鈦鋅板的研究現狀與發展展望

（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，是一種綠色環保、壽命長、維護成本低的新型屋面板[1]，具有耐久性、可靠性，具有長達80-100年以上的持久特性和自修復特性，可100%回收循環使用，加工成本相對較低，板材極具建筑色彩表現力，故而特別適合應用于城市的標志性建筑。如機場、會展中心、文化中心、體育場館、高級住宅、高級寫字樓等屋面，還可大量應用于屏蔽材料、汽車制造、儀表元件和防腐等領域。

1 鈦鋅板的生產工藝

鈦鋅板最主要的原料是鋅，銅、鈦、鋁等金屬，生產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，高溫合金材料在閉合的水循環系統中冷卻至熔點以下形成固體坯料，固體坯料在冷卻區和環形塔中短暫停留以補償前后工序中的微小速度差異，隨后被送入軋機機架，最終坯料在軋制機中通過數對滾軸滾軋變薄至預期的厚度。在整個軋制的過程中，機械的速度、溫度和壓力都是影響材料冶金性能的關鍵因素，需要被連續監控。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生一定的應力，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生不利影響的應力。卷材在去應力系統中被拉伸、彎曲數次，最終拉直成易于切割的帶條。卷材被縱向和橫向分開后進一步加工成用于屋頂，外墻或排水系統的鈦鋅板材。

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

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，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工藝

預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預鈍化鈦鋅板的鋅流失速率進行測量，從而評估鈦鋅板的抗腐蝕能力。在長達一年的環境暴露實驗中，兩種不同顏色的預鈍化鈦鋅板屋面被45°朝南放置，大氣中二氧化硫的平均濃度在3μg/m3，實驗結果如下（同時期未鈍化原鋅的鋅流失率為2.3g/m2·a）。

3 國內外研究應用現狀

鋅銅鈦合金板主要生產國有德、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，其它應用領域也在不斷拓寬之中。歐美各國將鋅金屬產品用在房屋屋頂和雨水排水系統上已有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，主要用于機場、展覽館、學校、俱樂部、教堂以及一些輕型結構建筑物屋頂和外墻裝飾[2]。鋅銅鈦合金板生產方面德國是領先者，著名的萊因鋅廠（RHEINZINK）生產的鋅銅鈦合金屋面系統在全球許多大型建筑得到應用，其產約為5×104t鋅合金板。其次是法國VMZINC鈦鋅板廠，有年產4×104t鋅合金板，并用于建筑行業，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驗，是世界上前三的鈦鋅合金生產商之一，年產量達到70000噸/年。另外美國、比利時等也有大量應用。

國內鋅銅鈦合金板完全依賴于進口，規模化生產企業未見相關報道。開展過鋅銅鈦合金板生產工藝研究的有上海交通大學、中南大學、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、易維護的優點，但由于價格昂貴，在國內定位高端市場。

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，受運輸便利性和經濟發展因素影響，鈦鋅板的貿易商大多數集中在上海、杭州和廣州。由于鈦鋅板市場小而散，并且建材貿易商入行門檻低，沒有區域限制，近幾年來貿易商所占市場份額逐漸呈分散化趨勢，并沒有出現在業內有絕對影響力的貿易公司。

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，部分貿易商嘗試向西北布局，西北地區未來發展潛力大主要受兩點因素影響：1）國有企業多、政府性項目集中；2）市場化程度相對較低，競爭少。鈦鋅板在國內較少用于民用建筑，主要受三點影響：1）中國由于土地性質的關系，高端自建房比較少；2）中國房屋建筑產權僅為70年，鈦鋅板壽命長的優點難以體現；3）商品房開發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，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 產業發展特點

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、易維護的優點，但由于價格昂貴，在國內定位高端市場。

（1）依賴進口

歐洲為鈦鋅板的發源地，歐洲制造商至今一直主導著全球鈦鋅板的生產與推廣。如若中國本土沒有新的鈦鋅板生產商出現，中國鈦鋅板市場將長期依賴進口。

（2）設計師推動

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

（3）定位高端建材，市場規模較小

鈦鋅板的原料成本決定了他的產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

鈦鋅板以產品高雅的外觀、環保的理念、可修復的屬性等為核心賣點推廣到項目市場。

5 未來發展趨勢

（1）公共建筑依舊是鈦鋅板的主要終端應用

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

（2）舊建筑改造是鈦鋅板的潛在市場

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

（3）結合其他建材，組合推廣

鈦鋅板材質柔軟、成本高，其美學功能高于建筑功能，在建筑上可使用的地方存在局限性。現有的鈦鋅板安裝系統也普遍需要混凝土、鋼結構等作為支撐，鈦鋅板系統的固定模式在建筑安裝上的靈活度依然有限。如果企業在推廣鈦鋅板的同時，能和其他建材相結合，使不同的建材都凸顯出本身的品質和優勢，鈦鋅板系統的功能和定價將更為靈活，有助于其進一步拓展市場。

（4）增加品牌吸引力，搶占高端用戶為企業制勝關鍵

鈦鋅板在制作工藝上與普通鋅板相近，主要區別在于表面處理過程中產生的不同顏色與紋理，相近的性能使生產商在搶占市場時面臨來自其他鈦鋅板品牌的強有力競爭，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、增加產品的溢價尤為關鍵。

（5）鈦鋅板被運用于自建住宅

相較于房產開發商與項目承包商，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，建筑品質是他們關注的重點，鈦鋅板卓越的性能對于高端住宅屬于錦上添花。