티타늄 스펀지 파우더 은 티타늄 금속 부품 및 제품 제조의 공급 원료로 사용되는 핵심 소재입니다. 이 분말 야금 방식은 광석에서 추출하는 것보다 여러 가지 이점을 제공합니다. 이 문서에서는 티타늄 스폰지의 구성, 주요 특성, 가공 방법, 용도, 공급업체 등을 포함한 티타늄 스폰지의 개요를 제공합니다.
티타늄 스펀지 파우더 개요
티타늄 스펀지는 티타늄 금속 부품을 생산하기 위해 분말 야금에 사용되는 원료인 비합금 티타늄의 다공성 형태입니다. 광물 광석에서 추출한 사염화티타늄(TiCl4)을 마그네슘이나 나트륨을 사용하여 환원하여 제조합니다.
스펀지 입자는 표면적과 반응성이 높아 진공 아크 용융(VAR), 열간 등방성 프레스(HIP), 적층 제조, 금속 사출 성형, 분말 단조 등의 공정을 통해 분말, 잉곳, 밀 제품 및 부품으로 쉽게 전환할 수 있습니다.
다음은 티타늄 스폰지 파우더의 특성, 용도, 전 세계 생산량, 가격 등에 대한 요약입니다.
티타늄 스펀지 파우더 - 주요 내용
| 매개변수 | 세부 정보 |
|---|---|
| 구성 | 비합금 티타늄(>99% 티타늄) |
| 파티클 모양 | 다공성, 불규칙한 모양의 스펀지 입자 |
| 입자 크기 | 일반적으로 15mm 미만 크기 |
| 순도 | >=98%, 최대 99.9% 가능 |
| 밀도 | 2.2 - 2.7g/cc |
| 녹는점 | 1668°C |
| 주요 속성 | 저밀도, 고강도, 고온에서도 우수한 내식성 제공 |
| 주요 애플리케이션 | 티타늄 금속 분말, 밀 제품, 적층 제조용 공급 원료 |
| 연간 글로벌 생산량 | ~미국 75,000톤, 중국 100,000톤 등 총 300,000톤 규모 |
| 비용 | CP-Ti 등급 스폰지의 경우 kg당 ~$8-15 |
티타늄 스펀지는 재료 낭비가 많은 여러 용융-밀-용접 단계를 거치는 기존의 잉곳 야금에 비해 그물에 가까운 형상과 분말 야금 기술을 사용하여 티타늄 부품을 경제적으로 생산할 수 있습니다.
다음으로 티타늄 스펀지 파우더의 구성과 특성을 더 자세히 살펴봅니다.
구성 티타늄 스펀지 파우더
티타늄 스폰지 분말은 염화물, 마그네슘, 철, 실리콘, 질소, 탄소, 산소와 같은 소량의 불순물을 함유한 티타늄 금속의 다공성 응집체로 구성됩니다. 중요한 항공우주 분야에는 산소 및 질소 함량이 낮은 고순도 스펀지가 필요합니다.
티타늄 스펀지 구성
| 요소 | 무게 % |
|---|---|
| 티타늄(Ti) | 98 – 99.9% |
| 산소(O) | 0.08 – 0.45% |
| 질소(N) | 0.02 – 0.15% |
| 탄소(C) | 0.04 – 0.16% |
| 철(Fe) | 0.15 – 0.5% |
| 염화물(Cl) | 0.10 – 0.30% |
ASTM 국제 표준 ASTM B837 은 스펀지 등급에 따라 상업용 순도 비합금 티타늄 스펀지에 대한 요구 사항을 다음과 같이 명시하고 있습니다:
티타늄 스펀지 등급에 대한 ASTM 사양
| 등급 | 티타늄 함량 | 산소 함량 | 철분 함량 | 질소 함량 |
|---|---|---|---|---|
| CP Ti 1등급 | 99.2% 분 | 최대 0.40% | 최대 0.20% | 최대 0.03% |
| CP Ti 2등급 | 98.9-99.5% | 최대 0.25% | 최대 0.30% | 최대 0.05% |
| CP Ti 3등급 | 98.3-99.2% | 최대 0.35% | 최대 0.30% | 최대 0.05% |
| CP Ti 4등급 | 97.75-99.2% | 최대 0.40% | 최대 0.50% | 최대 0.05% |
항공기 엔진 부품과 같은 중요한 응용 분야에는 낮은 수준의 산소 및 질소가 제어된 고순도 스펀지 파우더가 필요합니다. Ti-6Al-4V 등급 5 또는 등급 23과 같은 99.5%+ 티타늄 등급이 지정되는 경우가 이에 해당합니다.
다음으로, 티타늄 스폰지가 산업 전반에 걸쳐 탁월한 엔지니어링 소재가 될 수 있는 주요 특성을 살펴봅니다.
티타늄 스펀지 파우더의 특성
티타늄은 500°C 이상의 고온에서도 높은 강도를 유지하면서 밀도가 낮다는 독특한 조합으로 높은 가치를 인정받고 있습니다. 또한 열악한 환경에서도 뛰어난 내식성을 제공합니다.
티타늄 스펀지 파우더의 주요 특성은 다음과 같습니다:
티타늄 금속 스폰지의 특성
| 속성 | 세부 정보 |
|---|---|
| 밀도 | 4.5g/cm3로 강철 및 니켈 합금의 거의 절반 수준입니다. |
| 인장 강도 | CP 등급의 경우 340-450 MPa, Ti 합금의 경우 더 높음 |
| 항복 강도(증거 강도) | CP 등급 스펀지의 경우 170-380 MPa |
| 녹는점 | 1668 ± 10°C |
| 영의 계수 | 100-115 GPa, 강철보다 낮음 |
| 푸아송 비율 | 0.32-0.34 |
| 열팽창 계수 | 8.5 x 10-6 /K(20-100°C) |
| 열 전도성 | 20°C에서 6.7-21 W/m.K |
| 전기 저항 | 20°C에서 420-470 nΩ.m |
| 자성 | 비자기 |
| 내식성 | 보호 산화물 층으로 우수 |
| 생체 적합성 | 고도의 생체 불활성 소재 |
티타늄은 가벼운 무게, 저온 및 고온에서의 높은 강도, 내식성 및 내열성 덕분에 항공우주, 화학, 발전, 자동차, 해양, 생물의학 산업 등 다양한 분야에서 필수적인 소재입니다.
다음으로, 산업 전반에 걸쳐 티타늄 스폰지 파우더의 주요 응용 분야와 용도를 살펴봅니다.
응용 티타늄 스펀지 파우더
티타늄 스펀지의 주요 산업 응용 분야는 다음과 같습니다:
티타늄 스펀지 파우더의 응용
| 섹터 | 애플리케이션 |
|---|---|
| 항공우주 | 제트 엔진 및 기체 구성품, 날개, 패스너, 랜딩 기어 |
| 전력 생산 | 증기 및 가스 터빈, 열교환기용 부품 |
| 화학 처리 | 탱크, 용기, 열교환기, 파이프, 펌프 |
| 해양 | 선박, 잠수함, 해양 플랫폼용 부품 |
| 자동차 | 커넥팅로드, 밸브, 스프링, 패스너, 배기 장치 |
| 바이오메디컬 | 임플란트, 보철물, 수술 기구, 장치 |
| 석유 | 드릴 스트링, 유정 시스템 구성 요소 |
| 스포츠 용품 | 골프 클럽, 테니스 라켓, 자전거 |
| 군대 | 항공기, 선박, 갑옷 제품 |
| 담수화 | 열교환기, 압력 용기, 튜브 |
티타늄 사용량은 항공우주, 화학 처리, 발전, 해수 담수화 등의 산업에서 8-10%의 연평균 성장률로 계속 증가하고 있습니다. 시장 수요는 현재 30만 톤에서 2030년까지 약 57만 5,000톤으로 증가할 것으로 예상됩니다.
티타늄 스펀지 파우더에서 파생된 다양한 제품 형태를 살펴보겠습니다.
티타늄 분말의 종류와 형태
티타늄 금속 분말 및 밀 제품은 스펀지 공급원료에서 진공 아크 재용융(VAR), 열간 등방성 프레스(HIP), 적층 제조(AM), 금속 사출 성형(MIM) 등의 공정을 사용하여 제조됩니다.
스펀지에서 추출한 티타늄 분말 제품
| 양식 | 세부 정보 |
|---|---|
| 수산화수소(HDH) 분말 | 불규칙한 모양의 150μm 미만 크기 분말 |
| 가스 분무 구형 분말 | AM에 사용되는 구형 15-150μm 크기 |
| 합금 전합금 분말 | Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo 등. |
| VAR 잉곳, 빌릿 | 재용해된 잉곳 및 단조 제품 |
| HIP 분말 야금 제품 | 그물 모양에 가까운 맞춤형 부품 |
| 금속 사출 성형 공급 원료 | MIM 공정용 파우더 |
| 분말 단조 커넥팅 로드 | 자동차, 해양 애플리케이션 |
| 적층 제조 공급 원료 | 레이저 파우더 베드, 직접 레이저 증착 |
이러한 공장에서 생산된 제품은 산업 전반에 걸쳐 완성된 부품과 최종 제품으로 가공됩니다.
다음으로 티타늄 금속 스폰지 파우더의 제조 공정과 공급망 측면을 살펴봅니다.
티타늄 스펀지 제조 공정
티타늄 스펀지 파우더는 엄격한 공정 관리 하에 나트륨 또는 마그네슘을 사용하여 사염화티타늄(TiCl4)을 환원시켜 상업적으로 생산됩니다. TiCl4 자체 생산
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티타늄 스폰지 생산의 기본 단계는 다음과 같습니다:
티타늄 스펀지 제조 공정
- 광물 광석에서 이산화티타늄(TiO2) 추출하기
- 염화물 공정을 사용하여 TiO2를 사염화티타늄(TiCl4)으로 변환하기
- 800-850°C의 진공 상태에서 마그네슘/나트륨으로 TiCl4를 환원합니다.
- 염분을 확산시키고 순수한 티타늄을 응축시킵니다.
- 다공성 티타늄 스펀지를 분쇄, 세척, 체질하여 가공합니다.
The 티타늄 스펀지 파우더 는 반응성과 인화성이 매우 높습니다. 따라서 발화 및 폭발 위험을 방지하기 위해 아르곤과 같은 불활성 분위기에서 취급 및 보관합니다.
다공성 불규칙한 모양의 스펀지 입자는 부피 대비 표면적이 매우 높아 후속 용융 및 분말 응고 단계에서 효율적인 가스 제거, 압축 및 합금을 가능하게 합니다.
티타늄 스펀지 생산량 중 약 75%는 티타늄 밀 제품을 제조하는 데 사용됩니다. 나머지 25%는 적층 제조 및 분말 야금 응용 분야에 사용되는 티타늄 분말을 생산하는 데 사용됩니다.
글로벌 생산 및 주요 공급업체
현재 전 세계 티타늄 스펀지 생산량은 연간 약 30만 톤입니다. 지역적으로는 미국과 중국이 전 세계 생산량의 약 601TP3톤을 차지하며 집중되어 있습니다.
전 세계 주요 티타늄 스펀지 제조업체로는 다음과 같은 곳이 있습니다:
주요 티타늄 스펀지 제조업체
| 회사 | 위치 | 용량 |
|---|---|---|
| VSMPO-Avisma | 러시아 | 52,000m |
| 웨스턴 티타늄 | 미국 | 30,000m |
| 토호 티타늄 | 일본 | 20,000m |
| UKTMP JV | 카자흐스탄 | 30,000m |
| 노스웨스트 NTM 연구소 | 중국 | 20,000m |
| ZTMC | 중국 | 15,000m |
미국은 항공우주 부문의 전략적 우려로 인해 러시아와 중국에 대한 티타늄 수출 제한을 제안했습니다. 이는 공급망을 재편하고 다른 지역의 생산 확장을 촉진할 수 있습니다.
전반적으로 다양한 사용자 산업에 서비스를 제공하는 티타늄 스펀지 제조업체 및 트레이더의 성장 기회와 함께 전 세계적으로 설치 용량이 증가할 것으로 예상됩니다.
비용 분석 및 가격 동향
티타늄 스펀지 파우더 가격은 공급 수량, 등급/품질, 지역, 배송 일정, 장기 계약 및 기타 상업적 요인에 따라 kg당 $8-16의 범위에서 다양합니다.
티타늄 스펀지 가격대
| 등급 | kg당 가격 |
|---|---|
| CP 1등급 | $8 – 12 |
| CP 등급 2 | $10 – 14 |
| CP 등급 3 | $12 – 15 |
| CP 등급 4 | $10 – 16 |
| Ti 6Al-4V 5등급, 23등급 | $14 – 20 |
팬데믹 이후 항공우주 및 기타 부문의 강력한 수요 회복과 에너지, 원료, 물류 비용 상승으로 인해 2022년 가격이 급격히 상승했습니다.
그러나 2023년 중반부터는 전 세계 스펀지 생산량이 증가하면서 다소 완화될 것으로 예상됩니다. 티타늄 스폰지 수요는 향후 10년간 연평균 6-81%씩 꾸준히 증가할 것으로 예상되는 등 전반적인 업계 전망은 여전히 긍정적입니다.
자주 묻는 질문
Q. 티타늄 스펀지란 무엇인가요?
티타늄 스펀지는 분말 형태의 다공성 고순도 티타늄 금속으로, 산업 전반에 걸쳐 티타늄 밀 제품, 분말 및 부품을 제조하는 데 공급 원료로 사용됩니다.
Q. 티타늄 스펀지 파우더는 어떻게 생산되나요?
엄격하게 통제된 조건에서 마그네슘 또는 나트륨 금속을 사용하여 광석에서 추출한 사염화티타늄(TiCl4)을 환원하여 상업적으로 생산합니다.
Q. 티타늄 스폰지의 용도는 무엇인가요?
주요 응용 분야는 항공우주 엔진 및 기체, 발전소, 화학 플랜트, 해양 하드웨어, 생체 의료용 임플란트 및 기기입니다. 고강도, 경량, 내식성 금속 부품이 필요한 산업에 사용됩니다.
Q. 티타늄과 스틸의 장점은 무엇인가요?
티타늄은 강철에 비해 무게 대비 강도가 높고, 우수한 고온 특성, 비자기성 반응, 훨씬 우수한 내식성을 갖추고 있어 까다로운 애플리케이션에 유용합니다.
Q. 티타늄 스폰지의 주요 제조업체는 누구인가요?
주요 글로벌 생산업체로는 현재 연간 15,000톤에서 50,000톤에 이르는 생산능력을 갖춘 VSMPO-Avisma, Western Titanium, Toho Titanium, UKTMP JV, Northwest Institute of NTM, ZTMC가 있습니다.
Q. 티타늄 스펀지의 kg당 가격대는 어떻게 되나요?
가격은 등급, 주문 크기, 지역, 배송 일정 및 기타 상업적 요인에 따라 kg당 $8~16달러로 다양합니다. 다년 계약은 구매자와 판매자의 효과적인 실현 가격에도 영향을 미칩니다.
