基于铜材料探索的家居产品设计
銅材基礎調研 RESEARCH
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RESEARCH
IN TRU DUCT ION/ 铜的化学符号是 Cu，它的原子序数是 29，是一种过渡 金属。 物理特性：纯铜是一种坚韧、柔软、富有延展性的紫红 色而有光泽的金属，又被称为紫铜。铜的颜色很像金， 但发红，水合铜离子的颜色为蓝色。 铜是古代就已经知道的金属之一。一般认为人类知道 的第一种金属是金，其次就是铜。铜在自然界储量非常 丰富，并且加工方便。铜是人类用于生产的第一种金属， 最初人们使用的只是存在于自然界中的天然单质铜，用 石斧把它砍下来，便可以锤打成多种器物。随着生产的 发展，只是使用天然铜制造的生产工具就不敷应用了， 生产的发展促使人们找到了从铜矿中取得铜的方法。含 铜的矿物比较多见，大多具有鲜艳而引人注目的颜色， 例如：金黄色的黄铜矿，鲜绿色的孔雀石，深蓝色的石 青等，把这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜 CuO，再 用碳还原，就得到金属铜。 铜可用于制造多种合金，铜的重要合金有以下几种： 黄铜 黄铜是铜与锌的合金，因色黄而得名。黄铜的机械性能 和耐磨性能都很好，可用于制造精密仪器、船舶的零件、 枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听，因此锣、钹、铃、 号等乐器都是用黄铜制做的。 青铜 铜与锡的合金叫青铜，因色青而得名。在古代为常用合 金 ( 如中国的青铜时代 )。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、 耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、 高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、 管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”， 用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。 白铜 白铜是铜与镍的合金，其色泽和银一样，银光闪闪，不 易生銹。常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。
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COPPER
PRO DUCT ION/
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RESEARCH
紫銅 /CU
硬度
耐腐蚀
强度
耐磨
延展性
5% 其他
10% 工艺品，艺术品 日常生活器皿 钱币，奖牌 首饰品
应用领域 85% 工业生产 导电，导热 耐蚀器材 热交换器，冷凝管 耐热导电器材
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黃銅 /CU+ZN
硬度
耐腐蚀
强度
耐磨
延展性
5% 其他
5% 工艺品，艺术品 日常生活器皿
20% 生活用品 家居产品 日常饰品 首饰
70% 机械制造业
导管，散热零件 机器零件、热冲及热扎零件 铆钉、垫圈、螺母、导管 复杂的冷冲件和深冲件
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RESEARCH 現代加工工藝
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熔炼铸造
线切割
激光切割
精密磨削
机床冲压
手打铜艺
广州省级非物质文化遗产：西关打铜
广州西关打铜 早在春秋战国时期，岭南地区已进入青铜器时代。 明清时，广东铜锡器制造多集中在手工业较为发达 的城市，如广州、佛山、潮州等。清末到民国初期， 广州铜锡 器制造业达到鼎盛，西关形成了“打铜街”。 手工制作的铜器，铜片中会永远嵌有一个个重叠的锤 印，被称为“花印”或“星星”。和机器冲压的光滑不一样， 这正是手工锻打的标志，也是它独有的魅力。
天程铜艺 非物质文化遗产 “西关打铜工艺”传承人 苏广伟之子 苏英敏先生创立的铜器品牌。
西关铜艺非物质文化遗产 唯一合法继承人苏广伟先生
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靈感 INSPIRATION
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INSPIRATION COLORS OF COPPER 在对铜材料进行基础调研的时候我们发现含铜的矿物大多具有鲜艳而引人注目的颜色， 例如：金黄色的黄铜矿 CuFeS2，鲜绿色的孔雀石 CuCO3Cu(OH)2，深蓝色的石青，即蓝 铜矿 2CuCO3Cu(OH)2。主要分布于地壳的硫化层与氧化层。出现如此美丽的颜色的原因正 正因为这些矿物元素之间的化学反应，生成铜的硫化物，氧化物，亦或是碱性的铜碳酸盐都 具有鲜艳的色彩。 铜及其合金的着色，作为一种防腐技术和装饰技术，可以追溯到三千年前的青铜时代， 那时采用高温氧化和化学氧化的方法在铜的表面着色。《洞天清录集》《格古要论》均有着 色方法的记载。李约瑟曾列举多种在铜器表面着色的方法，除金银色外，还有蓝绿紫黑和灰 等颜色。目前这类工艺大多是用于金属制品的表面装饰，以改善金属外观，模仿较昂贵的金 属或金属古器外表。随着科学技术的发展，国内在着色技术方面也有突飞猛进的发展，出现 了各种各样的着色方法。总体来说，可以分为化学着色法和电化学着色法。 现今正值铜材料复兴的时期，铜工艺与铜文化也被更多的人关注并应用。复古时尚潮流 再次席卷全球，消费者追求个性化的体现自我审美和精神的产品，主题餐厅，酒店，酒吧， 咖啡馆对这样的产品更是供不应求。铜制产品正正符合这样的趋势，另外铜着色工艺让铜制 产品有了更多样的变化，适合不同类型的消费人群。
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實驗 EXPERIMENT
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EXPERIMENT 紫銅試驗片 实验失败 紫铜发黑 没有任何颜色
调整溶液 初现颜色 十分不稳定 再次调整溶液 颜色平稳出现 顺利保留下 第一次的小成果
继续平稳 随时间变化 颜色也在变化
偶然性花纹出现 进入较大块紫铜实验 并进行规律探索
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在实验过程中，从一开始的失败 沮丧到冷静分析再到努力继续尝 试到初次见到颜色变化的兴奋。 可能这就是实验性课题的魅力 所在吧。通过尝试我们找到 了让化学元素之间平稳反应 的改良方法。看着第一次 的小小的实验成果，让我 们更加确定了自己做的课 题，也是一个好的开始。
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EXPERIMENT
BEAUTIFUL SURPRISE
在实验过程中，我们发现了许多惊喜的纹理，感到十分开心。在后续的实验当中不断的探索并尝试去寻找纹理 出现的原因与纹理出现的不同状态的诱因，尝试寻找规律。通过晃动溶液使得铜材表面与溶液的反应有了快与 慢的区别，从而出现了晃动的水波纹路。但由于考虑到这样的方式比较人工且无确切的方式与规律可以遵循， 如果运用到产品上的话次品率可能会增加，所以我们继续通过实验探寻更加有规律的铜材着色方法。
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EXPERIMENT
發現規律 通过小实验片到大实验片的着色探索，我们发现 紫铜变化是有一定的规律的。
颜色变化规律
从短暂的橙红色转化为银色，然后从银色状态缓 慢的出现深红色，并伴随着自然的纹理；深红色 紧接着就是绿色，但绿色只以点状的形式出现， 不能大面积的覆盖在材料上；绿色过后是暗紫色， 然后是褐色。整个过程时长在 5 分钟左右。
颜色变化与时间规律
通过对颜色规律的发现，下一步，我们用同样配 比同样规格的材料再次进行反应，寻找不同的颜 色对应的时间点。将时间与工艺结合探索可以让 颜色反应更加的成为一个可以控制有规律可循的 材料实验。 通过秒表计算时间，讲不同状态的颜色对应上时 间点。浸泡五秒出现了橙红色与银色的过渡状态； 15 秒为银色状态；2 分钟是深红色状态；2 分 35 秒为深红夹状态；三分钟处于绿夹深红状态； 4 分 35 秒为暗紫色状态。
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EXPERIMENT
黃銅試驗片 实验失败 没有调出合适的溶剂
再调研 调整溶液 初现颜色
保留三个阶段的颜色 变化 不足：颜色不够鲜艳， 与紫铜反差不大
再次调整溶液 效果理想 颜色鲜艳度增加
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火烧土
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EXPERIMENT BEAUTIFUL SURPRISE 经过不断的了解探究与试验，黄铜终于出现了令人惊喜的颜色。这样的蓝紫色与黄铜本身的质感有 着强烈的区分，是很不一样的样貌。这样的蓝色与紫色与黄铜本省的颜色也非常的相配。然后跟紫 铜一样，接着探索颜色与时间的规律。
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EXPERIMENT
發現規律 通过小黄铜实验片到大黄铜实验片的着色探索， 我们发现黄铜颜色变化是有一定的规律的。而且 相较于紫铜来说黄铜的颜色反应比紫铜要慢而且 比紫铜要稳定。不同于紫铜的自然纹理，黄铜反 应后颜色鲜艳而饱满。
颜色变化规律 从暖紫色到紫色到蓝紫色到蓝色，整个 过程时长在 35 分钟左右 颜色变化与时间规律
通过对颜色规律的发现，下一步，我们用同样配 比同样规格的材料再次进行反应，寻找不同的颜 色对应的时间点。将时间与工艺结合探索可以让 颜色反应更加的成为一个可以控制有规律可循的 材料实验。 通过秒表计算时间，讲不同状态的颜色对应上时 间点。浸泡 4 分 35 秒出现暖紫色状态；然后 5 分 45 秒出现紫色状态；然后是漫长的等待，15 分钟出现蓝紫色状态；最后 35 分钟出现纯蓝色 状态。
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EXPERIMENT
我们除了对紫铜和黄铜进行化学特性的探究，还对其物理特性进行了亲手操作与研究。只要集 中在铜材抛光与铜材延展性的探索。
延展性实验 利用捶打的方式对黄铜片进行加工，通过不同的榔头会敲出不同的花样，通过对敲打位置的有 规律移动，可以敲出移动路径，给人一个朴实的手工感受。 随后我们进行了大胆的实验，就是将人手捶打过得黄铜片进行之前的颜色反应，得到十分惊讶 的效果。由于铜片经过捶打后呈现一个凹凸不平的状态，有了光影；加上材料的颜色反应后呈 现出与原来截然不同的材料质感与视觉感受。
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拋光反光性實驗 通过抛光羊毛轮对铜材进行抛光，铜材光亮如镜子，有很好的的反光性和镜面成像效果。 随后我们也将抛光好的铜材料进行颜色反应。反应出颜色的同时并没有减弱反光效果。 问题：抛光蜡会影响着色，有抛光蜡的地方不能产生反应。 偶然状况下，发现灯光打在抛光后的铜片上会发射出令人惊喜的色彩与光影效果，为之 后的设计打开了思路，提供了可能。
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EXPERIMENT
研究成果 颜色反应（化学特性研究） 通过调研，分析与实验，我们成功的将铜材通过化学的方式，重现了铜矿的美丽颜色。 并在实验过程中分别对紫铜和黄铜的反应溶剂进行不断的改良，让反应更加稳定， 以方便后续的规律寻找。通过不断的实验，我们得出了紫铜与黄铜的颜色变化规律 和每个变化状态对应的时间点，并进行记录。
材料加工（物理特性研究） 通过自己亲手的加工摸索，我们对铜材料进行了捶打和抛光的处理。抛光加工使材 料呈现出高反光高镜像的状态，可以很好的反射出图像与光线；在捶打处理上，研 究不同的榔头敲出不同的效果以及利用捶打路径对铜材进行有组织的纹理干预。
结合材料化学特性与物理特性进行材料探索： 将处理好的铜材进行化学反应我们得出以下的成果： 1. 颜色反应不影响材料的表面处理。对抛光过得铜材进行颜色反应后，并没有降低 反光性。 2. 偶然状况下发现：光线照射在经过颜色反应过得抛光铜材上，映出具有明显的颜 色的光影。 3. 通过人手捶打后具有锤印的铜片进行颜色反应后，发现铜片表面的凹凸产生不平 整的表面肌理使颜色有了更丰富的视觉感受。
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着色实验
发现规律
表面加工处理加上材料颜色
手工锤印——独特的视觉感受
光作为介质——多彩的光影
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構想 IDEAS
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IDEAS
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灵感来源 铜矿石多面体结构结合折纸概念 三棱镜原理的灯光反射
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IDEAS
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灵感来源 铜矿石多面体结构结合折纸概念 多面镜像原理的灯光复制
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IDEAS
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经手工捶打后的铜片显现出丰富的肌理，并产生表面的凹凸质感，配合着色工艺使观望时间的过 程不再单调。
时间的概念一直在变化，正如我们在观看铜材由原本的颜色随着时间的流逝渐渐变化的过程，仿 佛是在穿越不同的地方，诉说不一样的故事。
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製作 MANUFACTURE 合作：廣州手打銅藝非物質文化遺產——天程銅藝 蘇光偉 蘇英敏
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MANUFACTURE
与天程铜艺掌门人苏英敏讨论方案与细节 2014.4.27 我们见到了广州非物质文化遗产天程铜艺的老板苏英敏，立即跟苏哥进行了方案的 阐述与讨论合作事宜。次日我们收到苏哥的电话，说他问过制作的师傅，方案实现难度大且成 本太高，也询问我们有没有办法修改方案，降低成本。五一期间进行了多次的讨论与协商，我 们最终把原来整片折纸的概念改为分成各种模块，不仅大大降低了模具的开发成本，减少了材 料的浪费，也更符合实际的生产成本要求。
折纸概念
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模块化概念
PROCESS 模具制作： 图纸讨论，模具设计， 电脑编程，线切割，模 具打磨，模具组装
人手打样 图纸讨论，电脑编程， 线切割，手工打孔，冲 压折角，人手抛光，模 块包装
表面处理 设备准备，溶液调配， 清洁模块，颜色反应， 封漆
组合拼装
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PRODUCTS TRIPPLE 吊灯 产品总共分为三个模块，每个模块经过精确 计算以确保模块与模块之间的完美契合。 使用质优 LED 光源，力求节能环保
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PRODUCT DETAILS
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COLORFUL LIGHT SHADOW
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PRODUCTS TRIPPLE 桌灯 产品总共分为三个模块，每个模块经过精确 计算以确保模块与模块之间的完美契合。 使用质优 LED 光源，力求节能环保
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通过镜面抛光的紫铜片经过组合拼装，呈现出棱角分明的外部形 态，万花筒式的镜像复制，使 产品本身就是个美丽的图案。 灯光选择上，我们采用了亮度较低的三 w 节能灯泡 当开灯时，灯光也被多倍复制了出来，3w 的灯泡显得十分明亮。
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PRODUCTS
抛光后的铜材不仅镜像效果如同镜子，反光性也一流。 光线通过不同角度的反射，投射给周围环境一个绚烂的光 影，为家里增添了几分情调与乐趣 紫铜与黄铜由于材料本身颜色不一样，反射出来的光线颜 色也略有区别。紫铜的光影比黄铜要更红，更暖和。
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Hammer 挂钟 温暖的手工锤印 + 多彩的颜色反应 同样的材料，同样的纹理 不一样的视觉效果
黄铜
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紫铜
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紫铜
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PRODUCTS TIME-LAG 座钟 距离的时差 利用每个时区相隔一小时的原理 原色紫铜代表的是本地时间 反应后深红色带代表的是第二地时间
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