古法金饰品成分、表面特征及硬度浅析

李桂华，孙 冰，丁秀云，杜 冉，臧 军，刘雪松，孙永军，祝培明

(1.山东省计量科学研究院 山东省计量检测重点实验室，山东 济南 250014；2.国家黄金钻石制品质量检验检测中心，山东 济南 250014；3.济南轨道交通集团有限公司，山东 济南 250101)

古法金饰品[1]：主要由两种或以上包括搂胎、刳胎、擀胎、锤揲、花丝、錾花、失蜡浇铸、金银错、镶石、炸珠、 吸珠、手工修金、点翠、烧蓝等在内的我国传统金银细金工艺制造而成的，集现代设计理念、中华民族传统文化内涵和表面呈亚光、砂状肌理等古代宫庭金饰特征于一体的足金饰品。当然古法黄金的制作也并非一味复古，而是保留古法制作工艺优点的基础上，合理利用现代的工具和技术，结合现代传统理念和现代工艺制作出充满古代风格金属首饰的一种工艺。古法金饰品整体造型饱满，立体感强，呈亚光质感，表面细腻通润，砂地纹理均匀平整，有绢丝质感，具有古色古香的韵味。2019年初上市的“古法黄金”，一路红遍朋友圈、小红书、抖音、微博及各大网站论坛，在国内珠宝界刮起了一阵强劲的“新潮中国风”。

那么市售古法金饰品其成分是否满足国家标准要求？古法金饰品整体呈现亚光的质感，其表面特征如何？经过特殊工艺打造的古法金饰品硬度如何？上述问题文献中鲜有报道。本文采用等离子发射光谱仪、粗糙度轮廓仪、显微硬度仪对古法金饰品的成分、表面特征、硬度进行了初步研究。

1 实验

1.1 试剂

硝酸(分析纯和优级纯)，盐酸(优级纯)。

所用高纯水由上海摩尔原子型1810D超纯水机制备，其电阻率>18MΩ。所用标准溶液由国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院提供。

1.2 设备

赛多利斯(CPA225D型)分析天平，最大称量220 g，感量0.01 mg。

PE8300电感耦合等离子体发射光谱仪。选择仪器工作条件：射频功率1300W，等离子气流量9 L/min，辅助气流量0.2 L/min，雾化气流量0.6 L/min，样品提升量1.0 mL/min。重复测定2次，绘制工作曲线。

英国TAYLOR HOBSON Talysurf i-Series 2粗糙度轮廓仪。测量条件：0.12 μm，取样长度Lc 2.5 mm，评定长度Ln 12.5 mm。

烟台华银HVT-1000A型数显显微硬度计。

1.3 实验过程

(1)采用等离子发射光谱仪，依据GB/T 38145-2019《高含量贵金属合金首饰金、铂、钯含量的测定 ICP差减法》[2]对古法金饰品的金及微量元素进行检测。

(2)采用等离子发射光谱仪，依据GB/T 28021-2011《饰品有害元素的测定 光谱法》[3]对足金古法金饰品中As、Hg、Pb、Cd、Cr有害元素进行检测，As、Hg、Pb、Cd、Cr校准溶液浓度点分别为：0、1.0、2.0、3.0、5.0 mg/L，分析波长分别为193.636、184.886、220.353、226.502、283.563 nm，检出限分别为8、10、6、6、6 mg/kg。

(3)采用数显显微硬度计、光学显微镜观察古法金饰品表面形貌；采用粗糙度轮廓仪测量样品表面粗糙度，每个样品测量3次，计算平均值。

(4)用显微硬度计测试样品的维氏硬度，每个样品测量3次，计算平均值。实验参数：载荷：0.2 kg，加载15 s。

2 结果与讨论

2.1 古法金饰品的成分

采用ICP法对32件古法金饰品进行检测，主要测试国标GB/T 38145-2019推荐的17种常规元素，测试结果见表1。

由表1可知该类饰品金含量均大于999‰，主要杂质元素为Ag、Cu、Fe、Zn，与普通足金999饰品所含主要杂质元素一致[4]。其中29件饰品银含量最高，3件饰品铜含量最高，个别样品中含有铂。古法金饰品表面通常用铜刷打磨，在后期处理过程中，若处理不当，会导致表面铜元素残留，故表2中有3件首饰铜含量最高。

表1 古法金饰品金含量及主要杂质元素

2.2 有害元素测试

饰品中存在可能对人体有害的元素主要有As、Hg、Pb、Cd、Cr。国家标准GB 28480-2012《饰品有害元素限量的规定》[5]规定，首饰中As、Hg、Pb、Cd、Cr总含量分别不超过1000、1000、1000、100和1000 mg/kg。

用ICP法对8件不同厂家的古法金饰品进行As、Hg、Pb、Cd、Cr有害元素测试，检测结果见表2。

表2 古法金首饰有害元素含量

结果表明，8件古法金饰品中有害元素As、Hg、Pb、Cd、Cr含量均小于检出限，符合国家标准GB 28480-2012[3]规定。

2.3 古法金饰品的表面特征

2.3.1 古法金饰品的表面粗糙度

表面粗糙度是用来表示材料在被加工后的表面不平整度，是反映材料表面状态的重要参数。评价表面粗糙度最常用的参数有Ra和Rz，Ra指在取样长度L内轮廓偏距绝对值的算术平均值，Rz指在取样长度内5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大的轮廓谷深的平均值之和，Ra和Rz值越大，表面越粗糙[6-7]。

采用粗糙度轮廓仪对六件不同厂家的古法金饰品表面粗糙度进行测试，每件样品测试3次，测试结果见表3。

由表3可知虽然6件古法金饰品表面均呈现亚光感，但表面粗糙度略有不同，Ra最大值为2.6 μm，最小值为1.0 μm，其中有5件样品Ra在1.0～1.5 μm范围内。表面粗糙度Rz最大值15.3 μm，最小值为5.7 μm，均大于5倍的相应Ra值。粗糙度轮廓仪标准块的Rz约为Ra的2倍，古法金饰品Rz大于5倍Ra值，说明其表面存在较大的波峰波谷。

表3 六件不同厂家的古法金饰品表面粗糙度

2.3.2 古法金饰品的表面形貌

使用显微硬度仪对样品表面进行观察，表面形貌如图2所示。

图1 显微硬度仪下样品表面形貌图

图2 光学显微镜下古法金首饰的表面形貌

图1(a)-(f)所示为不同厂家古法金饰品的表面形貌，其表面粗糙度分别对应表3中样品1～6，可观察到古法金饰品表面凹凸不平，表面起伏较大的样品粗糙度亦较大。

图2为光学显微镜下古法金饰品的表面形貌，可观察到表面不平整，参差不齐，并存在许多大小不一、深浅不一的孔洞。

2.4 古法金饰品的硬度测试

对9个厂家不同款式的20件古法金饰品进行了硬度测试，选择载荷0.2 kg，加载15 s[8]。主要选择工作面和支撑面有良好平行度的样品。测试结果见表4。

表4 不同厂家的古法金饰品硬度测试值

续表

由表4可知，9个厂家共计20件古法金饰品的维氏硬度最大值为60.4HV，最小值为44.3HV，高于退火态纯Au的硬度26HV[9]。表1中同时列出了9件古法金饰品的成分和硬度，杂质元素含量和硬度不存在对应关系，排除微合金化强化机制。

3 结论

(1)所测古法金饰品金含量均大于999‰，主要杂质元素为Ag、Cu、Fe和Zn，个别样品中含有铂。

(2)所测古法金饰品中不含有害元素As、Hg、Pb、Cd和Cr，符合国家标准GB 28480-2012规定。

(3)古法金饰品表面均呈现亚光质感，但表面粗糙度略有不同，存在许多大小不一、深浅不同的孔洞。

(4)所测古法金饰品维氏硬度最大值为60.4HV，最小值为44.3HV，高于退火态纯Au的硬度，源于变形强化。