【技術領域】
本文涉及一種電鑄黃金工藝，尤其是涉及一種能提高黃金工藝品產品硬度的電鑄黃金工藝。
【背景技術】
電鑄黃金工藝品的生產技術是利用電沉積原理，將氰化亞金鉀電鑄溶液中的金離子在電場力的作用下遷移到涂有導電銀漿涂層的陰極模上，再經過處理，脫去模芯，從而達到精密復制的效果。此技術自1838年俄國科學家雅可比用電鑄方法復制浮雕工藝品和首飾后，在金屬、貴金屬加工方面得到了廣泛的應用。近幾年來，電鑄黃金中空工藝品更以它惟妙惟肖的時尚造型結合高貴典雅的傳統風格，日益受到廣大消費者的青睞。特別是黃金制品獨有的既可以作為工藝品欣賞，又具有保值收藏的特點，使電鑄黃金工藝品的市場需求量逐步擴大，自2003年以來以每年50％的市場需求量遞增。
但黃金本身又具有硬度低、延展性強等特性，在電鑄工序完成后，還必須經過打磨、脫模、除去導電層、回火消除內應力等工序，才能制成合格的工藝品，其硬度低的特性會明顯影響到后工序的處理效果，直接造成成品率低的結果。
??【本文內容】
本文的目的是為了克服現有電鑄黃金工藝造成黃金工藝品硬度低、成品率低的不足而提供的一種能有效地增加黃金工藝品的硬度使電鑄黃金工藝品的成品率成倍提高的電鑄黃金工藝。本工藝制造的產品與傳統產品相比硬度增加了100HV，同時不影響黃金成色，對廢鑄液中貴金屬的提取亦無影響，并且可以較大幅度地節省黃金原料。
為了解決上述存在的技術問題，本文采用下列技術方案：
一種電鑄黃金工藝，其特征在于包括下列工藝步驟：A、在電鑄缸加入去離子水、開缸鹽、開缸劑；B、將電鑄缸的液體溫度升至40℃∽45℃；液體的PH值控制在6.35∽6.85；C、在電鑄缸中加入電鑄主鹽氰化亞金鉀和電鑄補充劑，保持金含量在10-12g/L；D、將準備好的涂有導電層的鑄件作為陰極掛在掛具上，放入電鑄缸；E、加入硬金補充劑，保持補充劑含量在0.3-0.6g/L；F、在電流的作用下，將鍍液中的黃金電解出來，并附著在上述鑄件上；
如上所述的硬金補充劑為鈷鹽；
如上所述的鈷鹽為氰化鈷鉀或氯化鈷或硫酸鈷或氰化鈷鉀、氯化鈷、硫酸鈷的混合物；
如上所述的電流由脈沖電源提供，脈沖電源的脈沖比為2∶3，電壓為3.5V；
如上所述的陰極在電鍍液中移動，陰極移動速度為10次/min；
如上所述的氰化亞金鉀含量為12-20g/L，電鑄補充劑含量為5-8ml/L；
如上所述的電鑄液的酸堿度用氫氧化鉀和磷酸調整www.etechzen.com。
?本文與現有技術相比具有如下的優點：
1、加入硬金補充劑，尤其是加入0.3g/L-0.6g/L氰化鈷鉀，其它電鑄條件不變的情況下，使鍍層晶格發生改變，使電鑄黃金工藝品的硬度明顯提高；而且提高了工藝品成品率，節省了黃金原料；而且氰化鈷鉀的加入只改變鍍層的結構而不影響工藝品的黃金成色，對提高電鑄黃金工藝品的產量和質量有重要意義和應用價值。
2、溫度為40℃∽45℃，鍍液不會揮發，因而不會揮發有毒物質，同時去離子水補充很少；
3、電鑄液的酸堿度控制在微酸性；
4、采用先進的脈沖電源技術，使電鑄過程縮短，耗電量降低，有效地改善了金離子的電結晶過程，使電鑄件表面晶粒均勻致密，提高鍍層的韌性，減少鍍層中雜質含量，有效地減小陰極表面的濃差極化現象，從而達到滿意的效果，更適合大批量生產中空黃金工藝品。
【具體實施方式】
下面結合附圖與具體實施方式對本文作進一步詳細描述：
一種電鑄黃金的工藝，包括如下步驟；
A、在清洗干凈的電鑄缸內加入總體積2/3的去離子水，再加入開缸鹽、開缸劑；開啟攪拌裝置和加熱裝置；
B、將電鑄缸的液體溫度升至40℃∽45℃；用氫氧化鉀和磷酸調整電鑄液的酸堿度，液體的PH值控制在6.35∽6.85；
C、在電鑄缸中加入電鑄主鹽氰化亞金鉀和電鑄補充劑，保持金含量在10-12g/L；
D、將準備好的涂有導電層(可以為導電銀漿)的鑄件作為陰極掛在掛具上，放入電鑄缸；陽極材料為鉑金鈦網；
E、加入硬金補充劑，保持硬金補充劑含量在0.3-0.6g/L；
F、在電流的作用下，將鍍液中的黃金電解出來，并附著在上述鑄件上。
觀察電鑄缸中的運行情況，達到要求的電鑄件重量時，停止陰極移動，取出掛具，清洗鑄件表面；
然后對鑄件進行鉆孔、打磨、除蠟、除去導電層、回火等工藝處理成為工藝品成品，檢查質量、入金庫。
上述硬金補充劑為鈷鹽，可以是氰化鈷鉀、氯化鈷、硫酸鈷中的一種，也可以是氰化鈷鉀、氯化鈷、硫酸鈷任兩種或三種的混合物。
電鑄缸中的電流由脈沖電源提供，調整脈沖電源使ON?TIME∶OFF?TIME為16∶24(即脈沖比為2∶3)，電壓為3.5V。
陰極在電鍍液中移動，陰極移動速度為10次/min。
氰化亞金鉀含量為12-20g/L，電鑄補充劑含量為5-8ml/L，從而保持金含量在10-12g/L；
本文使用的開缸鹽商品名為：Auropure?GF24；開缸劑為：檸檬酸銨(NH4)3C6H5O7、EDTA鉀鹽EDTAK2。2H2O、檸檬酸鉀K3C6H5O7；電鑄補充劑液體為HEDP羥基乙叉二磷酸、APMP氨基三甲叉磷酸、磷酸二氫鉀。
下面用實驗驗證本文的效果
1、實驗所采用的工藝：
采用掛鍍技術，電鑄工藝采用如上所述的步驟，鈷鹽采用氰化鈷鉀，電鑄條件選擇如表1：
表1：電鑄條件列表
2、實驗所采用的儀器設備及化學試劑
①、Webster?B型維氏硬度儀?????????????美國Webster公司
②、AA320型原子吸收分光光度計?????????上海分析儀器廠
③、SL252型手動壓片機?????????????????上海盛力儀器有限公司
④、AB?125-S/FACT?0.01mg/120g電子分析天平???????瑞士梅特勒
⑤、QuaNix1500型金屬鍍層測厚儀(范圍0-5000μm)德國尼克斯
⑥、程序控制高溫爐1300℃???????????????上海實驗電爐廠
⑦、硝酸HNO3????AR級
⑧、氰化鈷鉀K3【Co(CN)6】(Potassium?Cobalt?Cyanide)AR級
⑨、標準黃金成色99.99％香港Johnson?Matthey公司生產(注：香港Johnson?Matthey公司生產的電解純黃金為倫敦黃金交易所免檢高純度黃金，檢測時可用作標準物質)。
⑩、ICP-AES?IRIS?Intrepid?II?XSP?Duo等離子發射光譜儀美國熱電公司
3、硬度測試
用測厚儀測量電鑄黃金工藝品的厚度，顯微維氏硬度儀測定其硬度變化。硬度測定根據國際標準ISO4516-80規定進行測量，步驟如下：
①采用維氏壓頭測量，鍍層厚度要求在25μm以上，本試驗測量的鍍層厚度為50-200μm；
②在垂直于鍍層表面測量，鍍層厚度大于或等于壓痕對角線的1.4倍，為取得滿意的測量結果，要求基體和鍍層硬度相近，記錄壓痕對角線長度d(μm)；
③在可能的范圍內盡量選用大負荷，以便獲取較大尺寸的壓痕，根據標準的規定，本試驗采用0.245N負荷測量硬度，以減少測量的相對誤差，這樣測量的結果相對誤差≤5％，記錄施加于試樣的負荷F(N)；
④試驗中要平穩、緩慢的施加負荷，不能有任何振動和沖擊現象，壓頭壓入速度為15-70μm/s，負荷在試驗保持10-15s，測定溫度為(23±5)℃；
⑤測量取平均值，同一試樣，在相同條件下測量5次，取各次測量的平均值作為測量結果。按下式計算顯微維氏硬度值HV＝1.854×0.102F/d2×106
3.1鈷鹽選擇氰化鈷鉀及加入量
選用氰化鈷鉀加入電鑄液中，電鑄液的其它條件不作任何改變時，鈷離子使電鑄黃金工藝品的硬度增加，而且因為氰化鈷鉀加入到氰化亞金鉀電鑄液中，增強了溶液本身的同離子效應，對黃金工藝品的表面效果沒有任何影響，加入量實驗見圖1。
由圖1可以看出：氰化鈷鉀加入量由0.1g/L增加到0.4g/L時，黃金鑄件的硬度從70HV增加到170HV，增加了2.27倍；但氰化鈷鉀的加入量達到0.5g/L-0.8g/L時，黃金鑄件的硬度趨于一個恒定的值，沒有明顯的增加。因此確定氰化鈷鉀的加入量應控制在0.3g/l-0.6g/L。
3.2其它三價鈷對鑄件硬度的影響測量結果如表2
表2硬度測定結果對比(鑄件厚度200μm)
未加Co3+維氏硬度(HV) ??加入Co3+的維氏硬度(HV) ??70 ??155 ??70 ??155 ??75 ??163 ??75 ??175 ??78 ??185
由表2看出，對同一厚度的鑄件進行硬度測試，結果表明：加入Co3+后，黃金工藝品的硬度明顯提高，由70HV提高到185HV，增加了2.6倍。
4、黃金成色測試
依據國際標準ISO11426：1993(E)檢驗黃金的成色(注：國際標準ISO11426：1993(E)黃金成色檢測方法，在實際應用中由香港的國際認可實驗室作了實用性修改)。
檢測步驟如下：
①將待測黃金鑄件試樣清洗干凈、干燥、剪碎，用十萬分之一電子分析天平稱取樣品0.25000g(準確至0.00001g)，每個試樣稱取二個，作平行分析，記錄質量為M1，
②稱取純度為99.99％的黃金0.25000g(準確至0.00001g)作為標準樣。
③在試樣和標樣內分別加入一定量的銀、銅(純度均為99.99％)，用試金專用鉛片包裹，放入1100℃程序控制高溫爐內30min，熔成一粒合金圓珠，將圓珠用壓片機壓成0.1mm至0.15mm的薄片。
④用預先已加熱至高溫的硝酸溶解薄片中的銀、銅等雜質、干燥、回火，最后得到純金，準確稱取試樣的質量M2和標樣變化值ΔT。
⑤計算出樣品中的純金含量：
黃金成色％＝(M1+ΔT)/M2×100
4.1金、銀、鈷標準電極電位的比較
在電鑄液中，Au+/Au的標準電極電位為1.68v，Ag+/Ag的標準電極電位為0.799v，而Co3+/Co為-0.277v，因此，金離子會快速沉積在涂有導電銀漿的電鑄模芯上，而鈷離子在此條件下的沉積速度很慢，沉積量很微小，當達到電鑄要求的重量時，金已經沉積99.9％以上。
4.2加入Co3+后，對黃金鑄件成色影響試驗
對比檢測結果如表3
表3黃金成色測定對比
編號 ??未加Co3+成品的成色％ ??加入Co3+之后成品的成色％ ??TY063 ??99.97 ??99.96 ??TY064 ??99.96 ??99.97 ??TY065 ??99.98 ??99.98 ??TY066 ??99.96 ??99.96
由此可見，加入Co3+后黃金工藝品的成色仍然保持在合格范圍內.(按有關標準合格成色必須＞99.93％)
4.3黃金工藝品中鈷含量的測定
由表4可知，用等離子發射光譜ICP-AES測定電鑄黃金工藝品中的鈷含量，測定結果Co3+含量在0.008％–0.03％之間，黃金產品的成色沒有影響。由于加入氰化鈷鉀的作用是改變鍍層的結構，從而提高鍍層的硬度，因此很少量的加入，即可以改變黃金工藝品的硬度，完全達到預期的效果。
表4ICP-AES測定結果
編號 ??測定元素 ??Co ??Ni ??Ag ??Fe ??Cu ??Pb ??1 ??含量(％) ??0.02 ??＞0.0005 ??0.0008 ??＞0.0005 ??＞0.0005 ??＞0.0005 ??2 ??含量(％) ??0.01 ??＞0.0003 ??0.0009 ??＞0.0006 ??＞0.0007 ??＞0.0006 ??3 ??含量(％) ??0.007 ??＞0.0005 ??0.0008 ??＞0.0005 ??＞0.0006 ??＞0.0004 ??4 ??含量(％) ??0.03 ??＞0.0006 ??0.0008 ??＞0.0004 ??＞0.0004 ??＞0.0006 ??5 ??含量(％) ??0.008 ??＞0.0004 ??0.0009 ??＞0.0005 ??＞0.0005 ??＞0.0005
5、廢水提取黃金結果
當電鑄缸經過長時間(一年左右)連續生產后，成品量為60-80kg黃金工藝品時，開缸時加入的有效成份基本消耗完畢，鑄液的波美度達到30以上，已難以恢復鑄液活性，這時要提取鑄液中的黃金后再重新開缸。加入鈷離子的廢鑄液先電解出大部分黃金，再用化學法還原出剩余黃金，廢水經原子吸收分光光度計檢測，含金量為0.2ppm-0.5ppm，證明鈷離子對黃金提取完全沒有影響。廢水經環保處理后排放。
6、工藝品成品率提高
在傳統工藝加工電鑄黃金工藝品的過程中，對厚度在50-100μm的鑄件進行后工序處理時，成品率為48％–56％，加入鈷離子后，同樣厚度的工藝品成品率為76％–92％。完全可以滿足工業化、大批量的生產要求。
7、原料用量減少
電鑄中空黃金工藝品高度在5-8cm，厚度75-100μm時，重量達8-12克，硬度為80HV，當加入鈷離子后，在高度和厚度不變的情況下，只需3-5克黃金重量，其硬度已達到183HV，節省黃金原料50％–75％。
