Die wasserstoffunterstützte thermische Metallreduktion (HAMR) ist führend bei der Innovation im Bereich des industriellen Titanrecyclings. Mit seinem patentierten Verfahren bereitet IperionX Inc. in den USA Titanspäne oder stark oxidierten Titanschrott direkt auf und produziert Ti-6Al-4V-Pulver in Luft- und Raumfahrtqualität, indem der Sauerstoffgehalt durch einen Prozess aus Wasserstoffdesoxidation, Magnesium-HAMR und Vakuumsintern auf unter 1.000 ppm reduziert wird. Diese Technologie wurde vom US Air Force Research Laboratory (AFRL) für einen zweckgebundenen Zuschuss von 500.000 US-Dollar ausgewählt, um die Machbarkeit der Herstellung von Komponenten für die Luft- und Raumfahrt zu validieren. EcoTitanium (Frankreich), Europas erste geschlossene Produktionslinie für Titanrecycling, verwendet Plasma-Inertgasschmelzen (PIGM) in Kombination mit einem Vakuumautoklaven (VAR), um Titanschrott von Luft- und Raumfahrtherstellern zu reinen Titanbarren mit einem Verunreinigungsrückstand von 0,3 % oder weniger umzuschmelzen, die direkt zum Gießen von Strukturkomponenten für Flugzeuge verwendet werden können. Diese Technologien bestätigen die Zuverlässigkeit von Titan-Recyclingmaterialien im High-End-Bereich.
Der Preis für recyceltes Titan dreht sich um Kostensenkungen und Prämien für recycelte Produkte. Die recycelten Titanpulver von IperionX sind in der Herstellung über 50 % günstiger als herkömmliche zerstäubte Pulver, wodurch die Marktpreise von 300 USD/kg auf 80-120 USD/kg sinken und gleichzeitig die ASTM B348-Standards eingehalten werden. Der Preis für Titanrecycling hängt vom Sauerstoffgehalt ab: Sauberer Schrott mit einem Sauerstoffgehalt von ≤ 0,15 % wird mit 60-70 % des Rohbarrens angegeben, während oxidierter Schrott mit einem Sauerstoffgehalt von > 0,3 % zusätzliche Desoxidationskosten erfordert, sodass sich ein Nettopreis von nur 35 % des Rohmaterials ergibt. Die Praxis des Baoji Titanium Prius zeigt, dass der Preis für Titanrecycling die integrierten Produktionskosten um etwa 30 % kontrollieren kann, wobei die Titanrecyclingrate nach wiederholter Nutzung mehr als das Vierfache beträgt. Der aktuelle Aufschlagsatz für Titanrecyclingpulver bei der Beschaffung durch das US-Verteidigungsministerium beträgt 25 % und bestätigt den Trend zu recycelten Materialien mit hoher Wertschöpfung.
Das Titanrecycling aus beschichteten Titananoden erfordert einen schrittweisen Prozess, der die industrielle Beschichtung und das Titansubstrat umfasst. Nach der Aktivierung der Titanmatrix mit Salpetersäure wird die Oberflächenrauigkeit auf Ra ≤ 1,6 μm wiederhergestellt und der Verlust der Titanmatrix auf 0,5 % begrenzt. Edelmetallrecyclingunternehmen nutzen die Ultraschall-Regenerationstechnologie. Dabei wird eine Lösung aus Ammoniumacetat und dem Tensid NP-10 verwendet. Ultraschallschwingungen bei 60 °C für 60 Minuten entfernen Sulfatablagerungen in den Elektrodenporen vollständig und erreichen eine Regeneration der Anodenstromeffizienz von 98,2 %, vergleichbar mit Neuware. Diese Art der Titanrecyclingtechnologie verlängert die Lebensdauer der Titananode auf über 8 Jahre und reduziert die Kosten im Vergleich zur Einweglösung um 40 %.
Die Endabnehmer der Titan-Recycling-Industriekette konzentrieren sich auf drei Arten von Nachfrage:
1. Anbieter von Dienstleistungen im Bereich der additiven Fertigung: So kauft beispielsweise das US-Unternehmen IperionX gemischten Titanschrott, der desoxidiert und pulverisiert wird, um den 3D-Druckmarkt zu beliefern. Das recycelte Pulver des Unternehmens wurde von der NASA und dem Oak Ridge National Laboratory für die Verwendung beim Drucken von Raketentriebwerkshalterungen geprüft.
2. Hersteller von Luft- und Raumfahrtkomponenten: EcoTitanium (Frankreich) schließt Schrott von Airbus und Safran ein und schmilzt ihn zu 620 mm großen Barren für den Direktverkauf an die Fahrwerksfabrik von Safran ein. Das Unternehmen verarbeitet jährlich 2.000 Tonnen Schrott.
3. Edelmetallrecyclingunternehmen: DONGSHENG verwendet Ultraschall-Regenerationstechnologie, um große Mengen plattierter Titananoden zu recyceln, und sein Titanrecyclingpreis ist 10 % höher als der seiner Konkurrenten.
Die Akzeptanz der Titanschrottkäufer basiert auf zwei Parametern: Sauerstoffgehalt (Luftfahrtqualität <0,2 Gew.-%) und Chargenkonsistenz (Zusammensetzungsschwankung ±0,05 %). Die aktuellen europäischen Titan-Recyclingkäufe für die Luft- und Raumfahrt steigen jährlich um 15 %, was die wachsende industrielle Akzeptanz von recyceltem Titan bestätigt.
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