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Column【レアメタル】チタンの基礎

【レアメタル】チタンの基礎

こんにちは!株式会社エコマテリアルです。

今回はレアメタルの一種であるチタンについて説明していきたいと思います。

ぜひ最後までご覧ください!

チタンとは

チタンは元素番号22、元素記号「Ti」であらわされる金属です。

チタンは非鉄金属の中でも比較的新しい素材で、急速に利用が広がっている材料です。

チタンははじめ、1791年イギリスの聖職者が「メナカナイト」として最初に名付けましたが、浸透しませんでした。

その後1794年ドイツの科学者マルティン・ハインリヒ・クロプロ―トが再発見し「チタン」と名付けました。

由来はギリシア神話における地球最初の子、ティーターンにちなんでいるそうです。

チタンの生産方法

チタンが実用化されたのは1900年代になってからです。ルクセンブルグの工学者がマグネシウム還元法を開発し、大量生産を可能にしました。

チタンは酸化チタンを含有するチタン鉱石を原料としています。

現在はクロール法が一般的な製錬方法として知られています。

クロール法とは、チタン原料を石油コークスとともに塩素と反応させて得られた塩化チタンをマグネシウムで還元することで製造する製錬方法です。

チタンの特徴

チタンにはさまざまな特徴がありますが大きく3つの特徴があります。

その特徴をみていきましょう!

  • 軽量性

1つめの特徴は軽量性です。

チタンの比重は4.51です。鉄が7.85、銅が8.96のため、チタンはおよそ鉄の5分の3、銅の2分の1程度の重さになります。

これは金属の中でも特に軽いということを表しています。

  • 耐食性が高い

2つめの特徴は耐食性が高いという点です。

鉄や銅、錆びにくいとされるアルミニウムよりも耐食性が強いことで知られています

(重さあたりにするとアルミニウムの約3倍、鉄の約2倍の強度)。

これは空気中で素材表面をサビから保護できる物質に覆われるためです。

特に海水中では白金に匹敵するといわれています。

またチタンは酸にも強く、化学的に溶けにくく崩れにくい金属です。

  • 高強度

3つめの特徴は高強度であるという点です。

チタンの強さは非鉄金属の中ではトップクラスです。

特にチタン合金の場合ではアルミの約3倍、普通鋼の約2倍の強度があります。

高強度なだけでなくしなりやすくもあり、曲げても元に戻る性質があります。

身近なチタン

チタン製品には以下のようなものがあります。

航空機関連

先ほどの特徴①②③を生かすのに最適なのが航空機分野です。

燃費向上が求められる航空機分野で、軽く、耐食性が高く、高強度なチタンは重宝されています。

特に世界のチタン需要の半分はこの分野ともいわれていて、ジェットエンジンに主に使われています。

他にも機体のランディングギア、リーディングエッジ、ボルトにも使用されています。

自動車・二輪車・輸送機関連

先ほどの航空機関連と同じように、特徴①②③のすべてを生かせるのが自動車・二輪車・輸送機関連です。

エンジン部品(コンロッド、バルブ、リテーナー、スプリング)、サスペション、マフラーなどに使われています。

チタンは他の金属に比べ、電気や熱を通しにくいという特徴もあるため、このような厳しい環境に使うのに適しているのです。

建築関連

チタンの軽さや耐久性を生かし、建築やモニュメントにもチタンは使われています。

特に地震の多い日本では高層ビルや橋梁などの軽量化や安全性向上に適しています。

チタンが使われている建築物

・浅草寺本堂

・お台場フジテレビ社屋

・東京ビックサイト

・福岡ヤフオクドーム

日用品

実はもっと身近な製品でもたくさんチタンが使われています。

スポーツ用品

・ゴルフクラブのヘッド

・テニスラケット

キャンプグッズ

・マグカップ

・クッカー

・カトラリー

金属アレルギーが起こりにくいという特徴を生かして、以下のような場面でも使われています。

身に着けるもの・肌に接するもの

・腕時計

・眼鏡

・楽器のマウスピース

・宝飾品(ピアス・ネックレスなど)

健康関連

・歯のインプラント

・心臓のペースメーカー

まとめ

今回チタンについて学ぶことで新たな見識が増えました!

個人的には日常の様々な場面にチタン製品があふれていることが驚きでした。

さまざまな金属に比べてまだ歴史の浅いチタンですが、これから更なる活用が期待できますね。

次回のレアメタルもお楽しみにしていてください!