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18K白金表面处理工艺

《18K白金首饰表面处理工艺》论文

姓名：

杨世莲

学号：

201111602131

班级：

宝石111

珠宝首饰用黄金通常以K或成色表示，24K称千足金或九九金，含量为99．99％．常见的首饰用黄金75％，称18K．一件18K金首饰中的25％是Ni，Cu，Zn，Ag等金属，这些用于生产金和金的其他金属在首饰行业称为补口．K白金是黄金与其他金属元素的合金，颜色为银白色．因其色泽与铂相似且价格是铂的二分之一，故将它作为白色K金首饰的材料．其抗腐蚀性及加工性能与合金的成份密切相关．目前用作首饰材料的白色金合金主要有三大类：

一类是含Ni一合金；二类是含Pd；三类是不含Ni和Pd的合金．含Ni合金的优点是具良好的机械和铸造性能且价格便宜．缺点是表面容易氧化，产生色斑；再就是Ni对人体来说是一种有害物质，当K金首饰中的Ni含量超过一定标准时，某些佩戴者的皮肤会痒、红肿．为了保护消费者权益，欧洲对k白金的标准是：

刺穿皮肤的首饰（耳针、耳环等等，Ni含量不能超过0．05％）：

长期与皮肤接触的首饰（戒指、项链），每周Ni的释放率不能超过0．51~,／cm．Pd系合金的优点是抗腐性较好，缺点是熔融温度高，硬度有限，因含钯，成本偏高．不含Ni和P的合金，价格便宜，抗腐能力差，常用作低K首饰材料．目前，首饰行业用18K白金的主要问题是难以

兼顾价格、颜色、抗腐蚀和加工性能，18K白金颜色的白度不够，一般要镀一层铑．我国首饰行业18K白金补口主要依赖进口，因为一些合金补口的生产技术还未解决．

大家知道，K金颜色丰富，有白K金、黄K金、玫瑰金、黑金等等。

18K白金对戒就是由含量为75％的黄金和含量为25％钯或镍组成的合金所打造成的对戒。

 由于18K金柔韧适中、易于造型、个性及强、富有表现力等特点而被受首饰艺术家的青睐，并成为首饰艺术品的上选材质。

 K金可塑性强，可以用来制造品种繁多、精彩缤纷的金首饰，但K金的价值主要体现在根据其做出做出首饰的款式工艺。

首饰作为一种反映人们物质生活和精神状态的具有特殊象征性的文化载体，在日常生活中扮演越来越霞贸的角色，随经济技术的快速发展，生活水平的提高，人们对疗饰的需求也向个性化、多样化、定制化等方向发腱。

我阑泞饰业起步较晚，现代化程度不离，传统的设计模式与展示于段与市场成熟化需求之闸的矛盾U益突出，成为首饰产业发展的阻力。

因此，总结我闺首饰设计的现状，与首饰艺术有较长的发展历史欧美等嗣进行比较，并从中寻找发展的契机。

国外首饰设计及展示的现状：

首饰设计实力雄厚，思维活跃在国外首饰设计从业肴一般分为两类，一是具有商专业索质供职于人珠宝、首饰公司的设计师；二足具有高艺术修养的个体没计者、艺术家．首饰设计交流频繁，引颁时尚，品牌意识强烈，首饰设计风格独特，手段先进．丰富，首饰展示形式多样。

国内首饰设计及展示现状：

前饰设引模式化，缺乏创新意识，首饰设计}段及设计表现相对落后。

欧盟指令94／27CE关于18K白金生产工艺和特性的规定目前，白K金越来越多地被应用在珠宝首饰的生产中，大有取代铂金之势。

然而，Au—Ag—cu的配料已不能被用于白K金的生产中，因为随着Au含量的高与低，首饰的颜色也会呈现出偏黄或偏暗。

另外用含Ni的配料来增加K金亮度也是不可取的，因为Ni元素易使皮肤产生过敏。

最近，欧盟已发表公告来限制首饰中的Ni含量。

本文主要描述不含Ni或含微量Ni的18K白金的生产准备工作以及它们的熔点范围、显微硬度、颜色和金属释放量的测定。

18K白金是由99．50％～99．99％的纯金（An）与补口（除了Au以外的配料的通称）铸造而成。

表1中列举出了18K白金的不同补口中各金属元素的百分含量。

这些合金被放人石墨坩埚，再倒入硼酸溶解，同时放人熔炉中加热熔解。

完全熔融后被浇铸在石墨模具上，随后压片、冷却（通过一个80mm厚、150mm宽的压片机，把合金压制成lmm厚，

使之横截面至少减少65％。

OB一18、OB一19和OB一20这三种配料将被进一步加工：

加热韧化（用氧气一乙炔火焰加热，使之温度达到650。

C），然后用乙醇冷却。

这些工作步骤及条件都是模拟了标准的黄金加工流程（2，3）。

金属元素释放量的测定则遵照欧洲同一标准prEN1811：

1996。

用Perkin一Elmer819原子吸收光谱仪测定溶解在人造汗水中的元素含量，其值就是元素释放量，用斗g／cm2／week来表示。

具体方法如下：

将试样浸人人造汗水溶液一周时间（人造汗水是氯化纳、乳酸、尿素、氨水和硝酸的混合溶液）。

试样应被悬浮在密闭的、不含Ni的装有人造汗水的玻璃器皿中，周

围温度应控制在30±2℃。

一周后取出试样，用少量的去离子水清洗试样。

玻璃器皿中的溶液用来测定被溶解的金属元素的含量。

18K白金颜色的测定主要用有CIELAB系统的VISSPECTRA33光谱分析仪。

其显微硬度的测定则用具有1009维氏硬度计负载量的LEITZ薄形材料硬度计。

经过以上各项测试，我们可以得出以下几方

面的结果。

1．颜色：

表2列出了不同配料18K白金的CIELAB颜色参数（L，a，b，C的值）。

其中OB325一F与OB304一R是两种K白金商品配料。

OB304一R是少有的不涂铑（Rh）层的K白金配料。

所谓的CIELAB颜色系统可由图1的三维坐标来表示。

其中a、b轴是处在同一平面的表示有色的坐标轴。

L轴是表示明亮度的坐标轴，它与a、b轴交与同一点，其值从0到100分别表示K白金的明亮度由黑到白。

另外，在极坐标中还有一种能直接表示K白金亮度的参数c。

C值是利用标准方程式计算而得c值越小，则表示K白金的亮度越高。

我们从表2中可以看出，除了OB一20白K金外，其它K金都显示出了较好的明亮度。

只有在其表面涂铑。

也有人提出，可以加热使之韧化，但即使是加热很短时间，其就会显示出明显的黄色，一般不予采纳。

2．金属释放量：

表3是遵照欧洲标准prEN出的各种K金中金属元素释放量的数据结果，单位为¨g／em2／week。

其中OB一18中Ni的释放1811：

1996测定会随着合金被加热韧化而有轻微的上升。

我们可以在显微镜下的放大图中看出，由于K金经加热后，其内部颗粒结构会产生粗化及重排，这样也导致了其它元素释放量的提高。

另外，我们可以观察到OB一19虽然含有Ni，但其释放量为0，因此可以忽略其引起的Ni元素过敏。

3．硬度：

表4列出了不同配料的18K白金的显微硬度值，基本上所有合金的硬度值都超过了200HV这

一所规定的理论上的最佳工作值。

这主要是由于加工过程中，冷却与压片两道工序使合金内部结构更加稳定，加强了其硬度。

如果一旦把合金进一步加热至650c12，其显微硬度将会有明显下降。

OB一19R就是很好的例子，经过进一步加热后，其硬度值已不足200HV。

在此说明：

加热韧化的时间一般采用5秒钟，但稍长一点的时间能使合金的硬度值更理想。

目前，化学处理的方法很多，主要有电镀、化学镀、化学转化膜技术等。

在首饰

行业，应用最多的是电镀方法。

首饰经过打磨、抛光后，再经过镀前处理和电镀，形

成电镀层，使得首饰更显得光亮无比、美丽动人。

随着科学技术的发展，首饰基材的

表面处理显得越来越重要，也是首饰加工业最为关注的问题之一，而实质上就是光与

色的处理问题。

　　众所周知，电镀实际上是一个电沉积的过程（也称电结晶过程）。

不同基材的首饰

产品，电镀液的配方、pH值、温度、时间、阳极材料、电流密度等参数不尽相同。

电

镀效果好与否，实质上就是能否使电镀层的性质达到镀层要求：

①镀层与基体，包括

镀层与镀层之间，应有良好的结合力；②镀层在产品的主要工作面上，应有比较均匀目前，化学处理的方法很多，主要有电镀、化学镀、化学转化膜技术等。

在首饰

行业，应用最多的是电镀方法。

首饰经过打磨、抛光后，再经过镀前处理和电镀，形

成电镀层，使得首饰更显得光亮无比、美丽动人。

随着科学技术的发展，首饰基材的

表面处理显得越来越重要，也是首饰加工业最为关注的问题之一，而实质上就是光与

色的处理问题。

　　众所周知，电镀实际上是一个电沉积的过程（也称电结晶过程）。

不同基材的首饰

产品，电镀液的配方、pH值、温度、时间、阳极材料、电流密度等参数不尽相同。

电

镀效果好与否，实质上就是能否使电镀层的性质达到镀层要求：

①镀层与基体，包括

镀层与镀层之间，应有良好的结合力；②镀层在产品的主要工作面上，应有比较均匀

的厚度和细致的结构；③镀层具有规定的厚度和尽可能少的孔隙；④镀层应具有规定

的各项指标。

例如，光亮度、硬度、色彩以及耐腐蚀性等。

能否达到镀层要求和上述

相关影响因素是否合理组合至关重要，以下分三个方面对影响因素进行探讨

的厚度和细致的结构；③镀层具有规定的厚度和尽可能少的孔隙；④镀层应具有规定

的各项指标。

例如，光亮度、硬度、色彩以及耐腐蚀性等。

能否达到镀层要求和上述

相关影响因素是否合理组合至关重要，以下分三个方面对影响因素进行探讨

4．熔点范围：

根据各种配料中所含元素的不同及多少，我们可以很明显地把它们的熔点范围分成3组。

1OB1和OB11，它们的熔点都低于l100。

C（传统意义上的金属浇铸温度）。

这主要是由于两者的主量及大量元素熔点都比较低，虽然有高熔点的元素Pd，但其量较小，不足以影响其点。

②OB5和OB20，它们的熔点在1100％左右，主要是由于两者含一定量的Fe和Pd。

⑧OB18和OB19，它们的熔点都超过了1100。

C，主要是由于两者含有高熔点元素铬（cr）

由于K金引起的皮肤过敏问题已使得目前的白K金的Ni含量都被控制在规定的上限以下。

现

在的白K金无需涂铑（Rh）也能有较好的亮度，Pd已取代了Ni来保证白K金的颜色，虽然这样

的成本会很高。

但是最理想的白K金配料还是同时含有少量的Ni与cr，就如同OB19一样。

这

样既能保证首饰颜色，又不会使Ni的释放量超过标准上限。

而且这种配料也能满足生产商对原料性质要求的需要。

当然，此种配料也还有不足之处，就是其熔点太高。

现在所需解决的问题就是如何降低其熔点。

18K白金首饰的表面加工工艺最经常使用的有电镀工艺

表面处理是整个首饰生产过程中的重要工艺环节。

长期以来，首饰企业主要沿用传统的手工工艺来处理首饰表面普遍存在生产效率低、贵金属损耗大、产品质量不稳定等问题。

为提高生产效率，降低贵金属损耗，首饰产品种类较多，产品结构也不相同，因此不同饰品的具体工艺流程略有区别，但基本过程相同，

大致为：

粗加工一中加工一细加工.目前，化学处理的方法很多，主要有电镀、化学镀、化学转化膜技术等。

在首饰行业，应用最多的是电镀方法。

首饰经过打磨、抛光后，再经过镀前处理和电镀，形成电镀层，使得首饰更显得光亮无比、美丽动人。

随着科学技术的发展，首饰基材的表面处理显得越来越重要，也是首饰加工业最为关注的问题之一，而实质上就是光与色的处理问题。

众所周知，电镀实际上是一个电沉积的过程（也称电结晶过程）。

不同基材的首饰产品，电镀液的配方、pH值、温度、时间、阳极材料、电流密度等参数不尽相同。

电镀效果好与否，实质上就是能否使电镀层的性质达到镀层要求：

①镀层与基体，包括镀层与镀层之间，应有良好的结合力；②镀层在产品的主要工作面上，应有比较均匀的厚度和细致的结构；③镀层具有规定的厚度和尽可能少的孔隙；④镀层应具有规定的各项指标。

例如，光亮度、硬度、色彩以及耐腐蚀性等。

能否达到镀层要求和上述相关影响因素是否合理组合至关重要，以下分三个方面对影响因素进行探讨。

电镀液对镀层的影响

1电镀液本身的性质

　　依据主要放电离子存在的形式，可把电镀液分为两大类：

①金属以简单离子形式存在。

②金属以络合离子形式存在。

目前，在生产上，多采用络盐镀液②，由于其阴极极化作用较大，因此镀层比较细致、紧密，镀液的分散能力也较好。

而采用简单金属离子的镀液①，镀层晶粒较粗，镀液的分散能力也较差。

.2镀液中主盐浓度

　　若其他条件（温度、电流密度）不变，随着主盐浓度的增大，结晶核心形成的速度就降低，因而镀层的组织结构也较粗。

可用提高电流密度或加入添加剂的方法来解决。

相反，若主盐浓度过低，导致无法结晶，形成不了镀层。

3添加剂的影响

　　添加剂也称光亮剂、发光剂。

如在氰化物镀银中，加入少量的二硫化碳，具有使镀层光亮的作用。

添加剂不改变镀液的性质，分无机和有机两类。

在电镀实践中，必须注意各种电镀液对添加剂是有选择性的。

同一种添加剂，在某一种镀液中有效，而在另一种镀液内却可能产生坏的影响。

电镀操作规范对镀层的影响

1电流密度的影响

　任何镀液都有一个电流密度范围。

当电流密度过大，超出上限时，镀件会被烧黑或烧焦，生成空洞、麻点、疏松、发黑的现象。

因此，操作中应控制电流密度范围。

2温度的影响

　温度过高，会使镀层结构粗糙、表面发黑；温度过低，易造成镀层硬度不够、性脆、易起皮、脱落。

3pH值的影响

　　镀液的pH值会影响氢的放电电位、碱性杂质的沉淀、沉积出金属的络合物或水化物的组成以及添加剂的吸附程度。

4搅拌的影响

　　在电镀过程中，常常需要对电镀液进行搅拌，使电解质浓度分布均匀，提高镀液的分散和覆盖能力。

5时间的影响

　　任何电结晶都有一个时间的过程，不同配方的镀液所需要时间长短不同。

一般来说，结晶时间过长，镀层结构较粗，表面易发黑。

结晶时间过短，镀层达不到工艺要求。

析氢对镀层的影响

　在大多数的电镀液中，阴极上除了金属的沉积外，总是或多或少地有氢气析出，一般都是有害的。

主要有三点：

1降低镀层质量

　　1.1产生“氢脆”　在阴极析氢时，其中有一部分以原子氢的状态渗入到基体金属和镀层中，使基体金属和镀层的韧性下降而变脆。

　　1.2使镀层产生孔洞和麻点　在某些情况下，阴极产生的氢气泡在整个电镀过程中，滞留在一个部位不脱落，就会在该处形成孔洞。

如果气泡在阴极表面产生周期性的滞留与脱落，就会造成镀层的麻点。

　　1.3使镀层起泡　在氢气析出时，基体金属表面的裂纹和微孔等处，会聚集一定的吸附氢。

当周围介质温度升高时，往往因膨胀而产生一种压力，使镀层鼓起起泡。

　　1.4使首饰局部无镀层　对于结构较复杂的首饰，析出的氢气往往会储留在局部不易排出的“死角”，使该处无镀层。

2降低电流效率

　阴极氢气析出多了，金属的沉积相对减少，因而电流效率下降，延长了电镀时间，增加了电能的消耗。

3污染生产环境

当氢气大量析出时，电镀液呈雾状而被带出，从而恶化操作环境，影响操作者的身体健康。

因此，电镀操作应在通风条件较好的环境下进行。

　　综上所述，影响电镀质量的因素很多，也很复杂，它们相辅相成，有机联系。

操作上很大程度取决于经验，因而，只有正确掌握电镀原理和工艺，严格按电镀操作规范操作，综合分析实际生产过程中电镀影响因素，才有可能最大程度地获得高质量的镀层和满意的电镀效果。

参考文献

1.18K白金中添加元素及其配比与合金性能的关系谢意红，刘志强

（深圳职业技术学院艺术设计学院，广东深圳518055：

2深圳市首饰行业协会）

2.国内外首饰设计及首饰展示的现状与分析张玮1亓妍妍2．（安徽农业大学轻纺工程与艺术学院230036）

3.欧盟指令94／27CE关于18K白金生产工艺和特性的规定作者：

陈丁滢

作者单位：

上海市计量测试技术研究院刊名：

上海标准化英文刊名：

STANDARDIZATIONSHANGHAIMONTHLY

4.首饰表面处理新工艺

袁军平1一，郑广昌2，王昶1，申柯娅1，陈令霞1，马春宇1（1．广州番禺职业技术学院珠宝学院，广东广州511483；2．东莞必美宜抛光材料器材有限公司，广东东莞523917）

5首饰表面处理工艺（电镀）影响因素探讨葛　文　刘仲鸣