CNC加工されたチタン部品の主要な後処理技術
はじめに：ポストプロセス ― チタンの潜在能力を最大限に引き出す鍵
Neway の精密製造現場で一貫して学んできたことがあります。それは、「高品質なチタン部品は、最後のCNC加工パスで“完成”するわけではない」ということです。優れた比強度、耐食性、生体適合性を備えたチタンは、航空宇宙、医療、エネルギー分野など、さまざまな高性能産業用途で利用されています。しかし、機械加工直後の表面には、残留応力、微小欠陥、埋没した汚染物、変質層などが必ず残っており、疲労寿命、シール性能、清浄度、信頼性全般を損なう潜在リスクとなります。
そのため当社の チタンCNC加工サービス において、ポストプロセスは「オプション」ではなく、工程チェーンを構成するコア技術です。適切な順序で洗浄、熱処理、強化処理、表面工学を組み合わせることで、単に精密に加工されたパーツを「図面どおりの性能を発揮できる、現場投入可能なコンポーネント」へと変換します。本記事では、当社がCNC加工チタン部品の潜在能力を最大限に引き出すために活用している主要なポストプロセス技術について解説します。
表面洗浄と前処理：すべてのポストプロセスの基盤
脱脂・脱汚染：加工の“足跡”を完全に取り除く
高度な処理を行う前に、表面は完全にクリーンでなければなりません。私たちは専用のアルカリ性洗浄剤や選定した有機溶剤を用いて、切削油、オイル、指紋、加工残渣を除去します。形状が複雑な部品には、多段式の浸漬・スプレー洗浄システムを用い、ポケット部、アンダーカット、内部流路のすみずみまで確実に洗浄します。この「目に見えない」工程こそが極めて重要です。洗浄不良は、そのまま密着不良、不均一な被膜、耐食性能の不安定さにつながります。
酸洗いと活性化：新鮮で反応性の高い表面の形成
酸洗いは、酸化膜、潰れた金属、埋没した汚染物を除去しつつ、後工程に最適なチタン表面を“活性化”するプロセスです。当社では、硝酸とフッ化水素酸を組み合わせた系を用い、濃度、温度、処理時間を厳密に制御することで、過度なエッチングや水素脆化のリスクを最小化しています。 Ti-6Al-4V（TC4） を処理する際には、材料特性を損なわないよう、特にHF濃度管理を厳格に行っています。
超音波洗浄：複雑形状に対応する精密洗浄
微細な形状やマイクロホール、内部流路を持つ部品には、超音波洗浄が高い効果を発揮します。洗浄液中で発生するキャビテーションにより、通常の方法では届かない領域の粒子や薄い汚染膜が除去されます。これは、清浄度が性能および規制要件に直結する航空宇宙の油圧コンポーネントや 医療用インプラント にとって不可欠なステップです。
キーテクノロジーI：アノダイズ ― 耐食性・硬さ・意匠性の向上
チタンアノダイズの原理と利点
アルミニウムとは異なり、 チタンのアノダイズ処理 では、通常0.5～5 μm程度のTiO₂ベースの緻密な酸化膜が形成されます。この設計された酸化層は、寸法精度を損なうことなく、耐食性と耐摩耗性を大幅に向上させます。電解液組成・電圧・温度を調整することで、用途に応じた膜特性を精密にチューニングすることが可能です。
カラーアノダイズ：意匠性と技術情報を両立するカラー管理
酸化膜内の干渉効果により、金色、青、紫、緑など、染料を用いずに幅広いカラーが得られます。外観性だけでなく、色は膜厚と相関しているため、プロセス安定性や品質を素早く視覚的に確認できる指標としても機能します。この技術は、ハイエンドなコンシューマ製品、医療インプラント、性能とブランド訴求を両立した精密機器などで広く利用されています。
高摩耗用途向け厚膜アノダイズ
過酷な環境に向けては、約10～25 μmまで膜厚を高め、最大でHV800クラスの硬さを実現できる厚膜アノダイズを採用することもあります。これらの被膜は、 航空宇宙 分野のファスナー、接触面、繰り返し組立・分解されるジョイントなどに最適で、チタン本来の特性を維持しながら、耐摩耗性を大きく向上させます。
キーテクノロジーII：ショットピーニング ― 疲労寿命を劇的に向上
ショットピーニングが有益な圧縮残留応力をもたらす仕組み
ショットピーニングは、高速で打ち付けられたメディアが表面層を塑性変形させることで、表層に圧縮残留応力場を形成します。この圧縮層は、き裂の発生を遅らせ、進展速度を抑えることで疲労強度を大幅に向上させます。特に、ランディングギア部品、構造ブラケット、回転部品、安全性が重要なリンク部などに対して大きな効果を発揮します。
メディア選定・強度・カバレージの管理
用途や清浄度要求、後工程との適合性に応じて、スチール、セラミック、ガラスなどのメディアを選択します。Almen試験片による強度確認とカバレージ評価により、再現性の高い処理強度を確保します。 Ti-6Al-4V ELI（Grade 23） インプラントや汚染に敏感な部品では、鉄の埋没を防ぎ、生体適合性を維持するために非鉄系メディアを使用します。
キーテクノロジーIII：熱処理 ― 組織と応力の最適化
応力除去焼鈍：精密チタン部品の寸法安定化
機械加工によって導入される残留応力は、使用環境や後工程での変形原因となることがあります。合金グレードに合わせて温度と保持時間を設計した応力除去サイクルを適用することで、これらの応力を低減し、特に薄肉ハウジング、リング、フレーム、高精度航空宇宙部品などの寸法安定性を高めます。
真空熱処理：クリーンな組織とαケースフリーの表面
チタンは高温下で酸素、窒素、水素と容易に反応します。当社の真空炉は高い真空度で運転され、酸化やαケース形成、汚染を防ぎます。 Beta C などの合金に対しては、必要な強度–靭性バランスを得るための溶体化処理および時効処理を設計し、全工程でトレーサビリティを確保しています。
キーテクノロジーIV：電解研磨とケミカルミリング ― 精密表面工学
電解研磨：鏡面仕上げとパッシブ保護層の同時付与
電解研磨 は、表面の微小な凸部を選択的に溶解させることで、非常に滑らかで光沢のある表面を形成すると同時に、受動態被膜を強化します。医療・衛生用途では、より滑らかな表面により細菌付着が抑制され、洗浄性と耐食性が向上します。また、外観検査の容易化にもつながります。
ケミカルミリング：複雑形状の均一な肉薄化
大きなパネル、リブ構造、機械加工では効率が悪い、あるいは変形リスクが高い領域に対しては、マスキングとエッチングを組み合わせたケミカルミリングにより、均一な肉厚調整を行うことができます。この技術は、軽量化と応力分布の精密制御が求められる航空宇宙の薄肉構造で特に有用です。
サポーティング技術：マーキング、コーティング、組立準備
フルトレーサビリティを実現するレーザーマーキング
当社はファイバーレーザーにより、機械的特性を損なうことなく、鮮明で恒久的なID、シリアル番号、QRコード、ロゴなどをマーキングします。これは、 産業機器、 航空宇宙、医療など、それぞれのコンポーネントにライフサイクルトレーサビリティを求められる用途において重要な役割を果たします。
最終エッジ処理と組立条件に合わせた仕上げ
出荷や組立前には、制御されたバリ取り、エッジの面取り・丸め加工、仕上げ 研磨 を行い、応力集中源や取り扱い時のリスクを排除します。必要に応じて、乾性被膜潤滑剤や低摩擦コーティングを適用し、チタン同士、あるいはチタンと鋼の組合せにおける適正な締付けトルク–軸力関係の確保や焼付き防止を図ります。
プロセスシナジー：最適なポストプロセスシーケンス設計
ポストプロセス各工程は互いに関連しているため、シーケンスを戦略的に設計する必要があります。例えば、ショットピーニングは一般的に熱処理の後に実施し、その前ではありません。また、アノダイズ前にはすべての機械加工・バリ取りを完了させる必要があり、各種化学処理、コーティング、熱処理の直前には必ず洗浄工程を挿入します。さらに、マーキングや検査のタイミングも、表面仕上げを損なうことなくトレーサビリティを維持できるよう配置します。
Neway の ワンストップサービス の枠組みでは、機械加工、熱処理、強化処理、表面仕上げを、単発の工程ではなく「一体化したシステム」として設計しています。その結果、試作から量産まで、予測可能な性能と一貫した品質を実現できます。
用途別ソリューション：業界ニーズに合ったポストプロセス設計
自動車・モータースポーツ
自動車 およびレーシングコンポーネント向けには、コスト効率の良い工程構成、再現性、軽量化、疲労性能を重視します。応力除去、ショットピーニング、必要に応じたアノダイズや研磨を組み合わせたシーケンスが代表的な例です。
ロボティクス・産業機器・コンシューマ製品
ロボティクスや 産業機器 では、耐摩耗性、信頼性、クリーンな組立性を重視します。 コンシューマ製品 では、プレミアムな外観、触感、色安定性に優れたアノダイズ仕上げなどが重要な設計要素となります。
Neway のポストプロセス技術力と品質保証体制
Neway は、精密洗浄、真空熱処理、ショットピーニング、アノダイズ、パッシベーション、電解研磨、ケミカルミリング、各種コーティング、レーザーマーキングまで、社内設備と厳しく監査されたパートナー網を通じて幅広いポストプロセス能力を提供しています。当社エンジニアは、チタン冶金に関する知見と実際の用途条件の両方を理解しており、「見た目を整える」だけでなく、性能を実際に向上させるポストプロセスルートを設計します。
これらの技術は、 量産サービス と統合されており、航空宇宙、医療、オイル＆ガス、ハイエンド産業システムなどの分野に向けて、厳格なプロセス管理、ドキュメンテーション、トレーサビリティを維持しています。Neway を出荷するすべてのチタンコンポーネントは、そのミッションに臨む準備が整った状態でお客様のもとへ届けられます。
