業界のチタンバーのサプライヤーとして、私はこれらの製品がさまざまな産業にもたらす幅広いアプリケーションと利点を直接目撃しました。ただし、不利な点についてオープンで正直な議論をすることも重要です。このようにして、当社のクライアントは、プロジェクトに業界のチタンバーを使用することを検討する際に、十分な情報に基づいた決定を下すことができます。
高い生産コスト
業界のチタンバーの最も重要な欠点の1つは、生産コストが高いことです。チタンは地球の地殻の珍しい要素ではありません。実際、それは9番目に豊富な要素です。しかし、抽出プロセスと精製プロセスは非常に複雑でエネルギーです - 集中的です。
鉱石からチタンを抽出する主な方法であるKrollプロセスには、複数のステップが含まれます。まず、チタン鉱石を塩素化して四塩化チタンを形成します。次に、この四塩化チタンはマグネシウムとともに還元され、スポンジチタンを得ます。これらの各ステップには、温度、圧力、化学条件の厳密な制御が必要です。これらのプロセス中の高エネルギー消費は、コストを大幅に引き上げます。
さらに、チタンバーの生産に使用される機器は、高温でのチタンの反応性のために高度に専門化する必要があります。チタンは、高温での酸素、窒素、炭素に強い親和性を持っています。これは、汚染を防ぐために、アルゴンなどの不活性ガス環境で融解と鍛造プロセスを実行する必要があることを意味します。このような制御された環境を維持するコストは、全体的な生産コストを追加します。その結果、業界のチタンバーの価格は、鋼やアルミニウムなどの他の一般的な金属と比較してはるかに高くなっています。この高いコストは、予算が厳しい一部の業界にとって大きな抑止力になる可能性があります。
困難な機械加工
機械加工業界のチタンバーは難しいことで有名です。チタンの熱伝導率は比較的低いです。機械加工するとき、切削工具で生成された熱 - ワークインターフェイスはすぐに消散しません。これにより、最先端の温度が急速に上昇し、ツールの摩耗が加速されます。
チタンの化学反応性は、困難な加工にも役割を果たします。前述のように、チタンは高温で酸素、窒素、炭素と反応します。機械加工中、高温環境によりチタンが切削工具材料と反応する可能性があり、その結果、エッジの形成が蓄積されます。この構築 - エッジは、切削工具のジオメトリを変更し、切断性能を低下させ、機械加工されたチタンバーで表面仕上げが不十分になります。
さらに、チタンの強度と重量の比率が高くなっています。これは多くのアプリケーションでは利点ですが、材料の削減がより困難になります。業界のチタンバーを効果的に機械加工するには、特殊な切削工具と機械加工技術が必要です。これらのツールはしばしばより高価であり、加工プロセスはより遅く、全体的な製造コストと時間が増加します。
限られた溶接性
溶接性は、業界のチタンバーが課題に直面する別の分野です。高温でのチタンの高い反応性により、適切な予防措置なしに溶接することが困難になります。溶接の場合、チタンが空気にさらされる場合、高温環境により、空気中の酸素、窒素、炭素と反応します。これにより、溶接ゾーンに脆性化合物が形成される可能性があり、溶接接合部の機械的特性を大幅に減少させます。
溶接を成功させるには、高度に制御された環境で溶接プロセスを実行する必要があります。これには通常、溶接プールを周囲の空気から保護するために、アルゴンなどのシールドガスを使用することが含まれます。シールドガスは純粋でなければならず、流量は慎重に制御する必要があります。溶接プロセス中の汚染は、多孔性、亀裂、延性の低下など、溶接の欠陥につながる可能性があります。
さらに、溶接前と溶接後の熱処理は、しばしば残留応力を緩和し、溶接接合部の機械的特性を改善するために必要です。これらの追加のステップは、溶接プロセスの複雑さとコストに追加されます。このような厳格な制御と追加の処理が必要なため、溶接業界のチタンバーは他の金属に比べてより困難になります。
水素抱負に対する感受性
産業チタンバーは、水素包括的な脆弱性を受けやすくなっています。水素は、漬物、電気めっき、溶接など、さまざまなプロセス中にチタン材料に入ることができます。水素原子がチタン格子に拡散すると、材料が脆くなる可能性があります。
チタン中の水素の存在は、延性の低下と亀裂に対する感受性の増加につながる可能性があります。少量の水素でさえ、チタンバーの機械的特性に大きな影響を与える可能性があります。場合によっては、水素包造材は、ストレス下で成分の突然の壊滅的な故障を引き起こす可能性があります。
水素抱負を防ぐには、製造プロセスの厳密な制御が必要です。たとえば、酸化中は、水素吸収を最小限に抑えるために漬物溶液を慎重に処方する必要があります。ポスト - 吸収された水素を除去するには、ベーキングなどの治療プロセスが必要になる場合があります。ただし、これらの予防措置は、製造プロセスの複雑さとコストを追加します。
特定の環境での腐食
チタンは一般的に優れた腐食抵抗で知られていますが、特定の環境で腐食する可能性があります。たとえば、濃縮塩酸または硫酸溶液では、チタンが腐食を経験する可能性があります。これらの酸性環境では、チタンバーの表面上の保護酸化物層が損傷し、下にある金属を腐食性培地にさらします。
さらに、フッ化物イオンなどの特定のハロゲン化物イオンの存在下では、チタンも腐食を起こしやすい場合があります。フッ化物イオンは酸化チタン層と反応し、それを分解し、腐食を発生させることができます。特定の環境でのこの限られた腐食抵抗は、これらの腐食性物質への曝露が一般的ないくつかの化学処理産業での産業チタンバーの使用を制限します。
短所の影響を受けるアプリケーション
業界のチタンバーの欠点は、アプリケーションに大きな影響を与えます。高コストと困難な加工により、質量生産製品にはそれほど適していません。たとえば、コスト - 有効性が重要である自動車産業では、産業チタンバーの使用は限られています。チタンの高強度 - 重量比は、潜在的に車両の重量を減らし、燃料効率を向上させる可能性がありますが、高コストと機械加工の難しさは自動車コンポーネントでの広範な使用を妨げます。
建設業界では、業界のチタンバーの高コストと限られた溶接性もアプリケーションを制限しています。チタンの腐食抵抗と高強度は、一部の沿岸または高湿度エリアで有益である可能性がありますが、高コストと特殊な溶接技術の必要性により、他の建設材料と比較して魅力的ではありません。
ただし、これらの不利な点にもかかわらず、業界のチタンバーには、高強度、多くの環境での優れた腐食抵抗、生体適合性など、独自の利点があります。これらは、航空宇宙、医療、化学産業で広く使用されており、これらの利点は欠点を上回ります。さまざまな種類のチタンバーの詳細については、製品ページをご覧ください。チタン合金丸いバー、GR1純粋なチタンバー、 そしてGR12チタンロッド。
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参照
- ASMハンドブック委員会。 （2000）。 ASMハンドブックボリューム2：プロパティと選択：非鉄合金と特別な目的材料。 ASM International。
- Kalpakjian、S。、＆Schmid、SR（2013）。製造工学と技術。ピアソン。
- Totten、Ge、＆Mackenzie、D。（2003）。アルミニウムハンドブック。 CRCプレス。
