1.鈦白粉的應(yīng)用
鈦白粉是一種白色無機顏料,具有無毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度,被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料,廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業(yè)。
涂料工業(yè)是鈦白粉的第一大用戶,用鈦白粉制造的涂料,色彩鮮艷,遮蓋力高,著色力強,用量省,品種多,能防止裂紋,防止紫外線和水分透過,延長漆膜壽命。多彩花紋涂料中幾乎每一種圖案的配色都離不開鈦白粉。1克二氧化鈦可以把450多平方厘米的面積涂得雪白,它比常用的白顏料一鋅鋇白還要白5倍,是調(diào)制白油漆的最好顏料。
塑料工業(yè)是鈦白粉的第二大用戶。在塑料中加入鈦白粉,可以提高塑料制品的耐熱、耐光、耐候性,使塑料制品的物理化學(xué)性能得到改善,增強制品的機械強度,延長使用壽命。
造紙工業(yè)是鈦白粉第三大用戶。鈦白粉作為紙張?zhí)盍希墒辜垙埦哂休^好的白度,光澤好,強度高,薄而光滑,印刷時不穿透,質(zhì)量輕。高級紙張和薄型紙(字典、畫報、雜質(zhì)封面、鈔票、復(fù)印機紙和裝飾用紙等)中一定要使用鈦白粉,有些包裝紙加入鈦白粉后甚至可以不漂白。
鈦白粉是高級油墨中不可缺少的白色顏料,含有鈦白粉的油墨耐久不變色,表面潤濕性好,易于分散。目前印刷報紙、書籍、畫片和印鐵、印金屬、印瓷、印橡膠、印塑料和印無線電半導(dǎo)體的電路板等都要用它,其他如畫線筆、油彩、美術(shù)顏料、蠟筆、打字修改液用的鈦白粉也屬于油墨用鈦白粉的范疇。
鈦白粉在橡膠工業(yè)中既作為著色劑,又具有補強、防老化、填充作用,主要用于汽車輪胎以及膠鞋、橡膠地板、手套、運動器材等。
鈦白粉在化妝品中應(yīng)用也日趨廣泛,香粉中只須加入5%~8%的鈦白粉就可以得到永久白色,使香料更滑膩,有附著力、吸收力和遮蓋力。在水粉和冷霜中鈦白粉可減弱油膩及透明的感覺。其他各種香料、防曬霜、皂片、白色香皂、剃須膏和牙膏中往往也用鈦白粉。
2.鈦及鈦合金應(yīng)用
(1)鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
鈦及鈦合金具有密度小、比強度高、抗腐蝕性能好等一系列優(yōu)異特性,能夠進行各種方式的零部件成形、焊接與機械加工,可較好的滿足飛機、航天器等裝備對高強度和輕量化的要求,廣泛應(yīng)用于航空、航天等各個領(lǐng)域。鈦合金與航空有著不解之緣,鈦材首先應(yīng)用于航空。20世紀80年代,鈦合金在飛機及發(fā)動機中的應(yīng)用量就已達到30%以上,而且隨著飛機設(shè)計進入損傷容限設(shè)計時代,其用量還將倍增。目前,美國第四代戰(zhàn)斗機f-22的鈦合金使用量占飛機結(jié)構(gòu)重量的38.8%,f-35“閃電ii”隱身戰(zhàn)斗機鈦合金結(jié)構(gòu)重量約占飛機結(jié)構(gòu)重量的25%,武裝直升機rah-66的鈦用量占12.7%,航空發(fā)動機tf31的鈦用量占33%,阿波羅飛船鈦用量達到1180kg。
我國鈦及鈦合金產(chǎn)業(yè)在最近的10多年來得到快速發(fā)展,2012年我國海綿鈦的年產(chǎn)量超過6萬噸,鈦加工材規(guī)模超過5萬噸,無疑,我國已經(jīng)成為世界鈦產(chǎn)業(yè)大國。目前我國鈦合金在航空航天領(lǐng)域的用量為10%左右,這個用量距離世界發(fā)達國家的鈦合金在航空工業(yè)領(lǐng)域的50%用量差距甚遠。經(jīng)過十余年的發(fā)展下,我國在發(fā)展飛機結(jié)構(gòu)鈦合金主干材料的綜合性能方面,已經(jīng)達到世界先進水平,例如由寶鈦集團控股的歐亞公司與澳大利亞tag航空公司合作研發(fā)生產(chǎn)的鈦合金航空旋翼機歐亞001號,于2013年11月在寶雞試飛成功。這是目前國內(nèi)外唯一采用鈦合金骨架的旋翼機,標志著我國在鈦合金深度應(yīng)用方面取得了新進展。
可以預(yù)期,隨著我國鈦冶煉技術(shù)、鈦合金低溫加工技術(shù)、鈦合金高速切削技術(shù)、鈦合金焊接工藝的不斷進步和優(yōu)化,鈦合金因其獨特的性能優(yōu)勢成為我國航空航天工業(yè)實現(xiàn)裝備輕量化、高可靠、高性能、長壽命的最理想的結(jié)構(gòu)材料選擇。
(2)鈦合金在海洋工程領(lǐng)域中的應(yīng)用
目前,海洋工程用鈦已成為鈦民用應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一。艦船及其某些設(shè)備部件如船體、熱交換器、泵、閥、管線等長期浸泡在海水中,它不但具有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能,而且可以減輕艦船重量,減少維修費用,延長使用壽命。
我國船用鈦合金的研究與應(yīng)用始于60年代,幾乎與國外同步發(fā)展。幾十年來,船用鈦合金的研究及應(yīng)用水平有了很大提高,已經(jīng)形成了較完整的船用鈦合金系列。“蛟龍?zhí)?rdquo;深潛器的耐壓殼體就是tc4鈦合金。近年來,我國對艦船領(lǐng)域的投資開始增加,一些新項目如新型驅(qū)逐艦、潛艇等用鈦量很大,這將為鈦在艦船領(lǐng)域應(yīng)用帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。
(3)鈦合金在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用
鈦具有優(yōu)良的生物兼容性,商業(yè)純鈦被認為是最好的生物兼容金屬材料,且鈦合金成為目前最受關(guān)注的生物醫(yī)學(xué)用金屬材料。
鈦合金可用作植入裝置以替代損壞的硬組織,例如人工髖關(guān)節(jié)、人工膝關(guān)節(jié)、骨板、骨折固定螺釘、牙種植體、心瓣膜修補物、心血管支架、起搏器以及人造心臟等。
鎳鈦記憶合金材料擁有較好的生物相容性,其較好的彈性及不易磨損、抗腐蝕的優(yōu)點,可作為心臟的支架材料,在骨科骨折的治療上也得到了廣泛的應(yīng)用。由于鈦及鈦合金的密度、彈性模量與人體的骨頭極其接近,在牙科中應(yīng)用廣泛,例如烤瓷牙、種植體、義齒、牙床、托環(huán)、牙橋、牙冠等。另外,用純鈦網(wǎng)制作的骨頭托架,經(jīng)過臨床實驗,已經(jīng)用于壞死骨頭的再造手術(shù);用微孔鈦網(wǎng)對于已經(jīng)損壞的骨頭和硬膜,可以用于修復(fù)治療,并能有效地保護腦髓液系統(tǒng);應(yīng)用鈦輪釘做動靜脈內(nèi)瘺手術(shù),具有手術(shù)簡單、手術(shù)時間短、效果好及并發(fā)癥少等優(yōu)點;指掌骨鈦鋼板內(nèi)固定治療指掌骨骨折操作簡便、固定牢靠,并可支持早期功能鍛煉,利于手功能恢復(fù);鈦質(zhì)聽骨假體用于聽骨鏈重建,有較高的生物相容性和低的排異率以及抗張性和易植入性。
(4)鈦及其合金在其它方面的應(yīng)用
鈦是優(yōu)質(zhì)的輕型耐蝕結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料和重要的生物工程材料,具有儲氫、超導(dǎo)、形狀記憶、超彈性等特殊性能,在國防和國民經(jīng)濟中具有極其重要的戰(zhàn)略意義。
近年來鈦及其合金在汽車、建筑、計算機、體育休閑等日常生活的應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn),并形成一定規(guī)模。具體應(yīng)用有:(1)鈦在汽車和摩托車領(lǐng)域中的應(yīng)用,主要汽車中閥門、閥座、連桿、曲軸、懸簧等部位,在汽車中使用鈦合金可以減輕汽車質(zhì)量,降低汽車噪聲和震動,降低燃料消耗,減少尾氣排放污染,從而提高汽車壽命,減少維護要求等特點。(2)鈦及鈦合金在體育休閑用品應(yīng)用十分廣泛,如高爾夫球棒和球頭、網(wǎng)球拍、自行車架、滑雪滑冰用具,擊劍面罩、壘球棒、長曲棍球棒、馬具等。(3)鈦在計算機中的應(yīng)用,如計算機外殼,計算機硬盤盤片,計算機鼠標的指示器和顯卡等。(4)鈦及鈦合金還應(yīng)用在眼鏡架,輪椅,鈦合金腕表、鈦炒鍋、鈦合金花卉剪刀,空間鈦合金望遠鏡、鈦制牙刷、鈦手鏈、鈦項鏈、鈦戒子、鈦耳環(huán)等。除此之外,鈦還應(yīng)用于制造照相機外殼、手機外殼、拐杖、勺子、叉子、假肢裝具等。