一直以來，黃金飾品多通過沖壓成型來鑄造。3D(三維)硬足金飾品是一種新型產品，主要通過電鑄制得。 新一代3D硬金工藝是指在不同位置采用不同工藝進行處理，有的拋光，有的磨砂，從而達到明暗對比的效果。 電鑄的原理與電鍍相同，通過電沉積在鑄模上形成金屬殼層。相較于沖壓成型，電鑄可以利用較少的黃金制造出更立體和更大體積的飾品，從而達到質輕、售價低和美觀大方的效果。 純黃金的硬度很低，很難滿足復雜款式飾品的加工需求。金屬的強化方法有固溶強化、加工強化、彌散強化、細晶強化等。電鑄硬足金可通過控制電鑄液的金含量、pH，添加劑種類及含量，攪拌速率，工作溫度等參數使鍍層晶粒細化，在保證硬足金成色的同時，大幅提高其硬度。 3D硬足金電鑄液通常由KAu(CN)2、導電鹽(磷酸鹽)、pH緩沖劑(磷酸)以及有機添加劑組成。其中有機添加劑主要有氨基羧酸鹽和有機多膦酸鹽兩類。 氨基羧酸鹽的配位能力強，配合物穩定常數高，但分散能力差，不耐堿，不少商品中含有這類配位劑，使用有一定局限性，而且不易生物降解，要慎用。 相比之下，有機多膦酸鹽的配位容量大，配合物穩定常數更高，與金屬離子配位后不易解離，穩定性好，易生物降解。有機多膦酸鹽在溶液中容易與[Au(CN)]−配離子內的CN−形成氫鍵，從而形成包圍配位離子的第二配位層，金離子要從內配位層中被還原，就要克服第一和第二配位層的抑制作用，從而使金離子放電的過電位提高，鑄金層的晶粒得到細化。 筆者所在實驗室在綜合評定了有機多膦酸鹽添加劑的各項性能后，開發了一種以有機多膦酸鹽為主要添加劑的新型電鑄3D硬足金添加劑配方。本文研究了該添加劑對硬足金產品的外觀、表面形貌、顯微硬度、金純度和陰極電流效率的影響。 1 實 驗 no.1工藝流程雕模(起版蠟雕刻出模型)→復模(硅膠復模)→注蠟模(通過注蠟機把熔化的蠟注入硅膠模中，放置2~3min，冷卻后取出蠟模)→執蠟模(用手術刀刮除蠟模表面的披鋒、蠟屎，用電烙鐵修復蠟模表面的砂洞、氣泡和缺損處)→涂導電銀油(將納米銀粉溶在特制的膠油中，均勻地噴涂在蠟模表面，使其具有導電性)→吹干(用自然風使銀油中的溶劑揮發，銀粉導電層固化后粘覆在蠟膜表面)→電鑄金(厚度約0.16mm)→后處理(包括打孔、除蠟、除銀膜)。
no.2電鑄金配方和工藝氰化亞金鉀20~35g/L，導電鹽(磷酸鹽)80g/L，添加劑20~35mL/L。其中一組添加劑由有機多膦酸鹽50~70g/L，十二烷基二苯醚二磺酸鈉0.1~2.0g/L，過渡金屬鹽0.1~0.5g/L組成;另一組添加劑由氨基羧酸鹽替換上述添加劑中的有機多膦酸鹽。 采用150mm×100mm×200mm的PP小槽，加入2000mL鑄金液，陽極為120mm×100mm的釕銥鈦網，陰極為涂覆導電銀油的蠟樣(施鍍面積約0.07dm2)，pH6.5~6.8(用50%氫氧化鉀水溶液和50%磷酸水溶液調節)，溫度40°C，電流密度0.4A/dm2，時間12h。 no.3電流效率的測定采用銅庫侖計法測電鑄硬金溶液的電流效率，庫侖計中的電解液配方為：五水合硫酸銅12g/L，硫酸(密度為1.84g/cm3)26mL/L，無水乙醇50mL/L。庫侖計的陽極為120mm×80mm×10mm的電解銅塊，陰極為100mm×70mm×0.2mm的黃銅片。電鑄硬金溶液中的陽極為120mm×100mm的釕銥鈦網，陰極為涂覆了導電銀油的蠟樣。 測量前，黃銅片經洗凈、烘干，并與蠟樣各自稱重。將庫侖計和電鑄硬金溶液槽串聯，按電鑄硬金溶液的工藝要求，通電12h，取出黃銅片和蠟樣，洗凈、烘干后稱重。 按式(1)計算電流效率η。
式中，m、m′分別為蠟樣和黃銅片的實際增重量(單位：g);1.186為二價銅的電化學當量[單位：g/(A·h)]; 7.357為一價金的電化學當量[單位：g/(A·h)。 no.4鑄金層性能測試采用ZeissAURIGACompact場發射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察鑄金層表面的組織形貌。采用牛津X-Max20能譜儀(EDS)分析鑄金層的純度。采用上海哈德尼斯精密儀器有限公司的MVD-402TS型觸摸屏自動轉塔數顯顯微硬度計測量鑄金層的顯微硬度，加載力0.98N，加載時間10s，每組工藝條件測5個平行樣,每個試樣測3個點，取平均值。
2 結果與討論 no.1添加劑對電鑄硬金陰極電流效率的影響電流效率是電鑄硬足金生產的一個重要技術經濟指標。從表1可知，采用有機多膦酸鹽類添加劑時的陰極電流效率比采用氨基羧酸鹽類添加劑時高出將近20個百分點。 no.2添加劑對鑄金產品微觀形貌的影響電鑄硬足金飾品表面是否平整對產品的后續加工具有重要的影響。若鑄金層表面不平整，則需要在后期進行打磨、壓光。如此不僅導致金損耗，而且會影響產品的外觀。 從圖2可知，使用氨基羧酸鹽類添加劑時，所得鑄金層結晶粗大，排列疏松，表面凹凸不平;使用有機多膦酸鹽類添加劑時，所得鑄金層晶粒較小，排列致密、有序，表面平整. no.3金的純度電鑄硬足金的純度是產品質量的重要指標，少許雜質的存在就會使產品達不到成色要求。 從圖3可知，分別采用有機多膦酸鹽類和氨基羧酸鹽類添加劑時，所得硬足金產品的金純度均為100%，滿足行業對金純度的要求。 no.4添加劑對鑄金層顯微硬度的影響硬度是電鑄硬足金的最重要性能，會影響飾品的強度、耐磨性及使用壽命，因此測量及保證電鑄硬足金的顯微硬度意義重大。 由表2可知，采用有機多膦酸鹽類添加劑時所得鑄金試樣的顯微硬度高于采用氨基羧酸鹽類添加劑時的顯微硬度，平均顯微硬度高于97HV，滿足硬足金產品的佩戴使用要求。 3 應用情況 與氨基羧酸鹽類添加劑相比，采用有機多膦酸鹽類添加劑既滿足了電鑄硬足金生產的各項指標要求，又提高了電鑄生產的效率，很好地改善了產品的外觀及顯微硬度，使得硬金產品的質量得到了提升。截至發稿時，該有機多膦酸鹽類添加劑在生產中已應用2年，情況良好。 |
