Titanyum Köpük

Titanyum köpük (gözenekli titanyum olarak da bilinir) hafif, gözenekli gelişmiş bir metalik malzemedir.

Toz metalurjisi, yer tutucu sinterleme veya 3D baskı işlemleriyle üretilir ve gözenekliliği %40-90'a ulaşır ve gözenek boyutları tipik olarak 100 ila 1000 mikron arasında değişir. Bu yapı, titanyumun korozyon direncini, yüksek mukavemetini ve biyouyumluluğunu korurken ağırlığı önemli ölçüde azaltır.

Geleneksel yoğun titanyumla karşılaştırıldığında titanyum köpük, daha geniş bir spesifik yüzey alanı ve insan kemiğininkine daha yakın bir elastik modül sunar. Sadece yeni enerji elektrolitik elektrotlarında yüksek katalitik verimlilik göstermekle kalmaz, aynı zamanda tıbbi implantlarda, ısı değişimi ve soğutmada, filtrasyonda ve enerji emme yapılarında da yaygın olarak uygulanır.

Profesyonel bir titanyum köpük tedarikçisi olarak, müşteri gereksinimlerine göre özelleştirilebilir gözeneklilik, gözenek boyutu, boyutlar ve yüzey kaplamaları (Pt, Ir, TiN) ile Gr1, Gr2 ve Gr23 (ELI) gibi farklı sınıflarda ürünler sunuyoruz. Hızlı teslimat için standart stok özellikleri mevcuttur ve hem küçük ölçekli numune alma hem de büyük ölçekli endüstriyel tedarik desteklenir.

Titanyum köpüğün temel avantajları

Son derece hafif

Titanyum köpüğün yoğunluğu yalnızca 0.5–1.0 g/cm³'tür (MSE Supplies LLC verileri), yoğun titanyum için 4.5 g/cm³ ile karşılaştırıldığında ağırlıkta %70'in üzerinde bir azalma sağlar. Bu hafiflik özelliği, sistem ağırlığını önemli ölçüde azaltarak havacılık ve taşınabilir cihazlarda özgül gücü ve genel verimliliği artırır.

Ultra yüksek spesifik yüzey alanı

%75-95 gözeneklilik ve 100-1000 μm açık gözenek boyutu (Techinstro verileri) ile titanyum köpük, katı titanyumdan çok daha geniş bir yüzey alanı sunar. Genişletilmiş reaktif yüzey, daha yüksek elektrokimyasal aktivite ve daha hızlı kütle transfer verimliliği sağlayarak elektrolitik elektrotlar ve katalizör destekleri için idealdir.

Ayarlanabilir mekanik özellikler

Gözenekliliği ayarlayarak, titanyum köpük yapısal desteği ve enerji emilimini dengeleyebilir. Çalışmalar şunu göstermektedir: %60 gözeneklilikte, basınç dayanımı yaklaşık 80 MPa ve elastik modül yaklaşık 2.7 GPa'dır (ACS Yayınları verileri); %78 gözeneklilikte, basınç dayanımı yaklaşık 35 MPa ve elastik modül yaklaşık 5.3 GPa'dır (Northwestern Üniversitesi verileri). Bu, mekanik performansı farklı uygulama ihtiyaçlarına göre esnek bir şekilde eşleştirme yeteneğini gösterir.

Biyouyumluluk & azaltılmış stres kalkanı

Titanyum köpüğün elastik modülü, insan kemiğinin 7-30 GPa aralığına yakın olan 0,5-5 GPa'ya (PMC verileri) ayarlanabilir. Bu benzerlik, stres korumasını etkili bir şekilde azaltır, kemik büyümesini ve vaskülarizasyonu teşvik ederek onu tıbbi implantlar için ideal bir malzeme haline getirir.

Mükemmel korozyon direnci

Titanyumun doğal pasif oksit filmi sayesinde titanyum köpük klorür ortamlarında, deniz suyunda ve asidik ortamlarda stabil kalır (Wikipedia verileri). Bu özellik onu zorlu kimyasal, elektrolitik ve deniz koşullarında uzun süreli kullanıma uygun hale getirir.

Üstün elektriksel ve termal iletkenlik

Titanyum köpük, titanyumun doğal elektriksel ve termal iletkenliğini korur. 3D gözenekli yapısı, daha düzgün akım dağılımı ve önemli ölçüde azaltılmış termal direnç sağlayarak hem elektrot katalitik verimliliğini hem de ısı eşanjörleri ile radyatörlerin performansını artırır.

Chalco Titanium'dan temin edilebilen titanyum köpük türleri

• 

  Açık hücreli titanyum köpük

  Özellikler: %40-90'a kadar gözeneklilik, gözenek boyutu 100-1000 μm, yoğunluk yalnızca 0,5-1,0 g/cm³, ağırlıkta önemli azalma sağlar.

  Uygulamalar: Isı emicilerde, katalizör desteklerinde, enerji emici yapılarda ve filtrelerde yaygın olarak kullanılır.

• 

  Kapalı hücreli titanyum köpük (enerji emici tip)

  Özellikler: Isı ve ses yalıtımı sağlayan, daha yüksek plato gerilimine sahip kapalı kabarcık yapısı.

  Uygulamalar: Yaygın olarak havacılık çarpma yastıklarında, otomotiv çarpma kirişlerinde ve akustik sönümleme malzemelerinde kullanılır.

• 

  Tıbbi sınıf Ti-6Al-4V ELI titanyum köpük

  Özellikler: 0,5-5 GPa elastik modül, insan kemiğininkine yakın, mükemmel biyouyumluluğa sahip.

  Uygulamalar: Diş implantları, intervertebral füzyon cihazları ve kemik onarım implantları için kullanılır.

• 

  Katkılı olarak üretilen kafes titanyum köpük (özel yapılar)

  Özellikler: 3D baskı ile elde edilen karmaşık kafes ve gradyan gözeneklilik tasarımları.

  Uygulamalar: Hafif ısı eşanjörleri, havacılık enerji emici bileşenler ve özelleştirilmiş implantlar için uygundur.

• 

  Platin kaplı titanyum köpük (elektrokatalitik sınıf)

  Özellikler: Yüzey 2-5 μm Pt tabakasıyla kaplanmıştır, elektrokimyasal aktiviteyi arttırır ve 10.000 saatin üzerinde hizmet ömrü sağlar.

  Uygulamalar: Öncelikle PEM/alkali su elektrolizinde, elektroklorlamada ve elektrokaplama anotlarında kullanılır.

• 

  İridyum kaplı titanyum köpük (yüksek korozyona dayanıklı kalite)

  Özellikler: Yaklaşık 1 μm Ir tabakası ile kaplanmış yüzey, güçlü asitler ve yüksek klorürlü ortamlarda stabil ve dayanıklıdır.

  Uygulamalar: Deniz suyu elektrolizi, sert kimyasal elektrotlar ve yakıt hücreleri için uygundur.

• 

  Titanyum fiber keçe (esnek gözenekli titanyum)

  Özellikler: %70-80 gözenekli ince titanyum tellerin sinterlenmesiyle yapılmıştır; Levhalar esnek ve bükülebilir.

  Uygulamalar: PEM elektrolizör taşıma katmanlarında, gaz difüzyon katmanlarında ve yüksek sıcaklıkta filtrelemede yaygın olarak kullanılır.

Titanyum köpüğün özellikleri ve özelleştirme seçenekleri

Alaşım kaliteleri

Boyut aralığı

Gözeneklilik ve gözenek boyutu

• Gözeneklilik: Dört standart seviye mevcuttur: %40, %60, %75, %90; %5'lik artışlarla özelleştirilebilir.
• Gözenek boyutu: 100 μm'den 2 mm'ye kadar sürekli olarak seçilebilir; ≥ Isı dağıtımı ve filtreleme için 500 μm ≤ elektrotlar ve implantlar için 300 μm önerilir.

Yüzey işleme ve kaplamalar

Titanyum köpüğün tipik uygulamaları

Su Elektrolizi için Hidrojen/Oksijen Elektrotları

Özellik: Titanyum köpük yüzeyler üzerindeki Pt veya Ir kaplamalar aşırı potansiyeli azaltır ve elektroliz verimliliğini önemli ölçüde artırır.

Avantaj -ları: Açık gözeneklilik, hızlı kabarcık salınımı sağlar; çevrim ömrü 10.000 saati aşıyor; PEM ve alkali elektrolizörlere uygulanabilir.

Tıbbi İmplantlar ve Kemik Onarımı

Özellik: Birbirine bağlı gözenekliliğe ve insan kemiğine yakın elastik modüle (0,5–5 GPa) sahip tıbbi sınıf Ti-6Al-4V ELI titanyum köpük.

Uygulama: Diş implantları, intervertebral füzyon kafesleri, özelleştirilmiş kemik defekti iskeleleri; kemik büyümesini teşvik eder ve stres korumasını azaltır.

Isı Eşanjörleri ve LED Isı Emiciler

Özellik: Yüksek gözeneklilik (%≥75) ve çok kanallı yapılar, konvektif ve iletken ısı transferini artırır.

Avantaj -ları: Ağırlığı %50'nin üzerinde azaltır; havacılık elektroniği soğutmasında, EV pil paketlerinde ve yüksek güçlü LED modüllerinde uygulanır.

Filtrasyon ve Katalizör Destekleri

Özellik: Mükemmel korozyon direncine sahip açık gözenekli ağ.

Uygulama: VOC katalitik yanma, deniz suyu filtrasyonu, atık su arıtma ve uzun süreli kararlı çalışma ile kimyasal işlemler.

Enerji Emilimi ve Akustik Sönümleme

Özellik: Plato gerilimi %30-50 daha yüksek olan kapalı veya açık hücreli titanyum köpük; gözenekli yapı çift koruma sağlar.

Uygulama: Havacılık ve otomotiv çarpışma sistemleri, ses yalıtımı ve termal sönümleme malzemeleri.

Titanyum köpüğün mekanik özellikleri

Titanyum köpük hafiflik, anizotropi ve kemik benzeri elastikiyet avantajlarını birleştirir. Düşük yoğunluğu, önemli ölçüde ağırlık azaltma potansiyeli sağlar ve küresel olmayan boşluk tutucu sinterleme yoluyla oluşturulan üç boyutlu yapı, belirli anizotropik davranışlar sergileyebilir. Bu özellikler, titanyum köpüğün insan kemiğinin mekanik davranışını daha yakından taklit ederken mekanik mukavemeti korumasına olanak tanır, böylece stres koruma etkilerini azaltır, bu da onu özellikle tıbbi implantlar ve enerji emici yapısal uygulamalar için uygun hale getirir.

Titanyum köpüğün yaygın üretim yöntemleri

Toz metalurjisi yolları

Bu, tipik olarak boşluk tutucu tekniğini kullanan en yaygın yöntemdir. Titanyum tozu, NaCl, üre veya manyok nişastası gibi çıkarılabilir yer tutucu parçacıklarla karıştırılır, sıkıştırılır ve sinterlenir. Gözeneklilik daha sonra boşluk tutucunun çözülmesiyle oluşturulur.

Avantajları: Gözeneklilik, gözenek boyutu ve bağlantı kontrol edilebilir olup, farklı derecelerde titanyum köpüğün seri üretimi için uygundur.

Uygulamalar: Hassas gözenek yapısı kontrolü gerektiren elektrotlar, katalizör destekleri ve tıbbi implantlar için yaygın olarak kullanılır.

Döküm ve sızma

Gözenekli yapılar, erimiş veya dondurarak döküm işlemleriyle veya elektrokimyasal alaşımdan arındırma yoluyla, gözenekler oluşturmak için bir elementi bir alaşımdan seçici olarak çözerek oluşturulur.

Avantajları: Güçlü ara bağlantı ile anizotropik veya uzun gözenek yapıları elde edilebilir.

Uygulamalar: Yönlü taşıma veya özel gözenek mimarileri gerektiren filtreleme ve ısı transferi bileşenleri için uygundur.

Gaz genleşme yöntemi

Gözenekli yapılar, yüksek sıcaklıkta gaz genleşmesi (örneğin hidrojen, nitrojen) veya α-β faz dönüşümünün eşlik ettiği süperplastik genleşme ile üretilir.

Avantajları: Yer tutucuya gerek yok, nispeten düzgün gözeneklilik, daha basit işlem.

Uygulamalar: Genellikle Ar-Ge ve küçük parti laboratuvar üretimi için kullanılır, ayrıca eşit gözenek dağılımı gerektiren örnekler için de kullanılır.

SSS – Sık Sorulan Sorular

Titanyum köpüğün nikel köpüğe göre ne gibi avantajları vardır??

Titanyum köpük, güçlü asitlerde, klorür ortamlarında ve yüksek sıcaklıklarda (600 °C'≤ uzun süreli kararlı çalışma kapasitesine sahip, daha yüksek korozyon ve sıcaklık direnci sunar. Elastik modülü insan kemiğine yakındır, bu da onu tıbbi implantlar için uygun hale getirir. Maliyeti biraz daha yüksek olmasına rağmen elektrot ömrü, yapısal dayanıklılık ve biyouyumluluk açısından daha fazla genel fayda sağlar.

Daha yüksek gözeneklilik her zaman daha mı iyidir? Gözeneklilik ve gözenek boyutu nasıl seçilir?

Mutlaka. Daha yüksek gözeneklilik, spesifik yüzey alanını ve ağırlık azalmasını artırır, ancak mekanik mukavemeti azaltır.

• %60: Elektrot alt tabakaları için uygun, dengeli güç ve aktivite.
• %75: İmplantlarda yüksek aktivite veya kemik büyümesi için uygundur.
• %90: Maksimum spesifik yüzey alanı, katalizör destekleri veya ısı/ses yalıtımı için idealdir.

Gözenek boyutu önerileri: Elektrotlar/implantlar için ≤ 300 μm; ≥ Filtrasyon/ısı dağılımı için 500 μm.

Titanyum köpük kaynaklanabilir veya işlenebilir mi?

Evet. Lazer kaynağı veya vakumlu lehimleme önerilir. İşleme, sığ kesimlere, yüksek iş mili hızına ve basınçlı hava soğutmasına sahip karbür takımlar kullanılarak yapılabilir. Artık gerilimleri ve oksit katmanlarını gidermek için işleme sonrası asitle temizleme ve pasivasyon önerilir.

Pt/Ir kaplamaların kullanım ömrü ne kadardır?

10 A·cm⁻² ve 80 °C'de sürekli su elektrolizi altında, Pt kaplı titanyum köpüğümüz 10.000 saatlik testten geçmiştir. Ir kaplı köpük korozyon oranını korur < 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.

Minimum sipariş miktarı (MOQ) ve teslim süresi nedir?

• Ücretsiz numuneler: 100 × 100 mm'lik ≤ levhalar veya 100 × 50 mm'≤ rulolar.
• Adedi: Standart sayfalar – 5 adet; rulolar - 1 rulo; 3D kafesler – 1 adet.
• Teslim süresi: Stokta 7-10 gün; özel 3-4 hafta; kaplama ile +1-2 hafta.