¿Qué es el Titanio?
Es un metal ligero y resistente de brillo blanco plateado, representado por el símbolo químico Ti con número atómico 22.
Se utiliza ampliamente en campos muy técnicos como la aeronáutica y la automoción, ya que es extremadamente resistente a la corrosión y al calor. También es biocompatible y se utiliza en dispositivos médicos como articulaciones artificiales e implantes dentales.
Por otro lado, es extremadamente duro y requiere técnicas especializadas para su procesamiento. Reacciona con el oxígeno del aire formando una película de óxido en la superficie, por lo que hay que tomar medidas especiales durante la soldadura y el procesado.
Usos del Titanio
Algunos de los usos típicos del titanio son los siguientes:
- Aeronaves
Armazones, alas, trenes de aterrizaje, piezas de motores, etc. - Industria Energética
Intercambiadores de calor, tuberías, álabes de turbinas, etc. para centrales térmicas y nucleares.
Armazones, alas, trenes de aterrizaje, piezas de motores, etc. - Equipos Médicos
Articulaciones artificiales, implantes dentales, herramientas quirúrgicas, instrumentos quirúrgicos, dispositivos médicos, etc. - Electrónica
Carcasas de smartphones y tabletas, terminales de contacto de componentes electrónicos, placas de circuitos electrónicos, etc. - Industria Química
Tuberías, recipientes de reacción, pernos, tuercas, etc. en plantas químicas y en la industria del petróleo y el gas. - Artículos Deportivos
Cuadros de bicicleta, raquetas de tenis, palos de golf, cañas de pescar, etc. - Industria Manufacturera
Herramientas, piezas de máquinas, moldes, piezas prensadas, etc. - Industria Energética
Intercambiadores de calor, tuberías, álabes de turbinas, etc. para centrales térmicas y nucleares.
Propiedades del Titanio
1. Ligereza y Alta Resistencia
El titanio es un metal ligero pero extremadamente resistente. El titanio tiene una densidad de aproximadamente 4,5 (g/cm3), mientras que el hierro tiene una densidad de aproximadamente 7,9 (g/cm3) – aproximadamente la mitad de la masa del hierro. Al tratarse de un metal con una estructura hexagonal compacta, esta estructura está relacionada con su resistencia. La estructura hexagonal cerrada es una estructura en la que los átomos y las moléculas están densamente empaquetados en una disposición conocida como empaquetamiento hexagonal cerrado.
2. Resistencia a la Corrosión
El titanio es un material altamente resistente a la corrosión y puede soportar ambientes químicos como ácidos, álcalis y agua de mar. La razón principal es que el titanio reacciona con el oxígeno del aire, formando una fina película de óxido. Esta película de óxido es muy resistente y protege la superficie de titanio de sustancias corrosivas como ácidos, álcalis y agua de mar.
El titanio también es un metal químicamente estable. Incluso cuando se expone a entornos químicos como ácidos, álcalis y agua de mar, la estructura cristalina y las propiedades del titanio lo hacen resistente a la alteración y la corrosión. Además, su baja permeabilidad a los iones de oxígeno da lugar a una película de óxido más estable, que mejora la resistencia a la corrosión.
Otra razón es su resistencia a las reacciones electroquímicas cuando entra en contacto con otros metales. Esto tiene el efecto de reducir la progresión de la corrosión.
3. Resistencia al Calor
El titanio tiene un alto punto de fusión de 1.668°C y posee propiedades físicas estables incluso a altas temperaturas. Además, la película de óxido del titanio es estable a altas temperaturas y no se degrada por oxidación térmica, lo que lo convierte en un material adecuado para su uso en entornos de altas temperaturas.
La primera razón es que el titanio es resistente a la oxidación a altas temperaturas. Cuando se expone a gases calientes como el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno y el carbono, se forma una película de óxido en la superficie del titanio que protege las piezas metálicas de su interior.
También son resistentes a la corrosión a altas temperaturas y pueden utilizarse durante largos periodos de tiempo, ya que la película de óxido que se forma en la superficie del titanio lo protege contra ácidos, álcalis, agua de mar, sales fundidas y otras sustancias calientes y corrosivas.
Además, su resistencia puede mantenerse a altas temperaturas, por lo que se utiliza para componentes mecánicos en entornos de altas temperaturas. También es resistente a la fluencia (deformación plástica) a altas temperaturas y puede soportar un uso prolongado.
4. Resistencia al Desgaste
La gran resistencia al desgaste del titanio se debe a la película de óxido que se forma en su superficie. Esta película reacciona con el oxígeno del aire para formar una película de óxido de titanio en la superficie, que es tan dura y resistente al desgaste que incluso si el propio material de titanio se desgasta, la película se despega y la superficie se regenera.
El titanio también es muy duro y fuerte y puede soportar impactos y fuerzas físicas.
Tipos de Titanio
Existen muchos tipos de titanio, algunos de los cuales son:
1. Dióxido de Titanio
Sustancia en polvo de color blanco que se utiliza como fotocatalizador, pintura, aditivo alimentario, colorante de papel y plástico, absorbente de rayos UV, etc.
2. Carburo de Titanio
Aleación de titanio y carbono de gran dureza, utilizada en herramientas de corte y piezas de precisión para mecanizado.
3. Nitruro de Titanio
Aleación de titanio y nitrógeno, de gran dureza y resistencia al desgaste y a la corrosión. Se utiliza para materiales de revestimiento, herramientas de corte y cojinetes.
4. Carburo de Titanio y Silicio
Compuesto de tres elementos -titanio, silicio y carbono- con gran resistencia a altas temperaturas y excelente resistencia al calor. Se utiliza en componentes de motores aeronáuticos, barras de control de centrales nucleares y discos de freno de trenes de alta velocidad.
Más Información sobre el Titanio
1. Baja Conductividad Térmica
La estructura cristalina del titanio tiene una estructura hexagonal compacta en la que los átomos están dispuestos de forma muy apretada, lo que limita la conducción eficaz de la energía térmica entre los átomos.
El enlace relativamente fuerte entre los átomos de titanio también restringe las vibraciones y la transferencia de energía entre los átomos, lo que dificulta la conducción eficaz de la energía térmica, haciendo del titanio un mal conductor térmico.
2. No Magnético
El titanio puro y las aleaciones comunes de titanio son generalmente no magnéticos y muestran pocas o ninguna propiedad magnética. Sin embargo, el magnetismo puede estar presente en algunas aleaciones de titanio.
3. Resistencia a la Oxidación
El titanio es resistente a la oxidación incluso en ambientes con altas temperaturas. En condiciones normales de oxígeno o aire, la superficie de titanio reacciona con el oxígeno para formar una película de óxido de titanio (óxido de titanio), que es muy fina, fuerte y adherente, y la formación de la película de óxido protege la superficie de titanio del oxígeno y otros óxidos.
4. Biocompatibilidad
El titanio es un metal biocompatible. La película de óxido que se forma en la superficie desempeña un papel importante. La película de óxido es una capa protectora muy fina y resistente que es químicamente estable y facilita la interacción con el tejido biológico y ayuda al crecimiento de las células y del tejido óseo.
Además, el titanio no reacciona en la mayoría de los casos cuando entra en contacto con tejidos y organismos humanos, y tiene muy pocos efectos o efectos secundarios en el organismo. Por lo tanto, es un metal con un bajo riesgo de provocar reacciones alérgicas e inflamaciones.
5. Fenómeno de Reblandecimiento
El titanio puede soportar altas temperaturas, pero si se expone a altas temperaturas durante largos periodos de tiempo, puede producirse un reblandecimiento. Este fenómeno está causado por un cambio en la estructura cristalina del titanio, que reduce su resistencia.