Титановое кольцо
Титановые кольца — это ювелирные кольца или браслеты , которые в основном изготовлены из титана. Фактический состав титана может варьироваться, например, «коммерческий чистый» (99,2% титана) или «авиационный сорт» (в основном 90% титана , 6% алюминия , 4% ванадия ), а титановые кольца часто изготавливаются в сочетании с другими материалами. материалы, такие как драгоценные камни и традиционные ювелирные металлы. Даже несмотря на эти различия в составе и материалах, титановые кольца обычно называют таковыми, если они содержат какое-либо количество титана.
Кольца из титана — современное явление, широко доступное на рынке примерно в 1990-х годах. Титановые кольца обладают рядом уникальных свойств: они биосовместимы ( гипоаллергенны ), легки, устойчивы к коррозии и имеют самое высокое соотношение прочности и веса среди всех кристаллических металлов. [ 1 ]
История
[ редактировать ]Титан был открыт в Корнуолле , Англия, в 1791 году Уильямом Грегором . Примерно в то же время он был открыт венгерским минералогом Францем-Йозефом Мюллером фон Райхенштейном , а позже, в 1795 году, немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом , который дал титану свое имя, отсылку к титанам из греческой мифологии. [ 2 ]
Однако только после 1932 года коммерческое использование титана стало возможным благодаря методам, установленным Уильямом Джастином Кроллом . Кролл разработал способы восстановления тетрахлорида титана ( TiCl
4 ) в металлическую форму. [ 3 ] Его процесс до сих пор используется для коммерческого производства титана. [ 4 ]
Стоимость титановых колец может быть очень высокой. Якобы это связано с тем, что процесс извлечения титана из различных руд трудоемкий и дорогостоящий. [ 2 ] Хотя он действительно дорог как инженерный материал, он гораздо дешевле, чем обычные драгоценные металлы, используемые ювелирами, даже серебро . В начале 2014 года ни одна цена на чистый титан или его распространенные коммерческие сплавы не превышала 10 долларов США за фунт. Процесс обработки титановых колец дорог и необходим, поскольку металл практически невозможно изготовить путем прокатки или пайки, как это происходит с серебром, золотом и даже платиной.
Неизвестно, кто первым превратил титан в кольцо или другое ювелирное изделие. Титановое обручальное кольцо используется в качестве второстепенного сюжета в научно-фантастическом фильме и романе 1989 года «Бездна» . Титан начал появляться на открытом рынке примерно в 1990-х годах. С 2000 года доступность титановых колец стала широкомасштабной: большинство интернет-магазинов и обычных ювелирных магазинов, скорее всего, будут иметь в своем ассортименте кольца на основе титана. Многие торговые точки сейчас специализируются исключительно на дизайне и продаже титановых колец. [ 5 ]
Строительство
[ редактировать ]Титановые кольца изготавливаются из цельных стержней, трубок или листов титана, которым нарезают желаемую форму и размер кольца. Металл можно обрабатывать с использованием того же оборудования и тех же технологических процессов, что и нержавеющую сталь . [ 6 ] Обычные ювелирные методы прокатки и пайки непрактичны для титана, хотя его можно изготовить сваркой в инертной атмосфере, например, с помощью лазерной сварки.
Характеристики
[ редактировать ]Титан стал популярен как ювелирный материал благодаря своим уникальным свойствам. Титан биосовместим (часто его называют гипоаллергенным ) или нетоксичен для организма человека. Точно так же титановые кольца не будут реагировать на владельцев, страдающих аллергией на другие ювелирные материалы. [ 2 ]
Он обладает высокой устойчивостью к большинству причин коррозии, включая морскую воду, царскую водку , хлор (в воде) и некоторые кислоты. Однако он растворим в концентрированных кислотах. [ 7 ] Поэтому титановые кольца являются практичным украшением для тех, кто регулярно плавает в океане или хлорированных бассейнах. Это контрастирует с некоторыми традиционными ювелирными материалами, такими как серебро, латунь и бронза , которые склонны к потускнению или другому порче.
Титановые кольца обычно имеют более высокую усталостную прочность и соотношение прочности к весу, чем большинство других металлов. [ 1 ]
Титановые кольца сложно изменить, но их размер можно изменить. Сумма снижения и увеличения ограничена.
Их лишь немногим труднее отрезать в случае крайней необходимости, чем золотые кольца; титан сравним со сталью . По стойкости к распиливанию [ 8 ]
Анодирование
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( февраль 2011 г. ) |
Анодирование титановых колец — это процесс, при котором на поверхности титана посредством электролитического процесса образуется оксидная пленка для придания цвета. В случае титановых колец этот процесс выполняется после механической обработки. [ 9 ] Окисление изменяет обычный цвет титана (обычно серебристый, в зависимости от состава и обработки) и повышает коррозионную стойкость. Процесс анодирования чрезвычайно прост в исполнении: деталь погружается в электролит , кола обычно используется , и подается постоянное напряжение около 100 вольт . Напряжение контролирует толщину и, следовательно, цвет анодирования. [ 10 ]
Для окраски анодированного титана красители не требуются. Цвет титанового кольца зависит от толщины оксидного покрытия, которая определяется напряжением анодирования. Изображение слева показывает диапазон цветового спектра, которого можно достичь путем анодирования. Цвета, которые представляют собой просто разные длины волн света, возникают в результате конструктивной интерференции света, отраженного от поверхности оксидного слоя, и света, отраженного от металлической поверхности ниже.
Титановые композиции
[ редактировать ] | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( февраль 2011 г. ) |
Титан можно легировать многими другими металлами для улучшения или изменения свойств титана. Наиболее распространенными сплавами титана являются алюминий , ванадий, железо, молибден и медь. [ 11 ] Каждый из них изменяет свойства титана для различных целей – например, медь можно использовать для упрочнения титана.
Один из наиболее распространенных составов титановых колец известен как титан « авиационного качества » (также называемый 6АЛ-4В или 6-4), поскольку этот состав известен своим применением в авиастроении (однако его также применяют для медицинские, морские и химические технологические цели). [ 12 ] Это смесь 6% алюминия, 4% ванадия и 90% титана (а также следовых количеств железа и кислорода; максимум 0,25% и 0,2% соответственно) и является одной из самых прочных и легких из других известных композиций. Авиационный титан часто используется при изготовлении титановых колец из-за его выгодных и подходящих свойств (по сравнению с другими титановыми составами), а также его широкой коммерческой доступности.
Инкрустации
[ редактировать ]Инкрустация – результат объединения двух и более металлов в одно кольцо. Не следует путать с легированием . Процесс инкрустации включает дробление металлов в каналы, которые затем задерживаются под давлением. На кольце это обычно приводит к тому, что металлы располагаются на поверхности бок о бок – например, полоса золота проходит через середину титанового кольца.
Цель вставок — сделать так, чтобы различные металлы внутри титанового кольца были заметно различимы.
Стили
[ редактировать ] |
Титановые кольца создавались в различных стилях за короткую историю их развития как ювелирного изделия. Некоторые из этих стилей:
Классический
[ редактировать ]Титановые кольца, называемые «классическими», обычно имеют форму простого овала или круга с гладкой блестящей поверхностью. Помимо обычной механической обработки, при его производстве не используются никакие внешние методы или оборудование.
Мокуме-гане
[ редактировать ]Мокуме-гане придает титановым кольцам вид древесины. Это японская (также раннесредневековая европейская) техника ковки, которая применялась к самурайским мечам в 17 веке. Это требовало большого мастерства от кузнеца, хотя современные процессы, такие как контролируемая атмосфера и печи с контролируемой температурой, упрощают реализацию этой техники.
Соболь
[ редактировать ]Соболь придает вид мягкого шелка.
Мороз
[ редактировать ]Кольца из морозного титана выглядят как замороженные – в частности, замороженный конденсат, который появляется на предмете, помещенном в морозильную камеру.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Мэтью Дж. Доначи-младший (1988). Титан: Техническое руководство . Металс-Парк, Огайо: ASM International. п. 11. ISBN 0-87170-309-2 .
- ^ Перейти обратно: а б с Эмсли, Джон (2001). «Титан». Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от Аризоны . Оксфорд, Англия, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. стр. 451–452. ISBN 0-19-850340-7 .
- ^ Гринвуд, Нью-Йорк; Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), с. 955. Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4 .
- ^ Лиде, Д.Р., изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5
- ^ Стиль, Титан (06.04.2018). «Модный титан: почему титановые кольца набирают популярность в современной культуре» . Блог об авангардных украшениях из титана — TitaniumStyle.com . Проверено 14 марта 2024 г.
- ^ Барксдейл, Джелкс (1968). «Титан». в Клиффорде А. Хэмпеле (редактор). Энциклопедия химических элементов . Нью-Йорк: Книжная корпорация Рейнхолда. стр. 734. LCCN 68-29938.
- ^ Касильяс, Норберто; Шарлебуа, Стивен; Смирл, Уильям Х.; Уайт, Генри С. (1994). «Питтинговая коррозия титана». Журнал Электрохимического общества . 141 (3): 636. Бибкод : 1994JElS..141..636C . дои : 10.1149/1.2054783 .
- ^ «ПРОВЕРКА ФАКТА: требует ли удаление титанового кольца ампутации?» .
- ^ «Основы титана и таблица цветов анодированного титана» . Монстровые болты . Проверено 3 августа 2024 г.
- ^ «Что такое анодирование титана? | Как анодировать титан цветом» . Лучшая технология . Проверено 14 марта 2024 г.
- ^ «Титан и титановые сплавы | Total Materia» . www.totalmateria.com . Проверено 3 августа 2024 г.
- ^ «Сплавы на основе титана и титана» . УУЗР Решения . Проверено 3 августа 2024 г.