在日本，1986~1999年用的鈦建材總計(jì)為2001t,目前的市場(chǎng)規(guī)模已成長(zhǎng)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(lái)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(jì)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(duì)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(lái)均是用在飛機(jī)、熱交換器等功能材料為開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，本文主要敘述了「軋制成形時(shí)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(jiǎn)稱(chēng)"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(guò)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(zhǎng)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(chēng)為PW的波狀凹凸部。這是因?yàn)樵谶吘壍膹澢考捌涓浇貙挾确较虻睦熳冃萎a(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(lái)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(shuō)，屈服拉伸率越大，其PW越小。

據(jù)報(bào)告，鈦晶粒的微細(xì)化，σe增高的過(guò)程中出現(xiàn)了屈服現(xiàn)象，對(duì)PW的控制是有效的，短時(shí)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(guò)在接著的平整道次軋制適度實(shí)施，在0.2%屈服強(qiáng)度時(shí)（σ0.2）提高了，PW得到控制。這相當(dāng)于采用毛面輥實(shí)施平整道次的無(wú)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(guò)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(kāi)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(duì)此，鈦板的生產(chǎn)商開(kāi)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)睢７椒ㄓ袡C(jī)械法和化學(xué)法，或者將二者相結(jié)合。以前開(kāi)發(fā)的方法主要有：精整、壓花、無(wú)光精軋、酸洗、無(wú)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(shuō)明的：光澤是用光澤度（Gs45、Gs60等），白色度是用白色度/明度（L*）來(lái)評(píng)價(jià)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(wú)光精軋

采用平整道次的軋制時(shí)使用了表面帶凹凸的毛面輥將鈦表面處理成凹凸?fàn)睿@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(tái)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(huì)場(chǎng)的大分體育場(chǎng)（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(hù)市須磨海濱水族園（1987年，12t）、東京國(guó)際展示場(chǎng)/東京大廣場(chǎng)（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(lài)性較大。即硝氟酸濃度低時(shí)浸漬過(guò)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(shí)，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(shí)硝酸水溶液的氧化力低下時(shí)均為有色+2或+3價(jià)的鈦腐蝕生成物時(shí)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(shí)其凹凸程度較淺的較致密，沿長(zhǎng)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(duì)硝氟酸水溶液組成等的酸洗條件反應(yīng)較遲鈍。

3.3無(wú)光精軋+酸洗處理相結(jié)合

采用上述的無(wú)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(yáng)光子友神殿（1998年，30t）等均是采用這種方法處理的。

無(wú)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(shí)晶粒單位的凹凸間距較大，無(wú)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(shí)無(wú)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(shí)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(jiàn)光波內(nèi)區(qū)（小于1um級(jí),）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(guó)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(duì)上述鈦表面進(jìn)行意匠性加工，就是采用陽(yáng)極氧化法，進(jìn)行各種膜厚變化的氧化膜厚，通過(guò)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(guò)采用陽(yáng)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(mǎn)宮寶物殿（1998年,4t）等。奈良國(guó)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(kāi)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(wèn)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(zhǎng)的緣故，也可能是因?yàn)楸砻娴腃、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(jià)的，但也不能否認(rèn)初期投資比例較高這一事實(shí)，因此降低成本也是一個(gè)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(guó)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(jì)性與意匠性獲得了高度評(píng)價(jià)，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(shuō)給了日本在國(guó)外開(kāi)展上述獨(dú)創(chuàng)技術(shù)的一個(gè)機(jī)會(huì)。

今后，無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外，除鈦的耐蝕性、意匠性外，從保護(hù)地球環(huán)境問(wèn)題的角度來(lái)考慮，估計(jì)這這方面的用途還會(huì)擴(kuò)大的。