티타늄은 항공기와 인공위성 등에 주로 활용되기 때문에 비싸고, 튼튼한 금속이라는 인식이 많죠? 반은 맞고 반은 틀렸습니다. 오늘은 티타늄 금속에 대해 소개해드리고, 어떤 종류가 있는지도 함께 알아보기로 하겠습니다.
티타늄이란?
Titanium
티타늄은 비중이 낮은 금속중 하나로 일반 철과 비교했을 때, 동일한 부피일 경우 중량은 절반 이하 수준입니다. 따라서 경량화가 필요한 곳에 많이 사용되는 금속입니다. 게다가 자성도 없어서 자석에 달라붙지도 않으며, 녹도 슬지 않는다는 장점이 있고요. 열전도와 전기 전도도 또한 낮아 다양한 곳에 활용이 가능합니다.
티타늄 가격은 비쌀까?
티타늄은 금속중에서 네 번째로 매장량이 많은 물질입니다. 하지만 티타늄은 제련하는 것과 가공하는 방법이 까다로워서 풍부한 매장량 대비 가격이 비싼 금속이라고 볼 수는 있습니다. 매장량이 많지만 과거에는 가공기술이 부족해 거의 사용하지 않다가 20세기가 들어와서야 사용되기 시작했는데요. 현재는 대량생산이 가능해져 알루미늄 가격의 25~35% 수준으로 떨어진 상태입니다.
티타늄은 튼튼할까?
순수 티타늄은 철보다 무른 편입니다. 하지만 다른 물질과 합금이 될 경우 이야기는 달라집니다. 티타늄 합금은 높은 비강도를 보여주는데, 동일한 중량의 강철과 비교했을때도 강도가 더 강해지며, 스테인리스 계열 합금 중에서도 뛰어난 내마모성과 내식성을 보여줍니다. 티타늄은 열전도율이 낮고, 고온에서도 물러지지 않는 특성 때문에 가공이 어렵지만, 그만큼 고온에서는 특출한 강성을 보여줍니다.
티타늄의 종류
아래에 티타늄 금속의 대표적인 6가지 종류에 대해 소개해드리니 참고하시기 바랍니다.
T-2
ASTM: B348 Gr2, B381 GrF2
JIS: TB340
| 산소(O) | 질소(N) | 철(Fe) | 티타늄(Ti) | 기타 |
| 0.2 이하 | 0.03 미만 | 0.25 이하 | 나머지 (bal) | - |
※ 화학성분에 bal은 balance의 약자로서, 다른 성분 외 나머지를 모두 의미합니다.
T-2 Pd
ASTM: B348 Gr7, B381 GrF7
JIS: TB340Pd
| 산소(O) | 질소(N) | 철(Fe) | 티타늄(Ti) | 팔라듐(Pd) |
| 0.2 이하 | 0.03 미만 | 0.35 이하 | 나머지 (bal) | 0.12~0.25 |
T-2 Pd는 틈부식, 염산성에 대한 내구성 향상을 위해 T-2에 0.12~0.25의 팔라듐(Pd)을 더한 재료로 강도는 순수 티타늄 수준입니다. 화학 장치 등에 많이 활용됩니다.
T-3
ASTM: B348 Gr3, B381 GrF3
JIS: TB480
| 산소(O) | 질소(N) | 철(Fe) | 티타늄(Ti) | 기타 |
| 0.3 이하 | 0.05 미만 | 0.3 이하 | 나머지 (bal) | - |
T-4
ASTM: B348 Gr4, B381 GrF4
JIS: TB550
| 산소(O) | 질소(N) | 철(Fe) | 티타늄(Ti) | 기타 |
| 0.4 이하 | 0.05 미만 | 0.3 이하 | 나머지 (bal) | - |
T-4는 표면의 안정된 산화피막(불동태피막)이 존재해 뛰어난 내식성을 나타냅니다. 또한 염소 이온에 대해 뛰어난 내식성을 보여주는 것이 특징이며, 산소 및 철의 첨가량으로 기계적 강도를 조정해 각종 용도에 적합한 등급의 제품을 선택할 수 있습니다. 해수 담수화 장치 및 화학 장치, 선박용 부품, 항공기용 부품, 원자력·화력발전용 열교환기 부재 등에 사용되고 있습니다.
T-6Al4V
ASTM: B348 Gr5, B381 GrF5
JIS: TB6400
| 산소(O) | 질소(N) | 철(Fe) | 티타늄(Ti) | 알루미늄(Al) | 바나듐(V) |
| 0.2 이하 | 0.05 미만 | 0.4 이하 | 나머지 (bal) | 6.0 | 4.0 |
T-6AlV4는 가장 범용성이 있는 티타늄 합금으로 높은 비강도와 양호한 가공성, 용접성을 가지고 있습니다. 300℃까지의 크리프 강도, 피로 강도에도 뛰어납니다. 항공기 엔진 부품 및 원심분리기 부품, 가스터빈 부품, 증기 터빈 블레이드 내연기관 콘로드, 선박용 부품(샤프트 외) 등에 사용됩니다.
형상기억합금 (니켈-티타늄합금)
| 니켈(Ni) | 티타늄(Ti) | 기타 |
| 50 | 50 | - |
니켈 티타늄합금은 성형 후 열처리에 의해 형상을 기억시킬 수 있는 합금입니다. 힘을 가해 변형시켜도 일정 온도 이상으로 가열하면 원래 형상으로 돌아옵니다. 니켈 티타늄(Ni-Ti) 합금 이외에 구리 아연 알루미늄(Cu-Zn-Al) 합금이 실용화되어 있으나 회복력이나 회복 왜곡량 등의 성능 면에서 Ni-Ti 합금이 우수합니다. 여성 속옷인 브래지어나 안경테 등으로 많이 활용되며, 의료 분야에서는 카테터 가이드 와이어, 치열 교정 와이어 등에 이용되고 있습니다.
이상으로 티타늄과 티타늄 합금에 대해 소개해드렸는데요. 아래 관련 추천글에서 다른 금속들도 확인해 보세요!
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