⚡ 要点
- チタンは高価な軽さです。同等強度で鋼より 40% 軽量。 Ti-6Al-4V は密度 4.43 g/cm³、引張強さ 900〜1,100 MPa で、構造材料の中でも比強度が特に高い材料の一つです。
- 工業用純チタン（Gr1/Gr2）は医療の領域です。 生体適合性があり、感作も磁性もないため、骨ねじ、デンタルインプラント、手術器具に使用します。
- Ti-6Al-4V（Gr5）は航空宇宙の主力です。 機体、eVTOL、モータースポーツ、高級スポーツ用品。
- チタンの切り札は耐食性です。 海水、塩素、酸にもほとんど侵されず、ステンレスの約 10 倍の耐食性を持ちます。
- ただしチタンはかじります。 チタン同士のねじを締め込むと焼き付きます。潤滑するか、MoS₂ をコーティングしてください。
- 異種金属接触腐食に注意してください。 チタンは約 +0.02 V に位置するため、アルミや鋼と接触すると相手側の腐食を加速します。界面を絶縁してください。
- コストは鋼の 10〜20 倍です。 重量、腐食、医療の要求が本当にある箇所に限って使用してください。
目次
1. チタンの種類
2. 基本特性
3. 3 つの用途：医療・航空宇宙・耐食
4. 最大の弱点：かじり
5. 異種金属接触腐食
6. 選定フロー
2. 基本特性
3. 3 つの用途：医療・航空宇宙・耐食
4. 最大の弱点：かじり
5. 異種金属接触腐食
6. 選定フロー
1. チタンの種類
| グレード | 種類 | 引張強さ（MPa） | 用途 |
|---|---|---|---|
| Gr1 / Gr2 | 工業用純チタン | 240–340 | 医療、化学、薄肉部品 |
| Gr5（Ti-6Al-4V） | α-β 合金 | 900–1,100 | 航空宇宙、eVTOL、高級部品 |
| Gr23（Ti-6Al-4V ELI） | 極低介入元素 | 800–900 | インプラント、高靭性 |
| Gr7（Ti-0.2Pd） | 耐食合金 | 400 | 化学プラント、塩素 |
2. 基本特性
- 密度 4.43 g/cm³、鋼の 56%。
- 一般金属の中で最高の比強度。
- 使用温度範囲は -200〜+600 °C。
- 非磁性。
- 生体適合性。
3. 3 つの用途
3.1 医療
骨ねじ、デンタルインプラント、ステントには Gr2 または Gr23 を使用します。感作がなく、拒絶反応もなく、画像診断への磁気干渉もありません。
3.2 航空宇宙・eVTOL
Gr5 の機体締結部品です。削減した質量はそのまま航続距離に変わります。
3.3 海洋・化学
海水淡水化プラントや海洋石油プラットフォームでは、塩化物耐食性のために Gr7 を使用します。
4. 最大の弱点：かじり
チタンは熱伝導が悪く、凝着しやすい材料です。チタン同士のねじを締め込むと次のことが起こります。
- 摩擦により表面温度が上昇します。
- 材料が移着し、溶着します。
- 結合部が途中で焼き付き、分解できなくなります。
⚠️ チタンボルトは次の条件を守ってください。（1）MoS₂ または DLC をコーティングする。（2）可能な限り鋼製ナットと組み合わせる。（3）チタン同士で使わない。かじりのガイドも参照してください。
5. 異種金属接触腐食
チタンは約 +0.02 V で貴な側にあります。アルミ（-0.8 V）や鋼（-0.6 V）と組み合わせると次のようになります。
- アルミまたは鋼がアノードとなり腐食します。
- チタン側は影響を受けません。
- 絶縁スリーブやワッシャが必須です。
6. 選定フロー
- インプラントか。 Gr23 ELI。
- 航空宇宙の軽量化か。 Gr5 Ti-6Al-4V。
- 海水または薬液か。 Gr7。
- チタン同士の締結か。 潤滑剤を追加するか、鋼ボルトに変更します。
- コスト制約が厳しいか。 アルミまたはステンレスを使用します。
よくある質問
Q. チタンはどのように区分されますか。 8.8/10.9 ではなく合金で区分します。工業用純チタンは TA2、Ti-6Al-4V は TC4 で約 900 MPa です。
Q. チタンはかじりますか。 はい。ステンレスより深刻です。低速でねじ込み、潤滑またはコーティングを使用してください。
Q. コストはどの程度上がりますか。 完成品では鋼の 5〜10 倍ですが、質量を 40% 削減できます。航空宇宙や医療では価値があります。