一、國內鈦建材市場前景瞻望
我國建筑業用鈦還處在起步階段,用量相對很小。我國有著漫長的海岸線、沿海建筑受海洋氣候影響很大,無論從美觀、藝術性的角度出發,還是考慮建筑的耐蝕性,用鈦來取代常規建筑用金屬材料也將成為一個趨勢。國家大劇院項目 2001 年開工建設,2007年正式使用,拉開了我國鈦建材大量應用的帷幕。同時也為我國的建筑設計師、建筑工程師、鈦材專家以及鈦材加工企業開辟了一個嶄新的空間。

二、世界上現行幾種鈦建材表面處理方法
根據資料介紹,鈦材表面的處理方法大致有六種,現逐一介紹及分析:
1、噴砂法
用一定粒度的噴丸對鈦材表面進行噴砂,使鈦材表面粗糙毛化。降低了表面反光性,缺點是在處理薄板時容易使板材變形。
2、酸洗法
在 HF + HNO3 的酸液中處理表面,使板材表面呈現鈦的本色,缺點是顏色單一,使用中易破壞表面顏色一致性,相對不太適合裝飾業。
3、軋制壓花法
將軋輥表面經過預處理后,再對鈦板進行平整,使鈦板表面產生規律凹凸感。此方法的關鍵是軋輥的表面處理,國內現有的幾種處理方法為噴砂處理、電火花處理,激光處理。
4、陽極氧化法
本方法色調控制是利用陽極氧化裝置 , 給一額定電壓 , 并隨著電壓的上升 , 顏色發生變化。此方法又可分為直流電解陽極氧化法、交流電解陽極氧化法、溶液中激光照射多彩化處理、厚膜陽極氧化法及化學氧化法。
直流電解設定電壓為交流電解設定電壓的某倍時,可得到相同的顏色。依據電壓的升高,顏色變化如下:金色,赤紫,青紫,黃色,紫色,青色,青綠,綠色,黃綠。
要進行鈦材的多彩化著色處理,可用遮蓋法和陽極氧化處理結合起來,但工藝過程復雜。可在溶液中用激光照射的方法進行鈦的多彩化處理,其方法是在溶液中對鈦表面進行激光照射,由于陽極氧化和激光照射同時進行被激光照射的部位發生蝕刻使氧化膜變薄,激光照射后的部位在二次陽極氧化時,發生蝕刻的部位電阻減小電流大,氧化膜形成時與未經激光照射部分形成的氧化膜厚薄不同,顏色各異,這樣重復進行多次可得到多色彩的鈦表面。
5、軋制壓花法+酸洗
它采取了軋制法和酸洗法的優點,使有著規律凹凸感的鈦表面透著鈦金屬應有的金屬色感,可以在應用中給人以高貴、凝重的感覺。
6、噴砂 + 著色法
此方法降低了板材表面的反光性,同時又得到了所需要的表面色彩,在裝飾業也倍受青睞。
三、從以上 6 種方法分析,開發下列幾種表面的建筑用鈦板材,具體方案有:
(一)軋制平整表面
此方法生產的鈦材,表面反光性大大降低。技術關鍵是軋輥的預處理,經過專門研究的軋輥的處理方法。結合實際情況分析,對軋輥進行了電火花或激光處理,分別對0.5mm、1.5mm的純鈦板材軋制平整,獲得出所需的鈦表面。具體試制方案如下:
1、試制的牌號有工業純鈦TA0、TA1、TA2,厚度分1.5mm和0.5mm 兩種規格。
2、板材簡明生產工藝流程
坯修→ 加熱→ 熱軋→ 熱矯→ 下料→ 加熱→ 熱軋→ 半成品退火→ 修磨→冷軋→ 脫油→ 退火→氧化表面處理→平整→熱校形 →表面去氧化皮
3、軋輥的處理方法
電火花處理或激光處理。
4、平整變形量的確定
做不同變形量試驗:5%, 10%, 15%,20%。比較表面,確定平整最佳變形量。
5、平整后后部工藝的確定
平整后,進行以上兩種方法的處理,比較表面,確定平整后的生產工藝。在平整0.5、1.5 板材時,分別進行了一道次、兩道次、多道次的平整,平整后測量其厚度變化,發現 1.5 板材經過一道次及多道次后,厚度變為 1.43、1.40,且多道次平整后板型較好,而對于0.5板材由于較薄其厚度并未變化,兩規格表面毛化效果都較好。
(二)彩色大晶粒表面
世界上此方法采用的比較多。可先對板材進行高溫成品退火,獲得粗大的等軸晶,然后再進行陽極氧化處理。具體方案如下:
1、試制產品的規格和牌號
工業純鈦TA0、TA1、TA2,厚度是 1.0mm,0.5mm兩種規格。
2、材簡明生產工藝流程
坯修→ 加熱→ 熱軋→ 熱矯→ 下料→ 加熱→ 熱軋→ 半成品退火→ 修磨→冷軋→ 除油→ 退火→ 表面去氧化皮→陽極氧化處理經過最后一道工序陽極氧化后,鈦板表面非常漂亮,表面出現明顯的各種不同的彩色區域,就是大晶粒區域。這種色彩有著很好的視覺沖擊力,運用在建筑裝飾上還是非常合適的。
參考文獻:
[1]姚文靜. 韓國成功研發高強高成型性純鈦板材軋制工藝[J]. 中國鈦業, 2019(2):46-47.
[2] 李興宇 , 李芳 , 華學明 , 等 . Laser welding technology of industrial pure titanium TA2%工業純鈦 TA2 板激光焊接工藝 [J]. 電焊機 , 2018, 048(007):19-24,35.
[3] 周磊磊 . 離焦量對純鈦薄板對接焊縫性能的影響 [J]. 激光技術 , 2019, 43(03):111-114.
[4] 朱立華 . 純鈦板材超聲噴丸表面處理實驗與建模研究 [D]. 2019.
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