オートバイ用チタンボルトピン

チタンピンは、形状的には細長い円筒形で、接続、位置決め、固定など、産業界において重要な役割を果たしています。チタンまたはチタン合金は、チタンピンに多くの優れた特性を与えます。ミクロな視点から見ると、チタンピン内部の結晶構造と原子配列が、そのマクロ的な性能を決定します。例えば、最密充填された六方結晶構造は、純チタンに優れた加工性と一定の強度を与えます。合金化後、異なる合金元素を添加することで、結晶構造と原子間の結合力が変化し、チタンピンの全体的な性能が大幅に向上します。

チタングレード

国際的には、特に米国材料試験協会（ASTM）の規格に基づき、多種多様なチタンおよびチタン合金グレードが存在します。それぞれのグレードは、独自の化学組成と性能特性を備えているため、さまざまな用途におけるチタンピンの製造に適しています。

Gr1（純チタン）：最も基本的な純チタングレードであり、高純度で不純物含有量が低い。強度は比較的低いものの、優れた可塑性と成形性を有し、電子機器内部の小型接続用チタンピンなど、強度要件がそれほど高くない用途に使用されている。

Gr2（純チタン）：産業界で広く使用されている純チタングレードです。降伏強度は約240MPa、引張強度は345～485MPaです。強度、塑性、耐食性のバランスに優れています。一般産業機器の接続用チタンピン、位置決め用チタンピンなどによく使用され、例えば化学パイプラインの接続用チタンピンなどに使用されます。

Gr5 (Ti-6Al-4V)：最も一般的に使用されているチタン合金のグレードであり、チタン合金全体の50％以上を占めています。アルミニウム6％、バナジウム4％を含み、α+β型チタン合金に属します。高強度（引張強度は900MPa以上に達する）、良好な靭性と耐疲労性を備え、耐食性も優れています。航空宇宙分野の重要な接続チタンピンに広く使用されています。例えば、航空機のエンジン部品の接続用チタンピン、翼と胴体の接続用チタンピン、強度と耐食性に対する要求が極めて高い自動車レース部品のチタンピンなどです。

Gr9 (Ti-3Al-2.5V)：ほぼα型のチタン合金。アルミニウム3%とバナジウム2.5%を含有し、強度は純チタンとGr5の中間です。冷間加工性に優れ、パイプへの冷間加工も可能です。自転車部品のチタンピンや、重量と強度に一定の要件がある一部のスポーツ用品のチタンピン接合部によく使用されます。

チタンピン製造

鍛造鍛造とは、チタン合金のインゴットを適切な温度域まで加熱し、圧力を加えて塑性変形させ、所望の形状とサイズのチタンピンブランクを得ることです。α型チタン合金の場合、鍛造温度は通常850～1000℃です。Gr5などのα+β型チタン合金の場合、鍛造温度は通常900～1050℃です。鍛造の過程で、ビレット内部の結晶粒が微細化し、組織がより緻密になるため、チタンピンの強度と靭性が大幅に向上します。例えば、航空宇宙で使用される大型チタンピンは、内部構造の均一性を確保し、高い性能要件を満たすために、変形量と鍛造温度を正確に制御するために、複数回の鍛造を経る必要があることがよくあります。

CNC加工CNC加工は、主に以下の工程を含む、鍛造チタンピンブランクから完成したチタンピンを作成するための重要な工程です。 回転, ミリング, 掘削, 研削など。旋削加工では、チタン合金の被削性が悪いため、工具が摩耗しやすいため、超硬工具などの適切な工具を選択し、切削速度（通常30〜80m / min）を下げ、送り速度と切削深さを増やすなど、切削パラメータを最適化する必要があります。フライス加工では、加工精度と表面品質を確保するために、高速フライス加工技術が必要であり、フライスカッターの歯数、形状、切削液が適切に選択されます。穴あけ加工では、ドリルビットの選択と冷却潤滑に注意を払い、ドリルビットの破損や穴壁の品質欠陥を防ぐ必要があります。研削は、チタンピンの表面粗さと寸法精度が極めて高い場合に使用されます。適切な研削ホイールと研削パラメータを選択することで、鏡のような表面品質を得ることができます。

冷間圧造冷間圧造とは、常温の金型を通してチタン線材またはチタン棒材に衝撃力を加え、金型キャビティ内で塑性変形させることで、チタンピンを一挙に成形・製造する方法です。小型チタンピンを大量に製造するのに適しています。冷間圧造は、高効率、高材料利用率、高寸法精度、良好な表面品質などの利点があります。

仕上げサービス

陽極酸化陽極酸化処理とは、チタンピンを陽極として特定の電解液中に置き、外部から電流を流すことで表面に酸化膜を形成するプロセスです。硫酸電解液中で、電圧を10～20V、温度を15～25℃に制御することで、厚さ1～5μmの酸化膜を形成します。この酸化膜はチタンピンの耐食性を向上させるだけでなく、プロセスパラメータを調整することで、黄金色や青色などの様々な色を呈することができ、美観と装飾性を高めます。

化学メッキ：化学めっきとは、還元剤を用いて金属塩溶液中の金属イオンを還元し、外部電流を流さずにチタンピンの表面に析出させて金属コーティングを形成することです。例えば、化学ニッケルめっきでは、ニッケル塩、還元剤（次亜リン酸ナトリウムなど）、キレート剤を含むめっき溶液中で、チタンピン表面の触媒活性点が還元反応を引き起こし、ニッケルイオンが表面に析出して均一なニッケルコーティングを形成します。化学ニッケルめっき層は耐食性、耐摩耗性、導電性に優れており、特殊な環境下でのチタンピンの性能を向上させることができます。電子部品のチタンピン接続や自動車センサーのチタンピン表面保護によく使用されます。

コーティング：チタンピンの表面に物理蒸着法（PVD）または化学蒸着法（CVD）によって機能性コーティングを施す。真空蒸着法やスパッタリング法などのPVD法は、チタンピンの表面に窒化チタン（TiN）や炭化チタン（TiC）のコーティングを堆積させることができる。これらのコーティングは、高硬度、低摩擦係数、優れた耐摩耗性を備えており、チタンピンの耐用年数を大幅に向上させることができる。CVDは、高温下で分解するガス状金属化合物と触媒を用いてチタンピンの表面に堆積させ、コーティングを形成する。これにより、基材との結合が強く、高品質のコーティングを生成できるが、コストが比較的高い。

チタンピンの用途

航空宇宙産業例えば、コンプレッサーのブレードとインペラの接続において、チタンピンは重要な接合役割を果たします。コンプレッサーが高速回転すると、ブレードは大きな遠心力、空力、振動負荷を受けます。チタンピンは、ブレードとインペラの接続の安定性と信頼性を確保するために、高い強度、優れた耐疲労性、優れた耐高温性を備えている必要があります。Gr5チタン合金製のチタンピンは、これらの厳しい要件を満たし、高温、高圧、高速という過酷な環境下でもエンジンの長期にわたる安定した動作を保証します。

整形外科用インプラントチタンピンは、骨折固定や関節置換手術でよく使用されます。例えば、骨プレートを骨に固定する場合、チタンピンは骨プレートを骨にしっかりと固定し、骨折部位の治癒を促進します。チタンは生体適合性に優れ、人体で免疫拒絶反応を起こさず、その強度は骨固定の機械的要件を満たすため、整形外科用インプラントに最適な材料です。

レース（オートバイ）レーシングカーの製造において、究極のパフォーマンスを追求するため、部品に対する軽量かつ高強度の要求は極めて高くなっています。チタンピンは、レーシングカーのサスペンションシステム、エンジン、トランスミッションシステムなどの主要部品に広く使用されています。エンジンの高速運転によって発生する大きな衝撃と振動に耐えると同時に、エンジンの軽量化とパワーウェイトレシオの向上を実現します。

電子機器チタンピンは、小型軽量部品の接続によく使用されます。例えば、スマートフォンの内部構造部品の接続や、ノートパソコンのマザーボードと筐体の固定などです。チタンピンの高い強度と耐腐食性は、電子機器の日常使用や頻繁な開閉においても、接続部の信頼性を確保します。

スポーツチタンピンは、自転車、ゴルフクラブ、テニスラケットなどの高級スポーツ用品の製造にも広く使用されています。自転車では、フレーム部品の接合にチタンピンが使用され、自転車の軽量化と乗り心地と操縦性の向上に貢献しています。ゴルフクラブでは、クラブヘッドとシャフトの固定にチタンピンが使用されています。高い強度と優れた弾性により、打撃性能が向上し、アスリートに優れたユーザーエクスペリエンスを提供します。

チタンピンは、高性能金属コネクタとして、航空宇宙、医療機器、自動車製造など多くの分野で幅広く応用されており、かけがえのない重要性を実証しています。