鈦金屬材料的發展

 

一位德國化學家於1794年,

發現了這個新的金屬元素,並把它命名為鈦。

命名的由來源自於古希臘神話中的泰坦神,

因為他認為鈦的超強度與超高的耐熔度,

正與泰坦神的偉大相輝映。

 

雖然鈦材質在200多年前就被發現,

但由於提煉的過程相當不容易(純鈦很容易與氧結合),

所以科學家一直無法將其提煉成有用的物質金屬。

 

直到1938年,

杜邦公司研究出一種新的提煉方式「加鎂還原法」,

把蘊藏在地下的金紅礦石,

經過氯化、加鎂,讓它還原,成為海棉鈦。

至1943年,杜邦公司便開始大量生產鈦金屬產品。

 

何謂鈦金屬?

 

鈦是一種化學金屬元素,鈦的特性有:

  • 重量輕(約為銅和鎳的一半重)
  • 強度高(比鋁強三倍,比鐵強二倍)
  • 抗腐蝕(媲美白金與黃金)
  • 物理性(抗過敏性及致癌性)
  • 且是唯一800℃時能在氯氣中燃燒的金屬

 

 

杜邦公司在1950年代時,

由於提煉過程不易,鈦材質產量少且昂貴,

故早期鈦金屬只運用於航空宇宙科學、航海科學及能源科學等高科技發展上。

而日常生活用品是到1965年才開始運用到鈦材質。

 

最早的鈦金屬鏡架是在1980年

有人發明了「鉚釘式的鈦鏡架」,

鈦金屬是一個非常不容易焊接的材質,

早期沒有較好的方式來做連接處理,

就用鉚釘式的方式把它釘在一起。

 

而1981年時,

工廠就開始再鈦材質外面包覆一層鎳,以方便焊接。

在市場的競爭與製作方式的日益革新,

1982年日本MARUMAM公司率先推出全世界的第一副全純鈦金屬鏡架

1984年也有工廠推出鍍鎳的鈦鏡架。

而此種鏡架價格與純鈦鏡架價格就有很大的差別。

 

 

鈦鏡架的分類

 

全純鈦:鏡架除了螺絲及塑膠腳套外,金屬部份全部由鈦材質所製成。

鎳包鈦:框線為鈦材質,表面使用包鎳材質,而現在此種鏡架已不復存在。

拼裝鈦:由於生產鎳包鈦成本較高而且需要更新設備,

故在未更新前,拼裝鈦鏡架應勢而生,然而此種產品很危險,

因為每一種金屬都有不同的熔點,硬是將其組合在一起便會非常脆弱。

早期鎳包鈦鏡架經過壓平角度時,

它的框線分佈無法像工廠原先生產的那麼平均,

所以在使用後,

鎳和鈦包覆的那一層會斷裂掉而沒辦法再焊接修理,

包括拼裝鈦也有此種情形。

鍍鎳鈦:為了降低成本,讓生產上更方便,

也有工廠研究出用鈦金屬鍍上鎳金屬。

如此便可用傳統的焊接技術處理。

 

如何區別純鈦鏡架?

 

  • 檢查是否有磁性反應
  • 檢查鉸鍊的結構
  • 用化學試劑檢查
  • 用導電指數測試

我們可以將磁鐵置於桌上,再將鏡架靠過去,

若有產生磁性反應的就不是純鈦鏡架

亦可檢查其鉸鍊結構,

純鈦眼鏡會在鉸鍊放置二個塑膠或金屬的襯墊,

來避免開關時產生摩擦而卡死腳鍊,

非純鈦鏡架不會有鉸鍊襯墊。

另外,因不同的金屬有不同的導電能力,

所以用導電指數也可測出是否為純鈦金屬。

 

現在的消費者除了在意美觀之外,

也很注重安全性,

像歐美國家就有規定凡是與人體肌膚有接觸的物品

(如眼鏡、手錶、項鍊等),

若含有鎳成分都必須標示出來。

因為鎳有時會致使白人的皮膚產生病變或皮膚癌,

故生產廠商及店家都有告知的義務。

 

鈦金屬的特性

 

重量輕:約為銅與鎳的的一半重

強度高:比鋁強3倍,比鐵強2倍

抗腐蝕:抗腐蝕性,媲美白金與黃金

物理性:抗過敏性及致癌性

 

鈦金屬材質結構

 

α鈦:早期生產的材質,鈦的結構密度相當高,

較容易塑造成型且容易加工。

在加溫的過程中,若超過攝氏860度以上,

分子結構便會產生變化而變成β鈦的結構,

其晶體有時會無法恢復原狀,

故使用過後會發生框線斷裂現象。

 

β鈦 :密度結構較為鬆散,硬度較高,所以加工不易。

 

αβ鈦:介於α鈦與β鈦的中間,可解決α鈦及β鈦的缺點。

同樣為α鈦,加上不同少數(量)的金屬可加強拉張強度。

現在純鈦眼鏡最容易出現的問題即在於鼻墊,

因為它的結構很細,且每個人的鼻高不一樣,

經過幾次扳折調整後,常會因此而產生斷折。

 

Ti-Ni鈦也就是所謂的記憶金屬,

它是由49-51%鎳或銅加上純鈦煉成的合金,

是一種超彈性的金屬材質;

製造工廠可在400℃的環境下設定其形狀;

若鏡框變形,經加溫後可回復原狀。

 

延伸閱讀:2018 眼鏡風格回顧.圓框、複合式材質、金屬框


 

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