التيتانيوم النقي التجاري (CP) غير محلي ، مما يعني أنه يحتوي على 99 ٪ أو أكثر من التيتانيوم ، مع الحد الأدنى من العناصر النزرة (على سبيل المثال ، الأكسجين ، الحديد ، الكربون ، النيتروجين ، الهيدروجين) التي تؤثر على خصائصها. يتم تصنيف هذه الدرجات بشكل أساسي من خلال محتوى الأكسجين ، مما يؤثر بشكل مباشر على القوة والليونة. درجات التيتانيوم CP الأكثر شيوعًا ، الموحدة من قبل منظمات مثل ASTM International ، هي:
الصف 1: أنقى شكل ، مع أدنى محتوى الأكسجين (~ 0.18 ٪ كحد أقصى). إنه يوفر أعلى ليونة ، ومتانة ، ومقاومة للتآكل ولكن أقل قوة. مثالية للتطبيقات الباردة والمعالجة الكيميائية والزرع الطبي التي تتطلب المرونة.
الصف 2: درجة CP الأكثر استخدامًا على نطاق واسع ، مع وجود أكسجين أعلى قليلاً (~ 0.25 ٪ كحد أقصى) من الصف 1. إنه يوازن بين القوة ، ليونة ، ومقاومة التآكل ، مما يجعله متعدد الاستخدامات لمكونات الفضاء الجوي ، والمبادلات الحرارية ، والأجهزة البحرية.
الصف 3: يحتوي على المزيد من الأكسجين (~ 0.35 ٪ كحد أقصى) من الصفوف 1 و 2 ، مما يؤدي إلى ارتفاع قوة ولكن انخفاض ليونة. تستخدم في التطبيقات التي تحتاج إلى قوة شد أكبر ، مثل قطع غيار الطائرات والمعدات الصناعية.
الصف 4: أقوى درجة CP ، مع أعلى محتوى الأكسجين (~ 0.40 ٪ كحد أقصى). إنه يضحى ببعض ليونة متزايدة من القوة ، ومناسبة للمكونات عالية الضغط مثل أوعية الضغط والأجزاء الهيكلية في البيئات العدوانية.
تشمل درجات CP الأخرى الأقل شيوعًا (على سبيل المثال ، الصف 7 ، الصف 11) إضافات صغيرة من البلاديوم لتعزيز مقاومة التآكل في البيئات ذات الحموضة العالية ، ولكن هذه متغيرات "من ألعاب" من الناحية الفنية من التيتانيوم CP.
يعتمد تعريف التيتانيوم "أعلى جودة" على التطبيق بالكامل ، حيث يتم تحديد "الجودة" من خلال مدى تلبية درجة التيتانيوم أو سبيكة متطلبات أداء محددة (على سبيل المثال ، القوة ، مقاومة التآكل ، مقاومة الحرارة ، التوافق الحيوي). ومع ذلك ، تبرز بعض الدرجات في سيناريوهات حاسمة وعالية الأداء:
للقوة ومقاومة الحرارة: غالبًا ما يعتبر Titanium Grade 5 (Ti-6AL-4V) المعيار الذهبي. توفر هذه السبائك (6 ٪ من الألومنيوم ، 4 ٪ من الفاناديوم) نسبة استثنائية للقوة إلى الوزن ، وتحتفظ بالقوة في درجات حرارة عالية (تصل إلى 400 درجة /752 درجة فهرنهايت) ، ولديها مقاومة جيدة للتآكل. يستخدم على نطاق واسع في الفضاء (إطارات الطائرات ، وأجزاء المحرك) ، والزرع الطبي ، والمعدات الرياضية عالية الأداء.
للحرارة الشديدة والقوة: سبائك التيتانيوم مثل Ti-6AL-2SN-4ZR-2MO (الصف 9) أو TI-10V-2FE-3AL (سبيكة بيتا) تتفوق في التطبيقات التي تتطلب قوة في درجات حرارة أعلى من 400 درجة ، مثل مكونات محرك النفاثة.
لمقاومة التآكل: تجاري نقي من الدرجة الثانية أو الصف السابع (CP مع البلاديوم) متفوقة في بيئات شديدة التآكل ، مثل المعالجة الكيميائية أو التطبيقات البحرية ، حيث تكون المقاومة للأحماض أو المياه المالحة أمرًا بالغ الأهمية.
للتوافق الحيوي: CP من الدرجة 2 والصف 5 مفضل في الأجهزة الطبية (يزرع ، الأدوات الجراحية) بسبب الخمول في جسم الإنسان والقدرة على الاندماج مع العظام (osseointegration).
باختصار ، لا يوجد أيتانيوم "أعلى جودة" واحد ، ولكن غالبًا ما يتم الاحتفال بالصف الخامس بسبب تعدد استخداماتها في الصناعات عالية الأداء.
لا ، التيتانيوم لا "صدأ" بالمعنى التقليدي. يشير الصدأ على وجه التحديد إلى أكسيد الحديد (Fe₂o₃) الذي يتشكل على الحديد أو الصلب عند تعرضه للأكسجين والرطوبة ، مما يؤدي إلى تآكل مدمر.
ومع ذلك ، يخضع التيتانيوم لعملية مختلفة: عند تعرضها للأكسجين (حتى في الهواء أو الماء) ، فإنه يشكل بسرعة طبقة رقيقة من أكسيد واقية (ثاني أكسيد التيتانيوم ، TiO₂) على سطحه. هذه الطبقةالشفاء الذاتي-إذا خدش أو تضررت ، فإنه يعمل على الفور تقريبًا ، مما يمنع المزيد من التآكل. يجعل هذا الفيلم السلبي للأكسيد التيتانيوم مقاومًا للغاية لمعظم أشكال التآكل ، بما في ذلك:
التعرض للمياه (المياه الطازجة أو الملحية) ، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات البحرية.
ملامسة العديد من الأحماض والقلويات والمواد الكيميائية الصناعية.
الظروف الجوية ، لأنها لا تشوه أو تتحلل بسهولة.
في حين أن التيتانيوم ليس محصنًا تمامًا ضد التآكل ، فإن مقاومته أعلى بكثير من المعادن القائمة على الحديد. الظروف القاسية-كما أن حمض الهيدروكلوريك الساخن أو حمض الكبريتيك ، يكسر طبقة الأكسيد ببطء ، ولكن مثل هذه السيناريوهات نادرة في معظم التطبيقات العملية. وهكذا ، غالبًا ما يوصف التيتانيوم بأنه "مقاوم للتآكل" بدلاً من "الصدأ".
