金属って何？
金属材料学って何？
金属材料学って何？
チタンは地球の奥深くから取り出されたルチル鉱石を精製して作られたマテリアルです。 ジュエリーとなる宝石も地球の奥で、長い時間を経て作られた鉱石が採掘され、それを磨き上げたものです。 地球にはもともと酸素がありませんでしたが、シアノバクテリアという微生物が歴史上重要な役割を果たしました。 チタンと人間が出会うまでに時間がかかったためチタンのことを新しい金属という位置づけをしていますが、チタンも地球の中にずっとあったもの。地中に存在し続けてきたものです。 ではなぜチタンが見つけられなかったのか、それはチタンと酸素の結び付きです。 空気の中には約２０％の酸素があります。その酸素のある環境でチタンをチタンとして取り出すことがむずかしい。だから地中にはこれがチタンですよという塊りがごろっと埋まっていて、それを取り出すということではないのです。チタンともととなる酸化物の姿で埋まっています。ルチル鉱石やチタン鉄鉱石として。 自然界には無いチタンを技術によって得ています。そして開発されるのは、さらに純チタンを改良し、高耐食性を備えた アルファーチタン、ベーターチタンだそうです。
金属は合金も金属ですから無限にあります。何種類とは数えられません。化学組成を組み替えていくらでも合金を作りだすことができるからです。
*参照金属の基本としくみ材料学入門的参考書
ベーターチタンは合金で、純チタンではなく、弓のようにたわむ、まるでゴムのようにしなり曲がる弾力性を持たせた合金です。ゴルフクラブが純チタンだったら硬くてポきっと折れてしまうか、曲がったまま戻りませんが、ベーターチタンなら弾力によって飛距離が出せます。ヘッド部分には鋳造用のα-βチタン（Tiチタン＋Alアルミニウムを６％、Vバナジウム ４％添加）と鍛造用のβチタン（Tiチタン＋Vバナジウム１５％、Crクロム３％、Sn錫３％、Alアルミニウム３％添加）などが使用されます。耐食性が要求される用途分野では、Ru ルテニウムあるいは Pd パラジウムといった地球資源的に将来の安定供給が望めない高価な貴金属を含んでいる α 型のチタン合金が使用されます。Ruルテニウムは白金族の中で最も希少な金属です。
実際に固体として存在している金属というのは、完璧な安定した完全結晶としてあるというよりも常にポテンシャルを内砲していて電子が動こうとしています。そして同じ組成の同じ名前の金属だったとしても、その固体の示す特性は異なった様相を呈していいます。内部組織、材料組織が異なるためです。
金属がそのまま地中に埋まっているのではなく、地球から採ってきた、掘ってきた鉱物＝ミネラルを金属にするには、精錬がなされて金属を手にすることができます。還元反応によっておこるものです。もともとの鉱物というのは酸化物や硫化物などです。もっとも地中の中の姿とそっくりな状態でゴールドとプラチナは掘りだされますが。その化学組成を人工的に精錬して調整されたものが金属として手にできる形にされています。ジルコニウムとハフニウムがもともとまざっていた金属だったものを、原子力核エネルギーのために、炉心に利用する目的でハフニウムが必要になり、現代でジルコニウムとハフニウムが先進技術により分離され取り出されました。
変形したり伸びたりものすごく変化できる金属。そして合金になるとますます複雑。曲がり方も変わってくる。伸びも色も。
まず光合成とは
緑の葉っぱは日光だけでなく電灯の光でも水と二酸化炭素さえあれば酸素とブドウ糖を生成できます。このブドウ糖が植物の栄養となります。植物は食べなくても生きていけるのは自家生成できるからなのですね。
そしてチタンの場合、紫外線光を二酸化チタンと水の界面に照射すると水を水素と酸素に分解されます。
チタンは外部から熱や光のエネルギーをもらうと電子はエネルギーギャップを飛び越えて価電子帯から伝導体へと移れるのだそうです。
「電子が金属の表面から飛び出すにはあるエネルギーの壁を超える必要がある」と仮定したのはアインシュタインだそうです。これは金属アレルギーがどうして金属の表面からイオンが飛び出すかにつながることだと感じます。光には波長があります。波長が短い、長いの違いは、短いと振動数が高いので強い光となります。これが紫外線。そして波長が長いのが赤外線＝弱いエネルギー。こたつが発するのは赤外線なので、弱いから日焼けしません。赤外線で皮膚に化学変化は起きないということ。どんなにこたつに長く入っても日焼けしませんが、紫外線は日焼けサロンの光です。時間に気をつけないと焼けすぎてしまう強いエネルギーです。チタンが水を分解するためにはこの日焼けする方の紫外線でなければ水素と酸素に分解される化学変化が起こせません。チタンの紫外線による光触媒は殺菌や汚れの分解にも応用されているものです。光触媒の最初の応用例はトンネル。ライトの表面に酸化チタンが塗られ排気ガスによって排気される汚れを分解します。渋谷と原宿をつなぐ明治通りに全面ガラス張りのアウディビルがありますが、光触媒の酸化チタンが塗られており、雨が流れるだけで汚れも流れ落ち曇り知らずな光景を実際に見る事ができます。
除外すべき皮膚検査、六価クロム、水銀、カドミウム、鉛
温泉や天然鉱泉に溶けている天然のミネラルは金属イオンなので金属アレルギーになる可能性があります