Nel seguente articolo scoprirai gli aspetti fondamentali del titanio come materiale. Cos'è il titanio, da dove proviene, da quando è conosciuto e a cosa viene utilizzato? Come vengono sfruttate le sue straordinarie proprietà nella tecnica e persino in medicina?
Il titanio è un materiale naturale, simbolo chimico Ti - uno degli elementi naturali presenti nella crosta terrestre. Teoricamente è abbastanza comune, essendo uno dei 10 elementi più abbondanti nella crosta terrestre - tuttavia in natura non si trova in forma pura. Essendo piuttosto reattivo, si combina con altri elementi e l'unico modo per ottenere titanio utilizzabile come materiale è l'estrazione e la raffinazione del minerale. Questo tra l'altro non è un processo semplice, motivo per cui solo alcuni paesi si specializzano nella produzione di titanio. È quindi un materiale raro e costoso, nonostante la sua ampia diffusione nella crosta terrestre.
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Come elemento, il titanio fu scoperto per caso da un chimico inglese nel 1791, che stava studiando della sabbia nera trovata in un fiume nel sud dell'Inghilterra. In questo modo scoprì un ossido metallico a lui sconosciuto, oggi noto come titanio. Qualche anno dopo gli fu dato il nome attuale, ispirato ai Titani della mitologia greca.
Solo nel 1910 si riuscì a isolare per la prima volta il Ti, ma non esisteva ancora un metodo efficace ed economico per lavorarlo. Quindi non era possibile una produzione industriale.
Le tecnologie per la produzione di massa del titanio furono perfezionate solo dopo la Seconda Guerra Mondiale - e solo dagli anni '50 si data una produzione più massiccia di titanio. Fu allora che se ne apprezzarono i vantaggi, specialmente in aviazione, militare e nella nascente industria spaziale. Il titanio si dimostrò estremamente resistente, non corrosivo, durevole e al tempo stesso leggero. Presto arrivò il momento di utilizzare il Ti in medicina, soprattutto come materiale non degradabile con cui si possono realizzare persino componenti per valvole cardiache.
Prima di tutto è importante la sua incredibile resistenza, in particolare alla corrosione - anche in condizioni fortemente aggressive. Questo permette di usarlo anche con acqua ad alta concentrazione salina o con acidi aggressivi.
Oltre all'incredibile resistenza, il titanio ha un'altra proprietà che gli dà un vantaggio sull'acciaio. La sua densità è di 4,5 g/cm³ - cioè il titanio è più leggero dell'acciaio.
È anche resistente alle alte temperature - poiché il suo punto di fusione è di 1668°C. In condizioni naturali sarebbe molto difficile fondere o danneggiarlo.
Lo svantaggio del titanio come materiale è la sua minore disponibilità e il prezzo elevato.
Il titanio si distingue dall'acciaio nell'aspetto - è grigio argenteo, spesso lucido, a volte tendente al grigio ardesia. Sicuramente non si può confondere il Ti con componenti in acciaio.
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Nel contesto degli scambiatori di calore, il titanio è diventato un materiale estremamente importante per applicazioni con fluidi aggressivi, cioè in condizioni in cui l'acciaio inossidabile risulta ancora insufficiente. Gli scambiatori di calore in titanio si usano quindi ovunque sia presente un fluido altamente corrosivo.
Nella tecnologia delle piscine hanno trovato applicazione per il riscaldamento di piscine con acqua salata e piscine dove si aggiunge sale. Vengono utilizzati per riscaldare soluzioni saline terapeutiche e piscine esclusive con acqua marina che si trovano spesso nei resort vacanzieri.
Il titanio viene prodotto principalmente in paesi con grandi riserve dei suoi minerali, soprattutto ilmenite e rutilo. Il processo di produzione del titanio è complesso e costoso, quindi avviene in impianti specializzati e il paese deve possedere le tecnologie appropriate.
Come si può vedere, i paesi che estraggono minerali di titanio non sono sempre gli stessi che riescono a lavorarlo e immetterlo sul mercato in forma finita. Il processo di raffinazione del Ti è piuttosto difficile perché il titanio reagisce facilmente con l'ossigeno e deve essere lavorato in atmosfera priva di ossigeno, ad esempio con il metodo Kroll. Questo rende la produzione più costosa rispetto, ad esempio, alla fusione del ferro - e questo fa del titanio uno dei materiali più costosi, spesso 2-3 volte più costoso dell'acciaio.
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