「チタンの専門家」江蘇省金武：チタン金属3Dプリント粉末と飼料に焦点を当てる

南極熊の紹介: 現代科学技術の継続的な進歩に伴い、材料科学の分野における革新的な成果がさまざまな産業分野の発展を促進し続けています。チタン合金は、比強度、耐腐食性、人体適合性に優れた合金材料として、エンジニアや設計者にとって欠かせない材料の一つとなっています。
チタン素材は、その優れた物理的特性により、航空宇宙、医療機器、化学産業、船舶などの分野で広く使用されています。中国非鉄金属協会チタン・ジルコニウム・ハフニウム支部の統計によると、わが国のチタン材料の生産量は近年増加傾向にある。近年、付加製造や射出成形などの先進的な製造技術の応用シーンや事例が増加しており、わが国のチタン合金粉末の生産量も急速に増加しています。

△2022年に我が国の各分野で使用されるチタン加工材料の割合△データソース：中国非鉄金属協会チタンジルコニウムハフニウム支部の統計データ（2023年推定）
統合微粒化粉末製造技術（IPCA）
現在、市場に流通しているチタン粉末のほとんどは、真空誘導溶融噴霧法（VIGA）や電極誘導溶融噴霧法（EIGA）などのガス噴霧粉末製造技術、さらにプラズマ回転電極噴霧法（PREP）やプラズマヒューズ噴霧法（PA）技術によって生産されています。南極熊は、江蘇省台州の江蘇省金武新材料有限公司が北京科技大学の10年以上の技術蓄積を頼りに、「複合噴霧法（IPCA）」と呼ばれる粉末調製技術を独自に開発し、高品質のチタン合金粉末の国内代替を実現し、業界における真の「チタン専門家」になったことを知りました。

△市場に出回っているその他の粉末製造技術江蘇省金武新材料が開発したIPCA粉末製造技術は、高周波誘導予熱と無線周波数プラズマ高温加熱を組み合わせ、金属溶融物の温度制御を効果的に改善します。得られた粉末は球形度が向上し、多孔度が低く、低酸素および低窒素含有量を保証します。金武新材料は、独自に開発したIPCA複合エアロゾル粉末製造技術に基づいて、大規模なチタン合金粉末製造生産ラインを構築し、金属液化の過熱と加熱効率を効果的に向上させました。生産された粉末は、球形度が高く、サテライトボールと中空ボールが少なく、微粉回収率が高いという特徴があります。

△金武新材料のIPCA粉末調製技術金武の現在の2つの製品ラインは、Sule Titanium（チタン粉末）とMi Chuang Titanium（チタン飼料）です。そのうち、3Dプリント粒子サイズ用チタン合金粉末の生産能力は300トン/年に達し、MIM用チタン合金飼料の年間生産能力は60トンです。同時に、市場需要の高まりに応えるため、球状チタン合金粉末の生産能力を年間600～800トンに拡大する計画だ。

△金武新材料10号IPCA複合エアゾール製造システム△金武新材料生産現場
粉末製品 江蘇省金武は 10 年以上にわたる技術の蓄積により、航空宇宙、バイオメディカル、工業市場向けに安定した信頼性の高いチタン合金球状粉末製品を提供しています。 Jinwu の特許取得済み IPCA 技術によって製造された粉末は、真球度が非常に高く、サテライトボールが非常に少なく、中空率が極めて低いという特徴があります。さらに、粉末を霧化する製造工程で使用される高純度アルゴンガスにより、製品中の酸素と窒素の含有量が低く抑えられます。一般的に、IPCA 粉末製造技術によって製造された金属粉末材料には、次のような利点があります。

粉末形態の改善: IPCA 技術は、溶融物の過熱を制御することで粉末をより球形にすることができ、楕円形や涙滴形の粉末の生成を減らします。球形度が向上すると粉末の嵩密度も高くなり、3D プリント部品の品質向上と安定性に役立ちます。そのため、Jinwu チタン合金球状粉末は、ハイエンド医療機器や整形外科用インプラントの分野で独自の利点を持っています。特定のパラメータを使用して製品を印刷すると、精度が高くなり、機械的特性が向上します。粉末は何度もリサイクルできるため、顧客の高品質の印刷要件を満たすことができます。
準備効率とコスト: IPCA 技術は生産コストの面で一定の利点があり、生産効率の向上と製粉コストの削減につながります。
エネルギー消費と環境保護: IPCA テクノロジーは生産効率が高く、環境への影響が少なく、廃棄物とエネルギー消費を削減し、持続可能な開発の要件を満たします。金武は、廃棄チタン材料をリサイクル・再利用し、大量生産可能な高品質の球状チタン合金粉末を生産することにも取り組んでいます。

現在、金武新材料は中国で最も完備した球状粉末生産ラインと粉末製品を保有しており、その中には以下の材料が含まれています。
チタンおよびチタン合金: 主な材料は純チタン (TA1 および TA2)、チタン 6 アルミニウム 4 バナジウム (TC4、Ti-6Al-4V グレード 5 およびグレード 23)、TA15、TC11 などです。その他のチタン合金材料は、顧客のカスタマイズされた要件に従って製造できます。

チタン飼料製品 金武は、自動車部品、電子デジタル製品、時計、歯科矯正器具、電子シールなどの分野で広く使用されている、金属射出成形用の専門的なチタンおよびチタン合金粉末と供給製品を射出成形メーカーに提供しています。当社は、生産効率の向上と生産コストの大幅な削減に向けて継続的に取り組んでまいります。

チタンは酸素と反応しやすい金属です。酸素が侵入するとチタン合金部品の性能が低下します。したがって、酸素の制御はチタン材料の製造プロセスにおいて非常に重要な要素となります。酸素制御の問題に対応するため、Jinwu はチタン飼料の生産において極めて厳格な酸素制御プロセスを確立しました。たとえば、プロセス全体は不活性雰囲気下で操作され、適切な安全保護設備が備えられています。

製品応用例 現在、Jinwu New Materials が提供している粉末製品の最大の顧客は、チタンおよびチタン合金粉末の MIM アプリケーションに集中しています。チタンおよびチタン合金のよく知られた材料上の利点には、次のものがあります。

比重が低く、密度はわずか 4.5g/cm3 です。同様の特性を持つステンレス鋼 316 と比較すると、同じ体積比での重量はわずか 56% です。
高い重量強度比。同じ形状（同じ体積）のバックル製品の場合、チタン合金はステンレス鋼316よりも優れた強度、靭性、延性を示します。
化学的腐食や高温環境にも耐性があり、あらゆる金属の中で最も生体適合性が高く、インプラントは人体内で最長 20 年間持続します。

チタンおよびチタン合金の加工の難しさから、MIM 技術への応用が広まり、レーザー粉末床溶融技術へと徐々に拡大してきました。

△チタン及びチタン合金の作業安全性を考慮し、MIM Extra® POMベースの飼料製品は、インスタントラーメンのように開封後すぐに使用できる安全な飼料です。 (左) MIMExtra® TC4 プラスチックベースの原料。(右) 射出成形および脱脂焼結後に右端を研磨したドッグボーン引張試験バー。

△ドイツのElement22 GmbH社がチタンおよびチタン合金のMIM技術を用いて製造した製品です。 aは工業部品、bは医療分野のインプラントおよびその他の製品例△骨盤インプラント△寛骨臼カップ△頭蓋骨インプラント△カスタマイズされた可動ブラケット△椎間固定装置
金のもの――金と石が開く 「徳は金属を持ち上げ、徳は万物を支える」という言葉があります。これは江蘇省金武新材料有限公司のモットーです。チタンとチタン合金は金武新材料の主力製品です。また、高温合金、高エントロピー合金などの金属球状粉末の製造技術も備えています。粉末冶金（PM）、金属粉末射出成形（MIM）、積層造形粉末床（AM PBF）などの技術を使用して、金属製品用の精密金属粉末を提供するハイテク企業です。金武新材料は、中国都市建設グループ、北京科技大学、江蘇省中台科学技術パークの支援を受け、中国最大の球状チタン合金と高温高エントロピー合金粉末の生産拠点を建設することを目指して革新的な発展を遂げています。

金武公司は、教授、修士、博士（教授5名、研究員レベルの上級エンジニア2名、博士8名、在学中および卒業した大学院生20名以上を含む）を主なメンバーとする技術研究開発チームを擁しています。金武新材料チームは、粉末冶金関連の技術と製品の研究、開発、革新に注力しており、チタン合金粉末材料の研究、開発、生産、応用に重点を置く中国初のハイテク企業を創設し、チタンとチタン合金の時代の先駆者となっています。

紹介 - ゼネラルマネージャー王海英 彼は北京科技大学で材料科学と工学の博士号を取得しており、現在は江蘇省金武新材料有限公司のゼネラルマネージャーを務めています。北京科技大学の郭志夢教授のもと、長年粉末冶金を学び、2000年に初めて金属射出成形（MIM）の研究を行いました。卒業後は、安泰科技有限公司、パナソニック電機（中国）有限公司に勤務し、2014年にチタン合金粉末冶金関連技術の研究に従事し、水素化脱水素チタン粉末の製造、粉末冶金法によるチタン合金の製造、粉末冶金チタン合金の熱変形などについて多くの詳細な研究を行いました。特に、球状チタン合金粉末の製造技術で大きな進歩を遂げました。江蘇省金武新材料有限公司を共同設立し、AM（積層造形）およびMIM用の球状チタン合金粉末の生産と応用促進に取り組んでいます。

△江蘇省金武新材料有限公司のゼネラルマネージャーである王海英氏は、積層造形（AM）とMIM用の球状チタン合金粉末の生産と応用促進に尽力しています。