鈦金屬著色效果及其在首飾設計中的運用
學術論壇
作者：張福文
【內容摘要】鈦金屬可著色特征在現代首飾材料當中的運用極具特色，加上鈦金屬本身密度小、強度高、耐蝕性強，具有良好的“生物親和性”，因而備受現代首飾設計師的青睞。目前，國際上常用的鈦金屬表麵著色工藝包括大氣氧化與陽極氧化法兩種。在國內，受西方現代設計影響，首飾材料的運用日趨多元化，鈦金屬成為一個新亮點。文章對鈦金屬材料表麵處理技術進行了實驗及總結，並對鈦材料在首飾當中的運用進行了分析。
【關鍵詞】鈦金屬表麵著色首飾設計
鈦金屬的自然色澤是一種銀灰色，經過特殊工藝處理後，表麵可呈現不同顏色。由於這種顏色的生成是一種可控性的，因此對現代首飾設計的運用較為便利，本次試驗僅在某一特定條件下做出鈦金屬著色研究，為今後藝術創作的色彩利用方麵提供參考。
一、陽極氧化著色研究
陽極氧化著色是利用電解作用使鈦表麵形成氧化膜，在中性、酸性或堿性電解液中。隨著電壓或者電解液的變化可獲得不同顏色膜層。以試驗為例，本次試驗鈦材料為工業純鈦（TA1），使用著色電源為可調直流電源，電流可調範圍0-3A，電壓可調0-150V。電解液為1%硫酸、99%蒸餾水混合液，其中硫酸為北京化工廠生產的分析純溶液，蒸餾水為自製。試驗室度29℃。
鈦金屬片著色前期處理包括人工砂紙打磨、丙酮浸泡、蒸餾水衝洗及烘幹。第一次試驗把電源電壓調至10V，將鈦片全部浸入電解液，起初金屬表麵呈現淡黃色，然後逐漸加深，直至色彩無明顯變化取出，此時用時16秒。試驗鈦片取出後用蒸餾水漂洗幹淨，得到類似24K黃金色。通過觀察，反應過程在10至13秒之間的淡黃金色類似18K黃金。用同樣試驗方法，以10V電壓為遞進單位得出了黃色、藍色、紫色、綠色等不同色彩以及其間色。
經過三次實驗對照，鈦金屬表麵氧化膜顏色受試驗溫度、金屬表麵處理方法、金屬潔淨度影響較大。如鏡麵拋光與拉絲拋光金屬在同樣電壓下做相同時間反應，其色澤效果還有偏差，相對鏡麵金屬效果來說，拉絲金屬表麵色澤偏暗。在金屬表麵不潔淨情況下，著色效果不均勻。
由此，我們得出結論：第一，鈦金屬表麵處理直接影響到氧化膜的色彩。表麵越幹淨越平整，顏色越飽和。第二，電解實驗結束應及時將著色金屬放入蒸餾水中清洗，否則容易產生色彩不均現象，如有條件在蒸餾水中浸泡10分鍾以上，使氧化膜色彩更加均勻飽和。第三，陽極氧化著色變化微妙，每伏電壓及每秒時間的變化都會產生新的色彩。鈦金屬陽極氧化著色能夠得到較為準確的色彩，顏色飽和、均勻且附著力強，同時提高了鈦表麵的硬度和耐腐蝕性。因此要得到精確理想的顏色需要對電解液、電源、實驗環境進行精細計算和準備。鈦金屬陽極氧化著色能夠產生無數色彩，高質量的鈦著色產品需要對電源的性能、電解液成分、比例以及工藝流程進行更為深刻細致的研究。
二、大氣氧化著色研究
大氣氧化法是指在空氣中對鈦金屬進行加熱，使鈦表麵生成彩色氧化膜，因此也稱高溫氧化法。鈦金屬大氣氧化法一般使用電爐與火槍兩種工具加熱，大氣氧化著色對設備及工序要求相對簡單，著色前的金屬處理與陽極氧化一致，在用火槍氧化著色時，可以通過觀察，自由控製溫度，能夠得到所需色彩，利用電爐加溫著色也能得到較為均勻的色彩效果。這裏以電爐著色為例，試驗溫度以250℃為基準，將鈦片放入電爐中，1分鍾後取出，待冷卻到常溫時得到一種金黃色氧化膜。此試驗以50℃為單位溫度遞增，直至1000℃時依次得到金黃色、藍色、紫色、深紫色、灰黑色。大氣氧化著色法技術要求不高，成本低，但著色種類少，著色效果不飽和，粉化較嚴重，顏色膜與金屬附著不夠緊密，易發生脫色現象。但用火槍可以局部加熱著色，著色效果偶發性強，利用得當可得到漸變色和特殊藝術效果。