개요 순수 티타늄 분말
순수 티타늄 분말은 티타늄 금속을 잘게 나눈 형태로, 일반적으로 입자 크기가 10~150미크론입니다. 99.5% 이상의 고순도가 특징입니다. 강도, 경량, 내식성, 생체 적합성이라는 고유한 특성으로 인해 순수 티타늄 분말은 다양한 상업 및 산업 분야에서 활용되고 있습니다.
순수 티타늄 분말의 몇 가지 주요 특성:
| 특성 | 세부 정보 |
|---|---|
| 화학 공식 | Ti |
| 순도 수준 | 99.5%, 99.6%, 99.9% Ti |
| 입자 크기 범위 | 10μm ~ 150μm |
| 모양 | 구형, 불규칙형, 각형 |
| 제조 프로세스 | 가스 원자화, 플라즈마 원자화 |
| 공급 양식 | 분말, 과립, 페이스트 |
순수 티타늄 분말의 몇 가지 주목할 만한 장점으로는 높은 중량 대비 강도, 뛰어난 내식성, 생체 적합성, 극한의 온도에 견디는 능력, 무독성, 무자성 등이 있습니다.
하지만 경쟁 소재에 비해 비용이 많이 들고, 고유의 경도로 인해 가공이 어렵다는 단점이 있습니다.
순수 티타늄 분말의 구성
이름에서 알 수 있듯이 상업적으로 순수한(CP) 티타늄 분말은 티타늄만을 주원소로 하고 산소, 탄소, 질소, 철과 같은 다른 원소는 미량만 함유하고 있습니다. ASTM 표준에 따른 정의에 따르면, "상업적으로 순수한" 등급을 받으려면 최소 티타늄 함량이 99.5%를 초과해야 합니다.
| 요소 | 구성 범위 |
|---|---|
| 티타늄(Ti) | 99.5% 분 |
| 산소(O) | 최대 0.40% |
| 질소(N) | 최대 0.03% |
| 탄소(C) | 최대 0.08% |
| 철(Fe) | 최대 0.20% |
| 기타 금속(합계) | 최대 0.4% |
고순도 티타늄은 높은 내식성, 강도 대 밀도 비율, 피로 한계 및 생물학적 호환성과 같은 티타늄 고유의 특성을 지니고 있어 첨단 응용 분야에 이상적입니다.
순수 티타늄 분말의 주요 특성
고순도 티타늄 분말의 물리적, 화학적, 전기적, 열적, 생물학적 특성의 독특한 조합은 전자 구성에서 비롯되며 항공우주, 의료용 임플란트 및 첨단 엔지니어링 영역의 틈새 응용 분야에 매우 적합합니다.
| 속성 | 가치 |
|---|---|
| 밀도 | 4.5g/cm3 |
| 융점 | 1668 °C |
| 열 전도성 | 7-16 W/mK |
| 비강도 | 108 kN-m/kg |
| 인장 강도 | 240-550 MPa |
| 내식성 | 우수 |
| 생체 적합성 | 우수 |
| 전기 저항 | 420-680 Ω.m |
| 무독성 | 예 |
| 비자성 | 예 |
고순도 티타늄은 높은 내식성, 강도 대 밀도 비율, 피로 한계 및 생물학적 호환성과 같은 티타늄 고유의 특성으로 인해 고급 애플리케이션에 이상적입니다.
분말 형태의 미립자 상태에서도 티타늄은 주요 특성을 유지합니다. 입자 크기 분포와 분말 형태는 분말로 제조된 부품 또는 구성품의 최종 특성에 영향을 미칩니다.
순수 티타늄 분말의 응용
고순도 티타늄 분말은 다양한 재료 특성으로 인해 항공우주 부품에서 의료용 임플란트, 자동차 부품에서 에너지 애플리케이션에 이르기까지 여러 핵심 산업에서 사용됩니다.
몇 가지 주요 응용 분야:
| 산업 | 애플리케이션 |
|---|---|
| 항공우주 | 엔진 부품, 우주선 부품 |
| 의료 | 정형외과 및 치과용 임플란트, 수술 기구 |
| 화학 | 부식 방지 장비, 원자로, 열교환기 |
| 전력 생성 | 증기 터빈 블레이드, 액체 금속 열교환기 |
| 자동차 | 밸브, 커넥팅 로드, 스프링, 패스너 |
| 소비자 | 스포츠 장비, 안경테, 시계 |
| 신흥 지역 | 적층 제조, 배터리, 해수 담수화 |
생체 적합성과 내식성 덕분에 티타늄 분말은 신체와 통합되는 의료용 임플란트에 이상적인 다공성 구조로 3D 프린팅할 수 있습니다. 티타늄은 가벼운 무게와 높은 작동 온도 특성으로 인해 항공우주 엔진 부품 및 기타 구조물에 적합합니다.
전 세계적으로 바이오메디컬 부문이 37% 이상의 티타늄 분말 소비량을 차지하며 그 뒤를 이어 항공우주 부문이 26%의 점유율을 보이고 있습니다. 적층 제조 부문은 향후 10년간 연평균 성장률 201% 이상으로 가장 높은 성장세를 보이며 티타늄 분말 수요를 촉진할 것으로 예상됩니다.
사양 순수 티타늄 분말
상업적으로 순수한 티타늄 분말은 ASTM International 및 기타 규제 기관에서 정의한 등급에 따라 표준화된 사양으로 제공됩니다. 등급은 최소 티타늄 함량이 99.5%인 1등급부터 99.5%인 4등급까지 순도 수준에 따라 나뉩니다. 등급이 높을수록 기계적 특성이 우수합니다.
| 등급 | 최소 Ti 함량(%) | 주요 불순물 |
|---|---|---|
| 1등급 | 99.5% | O, Fe |
| 2등급 | 99.5% | O, C, Fe |
| 3등급 | 99.5% | O, N, C |
| 4학년 | 99.5% | O, C, N, Fe |
입자 크기 분포
입자 크기와 크기 분포는 적용 적합성, 분말 유동성, 최종 부품 밀도 및 기타 특성에 영향을 미치는 중요한 특성입니다.
티타늄 분말 입자의 크기는 미크론 또는 메쉬 수로 지정된 표준 테스트 체로 측정합니다. 일반적인 입자 크기 분포는 다음과 같습니다:
| 크기 범위 | 속성 | 애플리케이션 |
|---|---|---|
| 10~45미크론 | - 더 높은 탭 밀도 - 파우더 흐름 개선 |
적층 가공, 금속 사출 성형 |
| 45~106미크론 | - 적당한 파우더 흐름 | 프레스 및 소결 부품, MIM |
| 106~150미크론 | - 비용 절감 - 생산성 향상 |
중요하지 않은 애플리케이션 |
입자가 미세할수록 밀도가 높아지며, 입자가 거칠수록 처리량이 많은 응용 분야에 적합합니다. 공정 제어를 통해 최종 용도에 맞는 맞춤형 입자 크기 분포를 제조할 수 있습니다.
형태 및 모양
개별 분말 입자의 형태와 모양은 최종 특성에 영향을 미칩니다. 구형 분말은 불규칙한 모양에 비해 더 나은 흐름과 포장 밀도를 제공합니다. 다양한 제조 기술에 따라 다양한 형태가 만들어집니다:
- 가스 분무 분말은 표면이 매끄럽고 순도가 높은 구형 입자를 가지고 있습니다.
- 플라즈마 분무 분말 입자는 더 불규칙하고 다공성이며 크기 분포가 더 넓습니다.
- 수화물-탈수화물 공정으로 각지고 불규칙한 입자 생성
제조업체는 입자 모양과 표면 형태를 묘사하는 이미지를 제공합니다. 고객은 애플리케이션 요구 사항에 따라 모양과 입자 특성을 분석하기 위해 샘플을 요청할 수 있습니다. 잘 제어된 입자 형태는 최종 부품 품질을 향상시킵니다.
글로벌 공급업체
고순도 티타늄 분말은 고도의 기술과 에너지 집약적인 생산 공정으로 인해 소수의 제조업체에서만 생산됩니다. 주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다:
| 회사 | 국가 |
|---|---|
| 고급 분말 및 코팅 | 미국 |
| AP&C 캐나다 | 캐나다 |
| ATI 파우더 메탈 | 미국 |
| 카펜터 기술 | 미국 |
| 오사카 티타늄 | 일본 |
| 토호 티타늄 | 일본 |
인도의 여러 제조업체도 국내 시장에 공급하기 위해 CP 티타늄 분말을 생산합니다. 고객이 제공한 티타늄 잉곳과 스크랩을 분말로 전환하는 맞춤형 유료 가공 서비스가 제공됩니다.
가격 책정
특수 금속 제품인 CP 티타늄 분말은 표준 금속 분말에 비해 가격이 높습니다. 비용은 다음에 따라 크게 달라집니다:
- 순도 등급: 99.5% Ti 베이스의 1등급 파우더가 가장 비싸고, 불순물이 많은 4등급 파우더가 저렴합니다.
- 처리 방법: 가스 분무 분말은 플라즈마 분무 분말보다 가격이 더 높습니다.
- 입자 크기 및 분포: 45미크론 이하의 미세한 분말은 106미크론 이상의 분말에 비해 가격이 더 비쌉니다.
- 구매 수량: 전체 컨테이너를 구매하면 가격 협상이 가능합니다.
| 등급 | 가격 범위 |
|---|---|
| 1등급 | kg당 $70-$195 |
| 2등급 | kg당 $45-$115 |
| 3등급 | kg당 $40-$100 |
가격은 생산 비용, 원자재 계약, 에너지 비용 및 현지 시장 상황에 따라 글로벌 공급업체마다 다릅니다. 대량 주문이 가능한 대형 구매자는 가격 협상력을 갖게 됩니다.
시중에서 판매되는 순수 티타늄과 티타늄 합금 비교
상업적으로 순수한 티타늄 분말은 알루미늄, 바나듐, 몰리브덴과 같은 다른 금속 원소를 혼합하여 강도 및 경도와 같은 특정 특성을 향상시키는 티타늄 합금과는 다릅니다.
| 속성 | 상업적으로 순수한 분말 | 티타늄 합금 분말 |
|---|---|---|
| 구성 | 99.5%+ Ti | Ti + Al, V, Mo와 같은 기타 금속 |
| 순도 | 매우 높음 | 보통 |
| 비용 | 비싼 | 저렴한 비용 |
| 힘 | 보통 | 매우 높음 |
| 경도 | 낮음 | 높음 |
| 내식성 | 우수 | 양호 |
| 생체 적합성 | 우수 | 보통 |
| 애플리케이션 | 의료, 해양, 열교환기 | 항공우주, 자동차 |
CP 티타늄은 생체 적합성과 부식 거동이 중요한 장기 이식 의료 기기 및 해수 응용 분야에 적합하며, 기계적 강도가 필요한 경우 티타늄 합금이 선택됩니다.
장점과 단점 순수 티타늄 분말
순수 티타늄 파우더는 많은 성능상의 이점을 제공하지만 아래에 강조된 것처럼 몇 가지 단점도 있습니다:
장점
- 뛰어난 중량 대비 강도 비율
- 생체 적합성 및 무독성
- 극한의 내식성
- 고온에 견딜 수 있습니다.
- 손쉬운 합금 및 속성 수정
- 비자기
단점
- 고가의 재료
- 고온에서 산소에 반응
- 벌크 형태로 가공하기 어려움
- 낮은 경도 및 내마모성
- 처리 중 불활성 가스 차폐가 필요합니다.
- 제한된 글로벌 가용성
견고한 엔지니어링 설계를 통해 고순도 티타늄 분말의 장점은 특수한 용도의 한계를 뛰어넘을 수 있습니다. 현재 진행 중인 연구는 효율성과 비용 절감을 위한 제조 방법 개선을 목표로 하고 있습니다.
순도 티타늄 분말 산업 전망
상업적으로 순수한 티타늄 분말의 세계 시장은 2022년에 1조 4천 8백억 달러의 매출을 기록했습니다. 성장 동력에 힘입어 2030년에는 독립 시장 조사에 따르면 10년간 연평균 12.41%의 성장률을 기록하며 매출은 25억 달러에 달할 것으로 예상됩니다.
수요를 강화할 주요 측면은 다음과 같습니다:
- 항공 부품에 티타늄 분말을 활용한 3D 프린팅 산업 확대
- 티타늄 의료용 임플란트 및 기기의 보급률 증가
- 담수화 플랜트에 티타늄 열교환기를 사용하도록 하는 엄격한 정책
- 금속 사출 성형 및 분말 야금 기술의 발전
- 경량 티타늄 부품으로 전환하는 자동차 및 항공우주 분야
- 티타늄을 활용한 소비재 전반의 새로운 제품 혁신
티타늄은 강철 및 알루미늄에 비해 높은 가격, 수급 불균형, 집약적인 생산 공정, 코발트-크롬 합금과 같은 경쟁력 있는 분말의 가용성 등이 시장 성장을 저해하는 요인으로 작용합니다.
선도 업체들은 생산 방식을 개선하기 위해 투자하고 있으며 중국, 인도, 한국의 신흥 공급업체들은 시장 점유율을 확보하기 위해 노력할 것입니다. 장기적으로 업계 분석가들은 향후 10년간 순수 티타늄 분말 생산업체의 전망을 밝게 보고 있습니다.
자주 묻는 질문
순수 티타늄 파우더란 무엇인가요?
순수 티타늄 분말은 티타늄 금속을 잘게 나눈 형태입니다. 순도가 높은 티타늄의 작은 입자로 구성되어 있으며 다양한 산업 분야에서 자주 사용됩니다.
순수 티타늄 파우더는 어떻게 생산되나요?
순수한 티타늄 분말은 일반적으로 분말 야금이라는 공정을 통해 생산됩니다. 이 방법에서는 티타늄 스펀지 또는 기타 원료 물질을 원자화하거나 작은 입자로 분쇄한 다음 분말을 만드는 데 사용합니다.
순수 티타늄 파우더의 특징은 무엇인가요?
순수 티타늄 분말은 높은 내식성, 우수한 중량 대비 강도, 생체 적합성으로 잘 알려져 있습니다. 가볍고 내구성이 뛰어나며 가혹한 환경 조건에서도 견딜 수 있습니다.
순수 티타늄 파우더의 일반적인 용도는 무엇인가요?
순수 티타늄 분말은 적층 제조(3D 프린팅), 항공우주 부품, 의료용 임플란트, 자동차 부품 등 다양한 분야에 사용됩니다. 또한 불꽃놀이와 안료 생산에도 사용됩니다.
순수 티타늄 파우더는 인체에 사용해도 안전한가요?
예, 순수 티타늄 분말은 일반적으로 생체 적합성으로 인해 의료용 임플란트 및 치과 용도로 사용하기에 안전한 것으로 간주됩니다. 저자극성이며 인체와 반응하지 않습니다.
