チタンは、高強度、低密度、優れた耐食性で知られる注目すべき金属であり、さまざまな産業で定番となっています。チタン角棒のトップサプライヤーとして、私たちの製品に使用されているチタンの起源についてよく質問されます。このブログ投稿では、当社の角棒のチタンの起源とプロセスを探索する旅にご案内します。
チタンの天然源
チタンは地殻内で 9 番目に豊富な元素ですが、純粋な形では見つかりません。代わりに、それはさまざまな鉱物に存在し、最も重要なものはイルメナイトとルチルの 2 つです。
イルメナイト
イルメナイト (FeTiO₃) はチタン酸化鉄鉱物であり、最も一般的なチタン源です。世界中に広く分布しており、オーストラリア、南アフリカ、カナダ、ノルウェーで大規模な鉱床が見つかっています。イルメナイトには通常、35% ～ 65% の二酸化チタン (TiO2) が含まれています。イルメナイトからのチタンの抽出には、一連の複雑な化学プロセスが含まれます。まず、イルメナイトは通常、選鉱と呼ばれるプロセスを通じて、より高い二酸化チタン含有量にアップグレードされます。これには、鉄やその他の鉱物などの不純物を除去するために、磁気分離や重力分離などの物理的分離方法が含まれる場合があります。
ルチル
ルチルは純粋な二酸化チタン鉱物 (TiO₂) であり、チタンの高級供給源です。イルメナイトよりも豊富ではありませんが、チタン含有量が高く、通常は 90% 以上の TiO2 です。ルチル鉱床は、オーストラリア、シエラレオネ、インド、米国で発見されています。ルチルはイルメナイトに比べてチタンを得るのに必要な加工が少ないため、高く評価されています。その純度が高いため、チタン角棒などの高品質のチタン製品の製造に理想的な原料となります。
採掘と抽出
チタン含有鉱物が特定されると、採掘プロセスが始まります。チタン鉱物の採掘方法には、主に露天掘りと浚渫の 2 種類があります。
露天掘り
露天掘りは、地表に近いイルメナイトおよびルチル鉱床に一般的に使用されます。この方法では、表土（鉱床を覆う土壌と岩の層）を除去して鉱石を露出させます。鉱石の採掘にはブルドーザー、掘削機、トラックなどの大型土木機械が使用されます。鉱石は採掘された後、さらなる処理のために処理プラントに輸送されます。
浚渫
浚渫は主にチタン鉱物を含む海砂堆積物に使用されます。浚渫船を使って海底や川底の土砂を吸い上げる工法です。その後、砂は陸上の分離プラントにポンプで送られます。浚渫は広い範囲をカバーし、比較的短時間で大量の鉱石を収集できるため、ビーチの砂からチタン鉱物を抽出するより効率的な方法です。
クロールプロセス: 鉱物から金属まで
チタン鉱物が採掘され、濃縮された後、次のステップはそれらを純粋な金属チタンに変換することです。この変換に最も広く使用されている方法は、1940 年代に開発されたクロール プロセスです。
クロールのプロセスにはいくつかの手順が含まれます。
- 塩素化: 濃縮鉱石からの二酸化チタン (TiO2) は、高温 (約 900 ～ 1000°C) で炭素の存在下で塩素ガス (Cl2) と反応します。この反応により、四塩化チタン (TiCl4) と二酸化炭素 (CO2) が生成されます。この反応の化学方程式は、TiO2 + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2CO です。
- 削減: 四塩化チタンは、不活性雰囲気 (通常はアルゴン) 中でマグネシウム (Mg) を使用して金属チタンに還元されます。反応は密閉された反応器内で高温 (約 800 ～ 900℃) で行われます。この反応の化学方程式は、TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2 です。
- 分離：還元反応後、塩化マグネシウムと未反応のマグネシウムからスポンジチタン（チタンの多孔質体）が分離されます。これは通常、真空蒸留によって行われ、塩化マグネシウムとマグネシウムが蒸発して除去され、純粋なスポンジチタンが残ります。
チタン角棒の製造
純スポンジチタンが得られたら、それをさらに加工してチタン角棒を製造します。製造プロセスには次の手順が含まれます。
- 溶融: スポンジチタンは電気アーク炉または真空アーク再溶解(VAR)炉で溶解されます。チタンの酸化を防ぐため、溶解は不活性雰囲気中で行われます。溶融したチタンは次にインゴットに鋳造されます。
- 鍛造と圧延: チタンのインゴットを適切な温度に加熱した後、鍛造し、角棒に圧延します。鍛造は粒子構造を微細化することでチタンの機械的特性を向上させます。角棒の所望の寸法と表面仕上げを実現するには、転造が使用されます。
- 熱処理: 角棒は鍛造および圧延後、機械的特性を最適化するために熱処理を受ける場合があります。熱処理により、チタンバーの強度、延性、靭性を向上させることができます。
- 機械加工と仕上げ: 角棒は最終的な寸法と表面仕上げに機械加工されます。これには、切断、研削、研磨などのプロセスが含まれる場合があります。
当社の製品範囲
サプライヤーとして、当社は以下を含む幅広いチタン角棒を提供しています。GR3チタン角棒、GR2チタン角棒、 そしてGR5 チタン角棒。チタンの各グレードには、独自の特性と用途があります。
- GR2チタン角棒: グレード 2 チタンは、耐食性と成形性に優れた商業用純チタンです。化学処理、海洋工学、建築などの用途でよく使用されます。
- GR3チタン角棒: グレード 3 チタンは、良好な耐食性を維持しながら、グレード 2 チタンよりもわずかに高い強度を持っています。航空宇宙部品や医療機器など、より高い強度が要求される用途によく使用されます。
- GR5 チタン角棒: グレード 5 チタンは、Ti-6Al-4V としても知られ、チタンとアルミニウムおよびバナジウムの合金です。高強度、優れた耐疲労性、優れた耐食性により、最も広く使用されているチタン合金の 1 つです。航空宇宙、自動車、医療業界でよく使用されています。
調達に関するお問い合わせ
当社のチタン角棒にご興味がございましたら、または当社の製品についてご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください。当社は高品質の製品と優れた顧客サービスを提供することに尽力しています。当社の専門家チームは、お客様の特定のニーズに適したチタン角棒を見つけるお手伝いをいたします。航空宇宙、自動車、医療、その他の業界を問わず、当社にはお客様の要件を満たす専門知識とリソースがあります。今すぐ私たちと会話を始めて、当社のチタン角棒がどのようにあなたのプロジェクトを強化できるかを探ってみましょう。
参考文献
- 「チタン: テクニカル ガイド」ジョン C. ウィリアムズ著
- 米国地質調査所による「鉱物商品概要」
- 「チタンの化学と技術」PC Truter著
