鈦鋅板的研究現(xiàn)狀與發(fā)展展望

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖 655000）

鈦鋅板材作為高級金屬合金板，是一種綠色環(huán)保、壽命長、維護(hù)成本低的新型屋面板[1]，具有耐久性、可靠性，具有長達(dá)80-100年以上的持久特性和自修復(fù)特性，可100%回收循環(huán)使用，加工成本相對較低，板材極具建筑色彩表現(xiàn)力，故而特別適合應(yīng)用于城市的標(biāo)志性建筑。如機(jī)場、會展中心、文化中心、體育場館、高級住宅、高級寫字樓等屋面，還可大量應(yīng)用于屏蔽材料、汽車制造、儀表元件和防腐等領(lǐng)域。

1 鈦鋅板的生產(chǎn)工藝

鈦鋅板最主要的原料是鋅，銅、鈦、鋁等金屬，生產(chǎn)的過程類似鋼鐵軋制薄板。熔煉獲得的合金以液體形式被注入鑄造機(jī)，高溫合金材料在閉合的水循環(huán)系統(tǒng)中冷卻至熔點以下形成固體坯料，固體坯料在冷卻區(qū)和環(huán)形塔中短暫停留以補(bǔ)償前后工序中的微小速度差異，隨后被送入軋機(jī)機(jī)架，最終坯料在軋制機(jī)中通過數(shù)對滾軸滾軋變薄至預(yù)期的厚度。在整個軋制的過程中，機(jī)械的速度、溫度和壓力都是影響材料冶金性能的關(guān)鍵因素，需要被連續(xù)監(jiān)控。最后軋制成型的鋅帶將被卷曲成大型卷材以方便儲存。

在軋制的過程中，金屬的變形部位將產(chǎn)生一定的應(yīng)力，需要在鈦鋅卷材被切割成鈦鋅板之前消除這些可能對建筑產(chǎn)生不利影響的應(yīng)力。卷材在去應(yīng)力系統(tǒng)中被拉伸、彎曲數(shù)次，最終拉直成易于切割的帶條。卷材被縱向和橫向分開后進(jìn)一步加工成用于屋頂，外墻或排水系統(tǒng)的鈦鋅板材。

其中連鑄連軋工藝是鈦鋅卷材生產(chǎn)的核心技術(shù)，保證了特定厚度鋅帶的連續(xù)產(chǎn)出。連鑄連軋技術(shù)的關(guān)鍵在于金屬的鑄造必須和后續(xù)的軋制、繞卷步驟的產(chǎn)出速度一致。

2 鈦鋅板的使用壽命及抗腐蝕能力

在不同的環(huán)境下，0.7mm的鈦鋅板可使用70至100年。鈦鋅板的耐久特性主要歸因于鋅材的抗腐蝕能力，鋅在空氣中氧化后會在表面形成一層致密的鈍化保護(hù)層，從而大幅度降低板材的腐蝕速率。通常鋅的腐蝕率與大氣污染物二氧化硫的濃度息息相關(guān)，二氧化硫濃度越高，鋅的腐蝕速度越快。

對鋅材來說，原鋅的腐蝕速率最大，隨時間增加，在鈍化層的保護(hù)下鋅腐蝕速率隨之下降。因此，鈦鋅板長期（20年）的平均腐蝕速率將比其在第一年中的平均腐蝕速率低得多，約為初始值的60%。由于金屬的腐蝕會導(dǎo)致表面金屬的流失，通常會使用失重法來研究金屬的抗腐蝕能力（軋制的原鋅在經(jīng)過10年的時間后，鋅流失速率約為腐蝕速率的2/3）。

圖1 典型的鈦鋅板材生產(chǎn)工藝

預(yù)鈍化鈦鋅板在表面處理的過程中，模擬并加速了鋅的自然氧化過程，使板材一開始就擁有較低的腐蝕速 率。VMZINC曾 在瑞典斯德哥爾摩市對其0.7mm預(yù)鈍化鈦鋅板的鋅流失速率進(jìn)行測量，從而評估鈦鋅板的抗腐蝕能力。在長達(dá)一年的環(huán)境暴露實驗中，兩種不同顏色的預(yù)鈍化鈦鋅板屋面被45°朝南放置，大氣中二氧化硫的平均濃度在3μg/m3，實驗結(jié)果如下（同時期未鈍化原鋅的鋅流失率為2.3g/m2·a）。

3 國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀

鋅銅鈦合金板主要生產(chǎn)國有德、法、美、比利時和日本。目前國外鋅銅鈦合金主要用于建筑行業(yè)，其它應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓寬之中。歐美各國將鋅金屬產(chǎn)品用在房屋屋頂和雨水排水系統(tǒng)上已有200年的歷史，使用鋅銅鈦合金作為建筑材料也有40余年歷史，主要用于機(jī)場、展覽館、學(xué)校、俱樂部、教堂以及一些輕型結(jié)構(gòu)建筑物屋頂和外墻裝飾[2]。鋅銅鈦合金板生產(chǎn)方面德國是領(lǐng)先者，著名的萊因鋅廠（RHEINZINK）生產(chǎn)的鋅銅鈦合金屋面系統(tǒng)在全球許多大型建筑得到應(yīng)用，其產(chǎn)約為5×104t鋅合金板。其次是法國VMZINC鈦鋅板廠，有年產(chǎn)4×104t鋅合金板，并用于建筑行業(yè)，巴黎85%的屋面都是VMZINC公司的鈦鋅板[3]。再次是西班牙elZinc金屬公司，擁有多年的鈦鋅合金制作和研究經(jīng)驗，是世界上前三的鈦鋅合金生產(chǎn)商之一，年產(chǎn)量達(dá)到70000噸/年。另外美國、比利時等也有大量應(yīng)用。

國內(nèi)鋅銅鈦合金板完全依賴于進(jìn)口，規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)未見相關(guān)報道。開展過鋅銅鈦合金板生產(chǎn)工藝研究的有上海交通大學(xué)、中南大學(xué)、廣州冶金研究院等，但沒有形成鋅銅鈦合金板完整加工工藝，若形成完成加工工藝還需要進(jìn)一步的試驗和研究。

相比鋁鎂合金、彩鋼等金屬建材，鈦鋅板具有耐磨、耐腐蝕、美觀、易維護(hù)的優(yōu)點，但由于價格昂貴，在國內(nèi)定位高端市場。

在歐洲，鈦鋅板在公共建筑和民用建筑上的銷量幾乎持平；在中國鈦鋅板被應(yīng)用到的終端項目中，90%屬于公共建筑，剩下的10%屬于民用建筑。鈦鋅板在中國市場的地域分布明顯，受運(yùn)輸便利性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素影響，鈦鋅板的貿(mào)易商大多數(shù)集中在上海、杭州和廣州。由于鈦鋅板市場小而散，并且建材貿(mào)易商入行門檻低，沒有區(qū)域限制，近幾年來貿(mào)易商所占市場份額逐漸呈分散化趨勢，并沒有出現(xiàn)在業(yè)內(nèi)有絕對影響力的貿(mào)易公司。

隨著鈦鋅板的推廣在中國逐漸深入，鈦鋅板市場開始向中西部推進(jìn)，部分貿(mào)易商嘗試向西北布局，西北地區(qū)未來發(fā)展?jié)摿Υ笾饕軆牲c因素影響：1）國有企業(yè)多、政府性項目集中；2）市場化程度相對較低，競爭少。鈦鋅板在國內(nèi)較少用于民用建筑，主要受三點影響：1）中國由于土地性質(zhì)的關(guān)系，高端自建房比較少；2）中國房屋建筑產(chǎn)權(quán)僅為70年，鈦鋅板壽命長的優(yōu)點難以體現(xiàn)；3）商品房開發(fā)商會更多地考慮造房成本和建筑的實用性。而公有建筑一般由政府主導(dǎo)，對價格敏感度低，且會更多地考慮到建筑使用壽命以及追求外觀的獨特性。

4 產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點

相比鋁鎂合金、彩鋼等金屬建材，鈦鋅板具有耐磨、耐腐蝕、美觀、易維護(hù)的優(yōu)點，但由于價格昂貴，在國內(nèi)定位高端市場。

（1）依賴進(jìn)口

歐洲為鈦鋅板的發(fā)源地，歐洲制造商至今一直主導(dǎo)著全球鈦鋅板的生產(chǎn)與推廣。如若中國本土沒有新的鈦鋅板生產(chǎn)商出現(xiàn)，中國鈦鋅板市場將長期依賴進(jìn)口。

（2）設(shè)計師推動

設(shè)計師在鈦鋅板供應(yīng)決策鏈中起關(guān)鍵作用，設(shè)計師的審美與喜好直接導(dǎo)向了不同類型建材的選擇。在中國，鈦鋅板的應(yīng)用很大程度上由設(shè)計師來推動。

（3）定位高端建材，市場規(guī)模較小

鈦鋅板的原料成本決定了他的產(chǎn)品定位是對價格敏感度較低的高端、小眾用戶。

（4）邊際效益高

鈦鋅板的定位高端，市場參與者少，決定了他的高利潤。

（5）核心賣點獨特

鈦鋅板以產(chǎn)品高雅的外觀、環(huán)保的理念、可修復(fù)的屬性等為核心賣點推廣到項目市場。

5 未來發(fā)展趨勢

（1）公共建筑依舊是鈦鋅板的主要終端應(yīng)用

公共建筑由政府主導(dǎo)，包括提升市政形象的地標(biāo)性建筑和彰顯藝術(shù)感的參數(shù)化建筑。公共建筑多由國企注資投建，國有企業(yè)雄厚的資本實力使他們對價格的敏感度更低，公共建筑的性質(zhì)也使企業(yè)更多地關(guān)注建筑主體的質(zhì)量和外觀效果。未來，鈦鋅板將依然大比例應(yīng)用到公共建筑領(lǐng)域[4]。

（2）舊建筑改造是鈦鋅板的潛在市場

目前國內(nèi)鈦鋅板主要被應(yīng)用在新籌建的高端屋體上，但從歐洲鈦鋅板的應(yīng)用經(jīng)驗來看，超過60%的鈦鋅板被用于建筑的翻新改造。隨著中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的消費升級，以及舊有建筑主體的老化，國內(nèi)舊建筑翻新市場潛力巨大，天津鼓樓商業(yè)街改造也讓我們看到了鈦鋅板在國內(nèi)改建市場應(yīng)用的可能性。

（3）結(jié)合其他建材，組合推廣

鈦鋅板材質(zhì)柔軟、成本高，其美學(xué)功能高于建筑功能，在建筑上可使用的地方存在局限性?，F(xiàn)有的鈦鋅板安裝系統(tǒng)也普遍需要混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等作為支撐，鈦鋅板系統(tǒng)的固定模式在建筑安裝上的靈活度依然有限。如果企業(yè)在推廣鈦鋅板的同時，能和其他建材相結(jié)合，使不同的建材都凸顯出本身的品質(zhì)和優(yōu)勢，鈦鋅板系統(tǒng)的功能和定價將更為靈活，有助于其進(jìn)一步拓展市場。

（4）增加品牌吸引力，搶占高端用戶為企業(yè)制勝關(guān)鍵

鈦鋅板在制作工藝上與普通鋅板相近，主要區(qū)別在于表面處理過程中產(chǎn)生的不同顏色與紋理，相近的性能使生產(chǎn)商在搶占市場時面臨來自其他鈦鋅板品牌的強(qiáng)有力競爭，品牌的市場推廣和滲透顯得格外重要。在這種情況下，提升品牌的知名度、增加產(chǎn)品的溢價尤為關(guān)鍵。

（5）鈦鋅板被運(yùn)用于自建住宅

相較于房產(chǎn)開發(fā)商與項目承包商，房主本身在籌建房子時不需要考慮建造項目的獲利能力。另外，私人自建住宅造價昂貴，客戶對價格敏感度較低，建筑品質(zhì)是他們關(guān)注的重點，鈦鋅板卓越的性能對于高端住宅屬于錦上添花。