# 航空宇宙・医療部品におけるチタンとアルミニウムの選び方 > Ti-6Al-4V と Grade 2 チタンを 6061-T6、7075-T6、2024-T4 アルミニウムと強度、密度、比強度、加工速度、実コストで比較し、図面にそのまま適用できる判断表を示します。 https://www.sinbo-machining.com/ja/blog/titanium-vs-aluminum/ --- ## このページの内容 - 航空宇宙・医療部品におけるチタンとアルミニウムの選び方 - チタンが本当に正しい選択になる場面 - 強度・密度・そして決め手となる比強度 - Grade 2 と Ti-6Al-4V のどちらを選ぶか - チタンは工作機械上で何を変えるか - 表面処理：どの材料にどの処理が効くか - 購入者がチタンを過剰指定してしまう場面とそのコスト - 図面には何を書くか - 参考資料 - よくある質問 - 関連記事 - この部品に本当にチタンが必要か迷っていますか？ Materials # 航空宇宙・医療部品におけるチタンとアルミニウムの選び方 2026年10月28日 | 読了 8 分 ## 航空宇宙・医療部品におけるチタンとアルミニウムの選び方 Ti-6Al-4V は密度 4.43 g/cm³、引張強度 895–930 MPa。6061-T6 は密度 2.70 g/cm³、引張強度 310 MPa。 密度で割ると順位が変わります。Ti-6Al-4V は g/cm³ 当たり 202.0–209.9 MPa、7075-T6 は 203.6、6061-T6 は 114.8 に達します。判断のすべてはこの一行に集約されます——7075-T6 アルミニウムは単位重量あたりの 耐荷重が Ti-6Al-4V と同等で、材料コストはチタンの 40% です。 したがって問いは「どちらの材料が 強いか」ではありません。「この部品が求めるのはチタンそのものの強度 と その耐食性・生体適合性の 挙動の両方なのか、それとも強度だけなのか」ということです。 ## チタンが本当に正しい選択になる場面 材料の一覧からではなく、稼働条件から出発してください。サービス環境そのものがチタンの必要性を 証明するときにだけ、チタンはその役割を得ます。 | あなたの工况 | チタンを使うか | より適切な代替材 | 航空宇宙／機体構造 | 使う | — | 医療用埋込型（生体適合性） | 使う | — | 海洋環境（海水、高温なし） | 条件付き | 316L ステンレスは荷重を受けない部品なら安い | 化学工業（腐食性） | 条件付き | Hastelloy やスーパーDuplex が適している scourge | 高比強度（航空宇宙以外） | 条件付き | 腐食がなければ 7075-T6 アルミニウムのほうが安い | 軽量と強度だけが必要 | 使わない | 7075 アルミニウム（同一強度、コスト 40%） | 耐食性だけが必要 | 使わない | 316 ステンレス（5–10 倍安い） | 試作／小ロット | 使わない | 試作はまずアルミニウムまたはスチールで 「使う」が二行、「条件付き」が三行、「使わない」が三行です。チタンを選ぶ購入者は「使う」の二行の どちらかに該当するか、「条件付き」の一行を技術的根拠で積み上げる必要があります。それ以外では、部品が まったく使わない性質に対してプレミアムを払っていることになります。 [チタンから加工した Ti-6Al-4V 医療用埋込型] 医療用埋込型は、チタンが本当に正解となる二つの場面のうちの一つです。 ## 強度・密度・そして決め手となる比強度 | 特性 | 6061-T6 | 7075-T6 | 2024-T4 | Grade 2 (CP) | Ti-6Al-4V | 引張強度 (MPa) | 310 | 572 | 469 | 275–410 | 895–930 | 降伏強度 (MPa) | 275 | 503 | 324 | 170–275 | 825–860 | 密度 (g/cm³) | 2.70 | 2.81 | 2.78 | 4.51 | 4.43 | 伸び率 | 12% | 11% | 20% | — | — | 硬度 | 95 HB | 150 HB | 120 HB | 200–275 HB | 33–36 HRC | 加工性 | 極めてよい | よい | やや難 | ややよい | 工具消耗が厳しい | 溶接性 | 溶接可 | 不可 | 不可 | 溶接可 | 困難（保護が必要） | 相対コスト | 1.0x | 1.8–2.5x | 1.5–2.0x | 1.0x | 1.3–1.5x 硬度の行は注意して読んでください。Grade 2 の 200–275 HB と Ti-6Al-4V の 33–36 HRC は別のスケール上に あるため、そのまま比較できません。重要なのはアルミニウムとの対比です——6061-T6 の 95 HB と 7075-T6 の 150 HB が表の中で最も加工しやすい二つであり、チタンのコストの大半はここ の差から生まれます。 [6061-T6、2024-T4、7075-T6、Grade 2、Ti-6Al-4V の引張強度と密度の散布図] 強度と密度の対比：アルミニウム合金は左側に大きく寄り、チタンは高い位置にありながら重い。 多くの議論を収束させるのは比強度の列です： | 材料 | 引張強度 (MPa) | 密度 (g/cm³) | 比引張強度 (MPa あたり g/cm³) | 6061-T6 | 310 | 2.70 | 114.8 | 7075-T6 | 572 | 2.81 | 203.6 | 2024-T4 | 469 | 2.78 | 168.7 | Grade 2 (CP) | 275 | 4.51 | 61.0 | Ti-6Al-4V | 895 | 4.43 | 202.0 単位重量で比べると 7075-T6 と Ti-6Al-4V は 1% 以内の差です。疲労耐久が重視される場合のアルミニウム の選択は 2024-T4 で、伸び率 20%、469 MPa を備えます。機体表皮や翼構造に使われるため、航空宇宙の 図面ではチタンと並べて登場します。Grade 2 の 61.0 は両者とは桁が違い、その根拠は強度ではなく耐食性と 生体適合性にあります。 [6061-T6、2024-T4、7075-T6、Grade 2、Ti-6Al-4V の比引張強度を比較した棒グラフ] 比引張強度：7075-T6 の 203.6 と Ti-6Al-4V の 202.0 は実質的に等しい。 ## Grade 2 と Ti-6Al-4V のどちらを選ぶか | 特性 | Grade 2 (CP) | Ti-6Al-4V (Grade 5) | 種類 | 工業用純チタン | α-β 合金 | 引張強度 (MPa) | 275–410 | 895–930 | 降伏強度 (MPa) | 170–275 | 825–860 | 密度 (g/cm³) | 4.51 | 4.43 | 硬度 | 200–275 HB | 33–36 HRC | 溶接性 | 溶接可 | 困難（保護が必要） | 熱処理 | 不可 | 可（時効で強度が増加） | 加工性 | ややよい | 工具消耗が厳しい | 相対コスト | 1.0x | 1.3–1.5x | 用途 | 化学、海洋、生物医療 | 航空宇宙、高強度 ルールは短く、耐食性が必要で高強度が要らなければ Grade 2、低重量で高強度が要るなら Ti-6Al-4V です。 ただし名指しすべき罠があります——Grade 2 の降伏強度は最大でも 275 MPa で、6061-T6 よりも 弱く、高荷重を受ける構造部品に Grade 2 を指定することはアップグレードではなくダウングレードです。 [Ti-6Al-4V α-β チタン CNC 加工羽根車] Ti-6Al-4V：航空宇宙の構造部品と高強度部品を支える α-β 合金。 ## チタンは工作機械上で何を変えるか チタンはアルミニウムと同じように加工する高価な材料ではありません。規則の異なる別の工程であり、コストを 左右するのはその規則です。 [6061-T6、7075-T6、Grade 2、Ti-6Al-4V の粗加工切削速度範囲を比較した棒グラフ] 粗加工の速度範囲：アルミニウムは 300-500 m/min、チタンは 20-60 m/min。 | 材料 | 粗加工 (m/min) | 仕上げ加工 (m/min) | 工具の注意点 | 6061-T6 | 300–500 | 500–800 | 積極的に切削、6061 は切りやすい | 7075-T6 | 200–350 | 350–550 | 6061 より 20–30% 遅い | Grade 2 チタン | 30–60 | — | .Positive rake、鋭い刃先 | Ti-6Al-4V | 20–45 | — | TiAlN またはダイヤモンドコーティング、寿命 3–5 倍 チタン部品が成功するかスクラップになるかを決めるのは四つのルールです： - 切削速度は低く。 Grade 2 は 30–60 m/min、Ti-6Al-4V は 20–45 m/min で切削します。速くしても切削は 速くならず、工具を焼き付けるだけです。 - クーラントの大量供給は必須。 チタンの熱伝導率は低く、熱は刃先に残ります。クーラントを流さない と工具寿命は数分まで落ちます。 - 摩耗の兆候が出たら即交換。 チタンは加工硬化します。摩耗した工具は硬い表層を残し、次の工具まで 消耗させます。TiAlN またはダイヤモンドコーティングのエンドミルは 3–5 倍長く使えます。 - 薄い切屑、浅く複数回の切り込み。 半径方向の切り込みは小さくします。太い切屑は過剰な発熱を 生みます。 そしてアルミニウムに対応するのない安全ルールがもう一つあります：切削油は絶対に使わないでください。 細かいチタン切屑は発火することがあります。チタン火は 3000°C 以上で燃え、水では消せません。より 激しく燃えるためです。水系のクーラントを大量に使用し、机床を切屑がない状態に保ちます。 [航空宇宙用チタン CNC 加工部品] 航空宇宙の構造部品は、チタンのコストを正当化できるもう一つの場面です。 ## 表面処理：どの材料にどの処理が効くか | 処理 | チタン | アルミニウム | 陽極酸化（Type II） | 青、紫、金色の色調、医療・航空宇宙で一般的 | 6061 が最も均一な色調、7075 は暗く不均一になる | 硬質陽極酸化（Type III） | — | 7075 のハード層は耐摩耗性が低い | ショットピーニング | マット仕上げ、多くのコーティング工程の前提 | 表面処理の準備 | 研磨 | よく研磨できるが工数が多い | 電気研磨は可能だが一般的ではない | PVD コーティング | TiN と CrN で摩擦を低減、医療用埋込型に使用 | — 実務上の注意点は二つあります。第一に、陽極酸化は片面あたり 10–25 µm 増えるため、寸法に余裕のない部品 ではコーティング後に寸法が超出します。出荷前に陽極酸化厚の半分分を逃げ寸法で加工してください。 第二に、どちらも Type II と呼ばれていても、チタンの陽極酸化とアルミニウムの陽極酸化は電気化学的には別の 現象です。アルミニウムのラインだけを運用したサプライヤが、チタン表面の処理資格を自動的に持っている わけではありません。 [陽極酸化された医療用チタン埋込型の表面ディテール] 医療用チタンでは Type II の陽極酸化が一般的で、青・紫・金色の色調はここから出ます。 ## 購入者がチタンを過剰指定してしまう場面とそのコスト | 誤り | 何が起きるか | 正しい対応 | アルミニウムで足りるのにチタンを指定 | 5–10 倍の材料コストを利益なく負担 | 強度／重量／耐食性を計算する。ほとんどの部品にチタンは要らない。 | 切削速度が高すぎる | 工具が数分で焼損、表面粗さが不良 | Grade 2 は 60 m/min、Ti-6Al-4V は 45 m/min 以下を守る | 切削油の使用 | チタン切屑による火災リスク | 水系クーラントのみ | 工具の交換頻度が低すぎる | 加工硬化した表面が後続の工具をダメにする | 摩耗の兆候が出たら即交換 | 高強度部品に Grade 2 | 降伏強度 275 MPa のみ——6061-T6 より弱い | 高強度には Ti-6Al-4V が必要 [6061-T651 アルミニウム CNC 加工部品] 6061-T651 アルミニウム：使用条件がチタンを要求しない場合はこちらが安い道です。 最初の行の裏にあるコスト構成は、購入者が実際に支払う金額そのものなので、分解して述べる価値があります。 チタン原材料はアルミニウムより 5–10 倍、ステンレスより 3–5 倍高く、加工コストはスチールより 2–3 倍 高い、試作はまずアルミニウムかスチールで行うべきです。 ### 図面には何を書くか 1- グレードと状態を一緒に —— Ti-6Al-4V か Grade 2、そして焼鈍状態、溶体処理状態、時効状態の いずれか。「チタン」だけでは強度が確定しません。 1- 使用環境 —— 海水、体内との接触、化学薬品の噴霧。どれも該当しない場合は図面には明記してください。 アルミニウム代替案を裏づける一番の近道です。 1- 荷重とその方向 —— 部品が承受する荷重が 503 MPa を超えないなら、7075-T6 アルミニウムで十分です。 1- 表面処理 —— Type II 陽極酸化、PVD、無処理のいずれかを、見積りの前に確定させてください。陽極酸化 は寸法を変えるためです。 1- 試作のルート —— まだ開発中の部品は、最初の試作部品を 6061-T6 で加工し、設計が固まった時点でチタン に切り替えてください。 ## 参考資料 このページの数値はすべて、社内のエンジニアリング・ウィキに基づいています。 - [チタン合金 ](https://www.sinbo-machining.com/ja/wiki/materials/titanium/) - [アルミニウム合金 ](https://www.sinbo-machining.com/ja/wiki/materials/aluminum/) ## よくある質問 強度・軽量・耐食性の組み合わせが本当に要求される場合にのみチタンを指定してください。航空宇宙および機体構造と、医療用埋込型がその例です。それ以外では代替材がコストで勝ちます。7075-T6 アルミニウムは同一強度をチタンの材料コスト 40% で得られ、耐食性だけが必要なら 316 ステンレスは 5–10 倍安いします。チタン原材料はアルミニウムより 5–10 倍、ステンレスより 3–5 倍高く、加工コストはスチールより 2–3 倍高い、試作はまずアルミニウムかスチールで行うべきです。 まず強度で決め、次に環境を確認します。工業用純チタン Grade 2 は引張強度 275–410 MPa、降伏強度 170–275 MPa、密度 4.51 g/cm³、硬度 200–275 HB で、溶接でき工具にも温和です。Ti-6Al-4V は引張強度 895–930 MPa、降伏強度 825–860 MPa、密度 4.43 g/cm³、硬度 33–36 HRC ですが、溶接は難しく工具への負荷も大きくなります。単純に言えば、耐食性だけで高強度が不要なら Grade 2、低重量で高強度が必要なら Ti-6Al-4V です。 速度は低く保ち、クーラントを流したままにしてください。Grade 2 は 30–60 m/min、Ti-6Al-4V は 20–45 m/min で切削します。速くしても切削は速くならず工具を焼き付けるだけなので、それぞれ 60 m/min と 45 m/min 以下に留めてください。チタンの熱伝導率は低く熱が刃先に残るため、大量のクーラントは必須です。クーラントがないと工具寿命は数分に落ちます。正 rake で鋭い刃の工具を使い、TiAlN またはダイヤモンドコーティングのエンドミルは 3–5 倍長く使えます。 切削油は絶対に使わないでください。細かいチタン切屑は発火することがあります。乾切削では特に起きやすく、チタン火は 3000°C 以上で燃え、水では消せません。より激しく燃えるためです。代わりに水系のクーラントを大量に使用し、机床を切屑のない状態に保ちます。加工硬化については工具を頻繁に交換してください。摩耗した工具は硬い表層を残し、次の工具まで消耗させます。半径方向の切り込みは小さくし、浅い切り込みを複数回行ってください。太い切屑は過剰な発熱を起こします。 ## 関連記事 [6061 と 7075：CNC 部品にはどちらを選ぶべきか 続きを読む → ](https://www.sinbo-machining.com/ja/blog/6061-vs-7075-aluminum/)[アルミニウムと鋼の比較：CNC加工のコストと性能 続きを読む → ](https://www.sinbo-machining.com/ja/blog/aluminum-vs-steel/)[CNC加工サービス 続きを読む → ](https://www.sinbo-machining.com/ja/services/cnc-machining/)#チタン vs アルミニウム #Ti-6Al-4V #Grade 2 チタン #航空宇宙部品 加工 #医療埋込型 #CNC 材料選定 [ブログに戻る ](https://www.sinbo-machining.com/ja/blog/) ## この部品に本当にチタンが必要か迷っていますか？ 図面をお送りください。エンジニアが荷重・使用環境・予算を確認したうえで材料建议你します。 [お見積もりを依頼 ](https://www.sinbo-machining.com/ja/quote/)[お問い合わせ ](https://www.sinbo-machining.com/ja/contact/)