Mousse de titane
Industries du titane : Oct. 22, 2025La mousse de titane (également connue sous le nom de titane poreux) est un matériau métallique avancé léger et poreux.
Il est fabriqué par métallurgie des poudres, frittage de supports spatiaux ou procédés d’impression 3D, avec une porosité atteignant 40 à 90 % et des tailles de pores allant généralement de 100 à 1000 microns. Cette structure réduit considérablement le poids tout en conservant la résistance à la corrosion, la haute résistance et la biocompatibilité du titane.
Par rapport au titane dense conventionnel, la mousse de titane offre une plus grande surface spécifique et un module d’élasticité plus proche de celui de l’os humain. Il démontre non seulement une efficacité catalytique élevée dans les électrodes électrolytiques à nouvelle énergie, mais est également largement appliqué dans les implants médicaux, l’échange de chaleur et le refroidissement, la filtration et les structures d’absorption d’énergie.
En tant que fournisseur professionnel de mousse de titane, nous fournissons des produits de différentes qualités telles que Gr1, Gr2 et Gr23 (ELI), avec une porosité, une taille de pore, des dimensions et des revêtements de surface (Pt, Ir, TiN) personnalisables selon les exigences du client. Des spécifications de stock standard sont disponibles pour une livraison rapide, et l’échantillonnage à petite échelle et la fourniture industrielle à grande échelle sont pris en charge.
Principaux avantages de la mousse de titane
Poids extrêmement léger
La mousse de titane a une densité de seulement 0,5 à 1,0 g/cm³ (données MSE Supplies LLC), contre 4,5 g/cm³ pour le titane dense, ce qui permet une réduction de poids de plus de 70 %. Cette caractéristique de légèreté réduit considérablement le poids du système, améliorant la puissance spécifique et l’efficacité globale dans les appareils aérospatiaux et portables.
Surface spécifique ultra-élevée
Avec une porosité de 75 à 95 % et des pores ouverts de 100 à 1000 μm (données Techinstro), la mousse de titane offre une surface beaucoup plus grande que le titane solide. La surface réactive élargie permet une activité électrochimique plus élevée et une efficacité de transfert de masse plus rapide, ce qui la rend idéale pour les électrodes électrolytiques et les supports de catalyseur.
Propriétés mécaniques réglables
En ajustant la porosité, la mousse de titane peut équilibrer le soutien structurel et l’absorption d’énergie. Des études montrent qu’à 60 % de porosité, la résistance à la compression est d’environ 80 MPa et le module d’élasticité d’environ 2,7 GPa (données ACS Publications) ; à 78 % de porosité, la résistance à la compression est d’environ 35 MPa et le module d’élasticité d’environ 5,3 GPa (données de l’Université Northwestern). Cela démontre sa capacité à adapter de manière flexible les performances mécaniques aux différents besoins de l’application.
Biocompatibilité et protection contre le stress réduit
Le module d’élasticité de la mousse de titane peut être réglé à 0,5 à 5 GPa (données PMC), près de la plage de 7 à 30 GPa de l’os humain. Cette similitude réduit efficacement la protection contre le stress, favorise la croissance osseuse et la vascularisation, ce qui en fait un matériau idéal pour les implants médicaux.
Excellente résistance à la corrosion
Grâce au film d’oxyde passif naturel du titane, la mousse de titane reste stable dans les environnements chlorés, l’eau de mer et les milieux acides (données Wikipédia). Cette propriété le rend adapté à une utilisation à long terme dans des conditions chimiques, électrolytiques et marines difficiles.
Conductivité électrique et thermique supérieure
La mousse de titane conserve la conductivité électrique et thermique inhérente au titane. Sa structure poreuse 3D offre une distribution plus uniforme du courant et une résistance thermique considérablement réduite, améliorant à la fois l’efficacité catalytique des électrodes et les performances des échangeurs de chaleur et des radiateurs.
Types de mousse de titane disponibles chez Chalco Titanium
Mousse de titane à cellules ouvertes
Caractéristiques : Porosité jusqu’à 40-90 %, taille des pores 100-1000 μm, densité seulement 0,5-1,0 g/cm³, permettant une réduction de poids significative.
Applications : Couramment utilisé dans les dissipateurs thermiques, les supports de catalyseurs, les structures d’absorption d’énergie et les filtres.
Mousse de titane à cellules fermées (type absorbant l’énergie)
Caractéristiques : Structure à bulles fermées avec une contrainte de plateau plus élevée, fournissant une isolation thermique et acoustique.
Applications : Couramment utilisé dans les crash pads aérospatiaux, les faisceaux de collision automobile et les matériaux d’amortissement acoustique.
Mousse de titane Ti-6Al-4V ELI de qualité médicale
Caractéristiques : Module d’élasticité de 0,5 à 5 GPa, proche de celui de l’os humain, avec une excellente biocompatibilité.
Applications : Utilisé pour les implants dentaires, les dispositifs de fusion intervertébrale et les implants de réparation osseuse.
Mousse de titane en treillis fabriquée par additif (structures sur mesure)
Caractéristiques : Conceptions complexes de porosité en treillis et en dégradé obtenues grâce à l’impression 3D.
Applications : Convient aux échangeurs de chaleur légers, aux composants aérospatiaux absorbant l’énergie et aux implants personnalisés.
Mousse de titane revêtue de platine (qualité électrocatalytique)
Caractéristiques : Surface recouverte d’une couche de Pt de 2 à 5 μm, améliorant l’activité électrochimique et atteignant une durée de vie de plus de 10 000 heures.
Applications : Principalement utilisé dans l’électrolyse de l’eau alcaline, l’électrochloration et les anodes de galvanoplastie.
Mousse de titane revêtue d’iridium (haute résistance à la corrosion)
Caractéristiques : Surface recouverte d’une couche d’Ir d’environ 1 μm, stable et durable dans les acides forts et les environnements à forte teneur en chlorure.
Applications : Convient pour l’électrolyse de l’eau de mer, les électrodes chimiques dures et les piles à combustible.
Feutre en fibre de titane (titane poreux flexible)
Caractéristiques : Fabriqué en frittant de fins fils de titane, avec une porosité de 70 à 80 %; Les feuilles sont souples et pliables.
Applications : Couramment utilisé dans les couches de transport d’électrolyseur PEM, les couches de diffusion de gaz et la filtration à haute température.
Spécifications et options de personnalisation de la mousse de titane
Grades d’alliage
- Gr1 / Gr2 (titane pur commercial)
Conductivité électrique élevée et résistance à la corrosion, adaptée aux électrodes électrochimiques et aux dissipateurs thermiques.
- Gr23 ELI (Ti-6Al-4V ELI)
Haute pureté avec peu d’éléments interstitiels, excellente biocompatibilité, adapté aux implants orthopédiques.
- Alliages spéciaux sur mesure
Des éléments d’alliage tels que Nb, Ta peuvent être ajoutés à la demande, ou des nuances comme Ti-6Al-4V et Ti-13Nb-13Zr peuvent être fournies.
Gamme de tailles
| Forme | Spécifications standard | Notes |
|---|---|---|
| Feuilles / plaques | Épaisseur 0,5–10 mm ; Standard 100 × 100 mm, personnalisable jusqu’à 1200 mm de longueur | ≤ 2 mm d’épaisseur peuvent être fournies en rouleaux |
| Cubes | Taille de coupe minimale 100 × 100 × 10 mm ; bloc unique maximum 300 × 300 × 20 mm | Les pièces surdimensionnées nécessitent une évaluation du moule |
| Rouleaux | Épaisseur minimale 0,4 mm ; Largeur du rouleau ≤ 300 mm, longueur du rouleau ≤ 1 m | Convient pour les processus de revêtement continu ou de rouleau à rouleau |
| Treillis imprimés en 3D | Pièce unique maximum 250 × 250 × 250 mm | La faisabilité peut être évaluée à partir de fichiers CAO |
Porosité et taille des pores
- Porosité : Quatre niveaux standard disponibles : 40 %, 60 %, 75 %, 90 % ; Personnalisable par incréments de 5 %.
- Taille des pores : sélectionnable en continu de 100 μm à 2 mm ; ≥ 500 μm recommandés pour la dissipation et la filtration de la chaleur, ≤ 300 μm recommandés pour les électrodes et les implants.
Traitement de surface et revêtements
| Traitement / Revêtement | Fonction | Épaisseur typique |
|---|---|---|
| Revêtement Pt | Réduit le surpotentiel d’hydrogène, prolonge la durée de vie des électrodes | 2 à 5 μm |
| Revêtement ir | Résistance à la corrosion dans les environnements fortement acides/à forte teneur en chlorures | ≈ 1 μm |
| Revêtement céramique TiN / TiO₂ | Augmente la dureté, la résistance à l’usure ou améliore la compatibilité sanguine | 0,5 à 2 μm |
| Décapage à l’acide + passivation | Élimine les oxydes de surface, augmente l’activité | — |
Applications typiques de la mousse de titane
Électrodes hydrogène/oxygène pour l’électrolyse de l’eau
Fonctionnalités: Les revêtements Pt ou Ir sur des substrats en mousse de titane réduisent le surpotentiel et améliorent considérablement l’efficacité de l’électrolyse.
Avantages: La porosité ouverte assure une libération rapide des bulles ; durée de vie supérieure à 10 000 heures ; applicable aux électrolyseurs PEM et alcalins.
Implants médicaux et réparation osseuse
Fonctionnalités: Mousse de titane Ti-6Al-4V ELI de qualité médicale avec porosité interconnectée et module d’élasticité proche de l’os humain (0,5 à 5 GPa).
Applications: Implants dentaires, cages de fusion intervertébrale, échafaudages personnalisés pour les défauts osseux ; Favorise la croissance osseuse et réduit la protection contre le stress.
Échangeurs de chaleur et dissipateurs thermiques LED
Fonctionnalités: La porosité élevée (≥75 %) et les structures multicanaux améliorent le transfert de chaleur par convection et conduction.
Avantages: Réduit le poids de plus de 50 % ; appliqué dans le refroidissement de l’électronique aérospatiale, les batteries de véhicules électriques et les modules LED haute puissance.
Supports de filtration et de catalyseur
Fonctionnalités: Réseau poreux ouvert avec une excellente résistance à la corrosion.
Applications: Combustion catalytique des COV, filtration de l’eau de mer, traitement des eaux usées et procédés chimiques avec un fonctionnement stable à long terme.
Absorption d’énergie et amortissement acoustique
Fonctionnalités: Mousse de titane à cellules fermées ou ouvertes avec une contrainte de plateau de 30 à 50 % plus élevée ; La structure poreuse permet une double protection.
Applications: Systèmes de collision aérospatiaux et automobiles, isolation acoustique et matériaux d’amortissement thermique.
Propriétés mécaniques de la mousse de titane
La mousse de titane combine les avantages de la légèreté, de l’anisotropie et de l’élasticité semblable à celle des os. Sa faible densité offre un potentiel de réduction de poids significatif, et la structure tridimensionnelle formée par le frittage non sphérique peut présenter un certain comportement anisotrope. Ces caractéristiques permettent à la mousse de titane de maintenir sa résistance mécanique tout en imitant plus étroitement le comportement mécanique de l’os humain, réduisant ainsi les effets de protection contre les contraintes, ce qui la rend particulièrement adaptée aux implants médicaux et aux applications structurelles absorbant l’énergie.
| Propriété | Gamme | Valeur / avantage correspondant |
|---|---|---|
| Module d’élasticité | 15,5 à 36 GPa (près de l’os humain 7 à 30 GPa) | S’adapte efficacement à la rigidité osseuse, réduit la protection contre le stress |
| Élasticité | 147 – 170 MPa (près de l’os cortical) | Assure une capacité de charge, adaptée aux implants et aux pièces structurelles |
| Résistance à la compression | 0,5 à 1,5 MPa | Fournit une absorption d’énergie et un amortissement, adapté aux substrats de filtration/catalyseur ou aux structures à faible charge |
Méthodes de fabrication courantes de la mousse de titane
Itinéraires de la métallurgie des poudres
Il s’agit de la méthode la plus courante, qui utilise généralement la technique du porte-espace. La poudre de titane est mélangée à des particules amovibles telles que le NaCl, l’urée ou l’amidon de manioc, compactée et frittée. La porosité est alors créée en dissolvant le porte-espace.
Avantages : La porosité, la taille des pores et la connectivité sont contrôlables, adaptées à la production par lots de différentes qualités de mousse de titane.
Applications : Largement utilisé pour les électrodes, les supports de catalyseur et les implants médicaux nécessitant un contrôle précis de la structure des pores.
Coulée et infiltration
Les structures poreuses sont créées par des procédés de fusion ou de congélation, ou par désalliage électrochimique, en dissolvant sélectivement un élément d’un alliage pour former des pores.
Avantages : Peut réaliser des structures de pores anisotropes ou allongées avec une forte interconnectivité.
Applications : Convient aux composants de filtration et de transfert de chaleur qui nécessitent un transport directionnel ou des architectures de pores spécialisées.
Méthode d’expansion de gaz
Les structures poreuses sont produites par expansion gazeuse à haute température (par exemple, hydrogène, azote) ou expansion superplastique accompagnée d’une transformation en phase α-β.
Avantages : Pas besoin de support d’espace, porosité relativement uniforme, processus plus simple.
Applications : Principalement utilisé pour la R&D et la production en laboratoire en petits lots, ainsi que pour les échantillons nécessitant une distribution uniforme des pores.
FAQ – Questions courantes
Quels sont les avantages de la mousse de titane par rapport à la mousse de nickel ?
La mousse de titane offre une résistance plus élevée à la corrosion et à la température, capable d’un fonctionnement stable à long terme dans des environnements fortement acides, chlorés et à des températures élevées (≤ 600 °C). Son module d’élasticité est proche de l’os humain, ce qui le rend adapté aux implants médicaux. Bien que le coût soit légèrement plus élevé, il offre des avantages globaux plus importants en termes de durée de vie des électrodes, de résistance structurelle et de biocompatibilité.
Une porosité plus élevée est-elle toujours meilleure ? Comment choisir la porosité et la taille des pores ?
Pas forcément. Une porosité plus élevée augmente la surface spécifique et la réduction de poids, mais réduit la résistance mécanique.
- 60 % : Force et activité équilibrées, adapté aux substrats d’électrodes.
- 75 % : Activité élevée ou adapté à la croissance osseuse dans les implants.
- 90 % : Surface spécifique maximale, idéale pour les supports de catalyseurs ou l’isolation thermique/acoustique.
Recommandations pour la taille des pores : ≤ 300 μm pour les électrodes/implants ; ≥ 500 μm pour la filtration/dissipation thermique.
La mousse de titane peut-elle être soudée ou usinée ?
Oui. Le soudage au laser ou le brasage sous vide sont recommandés. L’usinage peut être effectué à l’aide d’outils en carbure avec des coupes peu profondes, une vitesse de broche élevée et un refroidissement par air comprimé. Le décapage à l’acide et la passivation post-usinage sont suggérés pour éliminer les contraintes résiduelles et les couches d’oxyde.
Quelle est la durée de vie des revêtements Pt/Ir ?
Sous électrolyse continue de l’eau à 10 A·cm⁻² et 80 °C, notre mousse de titane revêtue de Pt a passé 10 000 h de test. La mousse enduite d’iris maintient un taux de corrosion < 0.02 mm/y in 3 M HCl. Actual lifespan depends on current density, temperature, and electrolyte composition; accelerated aging curves can be provided per project.
Qu’est-ce que la quantité minimale de commande (MOQ) et le délai de livraison ?
- Échantillons gratuits : feuilles ≤ 100 × 100 mm ou rouleaux ≤ 100 × 50 mm.
- MOQ : Feuilles standard - 5 pièces ; rouleaux – 1 rouleau ; Treillis 3D – 1 pièce.
- Délai de livraison : En stock 7 à 10 jours ; 3 à 4 semaines ; avec enrobage +1–2 semaines.
