チタン合金部品の性能を向上させる表面処理とは？
チタン合金部品における表面処理の選定は、基材が不足しがちな性能領域――摩耗抵抗、特定環境での耐食性、疲労寿命など――を直接的に向上させる重要な工学的判断です。選定は、負荷、温度、化学的曝露、摩擦条件など、部品の運用要件によって決定されます。
耐摩耗性・耐食性向上のための陽極酸化
陽極酸化（アノダイジング）は、チタン表面に厚く安定した酸化膜を生成する電解処理です。チタンは自然に不働態酸化膜を形成しますが、陽極酸化ではその特性を制御的に強化できます。Type IIアノダイズは主に耐食性を向上させ、塗装や接着の下地としても機能します。より重要なのはType III（ハードアノダイズ）であり、これははるかに厚く硬いセラミック層を形成し、摩耗抵抗を大幅に高め、未処理チタンで問題となるガリングやフレッティング摩耗を低減します。このプロセスは、航空宇宙システムの油圧ピストンロッドや回転ベアリングなどの部品に不可欠です。
極限の表面硬度を実現するPVDコーティング
最高レベルの硬度と低摩擦が要求される用途では、物理蒸着法（PVD）が最適です。精密CNC部品用PVDコーティングでは、チタン窒化物（TiN）やクロム窒化物（CrN）などの非常に硬いセラミック薄膜を部品表面に堆積させます。このプロセスは真空下・低温で行われるため、チタンの機械的特性を保持したまま表面特性を向上させます。生成された表面は80HRCを超える硬度を持ち、摩耗や摩擦係数を大幅に低減します。これにより、PVDは切削工具、金型インサート、および自動車産業や航空宇宙産業などで、高精度かつ耐摩耗性が要求される部品に理想的です。
熱遮蔽・耐摩耗用の溶射コーティング
タービンエンジンや排気系などの高温環境では、チタンの性能を溶射コーティングによって強化できます。プラズマ溶射などのプロセスでは、セラミック（例：CNC部品用熱遮蔽コーティングに用いられるイットリア安定化ジルコニア）や金属合金の皮膜を形成します。これにより、熱遮蔽層が生成され、基材のチタンを高温や酸化から保護し、強度低下を防ぎます。また、タングステンカーバイド-コバルト皮膜をHVOF（高速フレーム溶射）で施すことで、航空機のランディングギアやアクチュエータースクリューなどに極めて耐摩耗性の高い表面を形成できます。
最適な耐食性を得るための不働態化処理
チタンは非常に耐食性に優れていますが、CNC加工サービス中に鉄分や他の異物で表面が汚染されることがあります。不働態化処理（パッシベーション）は、このような埋め込み鉄を除去し、均一で安定した酸化被膜を再形成させる重要な化学処理です。この工程は、医療機器産業において生体適合性と体内腐食防止を確保するために必須であり、また化学的に厳しい環境にさらされる部品にも必要です。
疲労性能・外観用途の特殊処理
その他の処理は、より特化した目的に使用されます。電解研磨は、陽極溶解により表面の微小な欠陥や応力集中源を除去します。これにより、表面がミクロレベルで滑らかになり、疲労寿命と耐食性が大幅に改善されます。これは、航空機ランディングギアや整形外科用インプラントのように繰り返し荷重を受ける部品にとって特に重要です。また、CNC部品用サンドブラスト処理は、審美的なマット仕上げを得るため、または後続コーティングの密着性を高める前処理として利用されます。
工学的選定ガイドライン
最適な表面処理は、改善すべき主要な性能課題に基づいて決定されます：
摩耗／焼付き対策： ハードアノダイズまたはPVDコーティング。
高温酸化防止： 熱遮蔽コーティング。
疲労寿命の最大化： 電解研磨。
化学的安定性・生体適合性： 不働態化処理。
一般的な耐食性・密着性向上： Type IIアノダイズ。
ワンストップサービス提供者の専門知識を活用することで、加工・仕上げ・品質検証が統合され、最終部品上で表面処理が設計通りの性能を発揮することが保証されます。
