Titanium: ‘een metaal van de goden’

Vóór de Tweede Wereldoorlog was titanium, oftewel titaan, een verleidelijk laboratorium curiosa voor met name metallurgen die mogelijkheden zagen in de combinatie van sterkte en licht gewicht. Ondanks hun verwoede pogingen om titanium in grotere volumes te produceren, lukte het hen alleen om titanium in oxidevorm te produceren voor gebruik als witte kleurstof voor o.a. verf.

Het was een langdurige en onbetaalbare wapenwedloop tussen de Sovjet-Unie en de Verenigde Staten. De inzet was om de meest complexe metallurgische problemen op te lossen en het titanium geschikt te maken als materiaal voor de luchtvaartindustrie. Na het einde van de Koude Oorlog, waarin titanium hoofdzakelijk werd gebruikt voor defensietoepassingen, kwamen er langzamerhand ook commerciële toepassingen van titanium, zoals kunstheupen, golfclubs, tennisrackets, fietsen en zelfs trouwringen. Maar ook als bekleding van supersonische spionagevliegtuigen en als dakbedekking van musea (Guggenheim Museum Bilbao).

Deze enorme variatie aan toepassingen is door titanium mogelijk gemaakt. Het is zo sterk als staal, echter ongeveer 45% lichter; het is twee keer zo sterk als aluminium, maar slechts 60% zwaarder. 

Titanium is ook biologisch inert: het is ongevoelig voor aantasting door organismen en afscheidingsproducten daarvan. Daardoor is het ideaal voor implantaten in het menselijk lichaam.

Het corrodeert niet in veelvoorkomende natuurlijke milieus, vandaar dat het vaak wordt toegepast in bijvoorbeeld zout of brakwater, diepzee-installaties, warmtewissellaars en chemische procesinstallaties. Ondanks alle uitstekende eigenschappen van titanium, is het nog steeds het probleemkindje van de metaalfamilie. Omdat het buitengewoon moeilijk is het te winnen uit ertsmineraal, dat gewoonlijk voorkomt als zwart zand (ilmeniet en rutiel). Titanium is het negende meest voorkomende element op aarde.

Wat titanium zo duur maakt is het complexe productieproces om het vanuit het ertsmineraal te winnen. Dit gebeurt door middel van het Kroll-proces dat tijdrovend en energieverslindend is. Uit dit proces ontstaat het zogenoemde titanium sponge. Dit wordt in een vacuüm oven opnieuw gesmolten; dan heeft men puur titanium (ca. 99.9%). Ook is het mogelijk om zuiver titanium te legeren met bijvoorbeeld aluminium en vanadium. Hierdoor ontstaat een zeer sterke titaniumlegering die men o.a. veel in de luchtvaartindustrie gebruikt vanwege zijn hoge sterkte en laag gewicht.