金属表面处理

在钢、铁、合金为代表的现代工业社会,金属材料在各类产品上的运用非常广泛。金属材料以其优良的力学性能、加工性能和独特的表面特性,成为现代设计中的一大主流材质。也因多数金属材料有着易加工、视觉效果好、呈现出的设计感强烈、表面处理手段丰富,首当其冲也受到了设计师们的喜爱。

金属表面的预处理

在对金属材料进行表面处理之前,金属材料的表面有一些瑕疵,这些瑕疵的处理就需要用到预处理工序,以使物件达到可进行表面处理的状态。

预处理的工艺和方法很多,常用工艺主要为:机械处理、化学处理、电化学处理。

  • 机械处理:如切削、研磨、喷砂等加工清理物件表面的鏽蚀和氧化皮等,将表面加工成平滑、或具有凹凸模样;

  • 化学处理:清理物件表面的油污、鏽蚀、及氧化皮等。

  • 电化学处理:则主要用于强化化学除油、浸蚀的过程,有时也用于弱浸蚀时活化金属製品的表面状态。

金属表面的处理技术

表面处理技术是产品美观的必备手段,对物件(产品)起到保护和美化产品外观的作用,主要分:着色工艺肌理工艺

表面着色工艺

金属材料的表面着色工艺是采用热处理、机械、化学、电解等方法,为物件表面镀上各种色泽的表面层。

  • 化学着色:将经过氧化处理过后的金属材料,浸入到有机或无机染料溶液中,染料渗入金属表面氧化膜的空隙中,发生化学、或物理作用从而实现着色。

  • 电解着色:在特定的溶液中,通过电解处理方法,使金属表面发生反应而生成带有颜色的膜层。过程中,金属阳离子会渗入到金属表面的氧化膜空隙中,从而使氧化膜产生不同的色系。而色系根据所用材料的调配而定,常见的是红、青、蓝,以及青铜色系、棕色系、灰色系等。

  • 阳极氧化着色:英文名叫 Anodizing。在特定的溶液中,以化学或电解的方法进行处理,生成吸附染料的膜层,在染料的作用下着色。阳极氧化的染色色彩艳丽,色域宽广,但目前应用范围仅限于铝、锌、镉、镍等几种金属材料。

  • 微弧氧化着色:英文名叫 Microarc oxidation,简称 MAO。是在电解质溶液中施加高电压,在材料表面原位生长陶瓷氧化膜的过程。由于氧化液大多采用硷性溶液,对环境污染小。微弧化膜具备了阳极氧化膜和陶瓷喷涂层两者的优点,这项技术工艺被认为是阳极氧化的替代技术。目前应用范围仅限于铝、镁、钛等几种金属材料。

  • 镀覆着色:采用电镀、化学镀、物理镀等方法,在金属表面沉积金属、金属氧化物或合金等,形成具有金属特性的均匀膜层。

  • 涂覆着色:在金属表面上采用浸涂、刷涂、喷涂等方法涂覆有机涂层。

  • 发蓝着色:发蓝又叫珐琅。将经过粉碎、研磨的珐琅釉料涂覆在金属製品表面,经乾燥、高温烧制等製作过程后形成膜层。

  • 热处理着色:将金属物件置于氧化环境中进行加热处理,时期表面形成黛色氧化膜。热处理时会随着加热时间的不同、氧化膜厚度的不同,表面处理后的颜色会有所不同。

  • 传统着色技术:包括做假锈、热浸镀锡、鎏金、鎏银以及生成色斑等。

表面肌理工艺

表面锻打

使用不同形状的锤头对金属物件进行锻打,从而形成不同形状的肌理,具有层次感、装饰性。

表面抛光

利用软性抛光工具,或磨料颗粒,或其他抛光介质对物件表面进行装饰加工,常见手法有电解抛光、喷砂抛光、机械抛光、手工抛光等。抛光仅能得到光滑表面、或具有镜面光泽的表面,并不能提高物件的精度、耐用性、抗腐蚀等功能。

表面研磨拉丝

利用研磨材料通过研磨器具对物件表面进行加工,在物件表面形成类似线纹,体现出「金属质感」的装饰效果。根据拉丝后纹路的不同可分为:直纹拉丝、乱纹拉丝、波纹、旋纹。

技术特点:拉丝处理可使金属表面获得非镜面般金属光泽,同时拉丝处理也可以消除金属表面细微的瑕疵。

表面喷砂

是采用压缩空气为动力,以形成高速喷射束,将喷料高速喷射到需处理工件表面,使工件表面的外表或形状发生变化,获得一定的清洁度和不同的粗糙度的一种工艺。

技术特点:

  1. 实现不同的反光或亚光。
  2. 能清理工件表面的微小毛刺,并使工件表面更加平整,消除了毛刺的危害,提高了工件的档次。
  3. 清除预处理时遗留的残污,提高工件的光洁度,能使工件露出均匀一致的金属本色,使工件外表更美观,好看。

表面镶嵌

在金属表面刻画出阴纹,嵌入金银丝或金银片等质地较软的金属材料,然后打磨平整,呈现出华美的装饰效果。如中国传统工艺乌铜走银,清朝的铜嵌银丝高足鬲式炉。

表面蚀刻

使用化学酸进行腐蚀而得到的一种斑驳、沧桑的装饰效果,丰富了设计的细节。常用工艺是:在金属物件表面涂上一层沥青,接着在沥青的表面上刻画纹饰,将需要腐蚀部分的金属露出,腐蚀时根据纹饰要求的大小,选择浸入化学酸溶液,或喷刷溶液腐蚀。

参考