鈦的由來與發展

   鈦(Titanium)是1795年德國科學家克拉普羅特(Klaproth)研究金紅石(Rutile)所發現，以希臘神話中的大力士神泰坦(Titans)為其命名，鈦元素在地球上儲量相當豐富，全球鈦鐵礦儲量約14億噸，金紅石儲量約1億噸，儲量僅次于鋁、鐵、鎂，排名第四，以目前鈦金屬使用量估算， 今后200年全世界不用擔心鈦資源枯竭。鈦的活性很大，在自然界中不會以純金屬狀態存在，主要以金紅石(TiO 2 )和鈦鐵礦(FeTiO 2 )的形式存在，主要礦產地是在美國、澳洲、印度及加拿大等國家。

  由于鈦的高溫活性相當大，容易與氧、氫、碳、氮反應，提煉相當困難，到了1910年才由美國Matthew Albert Hunter在鋼瓶中用鈉還原TiCl 4 ，首次獲得含氧量低的純鈦，此法后來也成為工業中的鈉還原法。 1940年盧森堡化學家Wilhelm Justin Kroll進一步研發出鎂還原法(Kroll法)，Kroll使用鎂在惰性氣體下還原TiCl 4 提煉大量純鈦，后來成為工業界提煉鈦金屬的主流方法，此法提煉出之鈦因多孔性有著海綿的外觀，因此稱為海綿鈦(圖1)。

圖1

  經過了約20年努力，美國鈦金屬公司TMCA終于在1950年將鎂還原法商業化，開始大量生產海綿鈦，隔年英國帝國金屬工業公司IMI亦投入量產，日本是由大阪鈦于1952年開始生產，俄羅斯則是從1954年開始生產海綿鈦。目前全球四大海綿鈦生產國分別為俄羅斯、日本、中國及美國，俄羅斯是海綿鈦產量最大國，中國海綿鈦產量于2007年超越日本，成為全球海綿鈦第二生產國。

  第二次世界大戰后，許多國家發現鈦合金對國防工業發展的重要性，因此積極投入鈦合金研發，很快的鈦合金成為航空、軍事、石化等工業不可或缺的關鍵材料，并廣為延伸應用到民生、生醫、能源、船舶等領域。 1954 年， 美國研發出第一種鈦合金Ti-6Al-4V，由于此合金具有優異的綜合特性，因此成為后來鈦合金工業中的重要合金，目前全世界已研發出數百種的鈦合金，其中Ti-6Al-4V使用量占了全部鈦合金50%以上。統計歷年鈦金屬工業發展，鈦金屬的發展相當快速，每年大約都以8%的速度增加，2009年在金融危機沖擊下，使得鈦材消費量大幅下降，到2011年才回復金融危機前的程度，推估至2016年，全球鈦金屬每年使用量上看20萬噸。

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