鈦合金 Ti-6Al-4V

大家都知道
鈦合金是個昂貴的材料，向來用這材料的東西都可以冠上"高級"兩個字
而最近溜溜球界也宣起了一股鈦合金旋風
到底甚麼是鈦合金呢? 鈦合金為何又如此的昂貴?
今天就帶大家來了解所謂的鈦合金，而不去花冤枉錢

鈦相較於其他金屬元素算是是較稀有金屬，光是稀有兩個字就足以讓它的價格居高不下了

主要產地是澳洲與南非，鈦元素在地殼大概佔0.6%

每年可產九萬噸的純鈦，預估總貯藏量超過六億噸

純鈦的抗拉強度與很弱的鋼差不多(但是鋼不是純物質)，重量卻只有鋼的1/2

純鈦的密度大概是鋁的1.5倍，可是強度是6061T6鋁合金的兩倍

不過說真的，任何"純"的金屬其實特性都不怎麼優良，除非我們介紹導電性

但是導電性也輪不到鈦出來，還有銀、銅、矽等元素更值得介紹，所以就不用多提了

真正值得一提的是他的混和物，鈦可以與其他金屬元素製成合金

其中被運用最廣泛的鈦合金就是Ti-6Al-4V，也就是TC4鈦合金

超過70%的鈦合金運用都是使用TC4鈦合金，你就知道他有多廣泛了

鈦合金的特性有

• 比強度高
• 耐蝕性優良
• 低溫耐性優良
• 400~500C高溫強度優良
• 熱膨脹係數小
• 疲勞強度高
• 非磁性

知名的溜溜球廠商Yoyofactory就曾經以這種TC4鈦合金作為材料

發售了一顆零售價460美金的溜溜球，名為 Catch 22

我們可以看到他發常俐落的直線造型，還有相當高級的包護盒

這種保護盒的單價大概就要四、五千台幣了

在這顆鈦合金溜溜球問世之前，也有不少鈦合金的溜溜球產品

很多人會問，為什麼這種溜溜球要這麼貴?

我們先來談談在工業上甚麼情況會用到鈦合金吧

因為鈦合金價格較其他金屬材料高，所以鈦合金絕對不可能是隨便用用

通常在工業上只有符合鈦合金特性時才會使用鈦合金作為材料

例如上面所提到的，需要再400~500C高溫時強度還要足夠，這個時候只能用鈦合金

再來在機構、結構設計上，當你有強度/重量限制時才會使用到鈦合金

意思就是，使用鈦合金可以讓你在同樣的強度下更輕

若你沒有重量上的要求，或是你的要求變成空間上的要求

那某些特殊的合金鋼絕對是更好的選擇，特定的合金鋼強度可是比鈦合金還高，只是密度比較高

講到這裡大家覺得奇怪了，那這些特性似乎都與溜溜球無關阿

唯一比較有關的就是，鈦合金溜溜球相較於鋁合金溜溜球

在敲到時更不容易有傷痕，甚至可以直接在地上做遛狗的動作

我想這應該是他最大的優點，因為以下我要開始提他的缺點了

之前有提過，在溜溜球中鋁合金可以說是最好的選擇了

因為鋁合金有適當的密度、良好的加工性、可以做出彩色的陽極處理外觀、價格低廉等

而鈦合金幾乎沒有這些優點

設計

由於鈦合金密度較高，若我們今天考慮CNC車床加工的安全性，厚度至少都要有1mm

那鈦合金所做出來的溜溜球，以同樣的重量來說外框就會比較薄，意思就是空轉能力稍差

相較於鋁合金的溜溜球，鋁合金溜溜球的外框可以更厚、集中重量，讓空轉能力更好

加工

也因為鈦合金硬度太高，他的加工成本是非常昂貴的

約是鋁合金的四、五倍以上，是零件複雜度而定再往上加

這也是為什麼當時YYF的Catch22是較為簡單的直線造型

直到最近OXY的鈦合金溜溜球才比較有曲線，但相較於其他鋁合金的產品

鈦合金的溜溜球在造型上還是較為簡單的

色彩

鈦合金也有專門的表面處理，一樣可以做到彩色的表面

但是顏色比鋁合金陽極處理還要少很多

這是因為鈦合金是利用氧化的鈦合金表面來發色，但鋁合金是靠透明的皮膜來染色

後者是靠染色的，所以顏色選擇較多，前者受限於化學問題，所以顏色選擇較少

除此之外，鈦合金的表面處理費用較高，以溜溜球加工的數量來說，總成本/數量更是高得嚇人

唯一的優點就是鈦合金可以做出彩色的表面

目前鈦合金的表面顏色，以彩色、金色與藍色(系列)的處理較為穩定、成熟

成本

這更不用提了

鈦合金的原料成本就比鋁合金高很多了

再加上在工業界中訂購原料都要有一定的量，像是25KG，有些甚至要一頓

鋁合金還好說，因為天天都有人用鋁合金，所以溜溜球可以跟別人一起訂原料

但鈦合金就不一樣了，並不是天天都有人加工鈦合金，所以若要加工鈦合金溜溜球的話

只有兩個選擇，一次加工這麼多鈦合金溜溜球，或是叫很多料但只做幾顆溜溜球

不論是哪一個都會讓你的總成本高出很多

但鈦合金不會就這樣在溜溜球的需求中完全被剔除

別忘了我上面所講的，鈦合金在同樣的強度下他的重量更輕

鈦合金的密度也比不鏽鋼還要低

溜溜球向來都在追求重量分配，向來都希望中心重量越少越好

重量多分布在外框或是設計者安排的地方，這樣才會有希望的手感

因此很久以前Oxygene公司就有一個主打的設計，鈦合金軸心

這樣的設計可以讓溜溜球的中心重量更輕，讓設計者安排出更好的重量分配

可惜由於這種軸心一樣具有上面我提到成本與加工的問題

當然還有很多其他設計上的問題，最後連最早的Oxygene公司也放棄得這樣的設計

回歸到目前做多廠商使用，也是當年YYJ最初期的設計

我很久以前玩溜溜球的時候就注意到OXY3

當時就是使用鈦合金軸心，如今我設計自己的溜溜球了

我一直想要再造他當時概念，並且克服一些設計上的問題

最近終於做出了我第一支的鈦合金軸心，結合我之前其他的設計理念

這次還加上新的需求，目前持續測試中，未來會繼續針對它的問題在做改進

可以先跟大家預告

這種類似軸心最大的特點就是可以直接拿下軸承，這與原本Oxygene設計類似

(實際上來說Oxygene的軸心設計，在拿下軸承時還要拿下其他零件)

但這種設計最大的缺點就是會有解體問題

在我上一代的設計中期望用傳統的羅牙摩擦力來解決這個問題

但結果似乎不盡理想，有少數狀況會解體，雖然大部分使用是許可的，但我不容許還是有例外

以前Oxygene是用軸心上的橡皮圈來解決這個問題，可是這也導致溜溜球零件過多

而這次的軸心設計，若你眼尖的話，你會注意到在軸承上多出了一小截.......

至於設計是不是一樣，我想最大的不同就在於Oxygene的設計會讓軸承偏一邊

所以若你只靠外觀要說他們是一樣的設計，我想我解釋再多也是依然無法與你搭上線

市面上有很多東西都是商人定的

或是說"世界上有很多是那個在上面的人定的"

到底是為了甚麼? 不過就是混口飯吃，想多賺你一點錢而已

若你錢多、可以多贊助一些、你也甘願，那當然不會有人有意見

那若不是，我想你該來多用點功來了解這個世界了

就怕你沒能力、沒技術又沒錢

卻也沒有上進心了解前人的知識，只會在那邊說嘴而已

若是這樣的話，我還真想不到可以把你放在甚麼樣的位置