チタン・マグネシウム・ニッケル・鉛の種類・特徴・用途とは～非鉄金属早わかりガイド④

はじめに

この記事では、非鉄材料のなかでもチタン・マグネシウム・ニッケル・鉛に絞ってその性質・用途を紹介します。これまでの記事で、非鉄金属材料・加工方法の基礎知識や、材料選定のポイント、代表的な非鉄金属材料であるアルミニウム、銅について分かりやすく紹介していますので、そちらも合わせてご参考ください。

チタン、およびチタン合金の種類・特性・用途

①チタンの特徴

チタン(titanium)は、比較的比重が小さく(4.50、室温)、融点が高い(1,933K)金属です。また、熱伝導率(21.9W/m･K)および導電率(42.0×10—6Ωcm)が低く、化学的には非常に活性でありますが、表面に安定なTiO2が生成されるため耐食性が良好です。機械的性質は、強度が高く、延性に富み、継目無管は化学装置、石油精製装置などに使用されています。

②チタン合金の特徴

チタン合金(titanium alloy)は、生成組織によりα型合金、β型合金および(α+β) 型合金が知られています。α型は延性があり、β型は強度が高くなります。
実用合金では(α+β)型が多く、JIS規格では、TKYxxxHあるいはTKYxxxCで表示します(xは種類番号を示し、Tはチタンを、Kは製品形状を意味し（Pは板、Bは棒）、Yは主要元素で、Hは熱間加工の仕上げ品、Cは冷間加工仕上げ品を示しています)。

＜表1＞に主なチタン合金板及び条材の引張特性を示します。合金元素の添加量はいずれも10mass%以下で、比重はほとんど変わらず、強度や耐食性が改善された合金です。主な用途は、医療機器、生体用から建築素材、メガネフレーム等です。
軽量で高強度を必要とする航空機部材では、アルミニウム合金に代わってチタン合金が使われています。特に、軍用機では飛行条件が厳しいため、チタン合金が多用されています。

★トピックス
チタンは軽くてきれいに長持ちします。独自の表面仕上げ等により独特の風合いや色彩を持ったチタンが伝統的な神社仏閣やランドマーク的な建築物の屋根や壁に使用されています。例えば、＜写真1＞に示す浅草寺宝蔵門の本堂及び五重塔の屋根には、旧来の日本瓦の風合いを有するチタン製瓦が採用されました。優れた耐食性と約1/5の軽量化により、建物の耐久性や耐震性が高められています。

マグネシウム、およびマグネシウム合金の種類・特性・用途

①マグネシウムの特徴

マグネシウム(magnesium)は、比重が1.74で構造用金属の中で最も小さく、強度も高い一方で、電気化学的に卑な金属であるため、酸化しやすい材料です。また、結晶構造は最密六方晶であるので、すべり変形は強い方向性をもち、冷間加工はしにくい特徴があります。熱伝導性はアルミニウムの1/2程度ですが、鉄の2倍ほどの熱伝導率であり、高い振動吸収性と電磁遮蔽性を有しています。
用途としては、最軽量構造材、携帯電話、PC筐体から生体材料まで拡がっています。

②マグネシウム合金鋳物(magnesium alloy castings)の特徴

ニッケル、およびニッケル合金の種類・特性・用途

①ニッケルの特徴

②ニッケル合金の特徴

③ニッケル基超合金の実例紹介

＜表6＞ガスタービン・ジェットエンジンなどに使用されるニッケル基超合金

鉛の特性を利用した、製品事例の紹介

まとめ