產(chǎn)品設(shè)計(jì)中金屬表面“裝飾”處理的考析

趙盼

金屬材料是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的主流材質(zhì)之一，它有優(yōu)異的力學(xué)性能、加工性能和特有的表面處理特性。產(chǎn)品的表面“裝飾”處理不但更好地豐富產(chǎn)品表面的色彩、光澤、肌理和質(zhì)感等，而且賦予產(chǎn)品豐富的情感內(nèi)涵、文化品味和整體外觀效果，進(jìn)而刺激消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生新的需求與體驗(yàn)。本文從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究視角，剖析金屬表面“裝飾”處理的電鍍、表面噴涂和紋理裝飾等，以期引發(fā)相關(guān)設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中金屬表面處理技術(shù)的探索與思考。

金屬表面處理技術(shù)已經(jīng)歷了數(shù)千年的發(fā)展?；仡櫰浒l(fā)展史，中國(guó)在金屬表面處理技術(shù)方面取得的成就已為眾人所知。秦始皇兵馬俑二號(hào)俑坑出土的19把青銅劍，歷經(jīng)時(shí)間的磨練，仍然光亮如新、鋒利如初，這是因?yàn)楸砻嬗幸粚雍穸葹?0μm的鍍鉻金屬。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加工技術(shù)的進(jìn)步和物質(zhì)材料的日趨豐富，產(chǎn)品的表面質(zhì)感處理越來越受到設(shè)計(jì)師的青睞。

產(chǎn)品的外在表面隨著產(chǎn)品表面處理的新工藝、新技術(shù)、新知識(shí)、新方法等的發(fā)展日益豐富，可以說金屬表面處理技術(shù)是產(chǎn)品的“美容師”、性能改良師和產(chǎn)品制造師。設(shè)計(jì)師克林特曾言：“運(yùn)用適當(dāng)?shù)募妓嚾ヌ幚磉m當(dāng)?shù)牟牧?，才能真正解決人類的需求，并獲得率直和美的效果”。我們與產(chǎn)品的接觸首先發(fā)生在表面，而產(chǎn)品與消費(fèi)者之間的匹配最初也體現(xiàn)在與產(chǎn)品視覺、觸覺的接觸中，從原始的粗糙表面到現(xiàn)代產(chǎn)品的精致表面，表面處理技術(shù)在產(chǎn)品實(shí)施過程中的作用不言而喻。在產(chǎn)品日益泛濫的今天，金屬表面處理能把設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意淋漓盡致的表現(xiàn)出來，使產(chǎn)品具有特別的色彩、光澤、紋理和質(zhì)地，給產(chǎn)品注入全新的活力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品外觀的個(gè)性化，以滿足不同人的需求。

金屬表面裝飾加工有電鍍、表面化學(xué)染色、表面涂層和表面機(jī)械加工和其他類型，使產(chǎn)品表面有更豐富的色彩、紋理、光澤等美的外觀，以保護(hù)產(chǎn)品，防止產(chǎn)品腐蝕，提高產(chǎn)品耐久性等。

1. 電鍍

電鍍是一種常用的電沉積技術(shù)，也稱金屬電沉積。金屬電沉積是在金屬表面上鍍上金屬層，即電解液中的金屬離子在直流電的作用下還原并沉積到零件表面，形成具有某種性能的金屬鍍層的過程。金屬電沉積步驟如下：

（1）將預(yù)電鍍金屬工件接電鍍槽陰極，非電鍍件（一般與電鍍槽中金屬離子一樣）接陽極。

（2）接通電源，在電場(chǎng)的作用下，電解液中的金屬陽離子在陰極預(yù)鍍金屬工件附近得到電子還原成金屬原子并附著于預(yù)鍍金屬工件上；非電鍍件由于失去電子，變成金屬陽離子溶于電解液中已補(bǔ)充電解溶液中失去的金屬離子。

（3）持續(xù)一段時(shí)間后，預(yù)鍍金屬工件上便形成新的金屬或合金，電鍍過程結(jié)束。

電鍍槽中的電——化學(xué)反應(yīng)示意圖（如圖1）：

電鍍，特別是鍍鉻工藝的出現(xiàn)，立即受到設(shè)計(jì)師的青睞。在現(xiàn)代產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)中，鍍鉻是應(yīng)用非常廣泛的鍍層品類。鍍鉻裝飾是在銅、鎳或合金表面鍍上一層鉻，可以得到精細(xì)的結(jié)晶、明亮而美麗、像鏡面一樣的藍(lán)色光澤。因此，基于優(yōu)良的表面性能，裝飾性鍍鉻表面處理在交通工具類、火車、機(jī)床和日用產(chǎn)品的外部零件的裝飾的使用非常廣泛。衛(wèi)浴產(chǎn)品的五金制品，80%都是采用鍍鉻的表面處理方法。在銅材質(zhì)表面進(jìn)行電鍍，一方面使得水龍頭、噴頭等五金產(chǎn)品在衛(wèi)浴空間這個(gè)潮濕的環(huán)境中保持光彩，同時(shí)也保證這類產(chǎn)品的使用壽命。比如德國(guó)高儀（Grohe）的星閃（Starlight）技術(shù)，使得Grohe的產(chǎn)品鍍層深厚而且均勻，產(chǎn)品表面閃耀異形，能夠通過48小時(shí)的煙霧測(cè)試。（如圖2）

2.表面化學(xué)染色

表面化學(xué)染色是通過把某種金屬與某種特定的腐蝕液接觸，在一定條件下二者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面形成一層附著力良好的難熔生物膜層，以改變金屬表面顏色的處理方法，如陽極氧化和發(fā)藍(lán)處理等。

（1）陽極氧化

陽極氧化是金屬或合金的電化學(xué)氧化，將金屬或合金作為陽極，采用電解的方法使其表面形成氧化物膜。鋁及鋁合金氧化后，提高了產(chǎn)品硬度和耐磨性，增強(qiáng)了腐蝕性能，氧化膜微孔吸附能力非常好可以著色成各種美觀艷麗的色彩。（如圖3）2008年北京奧運(yùn)會(huì)“祥云”火炬云紋外殼和把手的材質(zhì)使用純度為99.7%的1070鋁材，經(jīng)過多道加工工序錘煉而成。其中需要經(jīng)過兩次陽極氧化處理，第一次陽極氧化形成銀色基地，然后采用腐蝕雕刻技術(shù)在基地上加工出云紋，最后再經(jīng)過第二次陽極氧化處理使云紋呈現(xiàn)為紅色。這樣一朵朵流連婉轉(zhuǎn)、旖旎飄逸的祥云將中國(guó)傳統(tǒng)文化元素與現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念完美結(jié)合，并傳遞到世界各地。

（2）發(fā)藍(lán)處理

發(fā)藍(lán)處理是將鋼在空氣中加熱或者直接侵入到氧化性溶液中，使其表面產(chǎn)生極薄的氧化物膜的材料保護(hù)性技術(shù)，也曾稱發(fā)黑或煮黑。鋼鐵的發(fā)藍(lán)處理廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件、精密儀表、氣缸、彈簧、武器和日用品的一般防護(hù)性和裝飾，以防止鋼鐵工件生銹，增加零件表面美觀。

3.表面噴涂

表面噴涂是將一些裝飾性（保護(hù)性）的涂料附著到金屬表面，以保護(hù)基體材料的作用。涂料可以是液態(tài)也可以是固態(tài)（粉末狀）。物理氣相沉積技術(shù)（PVD）是一種比價(jià)先進(jìn)的表面噴涂工藝。PVD不僅可以保護(hù)金屬免受腐蝕，而且還可以使產(chǎn)品擁有豐富的色彩變化。

物理氣相沉積技術(shù)可以金屬表面帶來豐富的效果，在二十世紀(jì)初就有一些應(yīng)用，但在近30年來，迅速發(fā)展成為一門極具廣闊應(yīng)用前景的新技術(shù)，并向著環(huán)保型、清潔型趨勢(shì)發(fā)展。目前，在手表行業(yè)，特別是高檔手表金屬外觀件的表面處理使用非常廣泛。（如圖4）外觀的采用PVD鍍膜技術(shù)填入薄薄的一層鉑金，堅(jiān)固優(yōu)雅、不褪色、不變暗、長(zhǎng)期保持光澤，由始至終表里如一，體現(xiàn)完美。在對(duì)手表外觀件的保護(hù)耐用的基礎(chǔ)上，PVD技術(shù)讓手表外觀出現(xiàn)亞光和比較豐富的色彩變化，使得手表呈現(xiàn)出一種古典色澤美感，提升手表檔次。

4.表面機(jī)械加工

改變金屬材料外觀屬性的表面處理方法除了電鍍和表面噴涂外，還可用表面機(jī)械加工的方法賦予產(chǎn)品更高的藝術(shù)價(jià)值或者創(chuàng)意附加值，給產(chǎn)品注入全新的活力，使得產(chǎn)品脫離了物質(zhì)性，變成更高層次的精神載體。

表面機(jī)械加工是通過對(duì)金屬表面進(jìn)行研磨、切割、錘等技術(shù)手段，使金屬表面產(chǎn)生物理變化，達(dá)到一種保護(hù)或裝飾效果。

噴砂

噴砂是采用壓縮空氣為動(dòng)力，將噴料（如噴丸玻璃珠、鋼丸、石英砂等）高速噴射到需要處理的工件表面，施工件表面的外表面和力學(xué)性能發(fā)生變化。在金屬手機(jī)外殼、金屬數(shù)碼產(chǎn)品外殼、衛(wèi)浴產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。（如圖5）在不銹鋼盆表面噴砂形成納米透明膜層，此膜層堅(jiān)硬光滑，具有耐酸堿抗腐蝕。此膜層表面形成水珠，類似荷葉效果，達(dá)到防污的效果。

（2）金屬拉絲

金屬拉絲是指在金屬表面用機(jī)械摩擦的方法加工出有規(guī)則的紋路。（如圖6）金屬拉絲工藝可以清楚顯示每一根細(xì)致絲痕，這樣金屬啞光中泛出精細(xì)的發(fā)絲光澤，使耳機(jī)極富質(zhì)感、時(shí)尚感和科技感。金屬拉絲處理不僅能夠去除金屬板表面劃痕，還可以裝飾金屬板表面。拉絲可根據(jù)需要制成直紋、亂紋、波紋等，不同的拉絲效果服飾產(chǎn)品不同的視覺感受。

（3）金屬壓花

金屬壓花是指通過機(jī)械設(shè)備對(duì)金屬板進(jìn)行壓印加工，面板上出現(xiàn)凹凸圖案。（如圖7）Alessi公司的餐具，手柄處采用金屬壓花處理，花紋富有韻律，不僅增強(qiáng)餐具外觀的美感，在使用的時(shí)候起到增大摩擦防滑的作用。

小結(jié)

綜上所述，電鍍、表面化學(xué)染色、表面噴涂和表面機(jī)械加工之間存在著共性：裝飾美化產(chǎn)品表面的作用。在對(duì)金屬產(chǎn)品進(jìn)行“裝飾”表面處理時(shí)，要從產(chǎn)品使用的環(huán)境、適用對(duì)象、市場(chǎng)需求等方面綜合考慮，找到一種平衡。面對(duì)快速發(fā)展的科技與先進(jìn)的材料，設(shè)計(jì)師可以大膽地嘗試反常規(guī)的金屬表面“裝飾”處理方法，創(chuàng)造出奇特的、全新的產(chǎn)品整體質(zhì)感，提高產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)的裝飾性。

（作者單位：浙江理工大學(xué)）