Титан — удивительно легкий металл, который обладает высокой прочностью. Также его отличает теплостойкость и противодействие коррозии. Титан имеет широкое применение во многих сферах — строительство, медицина, промышленность. Однако не везде использование титана оправданно. Сегодня расскажем, где этот металл вообще лучше не применять.
Титан, соленая вода и хлор
Одно из самых примечательных свойств титановых винтов – способность противостоять коррозии при соприкосновении с соленой водой. Военно-морские, а также такие отрасли, как опреснение воды и добыча нефти на море, полагаются на них при сборке узлов и корпусов, находящихся в непосредственном контакте с морской водой. Титановые крепежные элементы устойчивы как к проточной, так и к стоячей соленой воде. На них не влияет длительное пребывание на глубине до полутора километров, даже при температуре до 260°С.
Титановый крепеж также не восприимчив ко всем растворам хлоридов и хлора. В этом он превзошел даже некоторые нержавеющие стали, например А2. Инертность по отношению к растворам хлора обусловлена его способностью быстро восстанавливать поверхностный защитный пассивный слой TiO2 в присутствии кислорода.
Титановые детали крепления устойчивы к:
- водным растворам хлора;
- хлоритам (соли хлористой кислоты);
- гипохлориту натрия (отбеливатель);
- хлоратам (оксосоли хлора);
- перхлоратам (соли и эфиры хлорной кислоты);
- диоксиду хлора.
Свойства титана
Титановые болты, винты, гайки – резьбовой крепеж с высокой удельной прочностью. Изделия из титана 5-го класса (Grade 5) демонстрируют впечатляющую прочность при растяжении – 148 тыс. фунт./кв. дюйм (1020 МПа) и предел текучести – 138 тыс. фунт./кв. дюйм (950 МПа). Крепеж из сплава Gr5 в 4 раза прочнее, чем из нержавеющей стали AISI 316 и других легированных марок, при этом он почти вполовину легче стали. (Gr2 примерно в 2 раза прочнее.). Он тяжелее алюминия в полтора раза, но при этом прочнее его в 6 раз. Благодаря удачному сочетанию прочности и веса крепежные изделия из титана идеальны для применения в медицине, аэрокосмической и военной областях.
Кислота и титан
Титановые крепежные детали обладают отличной коррозионной стойкостью к щелочам и хлоридам, но НЕ к сильным кислотам. При воздействии концентрированных кислот, таких как серная (H2SO4), соляная (HCl), их защитный пассивный слой подвергается агрессивному воздействию, отчего может быстро разрушиться, что приведет к корродированию металла при определенных температурах и концентрациях кислот.
Сухой хлор
Хотя титановые винты отлично подходят почти для всех применений с хлоридами и хлором, их нельзя использовать в отсутствие воды. Сухой хлор и газообразный хлор их быстро разъедят и даже могут воспламенить. Обычно 1% влаги (при комнатной температуре) или 1,5% (при высокой температуре) вполне достаточно, чтобы их защитный оксидный слой восстановился и оставался устойчивым.
Дополнительные возможности и преимущества титана
В дополнение к оптимальному соотношению прочности и веса, а также устойчивости к соленой и хлористой воде, титан обладает рядом других положительных свойств, которые предопределили его использование в промышленности, медицине, стоматологии:
- нетоксичность;
- биосовместимость;
- способность к остеоинтеграции;
- низкая теплопроводность;
- сплав Gr5 неферромагнитный.
Протезы из титана
Титан – один из немногих металлов, который используется в медицине для постоянного протезирования. Известно, что он обладает высокой реактивностью. Тогда почему, несмотря на это, уже много лет его используют внутри человеческого тела? Ответ скрывается в его уникальных способностях.
Титан быстро вступает в реакцию с кислородом, в результате чего образуется твердый инертный внешний слой из TiO2, который не взаимодействует с химическими веществами, находящимися в нашем организме. И что особенно важно – он не отторгается и не вызывает аллергии.
Титан является очень прочным материалом с низкой плотностью, поэтому он хорошо подходит для замены костей. Чаще всего он идет на изготовление тазобедренных суставов, так как именно они берут на себя основную нагрузку. Титановый протез остается неизменным и стабильным в течение всей человеческой жизни.
Этот легкий крепкий металл не токсичен и отлично «приживается» в теле человека, благодаря этому является лучшим материалом для имплантации зубов. Титановые протезы и имплантаты не магнитятся, поэтому не реагируют на мощный магнит в аппарате МРТ при прохождении человеком лучевой диагностики. В последнее время у многих людей наблюдается аллергические реакции на металлы, в связи с этим биосовместимые титановые протезы являются единственно возможной альтернативой.
