チタン合金

チタンはスペック上では印象的 — 高強度、軽量、さびない。しかし高価で加工が遅く、アルミニウムやステンレスで半分のコストで同じ効果が得られる場合も多い。このページでは、いつチタンが本当に必要か、そしてどのように加工するかを解説します。

チタンは価値があるか？

状況	チタン？	より良い代替
航空構造部品	はい	—
医療インプラント（生体適合性）	はい	—
海洋環境（高温なし）	場合による	非荷重部品には316Lステンレスが安価
化学処理（腐食環境）	場合による	ハステロイまたはスーパーデュプレックスが良い場合も
高比強度（非航空）	場合による	非腐食環境なら7075-T6アルミが安価
軽量 + 強度だけ	不要	7075アルミ（同等強度、コスト40%）
耐食性だけ	不要	316ステンレス（5〜10倍安価）
試作 / 小ロット	不要	まずアルミまたは鋼で試作

コストの現実 チタンの原材料はアルミの5〜10倍、ステンレスの3〜5倍。加工コストは鋼の2〜3倍（切削速度が低く、工具摩耗が早い）。チタンの独自の組み合わせ（強度 + 重量 + 耐食）が真に必要な場合のみ指定。

簡単なルール 耐食性が必要（高強度は不要）？Grade 2。高強度 + 軻量化？Ti-6Al-4V。これでチタン用途の95%をカバー。

ルール	詳細
低速切削	Grade 2: 30〜60 m/min、Ti-6Al-4V: 20〜45 m/min。速度を上げても切削は速くならず、工具を焼損するだけ。
十分なクーラント供給必須	チタンは熱伝導率が低い — 熱が刃先に集中。十分なクーラント供給がなければ、工具寿命は数分に低下。
シャープな工具、頻繁な交換	チタンは加工硬化する。鈍った工具は硬化表面層を形成し、次の工具もダメにする。
薄い切込み	半径方向の切込みを小さく保つ。チタンの厚い切り屑は過剰な熱を発生。複数回の浅いパス。
火災リスク	チタンの切り屑は発火する可能性。絶対に切削油を使用しない — 水溶性クーラントを使用。定期的に切り屑を清掃。

チタン火災 細かいチタンの切り屑は発火する可能性、特にドライ切削時。チタン火災は3000°C以上で燃焼し、水で消火できず（逆に激しく燃える）。まれだが現実。水溶性クーラントを使用し、マシン内の切り屑を清潔に保つ。

処理	目的	備考
陽極酸化（Type II）	着色、耐摩耗性	青/紫/金色を生成。医療・航空で人気。
ブラスト処理	表面前処理	マット仕上げ。多くのコーティング工程の前処理に必要。
ポリッシュ	鏡面仕上げ	可能だが労力がかかる。チタンは良好にポリッシュされる。
PVDコーティング	耐摩耗性	チタン上にTiN、CrNで摩擦低減。医療インプラントに使用。

ミス	結果	正しい方法
アルミニウムで十分なのにチタンを指定	材料費5〜10倍、メリットなし	計算：強度/重量/耐食要件。大部分の部品はチタンを必要としない。
高速切削	数分で工具が焼損、表面仕上がりが不良	Grade 2は60 m/min以下、Ti-6Al-4Vは45 m/min以下
切削油を使用	チタン切り屑の火災リスク	水溶性クーラントのみ
工具の交換が不十分	加工硬化表面が後続の工具をすべてダメにする	摩耗の兆候があれば直ちに交換
高強度部品にGrade 2を使用	降伏強さが275 MPaのみ — 6061-T6より弱い	高強度にはTi-6Al-4Vが必要