在日本，1986~1999年用的鈦建材總計為2001t,目前的市場規(guī)模已成長為200t/a。具體用在建筑物的部位是屋頂63%、外壁31%、紀(jì)念碑及其它占6%。建材用鈦基本上100%為工業(yè)純鈦，數(shù)年來采用的理由分別為耐蝕性占60~80%，意匠性占25~60%，鈦印象占15~50%（重復(fù)計件的結(jié)果）。從鈦的高耐蝕性看，考慮到維修費(fèi)用的循環(huán)成本（LCC）并不比其它金屬高，在苛刻的環(huán)境下多用在海濱、火山地帶的建筑物上，尤其是作為防止酸性雨對策是有效的。另外，鈦比其它金屬的熱膨脹系數(shù)低，輕量，更適合用作建材。

鈦還有其它特性，采用的理由多為意匠性、鈦印象，而建筑物又較重視藝術(shù)性、及環(huán)境的調(diào)和性等。因此，鈦歷來均是用在飛機(jī)、熱交換器等功能材料為開發(fā)重點，本文主要敘述了「軋制成形時的袋波控制」及「根據(jù)需要的各種表面處理」。

2袋波（pocket wave，以下簡稱"PW"）的抑制

一般金屬屋頂?shù)慕雍隙嗖捎煤附优c組裝相結(jié)合的工藝，即通過軋制成形將帶狀板的兩邊緣彎曲加工成易接合的各種形狀（大多為L字型）。但軋制成形中帶狀板的寬幅中心未成形部（波部）形成了被稱為PW的波狀凹凸部。這是因為在邊緣的彎曲部及其附近，沿寬度方向的拉伸變形產(chǎn)生縱向收縮變形，在波部由于壓縮力的作用產(chǎn)生了縱向彈性彎曲的"撓度"的緣故。PW控制是控制來自彎曲部的變形擴(kuò)展（即使變形局部化），鋼板的屈服強(qiáng)度高，即比例極限（σe）高，加工硬化小，也可進(jìn)一步說，屈服拉伸率越大，其PW越小。

據(jù)報告，鈦晶粒的微細(xì)化，σe增高的過程中出現(xiàn)了屈服現(xiàn)象，對PW的控制是有效的，短時間退火可能的連續(xù)退火酸洗有利于獲得微細(xì)晶粒。分批式真空退火可通過在接著的平整道次軋制適度實施，在0.2%屈服強(qiáng)度時（σ0.2）提高了，PW得到控制。這相當(dāng)于采用毛面輥實施平整道次的無光精軋法。將帶狀鈦板的邊緣預(yù)先加工成波浪邊，吸收軋制成形的彎曲加工過程中產(chǎn)生縱向收縮的方法也是非常有效的。

3表面處理的開發(fā)

隨著鈦建材的需求增加，作為意匠性的表面防刺眼性（不晃眼），即要求表面的光澤較低，有比較柔和的色澤。針對此，鈦板的生產(chǎn)商開發(fā)了各種表面處理法。為了提高防刺眼性，將鈦板的表面加工成微細(xì)凹凸?fàn)?。方法有機(jī)械法和化學(xué)法，或者將二者相結(jié)合。以前開發(fā)的方法主要有：精整、壓花、無光精軋、酸洗、無光精軋+酸洗的組合、氧化鋁噴丸處理以及著色材的研制等。

關(guān)于表面特性指標(biāo)是這樣說明的：光澤是用光澤度（Gs45、Gs60等），白色度是用白色度/明度（L*）來評價的。用肉眼看，光澤度越小，光澤越小；L*越大，越呈白色調(diào)。

3.1無光精軋

采用平整道次的軋制時使用了表面帶凹凸的毛面輥將鈦表面處理成凹凸?fàn)?，這是一種機(jī)械的方法。這樣處理后的表面呈帶有若干光澤的凹凸質(zhì)感。如炮臺的富士電視總公司大樓的球體展望室（1996年，14t）、沖繩縣立武道館（1997年，23t）、大阪市港區(qū)體育中心（1995年，21t），最近于2002年世界杯賽會場的大分體育場（2001,80t）等均使用了這種表面處理方法。

3.2酸洗處理

采用硝氟酸等使鈦表面溶削，形成了晶粒單位的微細(xì)凹凸的化學(xué)方法。呈比較白的色調(diào)，如神戶市須磨海濱水族園（1987年，12t）、東京國際展示場/東京大廣場（1995年，140t）、熊本市綜合室內(nèi)游泳池（1997年，30t）。

本方法就是將鈦的表面溶削，溶削量的變化與硝氟酸水溶液的組成與鈦晶粒直徑的依賴性較大。即硝氟酸濃度低時浸漬過程中的晶粒單位的凹凸較明顯；而隨著其濃度的升高，表面則較平滑。氟酸與硝酸的濃度比的影響也較大。硝酸濃度越低，表面不光滑，其表面的光澤度也較低。氟酸濃度較高時，鈦溶解度在晶粒方位的各向異性，形成了晶粒單位的凹凸，光也呈紊亂反射，但硝酸濃度的增加則控制了各向異性，其表面也較平滑。L*也因酸洗而形成的凹凸增高。硝酸濃度非常低時硝酸水溶液的氧化力低下時均為有色+2或+3價的鈦腐蝕生成物時茶色的污物的發(fā)生，導(dǎo)致了L*降低。

除硝氟酸水溶液的組成外，決定光澤度的重要因素就是鈦的晶粒直徑。如上所述，硝氟酸水溶液溶削的表面形成了晶粒單位的凹凸，所以其晶粒直徑較小時其凹凸程度較淺的較致密，沿長度方向的較多。結(jié)果，晶粒直徑越小其光澤度較低。隨著晶粒直徑的微細(xì)化，光澤度對硝氟酸水溶液組成等的酸洗條件反應(yīng)較遲鈍。

3.3無光精軋+酸洗處理相結(jié)合

采用上述的無光精軋與酸洗相結(jié)合的方法處理的表面狀態(tài)是在白色之中有鈦固有色調(diào)與質(zhì)感的凹凸。福崗圓屋頂（1995年,60t）、三重縣立看護(hù)大學(xué)(1997,30t)、 宗教團(tuán)體陽光子友神殿（1998年，30t）等均是采用這種方法處理的。

無光精軋后形成初期凹凸，再用硝氟酸酸洗溶削掉而形成了新晶粒度單位的凹凸，也決定了相應(yīng)的光澤度。鈦晶粒較粗時晶粒單位的凹凸間距較大，無光精軋與order相吻合，精軋后的光澤度起主導(dǎo)作用。另一方面，晶粒較細(xì)時無光精軋的凹凸也受硝氟酸溶削后的致密的晶粒單位的凹凸所支配。即便是短時間內(nèi)形成了極微細(xì)的凹凸，該凹凸較淺，基本上不影響光澤度。在可見光波內(nèi)區(qū)（小于1um級,）散射很充分，因此L*也急劇增加

3.4氧化鋁粒子噴丸處理

將氧化鋁粒子噴丸到鈦表面是一種機(jī)械方法，這樣形成的表面呈鋒利的的極微細(xì)凹凸。光澤度較低，呈灰色的協(xié)調(diào)的色調(diào)，與日本瓦相似。如一休寺（1992年,1t），東京國立博物館/平成館(1997,13t)、九段下的昭和館外壁（1998年，57t）。

3.5著色材

對上述鈦表面進(jìn)行意匠性加工，就是采用陽極氧化法，進(jìn)行各種膜厚變化的氧化膜厚，通過衍涉著色的方法。青色與金色等是用這種方法可得到是鮮艷的色調(diào)。

氧化鋁粒噴砂處理后，通過采用陽極氧化法著色為綠色，表面與銅的綠青色相似的表面，在受酸性雨困擾的神社屋頂有所采用，如大德寺/黃梅院（1996年，2t），北野天滿宮寶物殿（1998年,4t）等。奈良國立博物館（1997年,12t），為了使采用金色鋼的已經(jīng)設(shè)立的博物館的色調(diào)相吻合，采用了氧化鋁粒噴砂后為茶色（金色）的鈦。

4今后展望

以上較重視建筑物的觀賞性，所以開發(fā)了袋波的控制方法與各種各樣的質(zhì)感、色調(diào)的表面處理方法，并已逐漸工業(yè)化。最近，鈦建材課題所涉及的課題之一就是變色問題，即一部分施工后的鈦金屬色逐漸產(chǎn)生了帶茶色味的現(xiàn)象。變色的原因除污染外，可能是由于鈦表面氧化膜生長的緣故，也可能是因為表面的C、TiC、F等影響的緣故，工業(yè)的改進(jìn)技術(shù)、污染及變色消除的技術(shù)也正在討論中。

其它從商品壽命成本看，與其它金屬相比決不是高價的，但也不能否認(rèn)初期投資比例較高這一事實，因此降低成本也是一個課題。如上所述的表面控制，則不是在歐美，而是在日本才有的獨(dú)創(chuàng)的先進(jìn)技術(shù)，期待不僅僅停留在建材及其它外壁品的意匠性上，期待這種技術(shù)能擴(kuò)大在其它用途上。

在日本以外的國家，如西班牙的GUGGENHEIM美術(shù)館的外壁（1997年，80t）使用了鈦，其設(shè)計性與意匠性獲得了高度評價，以此為轉(zhuǎn)機(jī)，紐約的Conde Nasta公司大樓的露天咖啡館的內(nèi)裝也使用了鈦（1999年,5t）。這樣就掀起了一股大型建筑物采用鈦的熱潮，如北京的大劇院、阿布扎比等也正在討論鈦的采用，也可以說給了日本在國外開展上述獨(dú)創(chuàng)技術(shù)的一個機(jī)會。

今后，無論是在國內(nèi)還是在國外，除鈦的耐蝕性、意匠性外，從保護(hù)地球環(huán)境問題的角度來考慮，估計這這方面的用途還會擴(kuò)大的。