티타늄(Ti) : 티타늄 합금 스크랩

안녕하세요. 주식회사 동아특수금속입니다. 이번 시간은 티타늄합금 스크랩에 대해 이야기 해보려 합니다. 티타늄 합금은 높은 비강도, 우수한 내식성 및 높은 내열성으로 인해 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는데 크게 순수티타늄과 합금티타늄으로 나누어 지는데 순수티타늄도 강도에 따라 grade 1~4까지 있습니다. Ti Gr.1은 주로 판형열교환기 제작시에 사용되고 가장 무르기 때문에 금형으로 찍어낼 때 불량발생량이 가장 적으며 Gr. 2는 가장 널리 쓰이는 순수티타늄입니다.

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Ti Gr.5(Ti6Al4V) Feedstock

 

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합금티타늄은 티타늄에 Al, V, Mo 등을 합금하여 만드는데 그 종류가 아주 많고 그 중에서도 가장 흔히 쓰이는 합금티타늄은 grade 5, Ti6-4합금입니다. Ti6-4합금은 Al 6%,V4%를 합금한 것으로 순수티타늄에 비해 강도를 높이기 위해 만든거라 항공기부품에 이 Ti6-4와 다른 티타늄합금들이 다수 쓰이며, 항공기에서 나온 티타늄스크랩은 그냥 합금티타늄이라고 보시면 됩니다. 또한 인공관절, 임플란트 등 의료용으로 쓰이는 티타늄은 Ti6-4ELI라고 하는 것인데, Ti6-4에 기체성분을 최대한 없애고 체내에 적합하도록 만든 것입니다.

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티타늄스크랩에서는 순수라고 하면 특별히 grade를 따지지 않는게 grade1~4까지 티타늄함량은 모두 99.5%이상이며, O, N 등 기체성분으로 강도가 나뉘기 때문입니다. 원자재 사용량으로 보았을때 대부분 Gr.2 이고 판형열교환기 스크랩일 경우 Gr.1입니다.

티타늄합금 스크랩은 대부분 Ti6-4(grade 5)일 가능성이 많으나 항공기엔진, 부품에서 발생하는 합금티타늄의 경우에는 Ti6-2-4-2외에 다양한 합금티타늄이 발생합니다.

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티타늄스크랩의 용도로는 다시 녹여 티타늄으로 만들거나 아니면 페로티타늄을 제조하는데 첨가물로 들어갑니다. remelting급이라는 것은 다시 녹여 티타늄을 만들수 있는 등급이라는 말인데 선진국에서는 이미 오래전부터 철저하게 분철도 선별하여 깎기 때문에 분철도 remelting으로 사용할 수 있습니다. 분철스크랩을 세정하여 절삭유를 없앤다음, 건조시키고 chopping을 쳐서 아주 짧은 형태로 만든다음, 백포장을 해서 티타늄 제강사에 다시 remelting급으로 납품합니다.

 

이뿐만 아니라, 바로 사용할 수 없는 오염된 스크랩을 세정하여 깨끗하게 만들고 적당한 크기로 sharing하여 remelting으로 사용됩니다.

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티타늄(타이타늄) 스펀지

 

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티타늄은 지구상에 존재하는 양에 비해 가격이 비싼 편인데 광석상태에서 금속으로 제련하는 공정에 비용이 많이 들기 때문입니다. 철처럼 용해로에 녹여서 만들어지지 않고 복잡한 공정을 거쳐서 반드시 진공로에서 녹여야 금속상태로 만들 수 있습니다. 티타늄은 보통 산소(또는 철)와의 화합물 형태로 자연계에 존재하며 이 산소를 떼기 위해 염소를 끓여 부은 뒤, 생성된 사염화티타늄(TiCl4)을 가스로 만들어야 하고, 여기서 염소를 분리하기 위해 고온 고압 상태에서 마그네슘을 집어 넣어야 합니다. 염소와 마그네슘 모두 반응성이 좋고 염소는 독가스로 쓰인 적이 있는 유독성 원소로 안전장비와 시설이 필요합니다. 그러고도 나오는 것은 스펀지형태로 부서지기 쉬운 티타늄 덩어리입니다. 이 것을 '스펀지 티타늄'이라고 부르며, 끝으로 스펀지 티타늄을 녹여 덩어리로 만듭니다.

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티타늄의 단점인 가공의 어려움은 관련 기술의 발전에 따라 가공기술이 뛰어난 국내에서 얼마든지 가능하지만, 원가절감의 측면에서는 매우 어려운 면이 많기 때문에 이처럼 스크랩을 활용하여 원가를 절감하는 것만이 탄소저감은 물론, 원가절감까지 모두 가능한 산업구조가 되지 않을까 생각해봅니다.

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동아특수금속 소개

동아특수금속은 국내 최초로 타이타늄을 리싸이클링하여 국내외 제강사 및 기업들에 리싸이클링된 제강용 원료를 공급하고 있으며 주로 희소금속 위주의 금속들을 리싸이클링하고 있습니다. 국내에는 아직 희소금속 리싸이클링과 관련된 산업이 발달하지 않아 산업 수준은 해외 선진국들에 비해 미비하지만 꾸준한 연구개발을 통해 다양한 장비를 도입하는 등 국내 희소금속 소재 국산화에 최선을 다하고 있는 회사입니다. 회사와 관련하여 합금을 위한 타이타늄(티타늄) 스펀지 대체품 구입이나, 니켈, 지르코늄, TiAl봉재, Zr봉재, 인코넬625봉재, 인코넬718봉재 등 다양한 희소금속에 대한 논의를 하고자 하신다면 다음 아래의 연락처로 연락주시기 바랍니다.

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