Quantu sapete di u prucessu di pruduzzione di titaniu ? (unu)

U titaniu deve passà per parechji prucessi per ghjunghje da u minerale à u pruduttu finitu. Sicondu l'applicazione finale, u numeru di passi da fà varierà. U titaniu adupratu in i scarichi di l'auto di alta gamma, l'implanti di l'anca o l'orologi ùn richiede micca a listessa gestione rigorosa di a microstruttura cum'è quella aduprata in l'aviazione, induve i risichi è e cunsequenze di u fallimentu sò assai più grandi.

Prucessu Kroll

Indipendentemente da l'usu finale, u titaniu deve prima esse eliminatu da u minerale è trasfurmatu in titaniu puru.

Questu hè fattu trattendu u diossidu di titaniu fattu da ilmenite o rutile attraversu u prucessu Kroll. U risultatu hè titaniu spugnosu chì hè statu purificatu, fusu è alliatu cù altri metalli. Pò tandu esse sottumessu à un'ulteriore trasfurmazione in e cusì dette leghe maestre, chì sò tandu trasfurmate in lingotti chì ponu esse trasformati in barre, piastre, fogli o fili cum'è un pruduttu cumunu di mulinu.

Prucessu Kroll Hè una reazione in parechje tappe iniziata in un reattore à lettu fluidizatu. U diossidu di titaniu purificatu TiO2 hè ossidatu cù cloru per furmà tetracloruru di titaniu, TiCl4, cunnisciutu affettuosamente in l'industria cum'è "ticklatura". A reazione hè realizata à 1000 °C. Da quì, TiCl4 è altre impurità di cloruri metallichi sò frazziunate per pruduce una mistura pura di TiCl4.

Dopu hè trasferitu in un reattore d'acciaio inox separatu, induve pò esse mischiatu cù u magnesiu durante a seconda metà di u prucessu. A reazione hè stata realizata in una atmosfera d'argon preriscaldata à 1000 °C. I cloruri di titaniu (III) è di titaniu (II) risultanti si riducenu lentamente in parechji ghjorni per furmà titaniu puru è cloruru di magnesiu.

U cloruru di magnesiu restante hè tandu recuperatu separandulu di novu in i so custituenti. È u titaniu, avà in forma di "spugna", hè scavatu, schiacciatu in pezzi più chjuchi, è dopu pressatu inseme per furmà un pezzu uniforme. Hè prontu à esse scioltu cum'è elettrodu in un prucessu di rifusione à arcu sottu vuoto (VAR).

Rifusione di titaniu à l'arcu sottu vuoto - Legatura

U VAR ​​hè statu u metudu dominante di fabricazione di leghe di titaniu dapoi l'anni 1950. Questu hè un prucessu adupratu per fà prudutti di titaniu d'altu rendimentu. U VAR ​​cuntrolla precisamente a fusione è a solidificazione di u materiale fusu per pruduce in modu affidabile leghe finite di alta qualità di purezza estremamente alta.

A maiò parte di e leghe di titaniu passanu per questu prucessu almenu duie volte. Questu hè per assicurà un livellu accettabile di consistenza in tuttu u metallu. Stu prucessu hè sempre adupratu in applicazioni industriali. In a seconda metà di u XXu seculu, u triplu VAR hè statu ubligatoriu per l'usu aerospaziale in risposta à i difetti di i metalli. Ancu s'è in l'ultima dicada hà cuminciatu à esse rimpiazzatu da a rifusione elettronica à focu fretu per e leghe aerospaziali.

U prucessu VAR si svolge in un grande crogiolu cilindricu. Un elettrodu pende da a cima, è una corrente continua di parechji millaie di ampere ci passa à traversu, pruvucendu a so fusione è u gocciolamentu in u fondu di a camera induve a lega si ricombina. In u casu di Ti 6AL-4V, si aghjunghjenu aluminiu è vanadiu.

Rifusione in fornu fretu à fasciu elettronicu

A fusione à sole fretu affronta efficacemente una di e carenze di u prucessu VAR, a capacità di rimuovere efficacemente l'inclusioni à alta è bassa densità (HDI è LDI) da a fusione. Hè ancu aduprata per smaltisce i trucioli di scarto generati durante a lavorazione. Un vacuum hè furmatu in un fornu di rame raffreddato à acqua. Un fasciu di elettroni à alta temperatura hè tandu focalizatu nantu à a materia prima di titaniu (una mistura di spugna, metallu VAR è trucioli) piazzata in u fondu di u fornu. U titaniu fusu gocciola in a zona di fusione, poi scorre in u tunnel di raffinazione, è poi si versa in u stampu induve u metallu cristallizza. I cumposti volatili evaporanu, vale à dì l'inclusioni di ossigenu è azotu, mentre u carburo di tungstenu densu da l'utensile di taglio affonda in fondu. A fine di u lingotto hè tandu lavorata, lascendu daretu a lega di titaniu.