金属・樹脂加工部品の海外調達ならテックジャーニー

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チタン加工

軽い・強い・耐食性など、さまざまなメリットを持つチタンはさまざまな製品に使われています。また、金属アレルギーにも対応している素材としても知られています。しかし、チタン加工は難しいと言われており、メリットがある一方でデメリットもあるのが現状です。今回はチタンの特性や用途とともに、メリットやデメリットを解説します。また、テックジャーニーで行えるチタン加工技術も詳しく紹介しているので、ぜひ参考にしてみてください。

チタンの特性と用途

チタンの特性は大きく分けて軽い・強い・耐食性・金属アレルギー対応の4つがあります。それぞれの特徴やチタンの用途を以下で詳しく見ていきましょう。

チタンの重さ

純チタンの重さは銅素材の約半分、比重は4.51でアルミと鉄の中間の数字です。鉄と比較すると約60%程度の重さとなり、金属の中でも比較的軽い素材となります。金属といえば重いイメージがありますが、チタンは金属の丈夫さがありながら軽いのでアクセサリー類にも多く使用されています。

チタンの強度

強度は純チタン275-735MPa、チタン合金で620-1,800MPaの引張強さとなり、航空機産業にも幅広く利用されています。軽くて強度があるため非常に使い勝手がよく、メガネやゴルフクラブなどの部品にも使われることが多いです。

耐食性がある

チタンは耐食性があるためサビにくく、長期間使用しても劣化が少ないのが特徴です。また、金属と言えば磁石にくっつくイメージがありますが、チタンは非磁性のため医療関係の器具や化学装置、復水器や熱交換器も多く用いられています。

金属アレルギーが出にくい

チタンは空気に触れるとすぐに酸化し、表面酸化被膜を作るのも大きな特徴の1つです。 この酸化被膜があるおかげで、 チタンは金属アレルギーの方でも安心して使用できるとされています。イヤリングや歯科器具など肌に直接触れるような器具に多く使われているのは、表面酸化被膜によりアレルギーが出にくいためです。軽くて丈夫かつアレルギー対応ができるチタンは幅広い用途で使用されており、需要も高い金属とされています。

チタンの材料について

チタンの材料

チタン系材料はステンレス鋼や、Co-Cr合金とともに主要な金属系生体材料です。軽量・非磁性・優れた機械的特性・耐食性・生体適合性を兼ね備えているため、高機能材材料として医療関係の部品や美容関連などに多く利用されています。人の体に悪影響や刺激を与えにくい生体適合性があるため、肌に触れるアクセサリー類やマグカップなどの材料としても多く使われているのが特徴です。さまざまな用途で使用できるため非常に需要が高く、注目を集めている材料としても知られています。

チタンは難加工?

軽くて丈夫なチタンはさまざまな用途に使用される便利な材料ではありますが、いくつかのデメリットもあります。1つは価格で、ほかの金属と比較するとやや高価です。チタンはそもそも単体で存在していることがほとんどなく、材料として使えるようにチタンだけを取り出す作業に時間やコストがかかってしまいます。そのため、価格がどうしても高くなってしまうのがデメリットです。
また、強度が高いため加工がしにくい難加工素材なのもデメリットの1つです。チタンは非常に硬いため、加工の際に工具の刃の方が消耗してしまう場合があります。鉄伝導率の低いチタンは工具で削る際の摩擦熱が逃げにくく、結果として工具側に負担がかかってしまうのです。
チタンにはたわみやすい特性がありますが、プレス加工などの際には割れやすいという弱点になってしまいます。さらに、メリットとして挙げた表面酸化被膜も加工時に工具が焼きついてしまう可能性があり、弱点としても捉えられます。ただし、これらの弱点やデメリットは高い加工技術などによってカバーが可能です。メリットが多い点を考えても、弱点と上手く付き合っていけばさらに需要が高まると考えられます。

テックジャーニーでできるチタンの加工技術について

チタン シェラカップ アウトドア用品
図:チタンで試作したアウトドア用品シェラカップ

難加工の素材と言われているチタンですが、テックジャーニーではさまざまな加工を行っています。以下で詳しい加工技術をそれぞれ紹介するので、ぜひ参考にしてみてください。

チタンの絞り加工(深絞り加工、へら絞り加工)

深絞り加工

1つ目の加工方法は深絞り加工です。高r値が容易に得られる純チタン板は、深絞り成形にとって基本的に有利な材料といえます。純チタン板のプレス成形では深絞りの要素を多く取り入れることがブレス成形を成功させる重要なポイントです。弊社は独自の加工技術、金型設計および部品コーティング処理を行い、チタンの深絞り加工を実現しています。

へら絞り加工

2つ目の加工方法はへら絞り加工です。へら絞り加工は高い技術を必要とする加工方法で、ぐいのみなどを作る際に使用されています。金属を切断せずに加工していくため、バリが出ず大小さまざまなサイズの部品を作れるのが特徴です。弊社では独自の加工技術、金型設計および部品コーティング処理を行っています。

チタンのMIM成形

MIM成形

3つ目の加工方法はMIM成形です。チタンのMIM成形は高度な焼結技術が必要となります。複雑な形状の部品を高精度で作れるのが魅力のMIM成形ですが、チタンの場合には軽元素との反応が起こりやすいため注意が必要です。

チタンの旋盤・機械加工

旋盤・機械加工

4つ目の加工方法は旋盤・機械加工です。材料を回転させながら切削工具を当てて加工する方法で、強度の高いチタンではなかなか難しい加工方法とされています。旋盤加工によって作られるものは、円柱状の形から「丸物」とも呼ばれます。主にボルトやシャフトなどを作る際に用いられる技法です。

難加工といわれているチタンでも、​​弊社の金属加工の技術・知識および協力ネットワークを活かして、高精度かつ最適な加工方法を提案させて頂きます。チタンで作ってみたいもの、加工してみたいものがございましたらぜひ一度テックジャーニーまでご相談ください。

試作品から量産まで幅広く対応いたします。お気軽にご相談ください。