高硬度弱酸性氰化亚金钾电铸黄金工艺品的研制

•39 •【电铸】高硬度弱酸性氰化亚金钾电铸黄金工艺品的研制陈静静1，蒋建平1，范义春2（1.广东中山火炬职业技术学院，广东 中山 528414；2.江苏常州市钯金科技有限公司，江苏 常州 213016） 摘 要：在弱酸性氰化亚金钾电铸溶液中加入少量（0.3 ~ 0.6 g/L ）氰化钴钾，电铸黄金工艺品的硬度达到155 ~ 185 HV ，与传统产品相比增加了100 HV 。

电铸工艺品硬度及黄金成色都采用相关的国际标准测定。

实验结果表明，黄金铸件的硬度先随氰化钴钾加入量的增加而提高，当氰化钴钾加入量为0.4 g/L 时达最大值，而后趋于稳定；Co 3+含量在0.008% ~ 0.03%之间时，黄金产品的成色没有影响；加入钴离子后，产品成品率明显增加到76% ~ 92%。

该工艺可以显著提高黄金工艺品的质量与产量，节省黄金原料，具有很高的实用价值。

关键词：电铸；黄金工艺品；氰化钴钾；硬度；成色；成品率 中图分类号：TQ153.4文献标识码：A文章编号：1004 – 227X (2007) 08 – 0039 – 03Preparation of high-hardness electroformed gold artifactobtained from a weakly acidic gold potassium cyanide electroforming bath ∥ CHEN Jing-jing, JIANG Jian-ping, FAN Yi-chunAbstract: An electroformed gold artifact was obtained from a weakly acidic gold potassium cyanide electroforming bath with an addition of small quantity (0.3 ~ 0.6 g/L) of potassium cobalt cyanide. The hardness of the electroformed artifact is up to 155 ~ 185 HV, an increase of 100 HV compared with that of the traditional products. Both hardness and percentage of gold of the gold electroformed artifact were tested based on the related international standards. The results show that the hardness of the gold artifact increases first with increasing the amount of potassium cobalt cyanide, and then reaches maximum as the addition amount of potassium cobalt cyanide is 0.4 g/L, finally goes to a constant value. The content of Co 3+ in the gold artifact has no effect on the percentage of gold when it is between 0.008% ~ 0.03%. The rate of end product increases to 76% ~ 92% obviously after adding cobalt ion. The process can improve the quality and yield of gold artifact, and thus can save gold material, having very high practical values.Keywords: electroforming; gold artifacts; potassium cobaltcyanide; hardness; percentage of gold; rate of end productFirst-author’s address: Zhongshan Torch Institute of Vocation and Technology, Zhongshan 528414, China1 前言电铸黄金工艺品的生产技术是利用电沉积原理，将微酸性氰化亚金钾电铸溶液中的金离子在电场力的作用下迁移到涂有导电银浆涂层的阴极模上，再经过处理，脱去模芯，从而达到精密复制的效果[1]。

此技术自1838年俄国科学家雅可比用电铸方法复制浮雕工艺品和首饰后，在金属、贵金属加工方面得到了广泛的应用[2]。

近几年来，电铸黄金中空工艺品更以它惟妙惟肖的时尚造型结合高贵典雅的传统风格，日益受到广大消费者的青睐。

特别是黄金制品独有的既可以作为工艺品欣赏，又具有保值收藏的特点，使电铸黄金工艺品的市场需求量逐步扩大，自2003年以来以每年50%的市场需求量递增[3]。

目前在电铸黄金工艺品的过程中，采用先进的脉冲电源技术，使电铸过程缩短，耗电量降低，有效地改善了金离子的电结晶过程，使电铸件表面晶粒均匀致密，提高镀层的韧性，减少镀层中杂质含量，有效地减小阴极表面的浓差极化现象[4]。

从而达到满意的效果，更适合大批量生产中空黄金工艺品。

但黄金本身又具有硬度低、延展性强等特性，在电铸工序完成后，还必须经过打磨、脱模、除去导电层、回火消除内应力等工序，才能制成合格的工艺品，其硬度低的特性会明显影响到后工序的处理效果，直接造成成品率低的结果。

本文经过大量实验研究表明，不改变电铸条件的情况下，在弱酸性氰化亚金钾电铸溶液中加入少量氰化钴钾，能有效地增加黄金工艺品的硬度，与传统产品相比硬度增加了100 HV ，同时不影响黄金成色，对收稿日期：2007–02–02 修回日期：2007–03–19作者简介：陈静静（1963–），女，高级工程师，从事精细化工专业教学与科研工作。

作者联系方式：(Email) jingxj614@ 。

•40 •废铸液中贵金属的提取亦无影响，可以使电铸黄金工艺品的成品率成倍提高，并且可以较大幅度地节省黄金原料。

2 实验部分2. 1 仪器设备及化学试剂所用仪器包括：程序控制高温炉（1 300 °C ）（上海实验电炉厂）、Webster B 型维氏硬度仪（美国Webster 公司）、SL252型手动压片机（上海盛力仪器有限公司）、QuaNix 1500型金属镀层测厚仪（范围0 ~ 5 000 µm ）（德国尼克斯）、ICP-AES IRIS Intrepid II XSP Duo 等离子发射光谱仪（美国热电公司）、AB125–S/FACT 电子分析天平（0.01 mg/120 g ）（瑞士梅特勒）、AA320型原子吸收分光光度计（上海分析仪器厂）。

试剂及材料有：硝酸（AR 级）、氰化钴钾（K 3Co(CN)6，AR 级）、标准黄金（成色99.99%，香港Johnson Matthey 公司生产）。

（注：香港Johnson Matthey 公司生产的电解纯黄金为伦敦黄金交易所免检高纯度黄金，检测时可用作标准物质）。

2. 2 电铸工艺条件采用挂镀技术，将导电模芯固定在钛合金不锈钢挂具上。

电铸工艺条件如下：氰化亚金钾 12 ~ 20 g/L 氰化钴钾 0.3 ~ 0.6 g/L 补充剂 5 ~ 8 mL/L pH 6.35 ~ 6.85 铸液密度 18 ~ 25 °Be 温度 40 °C 脉冲电流 2 ~ 3.5 A脉冲比 2∶3 阴极材料 导电模芯 阳极材料 铂金钛网 搅拌方式 阴极移动2. 3 硬度测试采用测厚仪测量电铸黄金工艺品的厚度，用显微维氏硬度仪测定其硬度变化。

硬度测定根据国际标准ISO4516–80规定进行测量，步骤如下：(1) 采用维氏压头测量，镀层厚度要求在25 µm 以上，本试验测量的镀层厚度为50 ~ 200 µm ；(2) 在垂直于镀层表面测量，镀层厚度大于或等于压痕对角线的1.4倍，为取得满意的测量结果，要求基体和镀层硬度相近，记录压痕对角线长度d (µm)；(3) 在可能的范围内尽量选用大负荷，以便获取较大尺寸的压痕，根据标准的规定，本试验采用0.245 N 负荷测量硬度，以减少测量的相对误差，这样测量的结果相对误差≤5%，记录施加于试样的负荷F (N)；(4) 试验中要平稳、缓慢的施加负荷，不能有任何振动和冲击现象，压头压入速度为15 ~ 70 µm/s ，负荷在试验中保持10 ~ 15 s ，测定温度为(23 ± 5) °C ；(5) 测量取平均值，同一试样，在相同条件下测量5次，取5次测量的平均值作为测量结果，按下式计算显微维氏硬度值硬度(HV )= 1.854 × 0.102 F / d 2 × 106 2. 4 黄金成色测试依据国际标准ISO11426:1993(E)检验黄金的成色（注：该标准由香港的国际认可实验室作了实用性修改）。

检测步骤如下：(1) 将待测黄金铸件试样清洗干净、干燥、剪碎，用十万分之一电子分析天平称取样品0.250 00 g ，每个试样称取2次，作平行分析，记录质量为m 1；(2) 称取纯度为99.99%的黄金0.250 00 g 作为标准样；(3) 在试样和标样内分别加入一定量的银、铜（纯度均为99.99%），用试金专用铅片包裹，放入1 100 °C程序控制高温炉内30 min ，熔成一粒合金圆珠，将圆珠用压片机压成0.1～0.15 mm 的薄片；(4) 用预先已加热至高温的硝酸溶解薄片中的银、铜等杂质，干燥，回火，最后得到纯金，准确称取试样的质量m 2和标样变化值∆m ；(5) 计算出样品中的纯金含量：w (金)= (m 2 + ∆m ) / m 1 × 100%。

3 结果与讨论3. 1 氰化钴钾加入量对电铸工艺品硬度的影响在电铸过程中，加入钴、镍、锑的金属离子都会增加镀层硬度[6]，但镍锑金属离子的加入对电铸黄金工艺品的表面效果有不良影响。

选用氰化钴钾加入电铸液中，电铸液的其它条件不作任何改变时，钴离子使电铸黄金工艺品的硬度增加，而且因为氰化钴钾增强了溶液本身的同离子效应，所以对黄金工艺品的表面效果没有任何影响。

氰化钴钾加入量对电铸工艺品硬度的影响见图1。