降低硬金裝飾品電鑄生產(chǎn)金耗的措施

袁軍平，王昶，申柯婭，陳令霞，馬春宇，黃國和，陳艷紅

（1.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院珠寶學(xué)院，廣東 廣州 511483；2.皇庭首飾(廣州)有限公司，廣東 廣州 511400）

【電鑄】

降低硬金裝飾品電鑄生產(chǎn)金耗的措施

袁軍平1,*，王昶1，申柯婭1，陳令霞1，馬春宇1，黃國和2，陳艷紅2

（1.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院珠寶學(xué)院，廣東 廣州 511483；2.皇庭首飾(廣州)有限公司，廣東 廣州 511400）

介紹了無氰電鑄硬千足金的工藝流程，主要包括：制作模型，配制亞硫酸金溶液，電鑄液開缸，電鑄，脫除模型，除底鍍層，執(zhí)模，表面處理。從模型制作質(zhì)量、亞硫酸金液制備、電鑄沉積、執(zhí)模、表面處理、廢料提純等方面分析了產(chǎn)生金耗的主要工藝環(huán)節(jié)，提出了相應(yīng)的控制措施，并強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)管理是降低硬金電鑄金耗的必然途徑。

硬金；裝飾品；電鑄；金耗

1 前言

傳統(tǒng)千足金的硬度很低，難以滿足造型復(fù)雜、花紋細(xì)致、鏤空雕刻、鑲嵌寶石等首飾加工工藝要求，在佩戴使用中飾品容易磨損變形而失去光澤，大大降低了千足金飾品的藝術(shù)價值[1-2]。為此，近年來業(yè)內(nèi)開發(fā)了亞硫酸鹽電鑄硬千足金工藝，它不使用氰化物，綠色環(huán)保，用該工藝生產(chǎn)的飾品具有成色高、硬度高、耐磨性好、質(zhì)量輕、可佩戴、不易變形等一系列優(yōu)點(diǎn)，受到了社會的廣泛關(guān)注和消費(fèi)者的青睞[3-4]。但是企業(yè)在生產(chǎn)過程中，常因金耗較高而增加了生產(chǎn)成本。為此，本文對電鑄硬金生產(chǎn)中影響金耗的因素進(jìn)行探討，并提出相應(yīng)的控制措施。

2 無氰電鑄硬千足金的工藝流程

與傳統(tǒng)氰化物電鑄足金工藝相比，無氰電鑄硬千足金工藝既有相同之處，也有其特別的地方。一般而言，無氰電鑄工藝需要經(jīng)過如下工藝過程。

2. 1 制作模型

依據(jù)無氰電鑄硬千足金工藝的操作溫度要求，一般有以蠟?zāi)；虻腿埸c(diǎn)合金模作為模型的兩種工藝，前者需要在蠟?zāi)１砻嫱克y油使其導(dǎo)電，后者可以直接在模型表面進(jìn)行底鍍和電鑄操作[5]。模型的表面質(zhì)量直接決定了電鑄件的質(zhì)量，由于灌注的蠟?zāi)；螂x心澆注的低溫合金模均可能出現(xiàn)各種各樣的缺陷，如披鋒、殘缺、砂眼、變形等，因此每件模型都需要認(rèn)真檢查，對其形狀、尺寸、表面光潔度進(jìn)行必要的修整，問題較多的模型不宜使用。

2. 2 配制亞硫酸金溶液

企業(yè)在進(jìn)行傳統(tǒng)氰化物電鑄生產(chǎn)時，大都需要從專業(yè)生產(chǎn)廠購進(jìn)金鹽。而在無氰電鑄工藝中，可選擇自制亞硫酸金鹽溶液。目前主要采用亞硫酸金鈉電鑄液體系，也有采用亞硫酸金鉀、亞硫酸金銨等體系的。制備亞硫酸金鈉溶液通常要經(jīng)過溶解純金、雷酸金沉淀、雷酸金清洗過濾、亞硫酸金鈉反應(yīng)、過濾亞硫酸金鈉溶液、取樣分析等工序。

2. 3 電鑄液開缸

不同工藝在此工序的做法可能有些差別，如有些工藝采用底鍍鈀再電鑄金，有些則采用底鍍銅、預(yù)鍍金后再電鑄金，后者比較常見。開缸前需將電鑄缸徹底清洗干凈，按照電鑄液體系的有關(guān)工藝要求，將開缸劑、穩(wěn)定劑、添加劑、亞硫酸金液、純水等加入電鑄缸中，攪拌均勻，檢測pH，試鍍正常后才可投產(chǎn)。

2. 4 電鑄

模型表面處理好后，將其安插在掛桿上，帶電入缸，先進(jìn)行底鍍和預(yù)鍍金，仔細(xì)檢查坯件表面有無孔洞、結(jié)瘤等問題，確認(rèn)完好后入金缸進(jìn)行硬金電鑄。根據(jù)坯件結(jié)構(gòu)、表面積等，確定相應(yīng)的電鑄工藝參數(shù)，如電壓、電流、轉(zhuǎn)速等。電鑄過程中注意檢查坯件固定是否牢靠，攪拌是否順暢，過濾是否正常等。入缸電鑄30 min后，可將掛具取出，檢查鑄件表面是否正常，有無漏鑄或金珠現(xiàn)象，并及時將有關(guān)問題處理好。根據(jù)電鑄件要求的質(zhì)量以及上鑄速度，可確定鑄件出缸的時間。生產(chǎn)過程中定期檢測電鑄液中金及主要添加劑的含量，達(dá)到規(guī)范下限時要及時補(bǔ)加金液和添加劑。

2. 5 脫除模型

電鑄坯件完工后，需要除去模型。已在模型上開了足夠大孔的坯件，可直接進(jìn)行脫芯操作；當(dāng)孔不夠大或坯件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時，需要在坯件適當(dāng)位置打孔。由于模型采用的蠟或低溫合金的熔點(diǎn)均較低，可利用加熱使之融化，并結(jié)合震動作用使芯液順利流出。由于電鑄層較薄，強(qiáng)度有限，要控制加熱溫度和速度，避免過快升溫使鑄層漲裂。對于蠟芯，在大部分芯液排出后，還需放入開水煲中，結(jié)合手工操作使蠟融出。

2. 6 除底鍍層

脫除模型后，需要將電鑄件內(nèi)腔壁上的底鍍層除去。對蠟芯而言，其表面還有一層銀油，也需除去。將鑄件放入熱硝酸中，利用硝酸對銀、銅、鈀的腐蝕作用，將它們徹底除去，保證電鑄件的金成色。

2. 7 執(zhí)模

執(zhí)模是對電鑄坯件進(jìn)行修整的過程。電鑄坯件可能在某些地方出現(xiàn)孔洞，坯件上的安插孔，不同配件的組裝等，都需要在執(zhí)模階段完成。對于孔洞缺陷以及會影響觀感和使用的孔，需要將其焊補(bǔ)。常用的方法是激光焊補(bǔ)，它可利用純金絲熔焊，不會影響電鑄件的成色，也不會因火焰焊接而降低電鑄件的硬度。另外，對于吊墜、耳墜等工件，也需要利用激光焊接將瓜子耳、耳針等焊上。焊接后需要用砂紙將焊接部位打磨修光。

2. 8 表面處理

電鑄件的表面處理主要有高光和亞光兩類。高光是用鋼壓、瑪瑙刀、鎢鋼刀等工具蘸清水對鑄件表面進(jìn)行反復(fù)碾壓，從而獲得光亮表面。由于硬金電鑄件的硬度較高，特別是當(dāng)硬度高于150 HV之后，壓光的操作變得困難。為此，生產(chǎn)中需要根據(jù)實際情況，合理確定硬度。對某些硬度過高的產(chǎn)品，有時需要結(jié)合加熱等方式進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)。亞光的方式有噴砂、推砂、釘砂等。噴砂通常采用水噴砂沖擊鑄件表面，形成均勻細(xì)微的凹凸面；推砂是用一定型號的砂紙在鑄件表面推出一致的紋理；釘砂是利用快速震動的鉆石針在鑄件表面刻出均勻的小凹坑，以獲得閃亮效果。

3 產(chǎn)生金耗的環(huán)節(jié)及控制措施

無氰電鑄硬千足金工藝的工序較多，涉及多個金耗環(huán)節(jié)。要有效控制金耗，應(yīng)從兩個方面來考慮：一方面，盡量減少金屬廢料的產(chǎn)生量；另一方面，盡量提高廢料的回收效果。

3. 1 模型的制作質(zhì)量

雖然在模型制作階段沒有涉及貴金屬，但是它的質(zhì)量直接影響到電鑄產(chǎn)品的打磨修整工作量。如果模型形狀不健全、輪廓不清晰或者表面質(zhì)量不佳，其缺陷將忠實地復(fù)制到電鑄件表面，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢或需要大量的修復(fù)工作，這都會增加金耗。因此，要重視模型的制作質(zhì)量，對每件模型都要認(rèn)真檢查把關(guān)。

3. 2 亞硫酸金液制備過程中的金耗及其控制

亞硫酸金液的制作過程中，金液接觸的工具器皿較多，如不注意，很容易導(dǎo)致金耗增加。

(1) 軋壓純金時產(chǎn)生的微量金屑會導(dǎo)致?lián)p耗，需要將軋輥面清潔干凈，并注意收集脫落的金屑。

(2) 經(jīng)王水溶解的金液從燒瓶抽吸到反應(yīng)缸時，容易殘留未抽盡的金液；因此，要仔細(xì)檢查燒瓶內(nèi)壁是否潔凈。清洗干凈時，內(nèi)壁應(yīng)透明光亮，如有黃色液體黏附在上面，則需進(jìn)一步清洗，并將清洗水一并抽到反應(yīng)缸中，不能倒入廢水回收桶內(nèi)。

(3) 用塑料勺將金液從反應(yīng)缸中取出后倒入布氏漏斗中時，要小心操作，移動料勺和傾倒金液要輕緩，同時在下方用盆子跟隨保護(hù)，防止金液灑落、濺散。黏附在勺子邊緣的金泥要清洗干凈，并將清洗后的水集中回收利用。

(4) 反應(yīng)缸及攪拌器上容易黏附金泥，操作時要加強(qiáng)檢查，將金泥徹底沖洗干凈。黏附在濾布以及布氏漏斗中的金泥必須清洗干凈，清洗水必須倒入亞硫酸金反應(yīng)缸中。

(5) 抽濾不成功時，要檢查濾紙、濾布是否出現(xiàn)異常，抽氣泵力度是否過大。濾水應(yīng)集中回收后重新過濾，不能直接倒入回收廢水中。每次抽濾后，將布氏漏斗從抽濾瓶上拔出時，必須用干凈的盆子接住布氏漏斗濾管，以免濾水滴在地上，造成損耗。

3. 3 電鑄沉積

入缸電鑄過程也是產(chǎn)生金耗的一個重要環(huán)節(jié)，主要表現(xiàn)在以下方面。

(1) 掛具的結(jié)構(gòu)要合理，方便操作。要根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)確定相應(yīng)的坯件上掛方式，以利于電力線均勻分布以及出缸時電鑄液的排出，減少帶出。掛具暴露的導(dǎo)電部位的面積應(yīng)盡可能小，絕緣部分要平滑，不能有裂縫和溝槽。出缸時，掛具在電鑄缸上方稍微停留一段時間，使大部分電鑄液滴回電鑄缸中。有時也可利用壓縮空氣將掛具和鑄件表面黏附的鑄液吹回電鑄缸中，尤其是角落和死角處的電鑄液，使電鑄液的帶出量盡可能少，避免影響電鑄液的穩(wěn)定和增大消耗。

(2) 電鑄生產(chǎn)時要嚴(yán)格執(zhí)行操作工藝規(guī)程，不污染電鑄液。模型做好前處理后，帶電入缸。定期檢測電鑄液的溫度、pH和穩(wěn)定劑含量等參數(shù)，根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，一旦偏離工藝允許范圍，就可能發(fā)生金的析出而導(dǎo)致?lián)p耗，甚至?xí)拐姿畧髲U。

(3) 電鑄過程中，掛具、過濾棉芯、碳芯等表面都會產(chǎn)生不同程度的鍍層沉積和黏附，要及時作退鍍處理。這些鍍層不僅會增加金耗，而且會影響產(chǎn)品質(zhì)量。

(4) 回收處理。掛具和鑄件出缸時表面總會黏附殘留的金液，設(shè)置若干個專門的回收槽，依次通過這些回收槽將大大減少帶出損失。

3. 4 執(zhí)模

在這個工序環(huán)節(jié)中，對電鑄件打孔時會產(chǎn)生金屑。采用激光焊接修補(bǔ)孔洞時，需要先拉金線，也會產(chǎn)生金屑。焊接后用砂紙打磨焊痕和焊瘤時會產(chǎn)生金粉，焊接質(zhì)量不好時會增加打磨工作量，導(dǎo)致更多的金粉。為減少金粉飛逸，工作臺面應(yīng)平整、密實，并盡可能在密閉的透明防護(hù)罩內(nèi)進(jìn)行打孔和砂紙打磨操作，便于收集金粉。

3. 5 表面處理

壓光也會產(chǎn)生微少的金屑，要注意清理打磨工具，并收集打磨時用的清水。推砂和釘砂會產(chǎn)生不少金粉，要像執(zhí)模工序的砂紙打磨操作一樣，注意工作臺面和防止金粉飛逸，打磨后的砂紙、洗手液等都必須專門收集處理。

3. 6 廢料提純

在電鑄硬金生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生各種廢料，既包括金屑、金粉、廢砂紙、清掃物等固態(tài)廢料，也包括廢鍍液、回收液、沖洗液等液體廢料。對于金屑、金粉，可直接用王水溶解，然后進(jìn)行金的分離提純；對于廢砂紙、清掃物等固態(tài)廢料，需先焚燒，再進(jìn)行酸溶解。對于液體廢料，可采用電解法、置換法提金。當(dāng)金含量低時，可先用萃取、吸附等方法富集分離后再將金還原出來。提取出來的金純度不足，需要采用電解、還原等方法進(jìn)一步精煉，使其成色進(jìn)一步提高。在提純過程中，若操作不當(dāng)，會產(chǎn)生顯著的金耗，需要嚴(yán)格按照金的提純工藝規(guī)范進(jìn)行操作。

4 加強(qiáng)管理

電鑄生產(chǎn)過程中的金耗不僅取決于工藝技術(shù)水平，而且與企業(yè)的管理水平密切相關(guān)，管理混亂的企業(yè)很可能招致災(zāi)難性的后果。為此，應(yīng)做好以下幾點(diǎn)。

4. 1 建立明晰、全面的臺帳

電鑄硬金生產(chǎn)過程中，每天有大量的黃金分布在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，且不斷地在進(jìn)行工序內(nèi)部、工序之間的物料交接，因此，建立清晰、全面的臺帳非常重要。由于涉及的工序、人員眾多，需借助先進(jìn)的計算機(jī)管理系統(tǒng)，及時準(zhǔn)確錄入物料交收數(shù)據(jù)，建立金屬平衡賬目。這個控制系統(tǒng)運(yùn)行得好，將成為一個重要的安全工具，一旦出現(xiàn)意外的金損失時，可以馬上暴露出問題，并可按照實物和數(shù)據(jù)記錄兩條路線展開調(diào)查。問題發(fā)現(xiàn)得越早，解決問題的可能性就越高。

4. 2 加強(qiáng)日常工作檢查與監(jiān)督

電鑄生產(chǎn)中，電鑄液不像單件產(chǎn)品那樣可以當(dāng)班發(fā)出、當(dāng)班收回，因此電鑄液的安全管理極為關(guān)鍵。行業(yè)內(nèi)已多次發(fā)生從電鑄缸中吸金的案件，也有廠家在生產(chǎn)一段時間后出現(xiàn)了嚴(yán)重的虧金問題。除加強(qiáng)保安措施外，還需要經(jīng)常從電鑄缸中取樣分析，確定缸中實際金量與賬面金量是否在正常偏差范圍內(nèi)。一旦發(fā)現(xiàn)實際值顯著低于賬面值，要立即追查原因，并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

4. 3 配備必要的安防手段

黃金飾品生產(chǎn)中的金耗必然涉及到安全問題。不同規(guī)模和實力的廠家可以采取不同的安全防護(hù)措施，常見的有以下幾種：在涉及金耗的關(guān)鍵工序，設(shè)保安員現(xiàn)場監(jiān)督；安裝閉路監(jiān)控和入侵報警系統(tǒng)，防止入內(nèi)偷盜；安裝門禁系統(tǒng)；配備金屬探測門、手持式金屬探測器等設(shè)備，防止未經(jīng)批準(zhǔn)的金屬帶出廠。

4. 4 建立高效可控的物料交接制度

貨物從一個人轉(zhuǎn)到另一個人，或從一道工序轉(zhuǎn)到另一道工序時，容易出現(xiàn)問題，因此需要建立合理的物料交接制度，做到既能夠?qū)ξ锪线M(jìn)行控制，又不致于給生產(chǎn)帶來過多的繁瑣操作。在每次交接過程中，雙方都應(yīng)該當(dāng)面稱重核數(shù)，并簽字認(rèn)可。任何時候，各人都必須對其手上的物料負(fù)責(zé)。

5 結(jié)語

無氰電鑄硬金生產(chǎn)工藝涉及多個工序環(huán)節(jié)，模型制作質(zhì)量、亞硫酸金液制備、電鑄沉積、執(zhí)模、表面處理、廢料提純等工序是產(chǎn)生金耗的主要環(huán)節(jié)。要有效降低生產(chǎn)金耗，需要在工藝技術(shù)方面采取相應(yīng)的控制措施，并從建立明晰、全面的臺帳，加強(qiáng)日常工作的檢查與監(jiān)督，配備必要的安防手段，建立高效、可控的物料交接制度等方面強(qiáng)化管理。

[1] CORTI C W. Metallurgy of microalloyed 24 carat golds [J]. Gold Bulletin, 1999, 32 (2): 39-47.

[2] WRIGHT J C, CORTI C W. Strong 24 carat golds: the metallurgy of microalloying [C] // The Santa Fe Symposium on Jewelry Manufacturing Technology. New Mexico: Met-Chem Research Publishing Co., 1998: 27-34.

[3] 杜中文. 首飾用千足硬金綜述[J]. 超硬材料工程, 2010 (2): 54-57.

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[5] 陳鈞武, 何士桓. 電鑄原理與工藝[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.

Measures to reduce gold loss in electroforming production of hard gold ornaments //

YUAN Jun-ping*, WANG Chang, SHEN Ke-ya, CHEN Ling-xia, MA Chun-yu, HUANG Guo-he, CHEN Yan-hong

A process for cyanide-free electroforming of hard pure gold ornaments was introduced. It mainly includes: mold making, preparation of gold sulfite solution, makeup of electroforming bath, electroforming, mold releasing, stripping of underplate, repairing/assembling, and surface finishing. The main working procedures causing gold loss were analyzed from the aspects of mold quality, preparation of gold sulfite solution, gold electrodeposition, repairing/ assembling, surface finishing, and purification of gold mud. Some corresponding control measures were given. It is emphasized that the strengthened management is an inevitable approach to reduce gold loss in electroforming production of hard gold ornaments.

hard gold; ornament; electroforming; gold loss

Jewelry Institute of Guangzhou Panyu Polytechnic, Guangzhou 511483, China

TQ153.48; TS934.2

A

1004 – 227X (2011) 08 – 0017 – 04

2011–03–09

廣州番禺科技局項目（2010-61-Z-1，2010-Z-69-1）。

袁軍平（1969–），男，江西新余人，教授級高級工程師，主要從事金屬材料及鑄造生產(chǎn)技術(shù)的研究。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) yuanjp@pyp.edu.cn。

[ 編輯：溫靖邦 ]