产品设计中金属表面“装饰”处理的考析

赵盼

金属材料是现代产品设计中的主流材质之一，它有优异的力学性能、加工性能和特有的表面处理特性。产品的表面“装饰”处理不但更好地丰富产品表面的色彩、光泽、肌理和质感等，而且赋予产品丰富的情感内涵、文化品味和整体外观效果，进而刺激消费者对产品产生新的需求与体验。本文从产品设计的研究视角，剖析金属表面“装饰”处理的电镀、表面喷涂和纹理装饰等，以期引发相关设计者对产品设计中金属表面处理技术的探索与思考。

金属表面处理技术已经历了数千年的发展。回顾其发展史，中国在金属表面处理技术方面取得的成就已为众人所知。秦始皇兵马俑二号俑坑出土的19把青铜剑，历经时间的磨练，仍然光亮如新、锋利如初，这是因为表面有一层厚度为10μm的镀铬金属。

现代设计中，随着材料科学技术的发展，加工技术的进步和物质材料的日趋丰富，产品的表面质感处理越来越受到设计师的青睐。

产品的外在表面随着产品表面处理的新工艺、新技术、新知识、新方法等的发展日益丰富，可以说金属表面处理技术是产品的“美容师”、性能改良师和产品制造师。设计师克林特曾言：“运用适当的技艺去处理适当的材料，才能真正解决人类的需求，并获得率直和美的效果”。我们与产品的接触首先发生在表面，而产品与消费者之间的匹配最初也体现在与产品视觉、触觉的接触中，从原始的粗糙表面到现代产品的精致表面，表面处理技术在产品实施过程中的作用不言而喻。在产品日益泛滥的今天，金属表面处理能把设计师的创意淋漓尽致的表现出来，使产品具有特别的色彩、光泽、纹理和质地，给产品注入全新的活力，实现产品外观的个性化，以满足不同人的需求。

金属表面装饰加工有电镀、表面化学染色、表面涂层和表面机械加工和其他类型，使产品表面有更丰富的色彩、纹理、光泽等美的外观，以保护产品，防止产品腐蚀，提高产品耐久性等。

1. 电镀

电镀是一种常用的电沉积技术，也称金属电沉积。金属电沉积是在金属表面上镀上金属层，即电解液中的金属离子在直流电的作用下还原并沉积到零件表面，形成具有某种性能的金属镀层的过程。金属电沉积步骤如下：

（1）将预电镀金属工件接电镀槽阴极，非电镀件（一般与电镀槽中金属离子一样）接阳极。

（2）接通电源，在电场的作用下，电解液中的金属阳离子在阴极预镀金属工件附近得到电子还原成金属原子并附着于预镀金属工件上；非电镀件由于失去电子，变成金属阳离子溶于电解液中已补充电解溶液中失去的金属离子。

（3）持续一段时间后，预镀金属工件上便形成新的金属或合金，电镀过程结束。

电镀槽中的电——化学反应示意图（如图1）：

电镀，特别是镀铬工艺的出现，立即受到设计师的青睐。在现代产品外观设计中，镀铬是应用非常广泛的镀层品类。镀铬装饰是在铜、镍或合金表面镀上一层铬，可以得到精细的结晶、明亮而美丽、像镜面一样的蓝色光泽。因此，基于优良的表面性能，装饰性镀铬表面处理在交通工具类、火车、机床和日用产品的外部零件的装饰的使用非常广泛。卫浴产品的五金制品，80%都是采用镀铬的表面处理方法。在铜材质表面进行电镀，一方面使得水龙头、喷头等五金产品在卫浴空间这个潮湿的环境中保持光彩，同时也保证这类产品的使用寿命。比如德国高仪（Grohe）的星闪（Starlight）技术，使得Grohe的产品镀层深厚而且均匀，产品表面闪耀异形，能够通过48小时的烟雾测试。（如图2）

2.表面化学染色

表面化学染色是通过把某种金属与某种特定的腐蚀液接触，在一定条件下二者发生化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的难熔生物膜层，以改变金属表面颜色的处理方法，如阳极氧化和发蓝处理等。

（1）阳极氧化

阳极氧化是金属或合金的电化学氧化，将金属或合金作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物膜。铝及铝合金氧化后，提高了产品硬度和耐磨性，增强了腐蚀性能，氧化膜微孔吸附能力非常好可以着色成各种美观艳丽的色彩。（如图3）2008年北京奥运会“祥云”火炬云纹外壳和把手的材质使用纯度为99.7%的1070铝材，经过多道加工工序锤炼而成。其中需要经过两次阳极氧化处理，第一次阳极氧化形成银色基地，然后采用腐蚀雕刻技术在基地上加工出云纹，最后再经过第二次阳极氧化处理使云纹呈现为红色。这样一朵朵流连婉转、旖旎飘逸的祥云将中国传统文化元素与现代设计理念完美结合，并传递到世界各地。

（2）发蓝处理

发蓝处理是将钢在空气中加热或者直接侵入到氧化性溶液中，使其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护性技术，也曾称发黑或煮黑。钢铁的发蓝处理广泛应用于机械零件、精密仪表、气缸、弹簧、武器和日用品的一般防护性和装饰，以防止钢铁工件生锈，增加零件表面美观。

3.表面喷涂

表面喷涂是将一些装饰性（保护性）的涂料附着到金属表面，以保护基体材料的作用。涂料可以是液态也可以是固态（粉末状）。物理气相沉积技术（PVD）是一种比价先进的表面喷涂工艺。PVD不仅可以保护金属免受腐蚀，而且还可以使产品拥有丰富的色彩变化。

物理气相沉积技术可以金属表面带来丰富的效果，在二十世纪初就有一些应用，但在近30年来，迅速发展成为一门极具广阔应用前景的新技术，并向着环保型、清洁型趋势发展。目前，在手表行业，特别是高档手表金属外观件的表面处理使用非常广泛。（如图4）外观的采用PVD镀膜技术填入薄薄的一层铂金，坚固优雅、不褪色、不变暗、长期保持光泽，由始至终表里如一，体现完美。在对手表外观件的保护耐用的基础上，PVD技术让手表外观出现亚光和比较丰富的色彩变化，使得手表呈现出一种古典色泽美感，提升手表档次。

4.表面机械加工

改变金属材料外观属性的表面处理方法除了电镀和表面喷涂外，还可用表面机械加工的方法赋予产品更高的艺术价值或者创意附加值，给产品注入全新的活力，使得产品脱离了物质性，变成更高层次的精神载体。

表面机械加工是通过对金属表面进行研磨、切割、锤等技术手段，使金属表面产生物理变化，达到一种保护或装饰效果。

喷砂

喷砂是采用压缩空气为动力，将喷料（如喷丸玻璃珠、钢丸、石英砂等）高速喷射到需要处理的工件表面，施工件表面的外表面和力学性能发生变化。在金属手机外壳、金属数码产品外壳、卫浴产品、医疗设备等领域应用广泛。（如图5）在不锈钢盆表面喷砂形成纳米透明膜层，此膜层坚硬光滑，具有耐酸碱抗腐蚀。此膜层表面形成水珠，类似荷叶效果，达到防污的效果。

（2）金属拉丝

金属拉丝是指在金属表面用机械摩擦的方法加工出有规则的纹路。（如图6）金属拉丝工艺可以清楚显示每一根细致丝痕，这样金属哑光中泛出精细的发丝光泽，使耳机极富质感、时尚感和科技感。金属拉丝处理不仅能够去除金属板表面划痕，还可以装饰金属板表面。拉丝可根据需要制成直纹、乱纹、波纹等，不同的拉丝效果服饰产品不同的视觉感受。

（3）金属压花

金属压花是指通过机械设备对金属板进行压印加工，面板上出现凹凸图案。（如图7）Alessi公司的餐具，手柄处采用金属压花处理，花纹富有韵律，不仅增强餐具外观的美感，在使用的时候起到增大摩擦防滑的作用。

小结

综上所述，电镀、表面化学染色、表面喷涂和表面机械加工之间存在着共性：装饰美化产品表面的作用。在对金属产品进行“装饰”表面处理时，要从产品使用的环境、适用对象、市场需求等方面综合考虑，找到一种平衡。面对快速发展的科技与先进的材料，设计师可以大胆地尝试反常规的金属表面“装饰”处理方法，创造出奇特的、全新的产品整体质感，提高产品整体设计的装饰性。

（作者单位：浙江理工大学）