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純鈦還是鈦合金 TC4?鈦材選型看強度、耐蝕與加工三件事
密度幾乎一樣,抗拉強度差一倍以上——但強度高的那個,耐蝕與加工性反而要讓步。
嘉鴻關係企業工程團隊 · 閱讀時間約 7 分鐘
鈦材詢價最常見的兩句話是「我要鈦的」和「鈦合金多少錢」。但鈦不是一種材料:純鈦(商業純鈦)與鈦合金 TC4(Ti-6Al-4V)是兩種取向完全不同的東西,價格與交期也不一樣。
這篇把兩者的差別用數字列清楚,並說明什麼情況下加錢換 TC4 是值得的、什麼情況下純鈦才是對的選擇。
一、純鈦 vs 鈦合金 TC4:數字放在一起看
| 項目 | 純鈦(商業純鈦) | 鈦合金 TC4(Ti-6Al-4V) |
|---|---|---|
| 成分 | Ti 99.2% 以上 | Al 5.5–6.75%、V 3.5–4.5%,其餘為 Ti |
| 抗拉強度 | 最低 345 MPa(Grade 2,ASTM B265) | 900–950 MPa(降伏 880–920 MPa) |
| 密度 | 4.502 g/cm³ | 4.429–4.512 g/cm³ |
| 耐蝕 | 表面自然生成緻密氧化膜,海水與含氯環境表現最佳 | 同樣有氧化膜保護,耐蝕性優於不鏽鋼與鈷基合金 |
| 加工與成形 | 延展性好,好彎、好焊、好做薄件 | 強度高,相對難加工,成本與工時上升 |
| 磁性 | 兩者皆非鐵磁性——醫療器材的 MRI 相容性依各器材標示 | |
數值為常見規範與典型值,實際以材質證明書為準。
要的是耐蝕、要彎要焊要做薄件 → 純鈦。要的是強度重量比、承力結構件 → TC4。密度幾乎一樣,所以 TC4 換到的純粹是強度。
二、鈦最強的地方,也有它打不過的環境
鈦一暴露在空氣中,表面立刻生成一層緻密、不透氣的鈍化氧化膜,這層膜就是它耐蝕的全部來源。海水、含氯環境、海水淡化廠的熱交換器都是鈦的主場。
但這層膜不是萬能的。鈦會溶於稀氫氟酸、熱鹽酸與熱硫酸;在高溫(550°C 以上)等條件下也會與氯氣劇烈反應。所以「鈦最耐蝕」這句話要加條件——它耐的是氧化性與含氯環境,不是還原性強酸。製程裡有 HF,就不要用鈦。
三、常見問題
純鈦和鈦合金 TC4 差在哪?我該用哪一個?
主要差在強度。純鈦(Grade 2)抗拉強度最低 345 MPa(ASTM B265,實際批次值以材質證明書為準),TC4(Ti-6Al-4V,含鋁 5.5–6.75%、釩 3.5–4.5%)為 900–950 MPa,而兩者密度幾乎相同(約 4.4–4.5 g/cm³)。所以 TC4 換到的是強度重量比,代價是加工較困難、成本較高。要耐蝕、要彎要焊要做薄件用純鈦;要承力結構件用 TC4。
鈦材價格由什麼決定?為什麼報價差這麼多?
四項:牌號(純鈦或 TC4)、型式(片、棒、管、網、絲、粒、塊的加工程度不同)、規格(厚度、直徑、目數越極端,成本越高)、數量與是否需要裁切沖型。鈦的原料本身就是主要成本,與銅鋁那種「材料便宜、加工貴」的結構相反,所以規格一改、價格就會明顯變動。詢價時把牌號、型式、尺寸與數量一起給,報價才會準。
鈦真的什麼都不怕嗎?
不是。鈦的耐蝕來自表面自然生成的緻密氧化膜,在海水、含氯環境與氧化性條件下表現極佳;但它會溶於稀氫氟酸、熱鹽酸與熱硫酸,在高溫(550°C 以上)等條件下也會與氯氣劇烈反應。製程裡有 HF 或熱還原性強酸,就不要用鈦。
鈦會被磁鐵吸嗎?可以進 MRI 嗎?
鈦為非鐵磁性材料,不會被磁鐵吸引;醫療器材能否進行磁振造影(MRI)檢查,依各器材的 MRI 相容性標示。量測設備、磁場敏感治具需要非磁性材料時,鈦與純銅、鋁同屬可考慮的選項。
鈦網要選編織網還是拉伸網?
要精確孔徑、做過濾或篩分用編織網(常備 100/150/200 目);要當電極、需要整片導通且不怕線頭鬆脫,用拉伸網(3×6、4.5×6、6×12 mm 菱形孔)。電解與電鍍陽極多半指定拉伸網。
圖面只寫「鈦」,詢價時要補什麼?
補四項:牌號(純鈦或 TC4)、型式(片/棒/管/網/絲/粒/塊)、尺寸與公差、使用環境(是否接觸酸、氯或高溫)。其中使用環境最常被省略,但它會決定牌號能不能用。
四、對照您的需求,直接查表
| 您的需求 | 建議牌號與型式 | 官網對應品項 |
|---|---|---|
| 海水、含氯環境的耐蝕件 | 純鈦(片/棒/管) | 鈦片、鈦棒、鈦管 |
| 承力結構件、要強度重量比 | TC4 鈦合金片 | 金屬合金片系列(鈦合金片) |
| 電解、電鍍陽極 | 鈦拉伸網 | 金屬網系列(鈦網) |
| 過濾、篩分 | 鈦編織網 100–200 目 | 金屬網系列(鈦網) |
| 繞線、電極引線 | 鈦絲 | 金屬絲系列(鈦絲) |
| 蒸鍍原料、熔煉添加 | 鈦粒/鈦塊 | 金屬粒系列(鈦粒)、金屬塊系列(鈦塊) |
| 高比表面積電極載體 | 鈦泡沫片 | 金屬泡沫系列(鈦/鐵/鋁/銀) |
| 鈦材焊接填料 | 鈦合金氬銲條 | 氬銲條 TIG(不鏽鋼/鈦合金) |
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