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Storia del Titanio

È stato scoperto da Gregor in Inghilterra nel 1790. Viene estratto dai minerali nei quali si trova allo stato naturale come diossido di Titanio TiO2 cristallino. È presente in maggior quantità nei seguenti minerali: Rutilio, Ilmenite, Anatasio, Titanite e Sfeno.
I maggiori giacimenti di Rutilio si trovano in Brasile, quelli di Ilmenite in Sud Africa, India, USA, Canada, Norvegia e Australia.
Costituisce lo 0,6 % della crosta terrestre, infatti è il nono elemento più diffuso all'interno di essa. Dopo l'Alluminio, il Ferro ed il Magnesio, è il quarto metallo strutturale più abbondante in natura, ed è non-magnetico.

Alla fine degli anni Trenta, con l'uso di nuove tecnologie, il Titanio (Ti) cominciò ad essere usato industrialmente, soprattutto per scopi bellici dagli Stati Uniti d'America.
Nello stesso periodo, si eseguirono i primi interventi chirurgici con impianti metallici in Titanio.
Da allora, il Ti ha acquistato sempre maggior importanza anche in Europa, in Giappone e nell'ex Unione Sovietica. La maggior parte di esso viene traformata in diossido come pigmento per coloranti e pitture, mentre solo il 10-15% di Ti estratto viene usato come metallo.
Dalla seconda metà del XX° Secolo, il suo utilizzo è andato sempre più aumentando perchè le elevate proprietà meccaniche e la bassa densità delle leghe di Ti consentono di realizzare strutture il cui peso è del 50% inferiore a quelle realizzate con acciai convenzionali. Per questo - grazie soprattutto all'ottimo rapporto resistenza/peso e al basso costo di produzione - viene usato nelle costruzioni aeronautiche, nella realizzazione di componenti per turbine, motori per jet, strutture aeree, ecc

 

Caratteristiche

Titanio (TI)
situato nel IV gruppo della IV tavola periodica degli elementi

Numero atomico 22
Peso atomico 47,90
Peso specifico 4,50
Temperatura di fusione 1.670
Modulo elastico 11.000
Calore specifico 0,13
Dilatazione termico-lineare 9
Conducibilità termica 0,04
Resistività elettrica 50
Temperatura di ebollizione 3.289

Il Titanio è un elemento metallico che è ben conosciuto per la sua resistenza alla corrosione (quasi quanto il platino) e per il suo alto rapporto resistenza/peso. È leggero, duro, con una bassa densità (il 40% in meno di quella dell'acciaio). Allo stato puro è abbastanza duttile, lucido, di colore bianco metallico. Tuttavia le leghe di Titanio non sono facilmente lavorabili, e la difficoltà di lavorazione alle macchine utensili è paragonabile a quella dell'acciaio inossidabile, notoriamente il più problematico da plasmare per asportazione di truciolo. Il punto di fusione relativamente alto di questo elemento lo rende utile come metallo refrattario. Il Titanio è resistente come l'acciaio ma il 40% più leggero, pesa il 60% in più dell'alluminio ma con una resistenza doppia. Queste proprietà rendono il Titanio molto resistente alle forme usuali di fatica dei metalli.
Questo metallo forma una patina di ossido passivo se esposto all'aria, ma quando è in un ambiente libero da ossigeno è molto duttile. Il Titanio, che brucia se riscaldato nell'aria, è anche l'unico elemento che brucia in un gas di azoto puro. Il Titanio è resistente all'acido solforico diluito e all'acido cloridrico, oltre che ai gas di cloro, alle soluzioni di cloruri e alla maggior parte degli acidi carbossilici.
La tecnica di fusione è il passaggio che crea più problemi durante la lavorazione del Ti, soprattutto a causa dell'elevata tendenza del Ti a reagire con i componenti dell'atmosfera come Ossigeno, Idrogeno ed Azoto e con la maggior parte degli elementi presenti in essa alla temperatura di fusione.
Le proprietà intrinseche del Ti lo rendono un metallo difficile da fondere e da colare, per questo motivo sono state apportate delle modifiche ai tradizionali sistemi di fusione immettendo nel mercato macchine fonditrici in grado di: avere una fonte di calore sufficentemente potente da fondere il Ti; avere un completo isolamento del Ti dall'atmosfera; sviluppare un crogiolo che possibilmente non reagisca con il Ti fuso; avere un'alta velocità di fusione.
Inoltre, anche le caratteristiche di colabilità e solidificazione del Ti sono particolari e richiedono una tecnica di modellazione e di messa in fusione modificata rispetto a quelle usate per le leghe tradizionali.

 

Applicazioni

All'incirca il 95% del Titanio viene consumato in forma di diossido di Titanio (TiO2) - un pigmento intensamente bianco e permanente con buona capacità coprente - nelle vernici, nella carta, nei cementi e nelle plastiche. Le vernici fatte con il biossido di Titanio sono eccellenti riflettrici della radiazione infrarossa e sono quindi usate estensivamente dagli astronomi.
A causa della loro resistenza -anche alla corrosione - leggerezza e capacità di sopportare temperature estreme, le leghe di Titanio vengono utilizzate principalmente nell'industria aeronautica e aerospaziale. Ma il loro utilizzo in prodotti di consumo - quali mazze da golf, biciclette, componenti motociclistici e computer portatili - sta diventando sempre più comune. Il Titanio viene spesso messo in lega con: alluminio, ferro, manganese, molibdeno e altri metalli.
È particolarmente indicato per tutti i casi in cui è richiesta una particolare resistenza alla corrosione; viene anche usato per la fabbricazione di contenitori di rifiuti nucleari, di caldaie e di tubazioni per i desalinizzatori per la potabilizzazione dell'acqua marina.
Anche nel campo delle costruzioni navali il suo utilizzo è in aumento.
In chirurgia medica le leghe di Ti - grazie alle elevate qualità di biocompatibilità - vengono usate con successo per la realizzazione di valvole cardiache e come rivestimento di apparecchi bioimmersi come i pacemakers, articolazioni per le anche, apparecchi acustici, etc.; in chirurgia maxillofacciale per la realizzazione di lamine di ricostruzione.

Un’ulteriore ambito di applicazione - reso possibile anche dalle proprietà di colorabilità del Titanio per via elettrochimica oltre che dalle predette caratteristiche di resistenza alla corrosione - è l'architettura. L’esempio più esteso e famoso è il museo Guggenheim di Bilbao, dove tutto il rivestimento esterno è composto da lamiere sottili di Titanio colorato.

 

 

 

Titanio, il nostro metallo prezioso

Alla fine degli anni Trenta, con l'uso di nuove tecnologie, il Titanio (Ti) cominciò ad essere usato industrialmente, soprattutto per scopi bellici dagli Stati Uniti d'America. Nello stesso periodo, si eseguirono i primi interventi chirurgici con impianti metallici in Titanio. Da allora, il Ti ha acquistato sempre maggior importanza anche in Europa, in Giappone e nell'ex Unione Sovietica more info