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チタンとはどんな金属？特徴や用途について解説

チタンは、軽量で高強度、優れた耐食性を持つ注目の金属です。

優れた特性から、航空宇宙産業や医療分野など、幅広い用途で活用されています。

この記事では、チタンの基本的な特徴や性質、主な用途について詳しく解説します。

チタンとは？

チタンの歴史

チタン(Ti)は1791年、イギリスの牧師であり鉱物学者でもあったウィリアム・グレゴールによって発見されました。

発見当初は「メナカイト」と名付けられていましたが、1795年にマルティン・ハインリッヒ・クラプロートによって「チタン」と命名されました。

チタンは鉄の約半分の軽さでありながら、鋼と同等以上の強度を誇る驚異的な金属です。

金属として広く使われるようになったのは1940年代後半と比較的新しいため、未だ未知の可能性を秘めた金属といえるでしょう。

チタンの特徴

軽量

比重が鉄の約60％、ステンレス鋼の約50％と軽い
構造材料として使用する場合、鉄やステンレス鋼と比べて軽量化が可能

高強度

高い引張強度を持つ
比強度（引張強さ／比重）が高く、特にチタン合金は高温でも強度を維持できる

高耐力

引張強度に対する耐力の比率が高い
チタン合金では、その比率が高い値を示す

疲労強度

引張強度に対して疲労強度が高い
疲労比（疲労強度／引張強さ）は鋼よりも高い値を示す

優れた靭性

低温での靭性が高い
チタン合金は、低温での脆化現象を示しにくい

耐食性

大気中、水溶液中、化学薬品中での耐食性に優れる
表面に酸化皮膜を形成し、耐食性を向上させる

生体適合性

人体に対する親和性が高く、アレルギーを引き起こしにくい
医療用インプラントなどに使用される

融点

融点が高く、高温での使用に適している

非磁性

磁性を帯びないため、MRIなどの医療機器に使用可能

チタンの主な用途

金属としてさまざまな優位性を持つチタンは、どのような製品に活用されているのでしょうか。

ここでは分野ごとにチタンの特性を活かした分野を紹介します。

航空宇宙産業

チタンは優れた軽量性と高強度、耐食性を活かし、航空宇宙産業でよく用いられています。

機体の骨格や外板、ジェットエンジンの部品など、機体の軽量化と耐久性向上に貢献しています。

チタンは、過酷な環境下での使用に耐えうる材料として重宝されています。

医療分野

チタンは、人体に対する安全性が高く、アレルギーを引き起こしにくいという特性を持っています。

その特性を活かし、医療分野でも広く応用されています。

チタンが医療分野で使用される代表的な例としては、人工関節や骨プレート、ペースメーカーなどの医療用インプラントが挙げられます。

またチタンは、入れ歯やブリッジ、インプラントなど歯科用材料として広く使われており、優れた強度と耐久性、生体親和性が高く評価されています。

その他の多くの工業製品

私たちの身の回りを見渡せば、チタンが使われている製品が数多く見つかります。

ゴルフクラブやテニスラケット、自転車フレーム、釣り竿などのスポーツ用品や、高級時計の素材、建築物の外装材や屋根材、構造材としてチタンが使われています。

チタンの将来性

チタンは、その優れた特性から私たちの暮らしを支える重要な素材の一つとして、今後も需要の増加が見込まれています。

特に、航空機や自動車産業では燃費効率や環境性能の向上のために、軽量化が重要な課題となっています。

高い強度を維持しながら軽量化を実現できる素材として、今後の需要増加が大いに期待されています。

またチタンは耐食性に優れ、過酷な環境下でも長期間の使用に耐えられる素材として、化学工業や海洋開発などの分野でさらなる活用が見込まれています。

医療分野においても生体適合性の高さから、高齢化社会の進展とともにインプラントなどの医療用チタン製品の需要が今後ますます高まっていくでしょう。

チタンの曲げ加工

そんな優れた特性を持つチタンですが、加工が難しいという課題があります。

金属加工には切断や溶接、切削加工などさまざまな加工がありますが、ここではチタンの曲げ加工についてお伝えします。

チタンの曲げ加工には、プレス加工やベンダー曲げなどの手法を用います。

チタンは高い弾性を持つため、曲げ加工を行った際にスプリングバック(元の形状に戻ろうとすること)と呼ばれる現象が顕著に現れてしまいます。

このスプリングバックの影響が非常に大きいことが、チタンの曲げ加工が難しいとされている理由です。

弊社では、曲げ加工専門としての豊富な経験と高度な技術を駆使し、チタンの高精度な曲げ加工を実現しています。

まとめ

チタンは、軽量でありながら高強度、優れた耐食性を兼ね備えた注目の金属材料です。

航空宇宙産業や医療分野をはじめ、自動車、スポーツ用品、高級時計など、実に幅広い分野で活用されています。

ただしチタンは加工の難しさがネックであり、特に曲げ加工には高度な技術と経験を必要とします。

弊社では、長年培ってきたノウハウを基に、チタンの曲げ加工にも対応しています。

チタンの曲げ加工でお困りの際は、ぜひ弊社へとご相談ください。