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주기율표 제4족에 속하는 금속원소. 티타늄이라고도
한다. 1789년 영국의 W.그레거가 콘월 지방에서 산출된
사철(砂鐵)에서 새로운 산화물을 추출하였다. 그 후
95년 독일의 M.H.클라프로트는 헝가리산 금홍석(金紅石)에서
새로운 금속원소를 발견하고 그리스 신화에 나오는
신(Titanes)의 이름을 따서 티탄이라고 하였다. 순금속은
1910년 M.A.헌터에 의해 처음으로 단리(單離)되었다.
1 ) 존재 : 예전에는 희유원소로 생각했던 일도
있으나, 지각(地殼) 속에서의 존재도가 높아 마그네슘에
이어서 큰 값을 가진다. 매우 널리 분포하며, 토양
속에는 보통 약 0.6 %의 산화티탄이 존재한다. 또,
지각의 화성암 속에도 소량 함유되어 있다. 주요 광석은
루티르(금흥석)·티탄철석·판티탄석·예추석(銳錐石)·회티탄석
등이다. 또 사철 속에는 티탄철석이 함유되어 있다.
2 ) 성질 : 은백색 금속으로, 순수한 것은 전성(展性)·연성(延性)이
있고, 가열에 의해서 단련할 수 있으며, 내부식성(耐腐蝕性)이
있기 때문에 공업상 중요한 금속이다. 결정은 i형과
β형 2종이 있는데, i형은 상온에서 안정하다. i형은
육방정계(六方晶系)에 속하며, 882 ℃ 이상에서는 등축정계(等軸晶系)인
β형이 된다. 굳기 4.0으로 차가울 때는 극히 취약하여
가루로 만들 수도 있으며 적열(赤熱) 상태에서는 선으로
만들 수 있다. 강도는 탄소강과 거의 같고, 자중(自重)에
대한 강도비는 철의 약 2배, 알루미늄의 약 6배이다.
또, 열전도율·열팽창률이 작고, 400 ℃ 이하에서는
강도의 변화가 작다. 공기 중에서는 안정하나, 산소
속에서 강열하면 산화티탄이 된다. 할로겐과 가열하면
반응하고, 산에는 철보다 잘 녹지 않는다. 바닷물 속에서는
백금에 이어서 내식성(耐蝕性)이 강하다. 많은 금속과
합금을 만든다.
3 ) 제조법 : 공업적으로는 크롤법으로 제조한다.
원료는 보통 산화티탄 TiO2이 94 % 정도 함유되어 있는
루틸, 또는 60 % 정도 함유되어 있는 티탄철석 등이다.
이것들을 일단 제련하여 티탄슬래그 분말로 하고, 목탄
또는 코크스를 가하여 소결(燒結)한 후 염소화로(鹽素化爐)
속에서 900 ℃ 정도로 사염화티탄을 만든다.
TiO2 ＋ 2C ＋ 2Cl2 → TiCl4 + 2CO
생성된 사염화티탄에는 철·규소·바나듐
등의 염화물이 불순물로 함유되어 있으므로, 이것들을
증류에 의해서 정제한다. 정제된 사염화티탄은 1기압의
아르곤가스 속에서 융해한 마그네슘에 적하(滴下)함으로써
금속티탄으로 분리시킨다.
TiCl4 ＋ 2Mg → Ti + 2MgCl2
다시 반응물을 가열하여 불순물을 증발시켜 티탄스펀지로
만드는데, 보통 1 공정에서 1t 정도의 티탄을 만든다.
순도는 99.6∼99.85 %이다. 이것을 다시 정제하는 데는
요오드법이 사용된다. 조(粗)티탄금속을 요오드와 250∼300
℃에서 반응시켜 요오드화티탄을 만들고, 그 증기를
1,100∼1,500 ℃에서 열분해시켜 고순도의 티탄과 요오드로
분리한다. 열분해는 보통 전류를 통한 텅스텐선상에서
시행한다. 이 방법으로 얻은 티탄은 순도가 높아 99.96
%이므로, 요오드법 티탄이라 하여 구별한다. 이 밖에
융해염 전해법 등을 사용하는 일도 있다.
4 ) 용도 : 강도·내식성이 크고 가벼우므로
항공기·선박을 비롯하여 많은 구조용(構造用)
재료로 사용되고, 화학공업에서 내식성 용기 재료로도
사용된다.
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