降低硬金装饰品电铸生产金耗的措施

袁军平，王昶，申柯娅，陈令霞，马春宇，黄国和，陈艳红

（1.广州番禺职业技术学院珠宝学院，广东 广州 511483；2.皇庭首饰(广州)有限公司，广东 广州 511400）

【电铸】

降低硬金装饰品电铸生产金耗的措施

袁军平1,*，王昶1，申柯娅1，陈令霞1，马春宇1，黄国和2，陈艳红2

（1.广州番禺职业技术学院珠宝学院，广东 广州 511483；2.皇庭首饰(广州)有限公司，广东 广州 511400）

介绍了无氰电铸硬千足金的工艺流程，主要包括：制作模型，配制亚硫酸金溶液，电铸液开缸，电铸，脱除模型，除底镀层，执模，表面处理。从模型制作质量、亚硫酸金液制备、电铸沉积、执模、表面处理、废料提纯等方面分析了产生金耗的主要工艺环节，提出了相应的控制措施，并强调了加强管理是降低硬金电铸金耗的必然途径。

硬金；装饰品；电铸；金耗

1 前言

传统千足金的硬度很低，难以满足造型复杂、花纹细致、镂空雕刻、镶嵌宝石等首饰加工工艺要求，在佩戴使用中饰品容易磨损变形而失去光泽，大大降低了千足金饰品的艺术价值[1-2]。为此，近年来业内开发了亚硫酸盐电铸硬千足金工艺，它不使用氰化物，绿色环保，用该工艺生产的饰品具有成色高、硬度高、耐磨性好、质量轻、可佩戴、不易变形等一系列优点，受到了社会的广泛关注和消费者的青睐[3-4]。但是企业在生产过程中，常因金耗较高而增加了生产成本。为此，本文对电铸硬金生产中影响金耗的因素进行探讨，并提出相应的控制措施。

2 无氰电铸硬千足金的工艺流程

与传统氰化物电铸足金工艺相比，无氰电铸硬千足金工艺既有相同之处，也有其特别的地方。一般而言，无氰电铸工艺需要经过如下工艺过程。

2. 1 制作模型

依据无氰电铸硬千足金工艺的操作温度要求，一般有以蜡模或低熔点合金模作为模型的两种工艺，前者需要在蜡模表面涂刷银油使其导电，后者可以直接在模型表面进行底镀和电铸操作[5]。模型的表面质量直接决定了电铸件的质量，由于灌注的蜡模或离心浇注的低温合金模均可能出现各种各样的缺陷，如披锋、残缺、砂眼、变形等，因此每件模型都需要认真检查，对其形状、尺寸、表面光洁度进行必要的修整，问题较多的模型不宜使用。

2. 2 配制亚硫酸金溶液

企业在进行传统氰化物电铸生产时，大都需要从专业生产厂购进金盐。而在无氰电铸工艺中，可选择自制亚硫酸金盐溶液。目前主要采用亚硫酸金钠电铸液体系，也有采用亚硫酸金钾、亚硫酸金铵等体系的。制备亚硫酸金钠溶液通常要经过溶解纯金、雷酸金沉淀、雷酸金清洗过滤、亚硫酸金钠反应、过滤亚硫酸金钠溶液、取样分析等工序。

2. 3 电铸液开缸

不同工艺在此工序的做法可能有些差别，如有些工艺采用底镀钯再电铸金，有些则采用底镀铜、预镀金后再电铸金，后者比较常见。开缸前需将电铸缸彻底清洗干净，按照电铸液体系的有关工艺要求，将开缸剂、稳定剂、添加剂、亚硫酸金液、纯水等加入电铸缸中，搅拌均匀，检测pH，试镀正常后才可投产。

2. 4 电铸

模型表面处理好后，将其安插在挂杆上，带电入缸，先进行底镀和预镀金，仔细检查坯件表面有无孔洞、结瘤等问题，确认完好后入金缸进行硬金电铸。根据坯件结构、表面积等，确定相应的电铸工艺参数，如电压、电流、转速等。电铸过程中注意检查坯件固定是否牢靠，搅拌是否顺畅，过滤是否正常等。入缸电铸30 min后，可将挂具取出，检查铸件表面是否正常，有无漏铸或金珠现象，并及时将有关问题处理好。根据电铸件要求的质量以及上铸速度，可确定铸件出缸的时间。生产过程中定期检测电铸液中金及主要添加剂的含量，达到规范下限时要及时补加金液和添加剂。

2. 5 脱除模型

电铸坯件完工后，需要除去模型。已在模型上开了足够大孔的坯件，可直接进行脱芯操作；当孔不够大或坯件结构较复杂时，需要在坯件适当位置打孔。由于模型采用的蜡或低温合金的熔点均较低，可利用加热使之融化，并结合震动作用使芯液顺利流出。由于电铸层较薄，强度有限，要控制加热温度和速度，避免过快升温使铸层涨裂。对于蜡芯，在大部分芯液排出后，还需放入开水煲中，结合手工操作使蜡融出。

2. 6 除底镀层

脱除模型后，需要将电铸件内腔壁上的底镀层除去。对蜡芯而言，其表面还有一层银油，也需除去。将铸件放入热硝酸中，利用硝酸对银、铜、钯的腐蚀作用，将它们彻底除去，保证电铸件的金成色。

2. 7 执模

执模是对电铸坯件进行修整的过程。电铸坯件可能在某些地方出现孔洞，坯件上的安插孔，不同配件的组装等，都需要在执模阶段完成。对于孔洞缺陷以及会影响观感和使用的孔，需要将其焊补。常用的方法是激光焊补，它可利用纯金丝熔焊，不会影响电铸件的成色，也不会因火焰焊接而降低电铸件的硬度。另外，对于吊坠、耳坠等工件，也需要利用激光焊接将瓜子耳、耳针等焊上。焊接后需要用砂纸将焊接部位打磨修光。

2. 8 表面处理

电铸件的表面处理主要有高光和亚光两类。高光是用钢压、玛瑙刀、钨钢刀等工具蘸清水对铸件表面进行反复碾压，从而获得光亮表面。由于硬金电铸件的硬度较高，特别是当硬度高于150 HV之后，压光的操作变得困难。为此，生产中需要根据实际情况，合理确定硬度。对某些硬度过高的产品，有时需要结合加热等方式进行必要的调节。亚光的方式有喷砂、推砂、钉砂等。喷砂通常采用水喷砂冲击铸件表面，形成均匀细微的凹凸面；推砂是用一定型号的砂纸在铸件表面推出一致的纹理；钉砂是利用快速震动的钻石针在铸件表面刻出均匀的小凹坑，以获得闪亮效果。

3 产生金耗的环节及控制措施

无氰电铸硬千足金工艺的工序较多，涉及多个金耗环节。要有效控制金耗，应从两个方面来考虑：一方面，尽量减少金属废料的产生量；另一方面，尽量提高废料的回收效果。

3. 1 模型的制作质量

虽然在模型制作阶段没有涉及贵金属，但是它的质量直接影响到电铸产品的打磨修整工作量。如果模型形状不健全、轮廓不清晰或者表面质量不佳，其缺陷将忠实地复制到电铸件表面，导致产品报废或需要大量的修复工作，这都会增加金耗。因此，要重视模型的制作质量，对每件模型都要认真检查把关。

3. 2 亚硫酸金液制备过程中的金耗及其控制

亚硫酸金液的制作过程中，金液接触的工具器皿较多，如不注意，很容易导致金耗增加。

(1) 轧压纯金时产生的微量金屑会导致损耗，需要将轧辊面清洁干净，并注意收集脱落的金屑。

(2) 经王水溶解的金液从烧瓶抽吸到反应缸时，容易残留未抽尽的金液；因此，要仔细检查烧瓶内壁是否洁净。清洗干净时，内壁应透明光亮，如有黄色液体黏附在上面，则需进一步清洗，并将清洗水一并抽到反应缸中，不能倒入废水回收桶内。

(3) 用塑料勺将金液从反应缸中取出后倒入布氏漏斗中时，要小心操作，移动料勺和倾倒金液要轻缓，同时在下方用盆子跟随保护，防止金液洒落、溅散。黏附在勺子边缘的金泥要清洗干净，并将清洗后的水集中回收利用。

(4) 反应缸及搅拌器上容易黏附金泥，操作时要加强检查，将金泥彻底冲洗干净。黏附在滤布以及布氏漏斗中的金泥必须清洗干净，清洗水必须倒入亚硫酸金反应缸中。

(5) 抽滤不成功时，要检查滤纸、滤布是否出现异常，抽气泵力度是否过大。滤水应集中回收后重新过滤，不能直接倒入回收废水中。每次抽滤后，将布氏漏斗从抽滤瓶上拔出时，必须用干净的盆子接住布氏漏斗滤管，以免滤水滴在地上，造成损耗。

3. 3 电铸沉积

入缸电铸过程也是产生金耗的一个重要环节，主要表现在以下方面。

(1) 挂具的结构要合理，方便操作。要根据产品结构确定相应的坯件上挂方式，以利于电力线均匀分布以及出缸时电铸液的排出，减少带出。挂具暴露的导电部位的面积应尽可能小，绝缘部分要平滑，不能有裂缝和沟槽。出缸时，挂具在电铸缸上方稍微停留一段时间，使大部分电铸液滴回电铸缸中。有时也可利用压缩空气将挂具和铸件表面黏附的铸液吹回电铸缸中，尤其是角落和死角处的电铸液，使电铸液的带出量尽可能少，避免影响电铸液的稳定和增大消耗。

(2) 电铸生产时要严格执行操作工艺规程，不污染电铸液。模型做好前处理后，带电入缸。定期检测电铸液的温度、pH和稳定剂含量等参数，根据检测结果进行相应调整，一旦偏离工艺允许范围，就可能发生金的析出而导致损耗，甚至会使整缸水报废。

(3) 电铸过程中，挂具、过滤棉芯、碳芯等表面都会产生不同程度的镀层沉积和黏附，要及时作退镀处理。这些镀层不仅会增加金耗，而且会影响产品质量。

(4) 回收处理。挂具和铸件出缸时表面总会黏附残留的金液，设置若干个专门的回收槽，依次通过这些回收槽将大大减少带出损失。

3. 4 执模

在这个工序环节中，对电铸件打孔时会产生金屑。采用激光焊接修补孔洞时，需要先拉金线，也会产生金屑。焊接后用砂纸打磨焊痕和焊瘤时会产生金粉，焊接质量不好时会增加打磨工作量，导致更多的金粉。为减少金粉飞逸，工作台面应平整、密实，并尽可能在密闭的透明防护罩内进行打孔和砂纸打磨操作，便于收集金粉。

3. 5 表面处理

压光也会产生微少的金屑，要注意清理打磨工具，并收集打磨时用的清水。推砂和钉砂会产生不少金粉，要像执模工序的砂纸打磨操作一样，注意工作台面和防止金粉飞逸，打磨后的砂纸、洗手液等都必须专门收集处理。

3. 6 废料提纯

在电铸硬金生产过程中，会产生各种废料，既包括金屑、金粉、废砂纸、清扫物等固态废料，也包括废镀液、回收液、冲洗液等液体废料。对于金屑、金粉，可直接用王水溶解，然后进行金的分离提纯；对于废砂纸、清扫物等固态废料，需先焚烧，再进行酸溶解。对于液体废料，可采用电解法、置换法提金。当金含量低时，可先用萃取、吸附等方法富集分离后再将金还原出来。提取出来的金纯度不足，需要采用电解、还原等方法进一步精炼，使其成色进一步提高。在提纯过程中，若操作不当，会产生显著的金耗，需要严格按照金的提纯工艺规范进行操作。

4 加强管理

电铸生产过程中的金耗不仅取决于工艺技术水平，而且与企业的管理水平密切相关，管理混乱的企业很可能招致灾难性的后果。为此，应做好以下几点。

4. 1 建立明晰、全面的台帐

电铸硬金生产过程中，每天有大量的黄金分布在各生产环节，且不断地在进行工序内部、工序之间的物料交接，因此，建立清晰、全面的台帐非常重要。由于涉及的工序、人员众多，需借助先进的计算机管理系统，及时准确录入物料交收数据，建立金属平衡账目。这个控制系统运行得好，将成为一个重要的安全工具，一旦出现意外的金损失时，可以马上暴露出问题，并可按照实物和数据记录两条路线展开调查。问题发现得越早，解决问题的可能性就越高。

4. 2 加强日常工作检查与监督

电铸生产中，电铸液不像单件产品那样可以当班发出、当班收回，因此电铸液的安全管理极为关键。行业内已多次发生从电铸缸中吸金的案件，也有厂家在生产一段时间后出现了严重的亏金问题。除加强保安措施外，还需要经常从电铸缸中取样分析，确定缸中实际金量与账面金量是否在正常偏差范围内。一旦发现实际值显著低于账面值，要立即追查原因，并采取相应的补救措施。

4. 3 配备必要的安防手段

黄金饰品生产中的金耗必然涉及到安全问题。不同规模和实力的厂家可以采取不同的安全防护措施，常见的有以下几种：在涉及金耗的关键工序，设保安员现场监督；安装闭路监控和入侵报警系统，防止入内偷盗；安装门禁系统；配备金属探测门、手持式金属探测器等设备，防止未经批准的金属带出厂。

4. 4 建立高效可控的物料交接制度

货物从一个人转到另一个人，或从一道工序转到另一道工序时，容易出现问题，因此需要建立合理的物料交接制度，做到既能够对物料进行控制，又不致于给生产带来过多的繁琐操作。在每次交接过程中，双方都应该当面称重核数，并签字认可。任何时候，各人都必须对其手上的物料负责。

5 结语

无氰电铸硬金生产工艺涉及多个工序环节，模型制作质量、亚硫酸金液制备、电铸沉积、执模、表面处理、废料提纯等工序是产生金耗的主要环节。要有效降低生产金耗，需要在工艺技术方面采取相应的控制措施，并从建立明晰、全面的台帐，加强日常工作的检查与监督，配备必要的安防手段，建立高效、可控的物料交接制度等方面强化管理。

[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. 首饰用千足硬金综述[J]. 超硬材料工程, 2010 (2): 54-57.

[4] 佚名. 欧标硬金比18K金更硬[J]. 中国贵金属, 2010 (8): 64.

[5] 陈钧武, 何士桓. 电铸原理与工艺[M]. 北京: 化学工业出版社, 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

广州番禺科技局项目（2010-61-Z-1，2010-Z-69-1）。

袁军平（1969–），男，江西新余人，教授级高级工程师，主要从事金属材料及铸造生产技术的研究。

作者联系方式：(E-mail) yuanjp@pyp.edu.cn。

[ 编辑：温靖邦 ]