produktion teurer als z.B. die Eisenverhüttung – und das macht Titan zu einem der teuersten Materialien, oft 2-3 mal teurer als Stahl.
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