CNC加工チタン部品の代表的な表面処理方法
はじめに：表面処理がチタン部品の性能を決める理由
Neway におけるチタン製造の実務では、はっきりとした傾向が見えてきます。CNC精密加工によって高い寸法精度は得られますが、最終的に「実際の使用環境に耐えられるかどうか」を決めるのは、表面状態です。 航空宇宙、 医療機器、 エネルギー、ロボティクス、高度な産業システムといったハイエンド用途では、最適な表面処理は「単なる仕上げ」ではなく、明確なエンジニアリング機能そのものです。
適切に選定・制御された表面処理は、耐食性、耐摩耗性、疲労強度、清浄度、美観、そして全体的な機能特性を大きく向上させることができます。本記事では、Neway の チタンCNC加工サービス に統合されている代表的・先進的な表面処理と、それらを合金種や使用環境にどのようにマッチングさせているかをまとめて紹介します。
機械的仕上げ：制御されたベース表面の構築
ブラスト処理：均一なマット仕上げと表面調整
研磨材によるブラスト（サンドブラスト／ビーズブラスト）は、チタン表面コンディショニングの第一ステップとして用いられることが多いプロセスです。制御されたAl2O3やガラスビーズなどのメディアを使用し、次のような効果を得ます。
微小バリ、加工目、軽度の酸化皮膜や汚染物の除去
均一なサテン／マット調の外観形成
後工程のコーティングやアノダイズのための再現性の高いアンカー形状の付与
とくにタイトな公差部やシール面では、圧力、距離、角度、処理時間を厳密に制御し、寸法への悪影響を防いでいます。複雑形状のチタン部品に対しては、自動ブラストとポイントごとの手作業ブラストを組み合わせることで、すべての重要エリアが適切に処理されるようにしています。
バレル仕上げ＆マグネティックポリッシング：効率的なバリ取りとエッジ調整
小〜中サイズの量産部品には、バレル（振動）仕上げが有効なバルクバリ取りおよびエッジ平滑化手段となります。目的に合わせたセラミックまたは樹脂メディアを選定することで、次のようなことが可能です。
重要形状を過度に丸めることなく、鋭利なエッジだけを除去
取り扱い安全性と組立品質の向上
多数の Ti-6Al-4V 部品にわたり、表面外観を標準化
マグネティックポリッシングは、薄肉・繊細・複雑形状のチタン部品に適したプロセスです。磁場によって駆動される微細な強磁性メディアが表面を軽くせん断し、ワークを変形させることなく、制御されたエッジR付けや局所的な研磨を実現します。これは当社の 精密加工 ツールボックスの中でも重要な手段のひとつです。
化学処理：安定した保護ベース層の構築
酸洗い（ピックリング）：スケールと介在汚染物の除去
酸洗いは、熱影響や過去の熱処理で生じた焼け色・酸化皮膜・埋め込まれた粒子などを除去するために用いられます。Neway では、厳密に管理された硝酸–フッ酸系溶液を使用し、次のような効果を得ています。
クリーンで反応性の高いチタン素地の再生
き裂発生起点となり得る介在物・異物の除去
アノダイズ、コーティング、パッシベーションなど後工程の下地準備
ここでのプロセス制御は非常に重要です。HF濃度、温度、処理時間を厳しく制限し、水素脆化、ピッティング、寸法変化を防いでいます。
パッシベーション＆化成皮膜：高い耐食性と塗装密着性の付与
パッシベーション処理は、チタン本来のTiO2系酸化皮膜の成長と安定化を促進し、過酷環境での耐食性を向上させます。用途に応じて、Neway は薬液の種類や処理サイクルを調整し、次を実現します。
塩化物環境、海洋環境、薬品環境に対する耐性最大化
インプラント用途に必要な生体適合性維持
塗装やコーティングの密着性を大幅に高める微細な化成皮膜の形成
電気化学処理I：アノダイズ ― 機能と美観の両立
原理：制御された酸化皮膜の成長
チタンアノダイズは、電解プロセスにより緻密で密着性に優れたTiO2皮膜を所定の厚さに成長させる技術です。アルミニウムとは異なり、チタンの場合は電解液組成、温度、電流密度、電圧の立ち上げプロファイルなど、パラメータを合金種と用途に合わせて非常に精密に制御する必要があります。
カラーコントロール：外観と技術指標の両面で機能
電圧を調整することで、ストロー色、ブロンズ、パープル、ブルー、グリーンなど、干渉色による多彩な色調を得ることができます。これらの色は次のような役割を担います。
コンシューマ製品、計測機器、ハードウェアなどにおける高級感のある外観付与
酸化皮膜厚さとプロセス再現性を示す非接触のインジケータ
性能面でのメリット
アノダイズされたチタン表面は、次のような特性を示します。
向上した耐食性
高い表面硬度と優れた耐摩耗性
二次コーティングのための優れた下地
Ti-6Al-4V ELI を用いた医療部品では、生体適合性とトレーサビリティを損なわないよう設計された認証済みのアノダイズプロセスを適用しています。
電気化学処理II：マイクロアーク酸化 ― セラミックレベルの保護
その場生成されるセラミック層
マイクロアーク酸化（MAO／PEO）は、適切な電解液中でパルス高電圧を印加し、チタン表面に厚く強固に結合したセラミック層を形成するプロセスです。
典型的な膜厚：数十μm 〜 約100 μm
硬さ：HV1000クラス以上に達することも可能
優れた絶縁性および熱バリア特性
主な適用分野
MAOは、極端な摩耗・熱・エロージョン・電気的絶縁要求にさらされるチタン部品に最適です。アクチュエータハウジング、油圧コンポーネント、過酷な環境下で使用される航空宇宙用構造部品などに適用し、高い信頼性を実現しています。
コーティング技術：機能に合わせた表面特性の最適化
PVDコーティング：高硬度・耐摩耗性・高級外観
先進的な PVD （物理蒸着）技術を用いて、TiN、TiCN、DLC などの超薄膜（約1〜5 μm）のセラミック／メタリックコーティングをCNC加工済みチタン部品に施し、次を実現します。
耐摩耗性と焼き付き抵抗の向上
摺動部・組立部での摩擦低減
外観部品に対する耐久性の高い装飾色の付与
産業用コーティング＆塗装システム
視覚的識別、環境保護、コスト重視といったニーズが強い用途には、高性能な塗装システム（エポキシ、ポリウレタンなど）を採用します。ブラスト、化成処理、厳格な焼付け工程を組み合わせることで、とくに 自動車 および 産業機器 分野において、強固な密着と安定した塗膜品質を実現しています。
用途起点の表面処理選定
「正しい」表面処理は、決して単独で選ばれるものではありません。Neway では次の観点からプロセスをマッチングさせています。
合金種と熱処理状態（例：Ti-6Al-4V と Beta C の違い）
使用環境（海水、真空、薬液、体液、高温 など）
要求機能（摩耗、摩擦、導電性／絶縁性、接着性 など）
規制・清浄度要件（特に医療・航空宇宙）
コスト、リードタイム、量産性
例えば：
医療用インプラント：電解研磨＋パッシベーション、必要に応じて厳密管理されたアノダイズ
航空宇宙構造部品：アノダイズ、マイクロアーク酸化、PVDによる耐摩耗・耐食保護
海洋・オフショア：最適化されたパッシベーション、アノダイズ、適合する塗装システム
ハイエンド消費財・光学機器：装飾アノダイズ＋高品位の機械研磨仕上げ
Neway の統合サーフェスエンジニアリング能力
当社は、加工、熱処理、表面処理を単一の ワンストップサービス 枠組みの中で一貫管理しているため、性能目標から逆算して「プロセス全体」を設計できます。
公差を損なわないよう最適化されたバリ取り・ブラスト処理
合金の化学組成と疲労寿命に配慮した化学前処理
アノダイズ／MAO／PVD／塗装を、最大耐久性が出るように選択・シーケンス設計
航空宇宙、医療、その他規制産業向けの完全トレーサビリティ・検査・プロセス文書化
その結果として、当社から出荷されるチタンCNC部品の表面は、単に「見た目を整えただけ」ではなく、実際の使用環境で生き残るために、計画的にエンジニアリングされたものとなっています。
