チタンインベストメント鋳造とは何ですか?
更新 : Jul. 19, 2025チタンインベストメント鋳造は、高強度、耐食性、軽量材料が要求される産業に最適です。これは、複雑で精密な部品を製造するための頼りになるプロセスです。
チタンは、その高い融点、優れた強度対重量比、優れた生体適合性のおかげで、航空宇宙、医療、および高度な産業用途で広く使用されています。
チタンインベストメント鋳造とは何ですか?
チタンインベストメント鋳造は、複雑なチタン部品に合わせた精密プロセスです。「ワックスパターン複製+セラミックシェル成形+真空注入」技術により、高強度、軽量、優れた寸法精度を備えたチタン部品を製造しています。
チタンは高温で空気やセラミックと反応しやすいため、このプロセスにはジルコニアなどの特殊なセラミック材料が必要であり、真空または不活性ガス条件で実行する必要があります。これにより、最終部品の純度と機械的完全性が維持されます。
簡単に言えば、チタン部品用のカスタムセラミック金型を作成し、溶融チタンを流し込んで成形して固めるようなものです。この方法はあらゆる細部を捉えるため、機械加工が困難な複雑な部品に最適です。
チタン鋳物の利点
複雑な形状が可能になった
インベストメント鋳造により、薄肉翼型、ハニカム構造、トポロジーに最適化された部品など、非常に複雑な形状が可能になります。
優れた表面仕上げ
セラミックシェルは、鋳造時の表面粗さが16μin(0.4μm)と低く、研磨や二次加工の必要性を低減します。
機械加工の大幅な削減
ニアネットシェイプ鋳造は、材料代をミリメートルレベルまで最小限に抑え、加工時間とコストを60〜80%削減します。
材料の脆性を克服
微粒子の鋳造構造により、延性と靭性が向上します。後熱処理により、鋳物は鍛造部品の性能に匹敵するか、それを超えることさえあります。
総部品コストの削減
単位鋳造コストは高くなりますが、材料の使用率が高く、後処理が最小限に抑えられ、溶接アセンブリが不要なため、全体的にコスト効率が高くなります。
リードタイムの短縮
設計から完成部品まで、生産には通常わずか 2 〜 4 週間しかかからず、鍛造や溶接よりもはるかに速いため、緊急のプロジェクトでも迅速に納期できます。
チタンインベストメント鋳造はどのように行われますか?
金型作成
溶融ワックスをスチール型に注入して、最終的なチタン部品に一致する正確なワックスパターンを形成します。
これらのワックス パターンは、固体である場合もあれば、中空鋳物用のワックス コアを含めることもできます。
ワックスアセンブリ
中央のスプルーに複数のワックスパターンが取り付けられ、一度に複数の部品を鋳造できる木のようなクラスターが作成されます。
セラミックシェルの建物
ワックスツリーをセラミックスラリーに繰り返し浸し、砂でコーティングして強力なセラミックシェルを構築します。
最新の方法では、強度を高めるために 3 層シェルが使用されることがよくあります。
脱ろう
シェルが完成したら、ワックスを溶かし、高圧蒸気またはフラッシュ加熱を使用して排出し、きれいな中空キャビティを残します。
砲弾発射
セラミックシェルは1600〜1800°F(約870〜980°C)で焼成され、残留物を燃焼させ、金型を強化し、鋳造の準備をします。
金属注入
溶融チタン合金は、真空または遠心条件下で予熱されたシェルに注がれ、キャビティが完全に充填されるようにします。
シェルの取り外しとクリーニング
金属が凝固した後、高圧水、振動、または化学的方法を使用してセラミックシェルを除去し、チタン鋳物を露出させます。
仕上げ
最終ステップには、スプルーの取り外し、研削、機械加工、表面処理、必要に応じて寸法調整が含まれます。
チタンインベストメント鋳造の恩恵を受ける業界はどれですか?
チタンインベストメント鋳造は、高強度、軽量、耐食性、複雑な形状への適合性により、先進産業で広く使用されています。
優れた材料性能、厳しい構造公差、高い設計の柔軟性が要求される分野に特に最適です。
航宇
チタン合金は航空宇宙製造に欠かせません。高温強度と軽量特性により、高速、高負荷、高熱環境に最適です。
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- タービンブレードとコンプレッサーインペラ。
- エンジンブラケット、ナセル、ハウジング。
- 着陸装置部品と油圧システム部品。
- 構造フレームと空力制御要素。
- ドローン、ミサイル、衛星構造部品。
医療産業
チタンは優れた生体適合性と機械的性能を提供します。インベストメント鋳造によりニアネット成形が可能になり、インプラントや器具がより正確かつ効率的になります。
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- 整形外科用インプラント(股関節、膝、脊椎固定器)。
- 歯科インプラントと義歯床。
- 手術器具、骨のこぎり、ステント。
- 医療機器のハウジング、コンポーネント、および低磁性部品。
- 義肢とカスタムリハビリテーション機器。
海洋および化学機器
チタンは塩水噴霧や化学腐食に対する優れた耐性を備えているため、過酷な海洋環境や産業環境に理想的な素材です。
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- 海水熱交換器、プロペラシャフト、監視装置。
- 石油探査と地震マッピングの構成要素
- ポンプ、バルブ、継手、熱交換器、および反応器容器。
- 塩化物、硫酸、リン酸などの腐食性媒体を取り扱うための装置。
自動車産業
高性能と軽量設計が求められるため、チタン鋳物はレース、電気自動車、高級エンジン システムで広く使用されています。
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- ターボチャージャーインペラ。
- サスペンションとドライブトレインのコンポーネント。
- バルブ機構と排気部品。
消費財およびハイエンドアプリケーション
チタンのユニークな外観と強度により、高級消費者市場や高級用途で人気があります。
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- ラップトップおよびスマートフォンのフレーム、時計、眼鏡フレーム、チタンジュエリー、鋳造チタン調理器具。
- ゴルフクラブ、テニスラケット、自転車部品。
- 楽器、高級品、建築装飾部品。
工具・機械製造
チタン鋳造工具は、高強度と優れた耐摩耗性を兼ね備えており、頑丈で長寿命の用途に最適です。
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- 建設ツール(バール、ハンマーヘッド、インパクトドリル部品)。
- 精密電動工具と高強度ハンドツール。
軍事と防衛
チタンは極度の衝撃や腐食に耐えます。その信頼性と構造的統合により、戦闘システムの性能と軽量化が向上します。
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- 装甲板と潜水艦構造
- 曲射砲部品、ミサイル部品、銃器部品
- 戦車と空挺兵器システム
インベストメント鋳造に使用される一般的なチタン合金とその主な特性
グレード 5 Ti (Ti-6Al-4V)
Ti-6Al-4V は、その高強度、耐熱性、耐食性で知られており、重要な航空宇宙エンジンや構造部品に広く使用されています。また、生体適合性が厳しい医療用インプラントにも最適です。
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チタンインベストメント鋳造の生産能力と設備
チタンインベストメント鋳造は、プロセスの安定性と製品品質を確保するために、高精度の機器のフルセットに依存しています。主な設備には、ワックス射出機、乾燥室、脱ろうオートクレーブ、真空溶解炉、高温焼結窯、超音波検査装置などがあります。
典型的なチタン鋳物は 5 グラムから 30 キログラムの範囲です。寸法は顧客の図面やプロジェクトの要件に基づいてカスタマイズできるため、小型の医療部品から中型の構造部品まであらゆるものに適したプロセスになります。 クイック見積もり
チタン鋳物の表面処理方法
鋳造後、チタン部品は多くの場合、用途に合わせた表面処理が行われます。
これらの処理により、耐食性、耐摩耗性が向上したり、特定の機能的および美的ニーズを満たしたりします。
耐食性を向上させるための表面処理
- 熱酸化または電気化学酸化により、チタン上の自然酸化物層が強化されます。
- プラチナや金などの貴金属コーティングは、優れた腐食保護のために使用されています。
- CVDやPCVDのような乾式コーティングは、表面にTiC、TiN、TiAlの薄膜を塗布する。
- イオンビームまたは電子ビームコーティングは、Pb+Pt システムなどの高度な複合法を使用します。
耐摩耗性を向上させる表面処理
- 湿式コーティングには、表面の耐久性を高めるために化学メッキまたはスプレーが含まれます。
- 熱拡散は、高温で元素を導入して表層を硬化させます。
- 溶接ベースの合金補強材では、レーザークラッディングまたはプラズマ表面処理を使用して、耐摩耗性合金を表面に融合させます。
- PVDスパッタリングは、TiNやTiCのような硬質セラミックコーティングを成膜する。
- CVD、PCVD、PCD(ダイヤモンドコーティング)は、極めて高い耐摩耗性を必要とするハイエンド用途に最適です。
- イオン注入は、高エネルギーイオンを注入することで表面構造を変化させます。
機能的および美容的治療
- 鏡面研磨により、表面の滑らかさと視覚的な魅力が大幅に向上します。
- 不動態化または陽極酸化により表面が安定し、耐食性を高めながらさまざまな色のオプションが可能になります。
チタンインベストメント鋳造の課題
- 溶融チタンは高温で酸素、窒素、水素、セラミック金型材料と強く反応し、介在物、気孔、亀裂を引き起こすことがよくあります。
- チタンの融点は約 3000°F (1649°C) であるため、溶解および注入中に高度に専門化された装置と正確な温度制御が必要です。
- チタン合金は凝固収縮率が最大 2.2% と高く、正確な寸法補正と制御された冷却速度が要求されます。
- 複雑なディテールや不均一な肉厚は鋳造が難しく、非常に精密な金型と高度な通気システムが必要です。
- 微細なチタン粉末は可燃性であるため、処理と清掃は厳格な安全プロトコルに従う必要があります。
チタン鋳造サービス
Chalco Titaniumは、高性能チタンインベストメント鋳造サービスを提供し、航空宇宙、防衛、エネルギー、重工業の世界的リーダーにカスタマイズされたソリューションを提供しています。
当社は、複雑な形状、薄肉部品、高強度用途の精密鋳造に重点を置き、設計から量産までのエンドツーエンドの製造を提供します。
当社の能力は、5グラムから30キログラムまでのカスタムパーツをサポートします。また、プロジェクト全体のパフォーマンスと信頼性を向上させるために、合金の選択、熱処理の指導、製品の最適化も支援します。
チタン鋳造プロジェクトをどのようにサポートできるかについては、技術相談と個別の見積もりについてお問い合わせください。 クイック見積もり
チタン鋳造能力をご覧ください
複雑な構造部品から高精度の医療部品まで、幅広いチタンインベストメント鋳造を展示しています。
当社のカスタム ソリューションは 5g から 30kg までの重量をサポートし、高強度、優れた表面仕上げ、寸法安定性を提供し、航空宇宙、医療、エネルギーなどの要求の厳しい業界に最適です。
チタン鋳造バルブ
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チタン部品ブローチ矢じり
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自転車用チタン製クイックリリース
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ワイドヘッドのチタンブローチ工具
チタン製バルブ本体
よくある質問(FAQ)
チタンはインベストメント鋳造できますか?
はい。チタンおよびチタン合金は、特に航空宇宙、医療、エネルギー用途向けに、高い寸法精度で複雑な部品を製造するためにインベストメント鋳造することができます。
ただし、チタンは高温での反応性が高いため、このプロセスは真空または不活性雰囲気で実行する必要があります。
チタンインベストメント鋳造とは何ですか?
チタンインベストメント鋳造は、精密なニアネットシェイププロセスです。ワックスモデルが作成され、セラミックでコーティングされ、脱ワックスされ、焼結されます。次に、溶融チタン合金を真空下で金型に流し込み、シェルを取り外して最終仕上げを行います。
このプロセスは、高精度で薄肉の複雑なチタン部品の製造に最適です。
チタン鋳造にはどのような金型材料が使用されますか?
ジルコニアベースのセラミックが最も一般的に使用されています。高温安定性と優れた化学的不活性性を備え、溶融チタンとの反応を防ぎ、鋳造品質を保証します。
チタンはなぜ鋳造が難しいのですか?
チタンは高温で酸素、窒素、水素と容易に反応します。また、融点が高く、流動性が悪く、冷却中に収縮が大きくなり、これらすべてが鋳造プロセスを複雑にし、欠陥のリスクを高めます。
したがって、真空条件、特殊なシェル材料、精密なプロセス制御が不可欠です。
チタンインベストメント鋳造の大手会社はどこですか?
Chalco Titaniumは、航空宇宙、医療、防衛、産業用途向けの完全なインベストメント鋳造機能を提供します。当社は高品質のチタン鋳物を迅速かつ確実にお届けし、信頼できる供給パートナーとなっています。
Chalco は、チタン製品の最も包括的な在庫を提供し、カスタマイズされた製品も提供できます。正確な見積もりは24時間以内に提供されます。
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