Titane 98 +%, poudre 100-250 µm

Le titane est l'élément chimique de numéro atomique 22, symbole Ti.

Le titane appartient au groupe 4 du tableau périodique (groupe du titane) avec le zirconium (Zr), l'hafnium (Hf) et le rutherfordium (Rf), c'est un métal de transition. Cet élément se trouve dans de nombreux minéraux, mais les principales sources sont le rutile et l'anatase.

Le titane est un métal léger et solide avec un aspect blanc métallique résistant à la corrosion. Il est principalement utilisé dans les alliages légers et forts, et son oxyde est utilisé comme pigment blanc. Les propriétés industriellement intéressantes du titane sont sa résistance à la corrosion, souvent associée à l'érosion et au feu, la biocompatibilité, mais aussi les propriétés mécaniques (résistance, ductilité, fatigue, etc.) qui permettent notamment de former des pièces fines et légères. comme les équipements sportifs, mais aussi les prothèses orthopédiques.

Propriétés physiques de base

Caractéristiques physiques remarquables du titane:

la densité est d'environ 60% de celle de l'acier;
sa résistance à la corrosion est exceptionnelle dans de nombreux environnements, comme l'eau de mer ou le corps humain;
ses propriétés mécaniques sont conservées jusqu'à une température d'environ 600 ° C et restent excellentes jusqu'à des températures cryogéniques;
il est disponible dans une grande variété de formes et de types de produits: blocs, billettes, barres, fils, tubes, plaques, plaques, bandes et poudres;
la valeur de la sensibilité magnétique (1,8 à 2,3 x 10−4) est bien inférieure à celle du fer (3 x 105). C'est donc un matériau avantageux dans le diagnostic par IRM: réduction des artefacts;
le coefficient de dilatation, légèrement inférieur à celui de l'acier, est la moitié de celui de l'aluminium. La valeur moyenne est un coefficient de dilatation de 8,5 × 10−6 K - 1;
le module d'Young ou module d'élasticité longitudinal est compris entre 100 000 et 110 000 MPa. Cette valeur relativement faible par rapport à l'acier inoxydable (220 000 MPa) en fait un matériau particulièrement intéressant du fait de sa biocompatibilité.

Propriétés chimiques

-Corrosion classique du titane

Le titane est un métal extrêmement oxydable. Dans la série des potentiels électrochimiques classiques, il est placé près de l'aluminium, entre le magnésium et le zinc. Ce n'est donc pas un métal noble, son domaine de stabilité thermodynamique n'a en fait aucun point commun avec le domaine de stabilité thermodynamique de l'eau et se situe nettement en dessous de celui-ci. L'une des causes de la résistance à la corrosion du titane est le développement de quelques fractions microniques d'une couche protectrice passivante micron, généralement composée de TiO2, mais il est connu pour contenir d'autres variantes. Cette couche est intégrale et très serrée. Si la surface est rayée, l'oxyde se reformera spontanément en présence d'air ou d'eau. Le titane est donc immuable dans l'air, l'eau et l'eau de mer et, de plus, cette couche est stable sur une large gamme de pH, de potentiel et de température.

Des conditions très réductrices, ou des environnements fortement oxydants, ou la présence d'ions fluor (agent complexant), réduisent le caractère protecteur de cette couche d'oxyde; Les réactifs de gravure pour l'enregistrement des micrographies sont généralement à base d'acide fluorhydrique. Lors de la réaction avec cet acide, des cations titane (II) et (III) se forment. Cependant, la réactivité des solutions acides peut être réduite par l'addition d'agents oxydants et / ou d'ions de métaux lourds. Le chrome ou l'acide nitrique et les sels de fer, de nickel, de cuivre ou de chrome sont alors d'excellents inhibiteurs. Cela explique pourquoi le titane peut être utilisé dans des processus industriels et des environnements où les matériaux conventionnels se corrodent.

Bien entendu, les équilibres électrochimiques peuvent être modifiés en ajoutant des éléments qui réduisent l'activité anodique du titane; cela conduit à une meilleure résistance à la corrosion. En fonction des souhaits de changements, des éléments spécifiques sont ajoutés. Une liste non exhaustive de certains adjuvants classiques est fournie ci-dessous:

déplacement du potentiel de corrosion et amélioration du caractère cathodique: ajout de platine, palladium ou rhodium;
stabilité thermodynamique accrue et tendance réduite à la dissolution anodique: ajout de nickel, molybdène ou tungstène;
tendance accrue à la passivation: ajout de zirconium, tantale, chrome ou molybdène.

Corrosion spécifique du titane

Le titane n'est pas très sensible à certains types de corrosion, comme la corrosion caverneuse ou la corrosion par piqûres. Ces phénomènes ne sont observés que lorsqu'ils sont utilisés dans une zone proche d'une limite pratique de résistance générale à la corrosion. Les risques de fissuration par corrosion sous contrainte se produisent dans les conditions suivantes:

froid dans l'eau de mer;

dans certains milieux spécifiques tels que le méthanol anhydre;
chaud, en présence de NaCl fondu.
Les deux structures allotropes diffèrent en termes de résistance à ce dernier type de corrosion; L'α-titane y est très sensible, tandis que β ne l'est presque pas.

-Propriétés mécaniques

Érosion

La couche d'oxyde dur hautement adhésive explique la longue durée de vie des pièces en titane exposées à l'impact des particules flottant dans les liquides. Cet effet est renforcé par la capacité de cette couche à se régénérer. L'érosion dans l'eau de mer est augmentée par un courant plus élevé ou une taille de particule plus petite.

Solidité et formabilité

Le titane est considéré comme un métal ayant une résistance mécanique élevée et une bonne formabilité dans des conditions de température normales. La résistance spécifique (rapport résistance à la traction / densité) est par exemple supérieure à celle de l'aluminium ou de l'acier. La résistance diminue à température avec une crête comprise entre -25 ° C et 400 ° C. En dessous de -50 ° C, dans les plages de températures cryogéniques, la résistance augmente et la ductilité diminue fortement.

Biocompatibilité
Le titane est l'un des métaux les plus biocompatibles, avec l'or et le platine, c'est-à-dire qu'il est complètement résistant aux fluides corporels.

De plus, il présente une résistance mécanique élevée et un module d'élasticité très faible (100 000 MPa à 110 000 MPa), plus proche de celui des structures osseuses (20 000 MPa) que l'acier inoxydable (220 000 MPa). Cette élasticité, qui favorise le remodelage osseux en forçant l'os à fonctionner (prévention du stress-shielding ou de l'ostéoporose péri-implantaire), fait du titane un biomatériau particulièrement intéressant. Cependant, il est à noter qu'une élasticité excessive peut également compromettre la fonction du biomatériau, qui aurait subi une déformation inacceptable.

Résistant au feu
La résistance au feu, en particulier aux hydrocarbures, est très bonne. Il a été démontré qu'un tuyau d'une épaisseur de 2 mm résiste à une pression de dix atmosphères sans dommage ni risque de déformation ou d'explosion tout en étant exposé à un feu d'hydrocarbures à une température de 600 ° C. Ceci est principalement dû à la résistance du couche d'oxyde qui empêche la pénétration d'hydrogène dans le matériau. De plus, la faible conductivité thermique du titane protège les composants internes contre une élévation de température pendant une période prolongée.

Données techniques:

Formule empirique Ti
Masse moléculaire (M) 47867 g / mol
Densité (D) 4.506
Point d'ébullition (bp) 3287 ° C
Point de fusion (mp) 1668 ° C
ADR 4.1 II
N ° CAS [7440-32-6]
UN No. 3089

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Information produit
Spécifications techniques

Mentions de danger

H228 Solide inflammable
H261 Au contact de l'eau, dégage des gaz inflammables

Précautions - prévention

P210 Tenir à l'écart de la chaleur, des surfaces chaudes, des étincelles, des flammes nues et de toute autre source d'inflammation. Ne pas fumer.

Précautions - réponse

P370 + P378 En cas d'incendie: utiliser une poudre d'extinction métallique pour éteindre - ne jamais utiliser d'eau.

Précautions - stockage

P402 + P404 Stocker dans un endroit sec. Conserver dans un récipient fermé.