機械や装置の性能を左右する「ねじ」。
一見するとどれも同じように見えますが、使用環境や目的によって最適な材料は大きく異なります。
高温下での強度維持、化学薬品や海水への耐食性、あるいは軽量化…
こうした多様な要求に応えるため、鋼やステンレスだけでなく、さまざまな「高機能素材」のねじが活躍しています。
本コラムでは、ねじの材質選定時のヒントになるよう、それぞれの素材の特徴をお伝えします。
目次
1.強度・耐食性・耐熱性を兼ね揃えた「チタン」
鋼やステンレスに匹敵する強度と優れた耐食性・耐熱性を兼ね備えた金属です。
「軽さあたりの強度（比強度）」が非常に高いため、軽量化と強度を両立できる素材として注目されています。
ねじの素材としては、耐食性重視の「純チタン」と、強度重視の「チタン合金」が目的に応じて使い分けられます。
純チタン
純度99.4％以上のチタンを「純チタン」と呼びます。
不純物がごくわずかで、耐食性が非常に高く、特に海水・化学薬品環境に強いのが特徴です。
そのため、海洋機器・化学装置・医療機器などで使用されます。
ねじの素材としては、腐食環境での長期使用に適しています。
ただし、強度はステンレスよりやや低いため、高強度が求められる箇所には後述する64チタンがおすすめです。
64チタン（Ti-6Al-4V）
アルミニウム約6％、バナジウム約4％を含むチタン合金で、チタン合金の代表格です。
純チタンの約2倍の強度を持ちながら、重量は鋼の約60％に抑えられます。
このため、航空機・自動車・レーシング部品など、軽量化と高強度が必要な用途で多く採用されています。
ねじとして使用する場合は、高強度・耐食性・軽量性のバランスが非常に良い素材です。
一方で、加工が難しくコストが高いため、高性能が求められる部位に限定して使われることが多いです。
βチタン
βチタンは、モリブデンやバナジウム、クロムなどのβ安定化元素を多く含むチタン合金です。
熱処理により非常に高い強度を得ることができ、チタン合金の中でも最も高強度なグレードに分類されます。
また、優れた弾性（しなやかさ）と耐食性を兼ね備え、ばね性のある部品や繰り返し荷重を受けるねじにも適しています。
さらに、64チタンに比べて冷間加工性が良いという利点もあり、複雑な形状のねじ加工にも対応しやすい素材です。
2.耐熱性に特化した「ハステロイ」
ニッケルを主成分とし、クロム、モリブデンなどを添加した高機能金属です。
最大の特長は、「驚異的な耐食性」です。
ステンレスやチタンでも歯が立たないような塩酸・硫酸といった強い酸性の薬品や、高温の海水環境下でも優れた耐食性を発揮します
非常に優れた素材ですが、粘り気が強く加工硬化しやすいため、極めて加工が難しい「難削材」としても知られています。
化学プラントや半導体製造装置など、腐食が許されない重要保安部品などに採用されています。
3.化学的な耐食性が高い「インコネル」
ニッケルを主成分とした耐熱合金です。
最大の特長は「極限の耐熱性」で、高温（おおよそ700〜1000℃）の環境下でも強度を維持できます。
ただし、熱伝導率が悪く熱がこもりやすいうえ、高温強度が高いため工具の摩耗が激しく、ハステロイ同様に加工難易度は非常に高い素材です。
ジェットエンジン、ガスタービン、熱処理炉など、高熱と荷重が同時にかかる過酷な環境で使用されます。
ハステロイとインコネルはどちらもニッケル基合金であり、優れた耐食性と耐熱性を持ちますが、インコネルは高温強度や耐熱性に特化し、ハステロイは化学的な耐食性に特化している点で用途が異なります。
4.軽量化なら「アルミ」
アルミの最大の特長は「軽さ」です。
比重は鉄のおよそ1/3と非常に軽く、ドローンやロボットなど徹底した軽量化が求められる用途に最適です。
また、表面に自然形成される酸化皮膜により耐食性も良好で、外観も美しいため装飾用としても使われます。
さらに、熱伝導率が高く、放熱性を求められる部品にも適しています。
ねじの材料としては、純アルミではなく強度を高めたアルミ合金が使用されます。
代表的なアルミ合金をいくつかご紹介します。
4000系合金（Al-Si系）
シリコンを添加することで、熱膨張を抑え、耐摩耗性を高めた合金です。
熱による寸法変化が少なく、摺動部や高温環境下でも安定した性能を発揮します。
銅・ニッケル・マグネシウムなどを加えることで耐熱性もさらに向上し、エンジン周辺部品や機械構造部のねじなどに使用されます。
5000系合金（Al-Mg系）
マグネシウムを添加して強度と耐食性を高めた合金です。
特にA5052は、適度な強度と優れた加工性・耐食性を兼ね備え、一般機械、建築、電気機器など幅広い用途のねじやボルトに使用されています。
軽量でありながら、耐海水性にも優れるため、船舶や屋外構造物にも適しています。
7000系合金（Al-Zn-Mg系）
亜鉛とマグネシウムを添加し、熱処理によってアルミ合金中で最高クラスの強度を実現した合金です。
高強度・高剛性が求められる航空機、精密機器の締結部などに多く用いられます。
一方で、耐食性は他の系統よりやや劣るため、使用環境に応じて表面処理や防食対策が重要です。
5.ばね性・耐食性・耐摩耗性に優れた「りん青銅」
銅にすず（Sn）とりん（P）を加えた合金で、高いばね性（弾性）、そして耐食性・耐摩耗性に優れた素材です。
鋼やステンレスと異なり「非磁性」であるため、磁気を嫌う電子機器やセンサー周りでも使用できます。
一般的な銅や真鍮に比べると高強度で疲労特性にも優れていますが、材料コストはやや高価になる傾向があります。
6.最高ランクの耐熱性「純モリブデン」
純モリブデンは融点が驚異の約2620℃で、鉄の融点（約1538℃）をはるかに超える耐熱性を持ちます。
真空炉や半導体製造装置などの「超高温環境」には欠かせないレアメタルです。
高温下でも強度と形状安定性に優れており、熱膨張係数が低いため高温下でも寸法変化が少なく、熱変形を嫌う精密部品の固定に適しています。
難削材ではありますが、高融点金属の中では比較的加工しやすく、ロケット部品や自動車の試験用部品などに利用されています。
7.軽量×耐食性×絶縁性「セラミック」
無機物を高温で焼き固めて作られる素材で、高硬度・耐摩耗性・耐熱性・耐食性に優れるのが特長です。
金属に比べて軽量でありながら高い強度を持ち、電気的にも絶縁性が高いため、電子部品や機械部品、医療機器など幅広い分野で利用されています。
また、化学的に安定しており、酸やアルカリにも強いことから、過酷な環境下でも性能を維持できます。
一方で、衝撃や急激な温度変化に弱く、もろいという欠点があります。
8.なぜ鋼やステンレスではダメなのか
ねじは、構造物や機械装置の各部を確実に固定するために欠かせない要素部品であり、高温環境・湿潤環境・薬品環境などの厳しい使用条件下で用いられることも少なくありません。
しかし、こうした環境では一般的な炭素鋼製ねじやステンレス製ねじでは十分な耐久性を発揮できない場合があります。
高温下では金属の強度低下や酸化被膜の劣化が起こりやすく、湿潤環境や薬品環境では錆（腐食）の進行が早まり、結果としてねじのゆるみ、固着、折損といった重大なトラブルを引き起こすことがあります。
これらのリスクを防ぐために、より高い耐熱性・耐食性を備えた上記のような高機能素材のねじが求められています。
これらの材料は、腐食性ガスや高温流体にさらされる装置、化学プラント、発電設備、航空宇宙分野などで広く採用されています。
さらに、近年では機械・装置の軽量化ニーズが高まっており、ねじに対しても「軽くて強い」という特性が強く求められています。
特に、チタン合金ねじやアルミねじは、比重が小さく高い比強度（強度／重量比）を有するため、輸送機器やロボット、スポーツ機器などの分野で注目を集めています。
このように、使用環境や要求特性に応じて最適なねじ材料を選定することは、製品全体の信頼性や安全性を確保するうえで極めて重要です。
9.まとめ
年々、ねじに求められる性能や条件は多様化・高度化しています。
一般的な鋼製ねじやステンレス製ねじで対応できる場合もありますが、使用環境や要求特性によってはそれだけでは十分でないケースも少なくありません。
そうした場面で力を発揮するのが、これまでご紹介してきた「高機能素材」を用いたねじです。
イケキンでは、お客様の抱える課題やご使用環境を丁寧にお伺いし、最適なねじをご提案いたします。
また、市場には流通していない特殊仕様のねじの製作も承っております。
「こんなねじがあれば…」というお悩みがございましたら、ぜひお気軽にご相談ください。
貴社のモノづくりを支える最適なソリューションをご提案いたします。
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