TC4パウダー技術概要
目次
炭化チタンとしても知られるTC4粉末は、チタンと炭素からなる非常に硬いセラミック材料です。高硬度、優れた耐摩耗性、優れた熱伝導性、化学的攻撃に対する高い耐性が特徴です。TC4パウダーは、航空宇宙、自動車、軍事、金属切削および成形工具など、多様な産業でさまざまな用途に使用されています。
TC4パウダーの組成
TC4パウダーはチタンと炭素の両方を、グレードによって様々な割合で含んでいます。炭化チタンの化学式はTiCですが、市販のTC4パウダーの炭素含有量は重量比で6.25%から11.7%です。
| エレメント | 重量 % |
|---|---|
| チタン（Ti） | 88.3 – 93.75 |
| カーボン（C） | 6.25 – 11.7 |
チタンと炭素の比率をコントロールすることで、メーカーは硬度、靭性、熱伝導率などの特性を調整することができる。高炭素のTC4鋼種は硬度が高く、低炭素の鋼種は靭性が高い。
TC4パウダーの特性と特徴
TC4パウダーは、卓越した硬度と耐摩耗性、そして優れた耐食性を備えています。主な技術的特性と能力は以下の通りです：
| プロパティ | 詳細 |
|---|---|
| 硬度 | 2800-3100 HV、ハイカーボンバリアントでは最高3500 HV |
| 密度 | 4.9 - 5.2 g/cm3 |
| 融点 | 3160°C |
| 熱伝導率 | ~35 W/m-K |
| 熱膨張係数 | 7.4 x 10-6/K |
| ヤング率 | 450 GPa |
| 圧縮強度 | 1.7 - 3.5 GPa |
| 耐薬品性 | 酸、塩基、塩類、800℃までの酸化性環境に対する耐性 |
比類のない硬度を持つTC4は、摩耗防止や切削用途に最適。高温でも強度と耐食性を維持します。高い熱伝導性により、工具やチップの放熱性が向上します。
TC4パウダーの仕様とグレード
TC4パウダーは、様々な粒径、炭素含有量、純度レベルで、用途の要求に応えます：
| 仕様 | 詳細 |
|---|---|
| 粒子径 | 0.5～45ミクロン |
| 炭素含有量 | 低（6.25%）、中（8%）、高（10～11.7%） |
| 純度 | 99%まで |
| 結晶構造 | キュービック |
| 粉末形態 | 角状、粒状、球状 |
| グレード | R、P、S、M |
| 規格 | ISO、RoHS |
一般的なTC4パウダーのグレードは以下の通り：
- グレードR - 中炭素焼結製品用 8%
- グレードP - 特殊用途向け高純度
- グレード S - 溶射および溶接製品用
- グレード M - 成形およびプレス用
より高い純度、制御された粒度分布、一貫したモルフォロジーにより、高品質の焼結部品が得られます。
TC4パウダーの用途と使用例
TC4パウダーのユニークな特性は、以下の用途に適している：
| 産業 | アプリケーション |
|---|---|
| 金属切断 | 刃先交換チップ、エンドミル、ドリル、リーマ |
| 金属成形 | 押出ダイス、スウェージングダイス、伸線ダイス |
| 鉱業 | 削岩機ビット、坑井掘削用インサート |
| 自動車 | カムシャフト、バルブ、シール |
| 航空宇宙 | エアシール、エンジン部品 |
| エレクトロニクス | 熱伝導体、接点 |
| テキスタイル | 繊維機械部品 |
| パンプス | シール、ベアリング |
| メディカル | 手術器具、インプラント |
自動車産業では、耐熱性と耐摩耗性を必要とするカム、バルブ、その他のエンジン部品にTC4パウダーが使用されている。航空宇宙産業では、高温での安定性を必要とするエアシールに使用されています。また、TC4パウダーは、工具寿命を向上させる優れた切削チップにもなります。
TC4パウダーと代替品の比較
TC4パウダーと他の硬質素材との特性や性能の比較は以下の通り：
| プロパティ | TC4 | 炭化タングステン | 炭化ケイ素 |
|---|---|---|---|
| 硬度 | 2800 - 3500 HV | 1300 - 1900 HV | 2300 - 3000 HV |
| タフネス | ミディアム | より高い | より低い |
| 熱伝導率 | より高い | より低い | より高い |
| 耐薬品性 | 素晴らしい | 貧しい | 素晴らしい |
| 耐酸化性 | グッド | 素晴らしい | グッド |
| コスト | ミディアム | より高い | より低い |
TC4パウダーの利点
- 非常に硬く、耐摩耗性に優れる
- タングステンカーバイドよりも優れた耐食性
- 炭化タングステンよりも熱伝導性が高い
- タングステンカーバイドより低コスト
TC4パウダーの限界：
- タングステンカーバイドよりも脆く、欠けやすい。
- 炭化ケイ素ほど化学的に不活性ではない
- 炭化ケイ素より低い温度安定性
そのため、TC4はほとんどの用途において、硬度、靭性、熱特性、コストの最適な組み合わせを提供します。耐摩耗性では炭化タングステン、高温安定性では炭化ケイ素を凌ぎます。
TC4パウダー価格
TC4パウダーはチタンパウダーより高価ですが、炭化タングステンパウダーより安価です。以下は代表的な1kgあたりの価格です：
| グレード | 純度 | 価格（$/kg） |
|---|---|---|
| R | 99% | 70 – 90 |
| P | 99.5% | 100 – 130 |
| S | 97% | 50 – 70 |
| M | 96% | 40 – 60 |
料金は、以下の条件によって異なる：
- 純度および酸素／窒素含有量
- 粒度分布
- 粉末形態（角状、球状）
- 購入数量
- サプライヤー・ブランド
粒子径が制御された高純度TC4粉末は$130/kgに達するが、プレスや溶接用の低純度グレードは$40/kg前後からとなる。
TC4パウダーの購入先
TC4炭化チタンパウダーを製造・販売する世界的な大手サプライヤーをご紹介します：
| サプライヤー | 所在地 |
|---|---|
| ミクロン金属 | アメリカ |
| アトランティック・エクイップメント・エンジニア | アメリカ |
| メット3DP | 中国 |
| アイ・マテック | ドイツ |
| インフラマット先端材料 | アメリカ |
| 北京博耀科技 | 中国 |
TC4パウダーのサプライヤーを選ぶ際には、以下の点を考慮すること：
- 評判と創業年数
- 品質認証
- 純度レベル
- 粒子径コントロール
- 粉末形態
- 生産能力
- 価格
- カスタマーサービスとテクニカル・サポート
Micron Metals、ZhuZhou GuangYuan、Inframat Advanced Materialsなどの老舗企業は、厳格な品質管理と競争力のある価格設定で業界をリードするメーカーである。
TC4パウダーよくある質問
Q: TC4とTC16の粉末グレードの違いは何ですか？
A:TC16は6.25%と炭素量が少なく、TC4は8%と中程度の炭素量です。だからTC16は靭性が高く、TC4は硬い。
Q: TC4パウダーは毒性がありますか？
A: TC4パウダーは比較的毒性が低いと考えられています。しかし、皮膚や目に触れると炎症を起こすことがあります。取り扱いには適切なPPEを使用してください。
Q:TC4パーツを作る最良の方法は何ですか？
A: ほとんどのTC4部品は、TC4粉末を焼結して作られます。冷間プレスや熱間静水圧プレスも可能です。TC4のCVD蒸着も可能です。
Q: TC4パウダーはどのような産業で最も多く使用されていますか？
A: 切削工具、航空宇宙エンジン部品、自動車部品、鉱山用工具がTC4粉末の消費の大部分を占めています。硬度、耐摩耗性、耐熱性を兼ね備えているため、これらの用途に最適です。
Q: TC4パウダーは錆びますか？
A: いいえ、TC4パウダーは簡単に錆びたり腐食したりしません。安定した炭化チタンの存在により、優れた耐食性を発揮します。TC4は様々な化学薬品に対してその特性を維持します。
Q: TC4パウダーは細粒ですか、粗粒ですか？
A: TC4パウダーには微細な粒径のものと粗い粒径のものがあります。10ミクロン以下の微粉は焼結用として、20-45ミクロンの粗粉は溶接や溶射用として使用されます。
Q: TC4パウダーは3Dプリントできますか？
A: はい、高度なバインダージェットとレーザー粉末床融合技術により、硬度、強度、耐摩耗性を向上させたTC4粉末を使用して複雑な形状を3Dプリントすることができます。
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MET3DP Technology Co., LTDは、中国青島に本社を置く積層造形ソリューションのリーディングプロバイダーです。弊社は3Dプリンティング装置と工業用途の高性能金属粉末を専門としています。
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