チタンの特徴や種類、用途

チタンとは

チタンとは、Tiの元素記号で表される金属です。

1790年にイギリスの海岸で新たな金属元素として発見され、5年後にドイツで鉱石中からチタン元素を見出しました。
その後、1910年にアメリカで純度99.9％のチタンの抽出に成功し、金属チタンが生まれたといわれています。

大きな特徴素として、人にやさしい安全な金属であることがポイントです。

チタンのメリット

最先端の実用金属といわれるチタンのメリットには、どのようなものがあるでしょうか。

高耐食性

大きな特徴として、さびにくいという点があります。

特に、海水や塩水に強く、その耐食性はプラチナに匹敵するほどで、鉄や銅、アルミニウムなどの主要な金属より優れています。
このさびにくいというメリットを活かし、海洋建造物の素材によく使われる金属です。

高耐熱性

チタンは、熱に強いという特徴もあります。

鉄が約1530℃、銅が約1080℃、アルミが約660℃であることに対し、チタンが溶ける温度は約1660℃と耐熱性に優れており、数ある金属の中でも、熱の耐性を持っている金属となっています。

低温靭性

チタンは、鋼で現れるような、低温状態下で急激な脆化現象を示さないこともポイントです。

常温時と比較すると、低温時に靱性を発揮します。しなりやすく、曲げても元に戻る性質は鉄の2倍です。
そのため、地震の多い日本では、建築の材料に使用することで、安全性の向上を目指しています。

強度が高い

チタンは、強度が高い金属として有名です。

ステンレスと比べても、比重に対する強度はチタンの方が高いといわれています。その反面、チタンは軽量なため、製品の質量を軽くすることも可能です。
そうした特徴から、高い強度が求められる、航空機やロケットの部品に使われます。

チタンのデメリット

プラスの要素が多い金属ですが、以下のデメリットもあります。
チタンの加工の難しさについては、コチラの「チタンの具体的な加工方法を加工が難しい理由とともにご紹介」のページをご覧ください。

価格が高い

チタンは、価格が高いことがデメリットのひとつです。

チタンは、チタン鉱石である原料から中間材料をつくり製造しますが、その製造時に還元・真空分離させるため、膨大な電気量が必要となり、同じく強度が高いといわれるステンレスに比べて重量比で約10倍の価格差があります。

加工が困難

強度が高いチタンは、加工が困難という特徴もあります。
溶接やプレス成形、切削の難易度も高い金属となっており、加工するにあたって、特徴に合わせた方法や高い技術が必要となるため、扱う際には特に正確な知識が必要になります。

チタンの種類

チタンは、大きく分けて2種類があり、用途に合わせて使い分けることが必要です。

純チタンとチタン合金

チタンは、大きく上記の2種類に分かれます。

純チタンは、純度の高いチタンです。名前には「純」とありますが、正確には、わずかにほかの成分も含まれています。
日本国内で多く使われているチタンで、もう一方のチタン合金よりも価格が安く、加工がしやすいのが特徴です。

一方、チタン合金はニッケルやアルミニウムなどの素材を混ぜてつくられたチタンです。混ぜる素材により、純チタンより耐食性や強度などを向上させることができます。
ただ価格が高く、製法や加工が難しいという特徴もあります。

純チタンの種類

純チタンは、JIS規格で1種から4種までの4種類に分けられており、それぞれ鉄と酸素の量が異なります。

チタン1種は、工業用純チタンで高い耐食性を持ち、化学装置や石油精製装置などに使われます。純チタンとしての強度は弱くなるかわりに、最も純度の高いチタンです。
チタン2種は、最も頻繁に使用される純チタンで、工業用金属として汎用性の高い材料といえるでしょう。
チタン3種は、4種類の中でも強度が高く、工業用としての使用にあまり向きません。
チタン4種は、工業用純チタンとしては純度は低いです。

強度や耐食性に関しては、純チタンの中でも高いですが、加工のために高度な技術が必要です。

チタン合金の種類

チタン合金は基本、α型合金とβ型合金、α＋β型合金の3種類に分けられます。

α型合金とは、チタンにアルミニウムを添加してできる合金で、耐熱性に優れ、極低温化での破壊強度は、ほかのどの型よりも強靭といえます。
幅広い温度下で安定した強度を持つ一方、加工性が悪いのが欠点です。

β型合金は、チタン合金の中でも最高強度といわれています。高強度にも関わらず、加工性に優れているため、さまざまな用途での使用が可能です。
しかし、高温には弱く、強度を維持することができない欠点もあります。

α＋β型合金は、α型合金とβ型合金の特性を持つチタン合金で、強度や延性、靱性も良く、耐熱性にも優れます。
製造上における調整がしやすく、扱いやすいチタン合金といえるでしょう。

チタン製品の用途

軽量で強度が高く、耐食性に優れているチタンは、さまざまな分野で活用されています。
チタンが使われる業種には、以下のようなものがあります。

＜チタンが使われる業種＞

・航空宇宙
・船舶・海洋・エネルギー
・自動車
・火力・原子力発電・造水
・石油・化学工業
・土木建築
・医療・福祉

など

多岐にわたるチタンの使われ方

チタンは、主に航空宇宙業界でジェットエンジンなどの素材として活用されています。
軽くて強度が高い特徴を活かし、航空機体に用いられており、他にも土木建築の現場でも導入されやすいです。

くわえて、チタンは金属アレルギーが起こりにくいとされ、眼鏡や腕時計、アクセサリーなど、私たちの身近な日用品にも使われている金属です。
身近な例で挙げると、インプラントや心臓のペースメーカーなど、医療の分野でも広く活用されています。

ジェムスは豊富な在庫を完備

チタン専業加工２次メーカであるジェムス・エンヂニアリングでは、チタン材料において豊富な種類・サイズを取り扱っており、そうした豊富なストックを活用して、短納期での納品や最小ロット一本からの発注といった細かなオーダーにも対応することが出来ます。
「依頼したいと考えてはいるものの、なるべく早く納品してほしい」「発注についても少ない量でお願いしたい」という方は、ぜひ当社までご相談をお寄せ下さい。

詳細については、こちらの「ジェムス・エンヂニアリングのチタン在庫販売」のページをご覧ください。

チタンの特徴を把握し製品作りに役立てよう

いかがでしたでしょうか？
この記事を読んでいただくことで、チタンの特徴についてご理解いただけたと思います。
耐食性、耐熱性、強度も高いチタンは、今度もさまざまな業界で多くの製品に使われる可能性を秘めた金属といえるでしょう。

ジェムス・エンヂニアリングではチタン丸棒・線の製造・加工専門メーカーとしてお客様のご要望に応じた材料の提案から、製品の提供までを行います。少量の販売にも対応しておりますので、詳しくはコチラのチタン製造・加工のパイオニアのページをご覧ください。