• Titan hat die Ordnungszahl 22 und ist im Periodensystem mit dem Symbol „Ti“ aufgeführt.
• Titan ist ein glänzendes, silberfarbenes Übergangsmetall, benannt nach den Titanen der griechischen Mythologie.
• Entdeckt im Jahr 1791 in Cornwall, Großbritannien, von William Gregor.
• Titan ist weniger dicht als Stahl, aber genauso stark.
• Es nimmt den neunten Platz in der Liste der am häufigsten vorkommenden Metalle auf der Erde ein.

Die Eigenschaften von Titan, die es für eine Vielzahl von Anwendungen ideal machen, sind sein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, seine Duktilität, seine Korrosionsbeständigkeit und seine Verträglichkeit mit menschlichem Gewebe, sodass es für medizinische Implantate verwendet werden kann. Titan ist aufgrund seiner Hitze-, Wasser- und Salzbeständigkeit und seines geringen Gewichts eines der stärksten Metalle, was die Hauptgründe dafür sind, dass es in gängigen Anwendungen wie Schmuck und wesentlichen Anwendungen wie Implantaten und dem Bau von Flugzeugen und Schiffen verwendet wird.

Titanlegierungen behalten die gleichen Eigenschaften wie reines Titan bei, fügen aber andere Eigenschaften wie Flexibilität und Formbarkeit hinzu, was Titanlegierungen nützlicher macht als reines Titan.

Welche Farbe hat Titan? 

Titan hat eine silbergraue oder silbrig-weiße Farbe. Durch spezifische Anodisierung kann Titan jedoch das gesamte Farbspektrum erreichen. Durch die Steuerung der Spannung während des Anodisierungsprozesses können verschiedene Titanfarben erzielt werden.

Wie hoch ist der Preis von Titan?

Im Vergleich zu anderen Metallen ist Titan tendenziell teurer. Ein Kilogramm Edelstahl kann zwischen 1 und 1,50 $ kosten. Aluminium kann zwischen 2 und 2,50 $ pro Kilogramm kosten. Die gleiche Menge Titan kann zwischen 35 und 50 $ kosten. Der große Kostenunterschied ist einer der Gründe, warum Hersteller nach Alternativen zur Verwendung von Titan suchen.

Was Titan kostengünstiger als andere Metalle macht, ist seine Langlebigkeit und seine außergewöhnlichen Eigenschaften, die die Eigenschaften anderer Metalle bei Weitem übertreffen. Seine Verwendung kann den Preis eines Endprodukts erhöhen, gewährleistet aber die lange Lebensdauer und die hervorragende Leistung eines Produkts.

Welche gängigen Titanqualitäten gibt es?

Es gibt verschiedene Güteklassen und Legierungen von Titan. Die folgende Liste beschreibt einige gängige Titanqualitäten genauer:

1. Güteklasse 11 

Güteklasse 11, auch bekannt als CP Ti-0.15Pd, ist kommerziell reines Titan, ähnlich den Güteklassen 1 und 2. Güteklasse 11 bietet eine verbesserte Spaltkorrosionsbeständigkeit durch die Zugabe von Palladium. Es hat auch eine hohe Duktilität, Schlagzähigkeit und Schweißbarkeit. Güteklasse 11 wird häufig in der chemischen Verarbeitung und Lagerung, in Kanälen, Pumpen und Wärmetauschern eingesetzt.

2. Güteklasse 12 oder Ti 0,3Mo-0,8Ni

Titan der Güteklasse 12, auch bekannt als Ti 0,3 Mo 0,8 Ni, ist eine langlebige, korrosionsbeständige und thermisch stabile Titanlegierung, die für ihre Schweißbarkeit und Formbarkeit geschätzt wird. Die Titanlegierung der Güteklasse 12 enthält bis zu 99 % Titan, 0,6-0,9 % Nickel, 0,2-0,4 % Molybdän, bis zu 0,3 % Eisen, bis zu 0,25 % Sauerstoff und andere Elemente. Aufgrund ihrer Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit wird die Güteklasse 12 häufig in maritimen Komponenten wie Schiffen oder Offshore-Bohrplattformen, in der chemischen Fertigung und in Wärmetauschern eingesetzt.

3. Güteklasse 4 

Titan der Güteklasse 4 ist das stärkste kommerziell reine Titan. Die Festigkeit von Titan der Güteklasse 4 reicht an die von Edelstahl und kohlenstoffarmem Stahl heran, was das Material zu einer leichteren Alternative macht. Aufgrund seiner Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit wird die Güteklasse 4 häufig in der Luft- und Raumfahrt, der chemischen Verarbeitung und in maritimen Komponenten wie Flugzeugzellenstrukturen und Wärmetauschern eingesetzt.

4. Güteklasse 5 oder Ti 6Al-4V 

Güteklasse 5 ist die am häufigsten verwendete Titanlegierung. Sie macht etwa die Hälfte des weltweit verwendeten Titans aus. Sie zeichnet sich durch außergewöhnlich hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Wärmebehandelbarkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Güteklasse 5 ist auch als Ti 6Al-4V bekannt, aufgrund des Anteils an Aluminium und Vanadium in der Legierung. Titan der Güteklasse 5 enthält 88-90 % Titan, 5,5-6,75 % Aluminium, 3,5-4,5 % Vanadium und Spuren anderer Elemente, einschließlich Eisen, Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff. Aufgrund seiner Eigenschaften ist Titan der Güteklasse 5 in der Luft- und Raumfahrtindustrie sehr gefragt für die Herstellung von Triebwerken und Strukturbauteilen. Darüber hinaus wird Ti 6Al-4V häufig in Automobilteilen wie Federn und Auspuffanlagen sowie in medizinischen Anwendungen wie Gelenkimplantaten eingesetzt.

5. Güteklasse 7 

Güteklasse 7 ist eine Titanlegierung, die nahezu identisch mit Titan der Güteklasse 2 ist. Der einzige Unterschied zwischen Güteklasse 7 und Güteklasse 2 ist die Zugabe von Palladium in Legierungen der Güteklasse 7. Die Zusammensetzung von Titan der Güteklasse 7 beträgt 99 % Titan, 0,12-0,25 % Palladium, 0,3 % Eisen, 0,25 % Sauerstoff und andere Elemente. Güteklasse 7 weist die höchste Korrosionsbeständigkeit aller Titanlegierungen auf und zeigt ausgezeichnete Schweiß- und Umformeigenschaften. Aufgrund seiner hervorragenden korrosionsbeständigen Eigenschaften wird Titan der Güteklasse 7 häufig in der chemischen Fertigung und bei Entsalzungsanlagen eingesetzt.

6. Güteklasse 1 

Güteklasse 1 ist die weichste und duktilste reine Titangüte. Daher besitzt Titan der Güteklasse 1 die beste Formbarkeit unter den verschiedenen Titansorten. Titan der Güteklasse 1 besteht zu 99 % aus Titan, 0,2 % Eisen, 0,18 % Sauerstoff und Spuren anderer Elemente wie Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff. Es wird häufig in Beschichtungen, Rohrleitungen, Rohren und anderen Anwendungen eingesetzt, bei denen Formbarkeit und Schweißbarkeit entscheidend sind, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Energiewirtschaft.

7. Güteklasse 3 

Güteklasse 3 ist die am wenigsten verwendete reine Titanqualität. Güteklasse 3 ist stärker als Titan der Güteklasse 1 und 2, weist aber auch eine etwas geringere Duktilität und Formbarkeit auf. Güteklasse 3 wird häufig in kryogenen Behältern, Kondensatorrohren, Wärmetauschern und anderen chemischen Verarbeitungsanlagen eingesetzt.

8. Güteklasse 6 oder Ti 5Al-2,5Sn 

Titan der Güteklasse 6 ist eine Titanlegierung, die etwa 5 % Aluminium, 2,5 % Zinn und 0,5 % Eisen enthält. Die Zugabe von Aluminium und Zinn verbessert die Kriechbeständigkeit und Temperaturstabilität von Titan. Güteklasse 6 wird für höhere Betriebstemperaturen um 900 °F bevorzugt, wo es häufig für Gehäuse und Ringe in Turbinentriebwerken, Strukturbauteile und Rahmen in Flugzeugen sowie Teile für die chemische Verarbeitung verwendet wird.

9. Güteklasse 2 

Güteklasse 2 ist eine weitere kommerziell reine Titanqualität und die am häufigsten verwendete kommerziell reine Güteklasse. Wie andere kommerziell reine Titangüten enthält sie 99 % Titan, unterscheidet sich aber von anderen reinen Güten dadurch, dass sie 0,3 % Eisen, 0,25 % Sauerstoff und Spuren anderer Elemente enthält. Der höhere Sauerstoffanteil ermöglicht es, dass Titan der Güteklasse 2 stärker ist als Güteklasse 1. Darüber hinaus machen seine Duktilität und Schweißbarkeit Titan der Güteklasse 2 zu einer äußerst vielseitigen Legierung. Titan der Güteklasse 2 ist oft erschwinglicher als andere Titangüten, da es in großen Mengen für weit verbreitete Anwendungen hergestellt wird. Titan der Güteklasse 2 wird aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit häufig in der Energieerzeugung und Erdölindustrie als Auskleidungsmaterial verwendet.

10. Güteklasse 23 oder Ti 6AL-4V ELI

Titan der Güteklasse 23, auch bekannt als Ti 6Al-4V ELI aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung, weist eine hohe Zug- und Streckgrenze, Zähigkeit, Duktilität und Schweißbarkeit auf. Es hat eine Zusammensetzung von 88-90 % Titan, 5,5-6,5 % Aluminium, 3,5-4,5 % Vanadium, 0,25 % Eisen, 0,13 % Sauerstoff und anderen Elementen. Güteklasse 23 gilt als reinere Version von Titan der Güteklasse 5 und ist oft die beste Wahl für zahnmedizinische und medizinische Anwendungen. Daher wird Titan der Güteklasse 23 häufig bei Knochen- und Gelenkersatz, chirurgischen Klammern, Ligaturclips, Zahnimplantaten und mehr verwendet.

Welche Titanqualität ist die beste?

Titan der Güteklasse 5 (Ti 6Al-4V) ist aufgrund seiner vielfältigen wünschenswerten Eigenschaften die vielseitigste Titanqualität. Es weist eine hohe Festigkeit und Duktilität auf und ist zudem korrosionsbeständig, thermisch stabil und hochformbar. Seine Eigenschaften machen Titan der Güteklasse 5 ideal für ein breites Spektrum von Industrien und Anwendungen: von Automobil- und Luftfahrtteilen bis hin zu Sportartikeln und Konsumgütern.

Was sind die Hauptmerkmale von Titan?

Die Eigenschaften und Merkmale von Titan unterscheiden sich je nach Güteklasse und der jeweiligen Legierung. Einige allgemeine Eigenschaften von Titan sind jedoch in der folgenden Liste aufgeführt:

1. Korrosionsbeständig: Titan ist hochgradig korrosionsbeständig gegenüber Meerwasser, Chlor und vielen anderen korrosiven Mitteln, was es für den Einsatz in maritimen und chemischen Verarbeitungsanwendungen nützlich macht.
2. Leichtgewicht: Titan hat im Vergleich zu vielen anderen Metallen eine geringe Dichte. Es ist ideal für den Einsatz in leichten Strukturen und Komponenten in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie.
3. Hohe Festigkeit: Die Festigkeit von Titan reicht an die von Stahl heran. Eine Titanstruktur gleicher Festigkeit wiegt jedoch aufgrund der geringeren Dichte von Titan etwa 45 % weniger als die entsprechende Stahlstruktur. Aufgrund seiner hohen Festigkeit und seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses wird Titan häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizin und in maritimen Anwendungen eingesetzt.
4. Biokompatibel: Titan gilt als das biokompatibelste Metall aufgrund seiner Inertheit, seiner Korrosionsbeständigkeit gegenüber Körperflüssigkeiten, seiner Fähigkeit zur Integration in Knochen (Osseointegration) und seiner hohen Ermüdungsgrenze. Dies macht Titan nützlich in Knochen-, Gelenk- und Zahnimplantaten.
5. Hitzebeständig: Titan hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Dies macht Titan ideal für Hochtemperaturanwendungen in der Bearbeitung, in Raumfahrzeugen, Düsentriebwerken, Raketen und Automobilen.
6. Nichtmagnetisch: Titan ist nichtmagnetisch, wird aber in Anwesenheit eines Magnetfelds paramagnetisch. 
7. Duktil: Titan ist ein duktiles Metall, dessen Duktilität mit steigenden Temperaturen zunimmt. Darüber hinaus verbessert die Legierung von Titan mit anderen duktilen Metallen wie Aluminium seine Duktilität erheblich.
8. Geringe Wärmeausdehnung: Titan hat einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Bei extremen Temperaturen dehnt sich Titan nicht so stark aus oder zieht sich nicht so stark zusammen wie andere Materialien wie Stahl. Seine geringen Wärmeausdehnungseigenschaften machen Titan ideal für strukturelle Anwendungen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie in der Luft- und Raumfahrt oder in großen Gebäuden und Wolkenkratzern im Brandfall.
9. Hervorragende Ermüdungsbeständigkeit: Titan weist eine hervorragende Ermüdungsbeständigkeit auf. Dies macht Titan ideal für Luftfahrtanwendungen, bei denen strukturelle Teile von Flugzeugen wie Fahrwerke, Hydrauliksysteme und Auspuffrohre zyklischen Belastungen ausgesetzt sind.

Was sind die Vorteile von Titan?

Einige der Vorteile von Titan sind unten aufgeführt:

1. Hohe Festigkeit: Titan hat eine ausgezeichnete Festigkeit und ist eines der stärksten Metalle im Periodensystem. Es hat ein außergewöhnlich hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, sogar mehr als Aluminium. Seine Festigkeit und sein geringes Gewicht machen Titan zu einer beliebten Option in vielen Branchen und Anwendungen.
2. Korrosionsbeständigkeit: Titan ist aufgrund seiner Bereitschaft, mit Sauerstoff zu reagieren, von Natur aus korrosionsbeständig. Auf der Oberfläche des Teils bildet sich Titanoxid, wenn es der Luft ausgesetzt wird. Diese Titanoxidschicht schützt den Rest des Materials vor korrosiven Substanzen und Umgebungen. Seine Korrosionsbeständigkeit macht Titan ideal für den Einsatz in Bau- und maritimen Anwendungen.
3. Biokompatibel: Titan ist ungiftig und biokompatibel mit Menschen und Tieren. Daher wird Titan häufig in der Medizin- und Dentalindustrie eingesetzt, wo es für Implantate sowie chirurgische und zahnmedizinische Instrumente verwendet wird.
4. Hoher Schmelzpunkt: Titan hat einen Schmelzpunkt von etwa 3.034 °F. Dies macht Titan ideal für Hochtemperaturanwendungen wie Düsentriebwerke, Raketen, Kraftwerke und Gießereien.
5. Vielseitige Herstellungsverfahren: Obwohl Titan ein außergewöhnlich starkes Metall ist, ist es weich und duktil. Dies ermöglicht die Herstellung von Titanteilen mit einer Vielzahl von Fertigungsverfahren, darunter Bearbeitung, Umformung, Walzen, Gießen und Schweißen.

Was sind die Anwendungsbereiche von Titan?

Die Eigenschaften von Titan machen seine Verwendung in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen üblich. Einige Anwendungen von Titan sind unten aufgeführt:

1. Schmuck

Titan wird aufgrund seiner Haltbarkeit, seines geringen Gewichts und seiner Korrosionsbeständigkeit häufig in Schmuckstücken wie Piercings, Armbanduhren, Halsketten, Ringen und anderen Gegenständen verwendet. Darüber hinaus wird Titan manchmal mit Gold gemischt, um 24-Karat-Goldlegierungen herzustellen, die härter und haltbarer sind als reine Goldalternativen. Aufgrund seiner Biokompatibilität ist Titan bei Menschen beliebt, die Allergien gegen andere Metalle haben, die häufig in Schmuckstücken vorkommen, wie z. B. Nickel.

2. Medizinisch

Titan ist aufgrund seiner hohen Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Biokompatibilität ein äußerst wichtiges Metall in der Medizintechnik. Titan wird häufig in chirurgischen und zahnmedizinischen Instrumenten, Implantaten und Gelenkersatzteilen verwendet. Osseointegration, die Fähigkeit eines Knochens und eines künstlichen Implantats, eine strukturelle und funktionelle Verbindung zu bilden, ist mit Titan möglich. Die Biokompatibilität und Ungiftigkeit von Titan ermöglichen bessere Patientenergebnisse und langlebige und starke Implantate und Prothesen, die bis zu 30 Jahre halten können.

3. Industriell

Titan wird aufgrund seiner hohen Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, seines geringen Gewichts und seiner Haltbarkeit in einer Vielzahl von Industrieumgebungen eingesetzt. Zu den Anwendungen von Titan in industriellen Umgebungen gehören Wärmetauscher, Tanks, Reaktoren, Ventile, Rohre, Pleuelstangen, Pumpen und mehr.

4. Luft- und Raumfahrt

Titan ist eine ausgezeichnete Wahl für die Herstellung von Luft- und Raumfahrtteilen und -fahrzeugen und macht fast 50 % des Gesamtgewichts eines Flugzeugs aus. Es wird häufig zur Herstellung kritischer Teile wie Fahrwerke, Brandschutzwände und Hydrauliksysteme verwendet. Titan wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie aufgrund seiner geringen Dichte, seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner Ermüdungsbeständigkeit geschätzt.

5. Architektonisch

Titan ist aufgrund seines geringen Gewichts, seiner hohen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit ideal für Architekturprodukte. Obwohl Stahl immer noch Titan bei Gebäudestrukturen vorgezogen wird, wird Titan aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses häufig für Glasrahmen, Fassaden, Dächer, Innenwandflächen und Decken verwendet.

6. Verbundwerkstoffe

Titanbasierte Verbundwerkstoffe sind neu entwickelte Materialien, die die Festigkeits- und Gewichtseigenschaften von Titan nutzen, um titanfaserverstärkte oder partikelverstärkte (Pulver-)Verbundwerkstoffe herzustellen. Titanverbundwerkstoffe weisen eine höhere Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und Festigkeit auf als herkömmliche Legierungen. Obwohl Titanverbundwerkstoffe erst seit Beginn des 21. Jahrhunderts entwickelt wurden, werden sie zunehmend in Luft- und Raumfahrt- sowie Automobilanwendungen eingesetzt.

7. Automobilindustrie

Titan wird in der Automobilindustrie häufig zur Herstellung von Motorteilen, Kurbelwellen, Ventilsitzen, Pleuelstangen, Abgassystemen, Aufhängungssystemen und Automobilrahmen verwendet. Titan ist in der Automobilindustrie aufgrund seiner geringen Dichte, seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner Hitzebeständigkeit sehr begehrt. Diese Eigenschaften von Titan ermöglichen nicht nur eine verbesserte Aerodynamik und Leistung, sondern seine geringe Dichte und hohe Festigkeit führen auch zu einem kostengünstigeren Herstellungsprozess, da weniger Material für bestimmte Anwendungen benötigt wird.

8. Chemische Verarbeitung

Titan wird aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und chemischen Inertheit häufig in der chemischen Verarbeitungsindustrie eingesetzt. Während die Reaktivität von Titan bei höheren Temperaturen (>700 °F) erheblich zunimmt, ist Titan bei niedrigeren Temperaturen im Allgemeinen unreaktiv und stabil. Titan wird häufig in Rohren, Flanschen, Schläuchen, Tanks, Pumpen und Wärmetauschern verwendet.

Was ist der Eloxalprozess für Titan?

Das Eloxieren von Titan ist eine beliebte Methode, um Titanprojekten eine leuchtende Farbe zu verleihen. Neben der Farbgebung bietet eloxiertes Titan auch Verschleißfestigkeit für das Bauteil. Die so erzielbaren Farben liegen im Bereich Bronze, Violett, Blau, Hellblau, Gold, Rosa, Magenta, Petrol und Grün.

Obwohl diese Palette viele Farbvariationen bietet, sind bestimmte Farben, wie z. B. Rot, aufgrund der Grenzen des Eloxalprozesses unmöglich durch Eloxieren zu erzielen.

Nachfolgend finden Sie eine Farbkarte für eloxiertes Titan mit der zur Erzeugung der Farbe verwendeten Spannung. Der Bereich liegt hier zwischen 0 und 100 Volt. Die erste Schraube, die als „0“ aufgeführt ist, ist beispielsweise die standardmäßige, nicht eloxierte Farbe.

Titan wird gereinigt und vorbereitet, indem es einen Reinigungsprozess durchläuft, der mit einem Ultraschallreiniger endet. Danach werden die Teile in ein Säurebad gelegt, um die Titanoberfläche für das Eloxieren vorzubereiten. Das Säurebad ätzt das Titan und ermöglicht das gleichmäßige Erzielen heller und lebendiger Farben.

Mithilfe präziser Gleichspannung und Stromstärke* (Ampere) werden Titanteile in ein Bad mit positiven und negativen Strömen gelegt, die den Eloxalprozess ermöglichen. Dies ermöglicht eine konstante und gleichmäßige Farbe zum Eloxieren des Teils. Bei Teilen, bei denen mehrere Farben gewünscht werden, wird der Prozess auf ähnliche Weise erreicht, jedoch durch Ändern der Gleichspannung, um die gewünschten unterschiedlichen Farben widerzuspiegeln.

Die Gleichspannung bestimmt die Farbe des Teils. Beim Titan-Eloxieren liegt die Spannung zwischen 10 und 100 Volt.