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チタンTitanium

チタン加工

チタン(チタニウム)の軽量・高強度で優れた金属素材としての特性を活かし、チタン加工の難しさ、チタンの弱点に精通する高度な技術と繊細な加工、積み重ねた経験ノウハウにより、「チタン加工」「チタン溶接」「チタン切削」「チタン研削」「チタン曲げ加工」「チタン塗装」など、チタン製品・チタン部品の加工・チタン試作・チタン製作なら高品質・短納期・小ロット・オーダーメイド・一点物・ワンオフ・個別生産に対応。
チタンの加工・試作・相談・見積り・設計・製作は「ものづくり市場」にお任せ下さい。

チタン加工サンプル

チタン加工のオーダーメイド!目的に応じたチタン部品・チタン試作・サンプル製作に対応

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チタン材について

チタン材料は主に2種類、純チタンとチタン合金に区分されます。チタンの9割以上が純チタンを使用されています。種類にもよりますが、塑性加工やに優れ溶接性も良く、切削性もSUSと同レベルあります。
pチタンは比強度には優れていますが、それほど硬い金属ではありません。参考値としてビッカース硬度では「JIS1種・130」「JIS2種・160」「JIS3種・200」「JIS4種・230」「JIS60種(64合金)・280以上」が目安になります。チタンの比重は、純チタンの比重は4.51、チタン合金4.43で、実用金属で最軽量のマグネシウム1.7やアルミ2.7、鉄7.85との中間で比較的軽い金属です。
また、比重に対して強度が高く、中でもチタン合金は最大級の比強度あります。酸化チタンの皮膜が強固である為、中でも塩素イオンに対して優れた耐食性があります。短所としては、化学的にアクティブある為、酸素や窒素に反応しやすいこと、特に純チタンは磨耗しやすいということもあります。

チタン材の特性

軽量、高強度、高耐食性、無毒性、生体適合性、低縦弾性、耐熱性、耐クリープ性、着色性、ファッション性、水素吸蔵特性、低温靭性、低熱伝導性、高い電気抵抗、極弱磁性、超伝導特性、などの優れた材料特性があります。

チタン材の用途

チタンの主な活躍分野は次のとおりで、ますます幅広く使われています。

・航空・宇宙(エンジン部品、機体構造材、燃料タンク、ボルト類など)
・化学系プラント(電力プラント、めっきプラント、淡水化プラント、熱交換器、タンクローリー、反応槽、バルブ・配管、電極など)
・自動車・二輪車(エンジンバルブ部品、スプリング、コンロッド、超電動モーター、マフラー、高級自転車など)
・医療分野(手術用器具、人工骨、心臓弁・ペースメーカー、歯科工具、歯根、形状記憶合金素材など)
・建築・海洋土木(建材、屋根材、壁材、床材、表札、手摺、モニュメント、桟橋、橋脚、金具など)
・スポーツ用品(ゴルフクラブ、テニスラケット、スキー、登山用具、ピッケル、アイゼンなど)
・日用品(眼鏡フレーム、腕時計、宝飾品、印鑑、イヤリング、ピアス、タイピン、ネックレス、カフス、包丁、ナイフなど)

純チタンとチタン合金

純チタンはJIS1種、JIS2種、JIS3種、JIS4種などがあります。
チタン純度は、JIS1種が最も高く、JIS2種、JIS3種、JIS4種の順により低くなっています。硬さは、JIS1種が最も柔らかく、JIS2種、JIS3種、JIS4種の順により硬くなっています。チタンの強度レベルは、化学成分内の鉄の含有量と酸素によって大きく変化し、強度変化に影響を及ぼします。

JIS1種は、最軟質で低強度で伸びが大きい為、塑性加工(プレス、曲げ加工等)に優れている。
JIS2種は、加工性と強度バランスが優れている為、最も多用されている汎用純チタン材です。
JIS3種、JIS4種は、塑性加工性がやや劣るが、強度レベルが高いので、強度を要する部品に使用されています。

チタン合金4種類

チタン合金は4種類に大別されます。

耐食合金

JIS11種、JIS12種(TP340 Pd H) ※通称パラ入りチタン合金。純チタンの強度、ジュラルミンよりも高強度。磨耗しやすく、焼きつきやかじりなどに注意。耐食性、耐隙間腐食性なども純チタンより良い。

α合金

室温でα相が単独に存在する。Ti-5Al-2.5Sn 合金など。低温靭性と溶接性は良い。熱間加工は容易ではなく、冷間加工性も悪い。

α-β合金

室温でα相とβ相の両方が共存する。高力合金系JIS60種(6Al-4V、通称64合金)代表的なチタン合金。JIS61種(3Al-2.5V、通称3-2-5合金)冷間加工性が良い。α相の割合が大きくなると、切削加工や塑性加工は困難。β相の割合が小さい場合を以外は溶接性も悪い。

β合金

常温でもβ相を100 % 近く存在する。Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al、溶体化処理をした状態(強化熱処理の前)冷間加工性は良く、時効硬化性大きい。JIS H 4600 80種、高強度にかかわらず、では加工性は良好

チタンについて
チタンは、地殻中に9番目に多く存在する元素で、遷移金属では鉄の次に多い元素です。 高温では炭素や窒素とも反応しますが、酸素とも反応しやすいため、金属表面にステンレス鋼やアルミニウムのような不動態である酸化チタン被膜を作るが切削時に発生する切子を放置していると酸素と反応して水素ガスを発生させ、発火することがあるので注意が必要です。 万が一、発火した場合に慌てて水をかけてしまうと更に水と激しく反応して激しい火災になってしまいます。チタンは切削、溶接、プレス成型が難しく、精錬に多くの電力を使用するため高価な素材と言えます。しかし、安定な不動態である二酸化チタンの被膜のおかげで、海水や耐酸性、耐アルカリ性に優れており、また軽量で強度もあるので加工技術とともに様々な場所での需要が伸びています。

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