產品設計中金屬表面“裝飾”處理的考析

趙盼

金屬材料是現代產品設計中的主流材質之一，它有優異的力學性能、加工性能和特有的表面處理特性。產品的表面“裝飾”處理不但更好地豐富產品表面的色彩、光澤、肌理和質感等，而且賦予產品豐富的情感內涵、文化品味和整體外觀效果，進而刺激消費者對產品產生新的需求與體驗。本文從產品設計的研究視角，剖析金屬表面“裝飾”處理的電鍍、表面噴涂和紋理裝飾等，以期引發相關設計者對產品設計中金屬表面處理技術的探索與思考。

金屬表面處理技術已經歷了數千年的發展。回顧其發展史，中國在金屬表面處理技術方面取得的成就已為眾人所知。秦始皇兵馬俑二號俑坑出土的19把青銅劍，歷經時間的磨練，仍然光亮如新、鋒利如初，這是因為表面有一層厚度為10μm的鍍鉻金屬。

現代設計中，隨著材料科學技術的發展，加工技術的進步和物質材料的日趨豐富，產品的表面質感處理越來越受到設計師的青睞。

產品的外在表面隨著產品表面處理的新工藝、新技術、新知識、新方法等的發展日益豐富，可以說金屬表面處理技術是產品的“美容師”、性能改良師和產品制造師。設計師克林特曾言：“運用適當的技藝去處理適當的材料，才能真正解決人類的需求，并獲得率直和美的效果”。我們與產品的接觸首先發生在表面，而產品與消費者之間的匹配最初也體現在與產品視覺、觸覺的接觸中，從原始的粗糙表面到現代產品的精致表面，表面處理技術在產品實施過程中的作用不言而喻。在產品日益泛濫的今天，金屬表面處理能把設計師的創意淋漓盡致的表現出來，使產品具有特別的色彩、光澤、紋理和質地，給產品注入全新的活力，實現產品外觀的個性化，以滿足不同人的需求。

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

1. 電鍍

電鍍是一種常用的電沉積技術，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，在電場的作用下，電解液中的金屬陽離子在陰極預鍍金屬工件附近得到電子還原成金屬原子并附著于預鍍金屬工件上；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充電解溶液中失去的金屬離子。

（3）持續一段時間后，預鍍金屬工件上便形成新的金屬或合金，電鍍過程結束。

電鍍槽中的電——化學反應示意圖（如圖1）：

電鍍，特別是鍍鉻工藝的出現，立即受到設計師的青睞。在現代產品外觀設計中，鍍鉻是應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，可以得到精細的結晶、明亮而美麗、像鏡面一樣的藍色光澤。因此，基于優良的表面性能，裝飾性鍍鉻表面處理在交通工具類、火車、機床和日用產品的外部零件的裝飾的使用非常廣泛。衛浴產品的五金制品，80%都是采用鍍鉻的表面處理方法。在銅材質表面進行電鍍，一方面使得水龍頭、噴頭等五金產品在衛浴空間這個潮濕的環境中保持光彩，同時也保證這類產品的使用壽命。比如德國高儀（Grohe）的星閃（Starlight）技術，使得Grohe的產品鍍層深厚而且均勻，產品表面閃耀異形，能夠通過48小時的煙霧測試。（如圖2）

2.表面化學染色

表面化學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生化學反應，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，如陽極氧化和發藍處理等。

（1）陽極氧化

陽極氧化是金屬或合金的電化學氧化，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，提高了產品硬度和耐磨性，增強了腐蝕性能，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年北京奧運會“祥云”火炬云紋外殼和把手的材質使用純度為99.7%的1070鋁材，經過多道加工工序錘煉而成。其中需要經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在基地上加工出云紋，最后再經過第二次陽極氧化處理使云紋呈現為紅色。這樣一朵朵流連婉轉、旖旎飄逸的祥云將中國傳統文化元素與現代設計理念完美結合，并傳遞到世界各地。

（2）發藍處理

發藍處理是將鋼在空氣中加熱或者直接侵入到氧化性溶液中，使其表面產生極薄的氧化物膜的材料保護性技術，也曾稱發黑或煮黑。鋼鐵的發藍處理廣泛應用于機械零件、精密儀表、氣缸、彈簧、武器和日用品的一般防護性和裝飾，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（保護性）的涂料附著到金屬表面，以保護基體材料的作用。涂料可以是液態也可以是固態（粉末狀）。物理氣相沉積技術（PVD）是一種比價先進的表面噴涂工藝。PVD不僅可以保護金屬免受腐蝕，而且還可以使產品擁有豐富的色彩變化。

物理氣相沉積技術可以金屬表面帶來豐富的效果，在二十世紀初就有一些應用，但在近30年來，迅速發展成為一門極具廣闊應用前景的新技術，并向著環保型、清潔型趨勢發展。目前，在手表行業，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鍍膜技術填入薄薄的一層鉑金，堅固優雅、不褪色、不變暗、長期保持光澤，由始至終表里如一，體現完美。在對手表外觀件的保護耐用的基礎上，PVD技術讓手表外觀出現亞光和比較豐富的色彩變化，使得手表呈現出一種古典色澤美感，提升手表檔次。

4.表面機械加工

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，還可用表面機械加工的方法賦予產品更高的藝術價值或者創意附加值，給產品注入全新的活力，使得產品脫離了物質性，變成更高層次的精神載體。

表面機械加工是通過對金屬表面進行研磨、切割、錘等技術手段，使金屬表面產生物理變化，達到一種保護或裝飾效果。

噴砂

噴砂是采用壓縮空氣為動力，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性能發生變化。在金屬手機外殼、金屬數碼產品外殼、衛浴產品、醫療設備等領域應用廣泛。（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，達到防污的效果。

（2）金屬拉絲

金屬拉絲是指在金屬表面用機械摩擦的方法加工出有規則的紋路。（如圖6）金屬拉絲工藝可以清楚顯示每一根細致絲痕，這樣金屬啞光中泛出精細的發絲光澤，使耳機極富質感、時尚感和科技感。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。拉絲可根據需要制成直紋、亂紋、波紋等，不同的拉絲效果服飾產品不同的視覺感受。

（3）金屬壓花

金屬壓花是指通過機械設備對金屬板進行壓印加工，面板上出現凹凸圖案。（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，不僅增強餐具外觀的美感，在使用的時候起到增大摩擦防滑的作用。

小結

綜上所述，電鍍、表面化學染色、表面噴涂和表面機械加工之間存在著共性：裝飾美化產品表面的作用。在對金屬產品進行“裝飾”表面處理時，要從產品使用的環境、適用對象、市場需求等方面綜合考慮，找到一種平衡。面對快速發展的科技與先進的材料，設計師可以大膽地嘗試反常規的金屬表面“裝飾”處理方法，創造出奇特的、全新的產品整體質感，提高產品整體設計的裝飾性。

（作者單位：浙江理工大學）