チタン仕上げサービス
チタン部品の専門メーカーとして、Wstitanium はチタン材料の潜在的性能を引き出すための仕上げサービスの重要性を深く理解しており、高品質のチタン製品表面処理ソリューションを提供しています。
- ISO 9001:2015、ISO 13485 認証取得済み。
- 100%品質検査レポート
- 試作から生産まで
- 生産から完璧へ
WSITANIUM工場
当社の強力な施設
チタン仕上げサービスのためのカスタマイズされたソリューション
Wstitaniumは、サンドブラスト、電気めっき、陽極酸化処理、PVD、CVD、酸洗、ブルーイング、研磨、窒化、マイクロアーク酸化など、チタン表面処理分野において豊富な経験と高度な技術を有し、お客様に合わせたソリューションを提供できます。各技術には、独自の原理、プロセスパラメータ、および適用シナリオがあります。厳格な品質管理により、チタン後処理サービスの優れた性能と品質を保証します。
サンドブラスト
Wstitaniumは、圧縮空気を動力源として、スプレーガンを通してチタン製品の表面に研磨材（石英砂、コランダムなど）を高速で噴射します。研磨材の高速衝撃により、チタン表面の不純物や酸化物などが除去され、表面に微細な粗面構造が形成されます。一般的な表面洗浄・粗面化には、粒度80～120メッシュの石英砂が一般的に使用されます。より高い表面粗さと強い衝撃効果が必要な場合は、コランダムなどの高硬度研磨材が選択され、粒度は40～80メッシュになります。サンドブラスト圧力は通常0.4～0.8MPaに制御されます。
サンドブラスト処理後、チタン表面は粗く均一になり、粗さRa値は1.6～6.3μmに達します。これにより、表面と後続のコーティング層やその他の処理層との接着強度が効果的に向上します。同時に、サンドブラスト処理は表面の微細な欠陥を除去し、表面の平坦性と仕上がりを向上させ、後続の表面処理のための良好な下地を提供します。
電気めっき
電気めっきは、電気分解の原理を利用してチタンの表面に金属または合金の層を析出させるプロセスです。めっき槽では、チタン製品が陰極、めっきされる金属が陽極として機能し、電解液にはめっきされる金属のイオンが含まれています。電源が投入されると、陽極上の金属原子は電子を失って電解液に入り、電解液中の金属イオンは陰極（チタン表面）で電子を獲得して析出し、均一な金属コーティングを形成します。チタンは、異なる成分の電解液を調製します。例えば、ニッケルめっきの場合、電解液には主に硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸などの成分が含まれています。硫酸ニッケルはニッケルイオンを供給し、塩化ニッケルは導電性を高め、ホウ酸は緩衝剤として電解液のpH値を安定に保ちます。
電気めっきはチタン表面に均一で緻密な金属コーティングを形成し、その厚さは0.5～5μmの範囲で、ご要望に応じて制御可能です。このコーティングは、チタン製品の耐食性、耐摩耗性、導電性を向上させるだけでなく、装飾性も付与することで、お客様の多様なニーズに対応します。
不動態化チタン
化学的手法を用いてチタン表面に緻密な酸化膜、すなわち不動態皮膜を形成します。一般的に使用される不動態化剤としては、硝酸、二クロム酸カリウムなどの溶液があり、化学反応によってチタン表面にTiO₂などの酸化物を生成します。チタンワークピースは不動態化溶液に浸漬され、温度は通常20〜50℃に制御されます。浸漬時間は、不動態化溶液の濃度とワークピースの要件に応じて10〜60分です。電気化学的不動態化では、電解質の組成、温度、電流密度、不動態化時間などのパラメータを制御する必要があります。例えば、硫酸-二クロム酸カリウム電解液では、電流密度を0.5〜2 A/dm²、温度を30〜40℃、不動態化時間を15〜30分に制御できます。
不動態化処理は、チタンを外部の腐食性媒体から効果的に隔離し、耐食性を大幅に向上させます。化学産業、海洋工学などの分野で有効です。
陽極酸化
チタンを陽極として特定の電解液に浸すと、直流電界の作用により表面に酸化反応が起こり、多孔質の酸化膜が形成されます。例えば、硫酸電解液では、陽極反応はTi + 2H₂O – 4e⁻ = TiO₂ + 4H⁺となり、発生したTiO₂は電界の作用により徐々に蓄積して酸化膜を形成します。電解液には、硫酸、シュウ酸、リン酸など様々な種類があります。硫酸電解液を例にとると、濃度は通常15％～25％、温度は15～25℃、電圧は10～30V、酸化時間は20～60分です。これらのパラメータを調整することで、酸化膜の厚さ、多孔度、微細構造を制御できます。
陽極酸化処理は耐食性に優れているだけでなく、パラメータを調整することで様々な色を実現でき、美しい装飾性も備えています。建築装飾、電子製品の筐体など、幅広い分野で利用されています。
マイクロアーク酸化
通常の陽極酸化処理をベースに、マイクロプラズマ放電を用いてチタン表面にセラミック酸化膜をその場で成長させます。電圧が一定レベルに達すると、電解液中にマイクロプラズマ放電が発生し、瞬間的な高温高圧によってチタン表面の酸化膜が溶融・焼結し、TiO₂などの酸化物からなるセラミック膜が形成されます。電解液の組成、電圧、周波数、デューティサイクルなどのパラメータが関係します。電解液には通常、ケイ酸塩やリン酸塩などの成分が含まれており、電圧は300～600V、周波数は100～500Hz、デューティサイクルは10％～30％、処理時間は10～30分です。パラメータの組み合わせを変えることで、異なる特性と構造を持つマイクロアーク酸化膜を生成できます。
マイクロアーク酸化は、高硬度、優れた耐摩耗性、そして強力な耐腐食性を有します。航空宇宙、自動車などの分野では、チタン合金部品の表面特性を向上させ、耐用年数を延ばすために利用されています。例えば、航空機エンジンのチタン合金ブレードは、マイクロアーク酸化処理を施すことで、ガスエロージョンや腐食に効果的に抵抗することができます。
物理蒸着（PVD）
対象化合物は真空環境下で物理的方法（蒸着、スパッタリングなど）によって気化され、チタン基板の表面に堆積して薄膜を形成します。蒸着コーティングは、蒸着材料を高温に加熱して蒸発させる方法です。蒸発した原子はチタン基板の表面に凝縮して膜を形成します。スパッタリングコーティングは、高エネルギーイオンを対象物質に照射することで、対象原子をスパッタリングし、チタン基板上に堆積させます。蒸着コーティングでは、蒸発源の温度や蒸発速度などのパラメータを制御する必要があります。例えば、蒸発源温度は1500〜2000℃に達し、真空度は10⁻³〜10⁻⁵Paに維持されます。 スパッタリングコーティングでは、スパッタリング電力、スパッタリングガス流量、ターゲットと基板の距離などの調整が必要です。 スパッタリング電力は通常1〜5kW、アルゴンガス流量は20〜50sccm、ターゲットと基板の距離は5〜10cmです。
PVDはチタン表面に様々な機能性膜を堆積させることができます。例えば、窒化チタン（TiN）膜は高い硬度、耐摩耗性、優れた装飾性を備えており、工具コーティングや装飾表面処理によく使用されます。また、酸化チタン（TiO₂）膜は光触媒特性を有しており、セルフクリーニング性の表面処理に使用できます。
化学蒸着 (CVD)
気体チタン化合物（四塩化チタンTiCl₄など）と反応ガス（水素H₂、窒素N₂など）を高温触媒下で化学反応させ、チタン基板の表面に固体膜を堆積させます。例えば、TiCl₄は高温でH₂およびN₂と反応してTiN膜を形成し、反応式はTiCl₄ + 2H₂ + N₂ = TiN + 4HClです。反応温度、ガス流量、反応時間などのパラメータが関与します。反応温度は通常800～1200℃で、ガス流量は反応要件に応じて正確に制御され、反応時間は30～120分です。これらのパラメータを調整することで、膜の成長速度、組成、構造を制御できます。
CVDは高品質の機能性膜を生成できます。この膜はチタン基材との強力な接着力を有し、半導体製造におけるチタンメタライゼーション膜の作製や、高温・高腐食環境下で使用されるチタン合金部品の表面保護など、高い膜性能が求められる用途に適しています。
酸洗
酸洗いとは、酸性溶液を用いてチタン表面の酸化物や不純物と化学反応を起こし、溶解・除去することで、表面の洗浄・活性化を図るプロセスです。チタン酸洗に一般的に用いられる酸洗い溶液には、フッ化水素酸、硝酸、硫酸などの混合溶液があります。フッ化水素酸はチタン表面の酸化膜を効果的に溶解し、硝酸は酸化・溶解促進作用、硫酸は溶液の酸性度と導電性を調整します。酸洗い工程において、酸洗い溶液はチタン表面の酸化膜とTiO₂ + 6HF = H₂[TiF₆] + 2H₂Oという反応を起こし、酸化膜を溶解・除去します。
酸洗後、チタン表面の不純物や酸化膜は完全に除去され、表面は金属光沢を呈し、洗浄と活性化の目的を達成します。酸洗後の表面粗さが改善され、後続のコーティングや処理層の密着性が向上するとともに、チタン製品の耐食性と外観品質が向上します。
ブルーベーキング
ブルーベーキングとは、チタンを酸化剤を含む溶液中で酸化処理し、表面に青色または黒色の酸化膜を形成することです。チタンのブルーベーキング処理では、通常、水酸化ナトリウム、亜硝酸ナトリウムなどのアルカリ溶液が使用されます。加熱条件下では、チタン表面が溶液中の酸化剤と反応し、主に四酸化三チタン（Ti₃O₄）からなる酸化膜が形成されます。ブルーベーキング溶液中の水酸化ナトリウムの濃度は通常50～100g/L、亜硝酸ナトリウムの濃度は20～50g/Lです。ブルーベーキング温度は通常130～150℃に制御されます。
青色焼成後、チタン表面に厚さ約0.5～2μmの酸化膜が形成され、均一な色調と優れた装飾性を有します。同時に、この酸化膜はチタン基板を外部環境から効果的に遮断し、耐食性と耐摩耗性を向上させます。
窒化
窒化処理は、チタン表面に窒素原子を浸透させて窒素を豊富に含む硬化層を形成するプロセスです。チタンでは、主にガス窒化とイオン窒化の2つの方法が用いられます。ガス窒化は、チタン製品をアンモニアなどの窒素含有ガスを含む密閉炉内に一定温度で置きます。アンモニアの分解によって生成された活性窒素原子は、チタン表面に吸収され、内部に拡散して窒化チタン（TiN）などの化合物層を形成します。イオン窒化は、低真空環境でグロー放電によって窒素含有ガスをイオン化します。窒素イオンは加速され、電界の作用下でチタン表面に衝突し、窒素原子はチタン表面に注入されて拡散し、窒化層を形成します。
窒化処理後、チタン表面には高硬度で耐摩耗性に優れた窒化層が形成されます。窒化層の厚さは通常0.1～0.5mmです。窒化層の硬度は1500～2500HVに達することもあり、チタン製品の耐摩耗性と耐用年数を大幅に向上させるとともに、耐食性も向上させます。
まとめ：
チタン製造のリーダーとして、Wstitaniumはチタンの巨大な潜在能力を十分に認識しており、表面処理がその潜在能力を最大限に引き出す鍵であることを理解しています。チタン本来の表面状態は一定の基本特性を備えていますが、今日の多様化・高精度化が進むアプリケーション要件を満たすには程遠いものです。窒化処理やマイクロアーク酸化処理などの適切な表面処理プロセスにより、チタン表面に非常に硬い強化層を形成できます。これにより、チタン製品の摩擦、摩耗、疲労負荷に対する耐性が向上します。航空機エンジンの高温、高圧、高速運転環境において、窒化処理されたチタン合金ブレードやギアは長期間安定して動作し、エンジンの信頼性と耐用年数を大幅に向上させます。
