Svenska 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
Introduktion av rent guldmaterial som används vid smyckestillverkning
Rent guld och dess legeringsmaterial för smycken
Inledning:
Gult guld har en vacker färg, god kemisk stabilitet, utmärkt estetiskt värde och samlarvärde samt en roll i att bevara och öka värdet. Det har också enastående duktilitet och har använts som dekorationsmaterial och valuta för smycken, hantverk och minnesmynt sedan urminnes tider.
Innehållsförteckning
Avsnitt Ⅰ Guldets grundläggande egenskaper
1. Fysiska egenskaper hos guld
Indikatorerna för guldets fysikaliska egenskaper har flera aspekter, se tabell 3-1.
Tabell 3-1 Huvudsakliga fysikaliska egenskaper och indexvärden för guld (delvis hämtat från Ning Yuantao m.fl., 2013)
| Fysikaliska egenskaper | Indexvärden | Fysikaliska egenskaper | Indexvärden |
|---|---|---|---|
| Chroma | L* = 84,0, a* = 4,8, b*= 34,3 | Linjär expansionskoefficient (0 ~ 100 ℃) | 14.2 x 10-6/℃ |
| Densitet (18℃) | 19,31 g/cm3 | Resistivitet (25℃) | 2.125 x 10-6 Ω - cm |
| Smältpunkt | 1064℃ | Specifik värmekapacitet (25℃) | 25,33 J/(mol - K) |
| Kokpunkt | 2860℃ | Värme vid sammansmältning | 12,5 kJ/mol |
| Ångtryck (1064℃) | 0,012 Pa | Förångningsvärme | 365,3 kJ/mol |
| Termisk ledningsförmåga (25℃) | 315 W/(m - K) | Debye-temperatur ϴp | 178 K |
| Termisk diffusivitet (0℃) | 1.25 m2/s | Magnetisk susceptibilitet | -0.15x10-6 cm3/g |
Sammantaget har de fysiska egenskaperna hos guld följande egenskaper:
(1) Guld har en gyllene färg och är en av de enda två färgade metallerna bland alla metalliska material (den andra är koppar).
(2) Guld har en hög densitet och känns tungt. Guldets densitet minskar med ökande temperatur, och när temperaturen når smältpunkten (precis på väg att börja smälta) sjunker densiteten till 18,2 g/cm3; när den är helt smält till vätska (temperaturen förblir konstant vid smältpunkten) sjunker densiteten till 17,3 g/cm3.
(3) Guld har en måttlig smältpunkt och dess smältvärme är relativt lägre än platinagruppens metaller, vilket är fördelaktigt för termisk bearbetning såsom smältning, gjutning och svetsning.
(4) Guld har god elektrisk och termisk ledningsförmåga. Den elektriska ledningsförmågan hos guld är bara tvåa efter silver och koppar, som rankas på tredje plats. När temperaturen ökar ökar resistiviteten. Värmeledningsförmågan hos guld är bara tvåa efter silver och är 74％ av silver.
(5) Guld har mycket låg volatilitet. Mellan 1000-1300 ℃ är mängden guld som förångas försumbar. Guldförångningshastigheten är relaterad till den omgivande atmosfären och uppvärmningstemperaturen. Till exempel, när man smälter guld i atmosfäriska förhållanden vid 1075 ℃, 1125 ℃ och 1250 ℃, efter 1 timme, är förlusten av guld 0,009％, 0,10％ och 0,26％; i kolgas är förlusten av förångat guld sex gånger den i luft; i kolmonoxid är förlusten två gånger den i luft.
(6) Den magnetiska susceptibiliteten hos guld är negativ och uppvisar diamagnetism.
2. De kemiska egenskaperna hos guld
2.1 Guld har en stark kemisk stabilitet.
(1) Antioxiderande egenskaper.
Guld har utmärkta antioxidantegenskaper och genomgår inte kemiska reaktioner även i närvaro av fukt i atmosfären. Guld är den enda metall som inte reagerar med syre vid höga temperaturer; vid 1000 ℃ observerades ingen viktminskning efter att ha placerat guld i en syreatmosfär i 40 timmar.
(2) Korrosionsbeständighet.
Guld har en mycket hög joniseringspotential och är kemiskt mycket stabilt. Vid rumstemperatur kan enstaka oorganiska syror som salpetersyra, svavelsyra, saltsyra, fluorvätesyra och andra starka syror inte reagera med det. De flesta organiska syror (t.ex. vinsyra, citronsyra, ättiksyra etc.) och alkaliska lösningar NaOH eller KOH kan inte heller reagera med den. Vissa enskilda syror, blandade syror, halogengaser och saltlösningar kan dock orsaka varierande grad av korrosion på guld. Exempelvis kungsvatten (en 3:1-blandning av saltsyra och salpetersyra), klorvatten, bromvatten, bromvätesyra (HBr), jodlösning i kaliumjodid (KI +I2), alkoholhaltig jodlösning (C2H5OH + I2), järnkloridlösning i saltsyra (FeCl3 + HCl), cyanidlösning(NaCN, KCN), klor (vid temperaturer över 420 K), tiourea(NH2⸳CS⸳NH2), acetylen (C2H2, vid en temperatur av 753 K), och blandade syror av selensyra och tellursyra eller svavelsyra kan alla interagera med guld. Effekterna av olika korrosiva medier på guld visas i tabell 3-2.
Tabell 3-2 Beteende hos guld i olika korrosiva medier
| Frätande media | Medium tillstånd | Temperatur | Grad av korrosion av guld | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Frätande media | Medium tillstånd | Temperatur | Nästan ingen korrosion | Lätt korrosion | Måttlig korrosion | Kraftig korrosion |
| Svavelsyra | 98％ | Rumstemperatur - 100 ℃ | Ja | |||
| Salpetersyra | 70％ | Rumstemperatur - 100 ℃ | Ja | |||
| Salpetersyra | Smoky > 90％ | Rumstemperatur | Ja | |||
| Saltsyra | 36％ | Rumstemperatur - 100 ℃ | Ja | |||
| Fluorvätesyra | 40％ | Rumstemperatur | Ja | |||
| Kungsvatten | 75％HC1 + 25％HNO3 | Rumstemperatur | Ja | |||
| Perklorsyra | 70-72％ | Rumstemperatur -100 ℃ | Ja | |||
| Fosforsyra | > 90％ | Rumstemperatur - 100 ℃ | Ja | |||
| Klor | Torr klor | Rumstemperatur | Ja | |||
| Klor | Våt klor | Rumstemperatur | Ja | |||
| Citronsyra | Rumstemperatur ~ 100 ℃ | Ja | ||||
| Seleninsyra | Rumstemperatur - 100 ℃ | Ja | ||||
| Kvicksilver | Rumstemperatur | Ja | ||||
| Järn(III)kloridlösning | Rumstemperatur | Ja | ||||
| Natriumhydroxidlösning | Rumstemperatur | Ja | ||||
| Ammoniaklösning | Rumstemperatur | Ja | ||||
| Lösning av kaliumcyanid | Rumstemperatur - 100 ℃ | Ja | ||||
| Smält natriumhydroxid | 350℃ | Ja | ||||
| Smält natriumperoxid | 350℃ | Ja | ||||
| Jodlösning i alkohol | Rumstemperatur | Ja | ||||
2.2 Guld kan bilda olika föreningar och existera i föreningarna som antingen +1 eller +3 oxidationstillstånd.
Guldklorider inkluderar guldtriklorid (AuCl3) och monoklorid (AuCl). Den vattenfria AuCl3 är röd och AuCl3⸳2H2O är orange-gul. Uppvärmning av guldpulver i klor vid 140-150 ℃ kan producera AuCl3. Vid upplösning av guld i kungsvatten eller klorhaltiga vattenlösningar bildas också AuCl3. AuCl3som lätt bildar komplex med andra klorider, t.ex. M[AuCl4], H[AuCl4], vilket gör att guld kan existera i en stabil AuCl4 form. Detta är grunden för kloreringsmetoden för guldextraktion. Guld kan fällas ut från guldhaltiga kloridlösningar med hjälp av järnsalter, svaveldioxid, oxalsyra etc.
Guldcyanider omfattar guldcyanid (AuCN), gulddicyanid [Au(CN)2], etc. Uppvärmning av saltsyra eller svavelsyra med kaliumguldcyanid [KAu(CN) 2] kan ge AuCN. Det är ett citrongult kristallint pulver som kan lösas i ammoniak, ammoniumpolysulfid, alkalimetallcyanider och tiosulfater. Enkla guldcyanider reagerar lätt med alkalimetallcyanider för att bilda guldcyanidkomplex, såsom Na[Au(CN)2], K[Au(CN)2], etc.; i närvaro av syre kan guld i cyanidlösningen också bilda ovanstående komplex, så att guldet för att stabilisera Au(CN) 2, finns i lösningen. Detta är mycket viktigt för guldutvinning med cyanid, Au(CN) 2är guldet i lösningen lätt att fällas ut av reduktionsmedlet
Guldsulfider omfattar guld(II)disulfid (Au2S) , guld(II)disulfid (Au2S2) , och guld(II)trisulfid (Au2S 3) . Au 2S kan lösas i KCN-lösning och alkalimetallsulfider.
Guldoxider omfattar guld(II)oxid (Au2O) och guld(III)oxid (Au2O 3). Eftersom guld inte reagerar direkt med syre,
guldoxider kan endast erhållas från guldinnehållande lösningar. Genom att behandla kyld utspädd guldklorid med kaustiksoda kan man få fram ett djupt lila pulver, ett guldoxidhydrat, och genom att värma upp det får man fram Au 2O. När Au 2O kommer i kontakt med vatten sönderdelas det till Au2O 3.
Hydroxiderna av guld har trivalenta [Au(OH) 3] och monovalent (AuOH), där den förstnämnda är mer stabil.
2.3 Guldföreningar reduceras snabbt till elementärt guld.
De starkaste metallerna som kan reducera guld är magnesium, zink och aluminium. Denna egenskap utnyttjas i cyanidprocessen för guldextraktion, där zinkpulver används som ersättning. Organiska ämnen som myrsyra, oxalsyra, hydrokinon, hydrazin, acetylen m.fl. kan också reducera guld. Det finns många reduktionsmedel för guldföreningar, inklusive väte under högt tryck, metaller med en potentiell serie före guld, liksom väteperoxid, tennklorid, järnsulfat, järnklorid, blyoxid, mangandioxid, starka baser och peroxider av jordalkalimetaller.
3. Mekaniska egenskaper hos guld
3.1 Låg hårdhet
I glödgat tillstånd är guldets hårdhet endast HV 25-27. I gjutet tillstånd är dess hårdhet också bara runt HV30. När deformationshastigheten är 60％ i kallt deformerat tillstånd är dess hårdhet cirka HV60.
3.2 Dålig slitstyrka
På grund av dess låga hårdhet kan repor från naglar och bett från tänder lämna märken. Guldsmycken kan snabbt få bucklor, repor och slitageproblem på grund av stötar och friktion under daglig användning.
3.3 Hög töjningshastighet, god duktilitet
Töjningshastigheten i gjutet tillstånd når 30％, medan töjningshastigheten i glödgat tillstånd kan nå 45％.
3.4 Låg hållfasthet, liten elasticitetsmodul, lätt att deformera
Sträckgränsen för högrent guld vid rumstemperatur är endast 3,43 MPa och elasticitetsmodulen är endast 79 GPa.
4. Processens prestanda för guld
4.1 Bra gjutprestanda
Smältpunkten för guld är måttlig och gjutningstemperaturen för den smälta metallen överstiger i allmänhet inte 1200 ℃, vilket gör den lämplig för precisionsgjutningsprocesser med gipsformar, som inte är benägna att gjuta defekter som krympning och vakuum. Volatiliteten hos guld är extremt låg; vid smältning mellan 1100 ℃ -1300 ℃ är volatiliseringsförlusten av guld endast 0,01 ％ 0,025 ％, och mängden volatiliseringsförlust är relaterad till innehållet av flyktiga föroreningar i laddningen och smältatmosfären. Avdunstningsförlusten av guld i gas är sex gånger så stor som i luft och förlusten i kolmonoxid är 2 gånger så stor som i luft.
4.2 Bra kallbearbetningsegenskaper
På grund av guldets låga hållfasthet är det lätt att forma det vid rumstemperatur genom processer som valsning, ritning och smide - antika artefakter. Materialen innehåller otaliga guldprydnader och guldföremål som tillverkats med kallbearbetningstekniker som filigran, vävning, hamring och gravyr. 1 g rent guld kan vanligtvis dras till en 320 m lång tråd. Med modern bearbetningsteknik kan 1 gram rent guld till och med dras till en fin tråd som är 3420 m lång. Rent guld kan hamras till guldfolie med en tjocklek på 0,1 x 10-3 mm, vilket ser mycket tätt ut även i mikroskop. Men när det finns föroreningar som bly, vismut, tellur, kadmium, antimon, arsenik och tenn kan det bli sprött; till exempel kan guldfolie som innehåller vismut på 0,05％ krossas för hand. Effekten av bly är ännu mer uttalad; när rent guld innehåller 50 x 10-6 av bly, påverkar det guldets plasticitet, och när blyhalten når 0,01％ förloras dess duktilitet helt.
4.3 Bra svetsprestanda
På grund av guldets goda kemiska stabilitet vid höga temperaturer är dess svetsprestanda utmärkt, och det bildar inte ett oxidfilmskikt under svetsningen som påverkar metallanslutningen, och det är inte heller benäget att bilda inneslutningar.
4.4 Guld har mycket låg volatilitet
Under 1000 ℃ placerades guld i en syreatmosfär i 40 timmar och ingen viktminskning observerades. Under 1075 ℃, 1125 ℃ och 1250 ℃ smältes guld i luft och efter 1 timme var förlusten av guld endast 0,009％, 0,10％ och 0,26％; denna förlust beror på förångning snarare än oxidation.
Avsnitt II Guldets renhet och måttenheter
1. Guldets renhet
1.1 Metoder för att indikera renhet
Med guldets renhet avses guldets innehåll, det vill säga guldets lägsta kvalitetsinnehåll. Traditionellt finns det tre metoder för att ange guldets renhet: procentmetoden, promillemetoden och K-talsmetoden. Procentmetoden uttrycker guldhalten i procent (％); promillemetoden uttrycker guldhalten i promille (‰); K-talsmetoden har sitt ursprung i det engelska ordet "karat", som är den internationellt erkända enhetssymbolen för beräkning av guldets renhet eller kvalitet, förkortad K.
K-talsmetoden: delar upp guldets renhet i 24 delar, där den högsta renheten, rent guld, är 24K och den lägsta renheten är 1 K. Teoretiskt sett är renheten hos rent guld 100％, härlett från 24K = 100％, vilket kan beräknas som K = 4,16666666 ％. Eftersom det procentuella värdet av 1 K är en oändligt upprepad decimal har olika länder och regioner något olika bestämmelser om värdet av 1 K.
1.2 Renhet hos guld för smycken
Beroende på renheten hos guld för smycken kan det grovt delas in i två kategorier: rent guld och K-guld.
(1) Kategori rent guld
Guldhalten i kategorin rent guld är minst 99％. Det som på marknaden vanligen kallas rent guld, totalguld, 999 guld, 9999 guld, rödguld och 24K guld tillhör kategorin rent guld.
Med rent guld avses guld med en renhetsgrad på tusen promille. I verkligheten är det omöjligt att uppnå ett rent guld med en renhetsgrad på tusen promille. Som man säger: "Guld kan inte vara helt rent, och ingen människa är perfekt." Absolut rent guld existerar inte. Enligt den nuvarande världens mest avancerade tekniknivå,
Det renaste guldet kan bara nå 99,999999％, som specifikt används som "reagensguld" för standardreagenser. Att producera reagensguld med hög renhet kräver en stor mängd råvaror och bränsle, så priset är många gånger högre än för rent guld på den internationella marknaden för handel med ädelmetaller. Även i vissa branscher används guld av reagenskvalitet med en nypa salt för att undvika att öka kostnaderna och orsaka avfall. Dessutom har det ingen praktisk betydelse när det gäller smyckenas användningsvärde.
För närvarande finns det på marknaden huvudsakligen tre typer av guld som används för att tillverka smycken i rent guld baserat på guldinnehåll:
"Four Nine Gold", med en finhalt på 99,99％, vilket motsvarar 24K guld;
"Three Nine Gold", med en finhalt på 99,9％, allmänt känt som 999 guld;
"Two Nine Gold", med en finhalt på 99％, är allmänt känt som "99 Gold" eller "Pure Gold".
(2) K Guldtyper
Styrkan och hårdheten hos rent guld är för låg, så en legering skapas genom att tillsätta en viss andel legeringselement till rent guld och bilda K-guld med motsvarande finhet, vilket kan öka guldets styrka och seghet och bli det internationellt kända guldet för smycken.
På grund av skillnaderna mellan östliga och västliga kulturer varierar guldhalten som används för tillverkning av smycken och dekorativa föremål mellan olika länder och regioner. Men som guld av smyckeskvalitet ligger de standarder som antagits av länder runt om i världen under 8K, och de måste säkerställa det lägsta guldinnehållet för varje klass, vilket visas i tabell 3-3.
Tabell 3-3 Vanliga guldkvaliteter för smycken i olika länder och regioner
| Land eller region | Vanlig guldhalt | Motsvarande guldhalt |
|---|---|---|
| Kina | Rent guld, 18K | 99.9％ , 75％ |
| Indien | 22K | 91.6％ |
| Arabländerna | 21 K | 87.5％ |
| Förenade kungariket | Huvudsakligen 9K, med en liten mängd 22K och 18K | 37.5％, 91.6％, 75.0％ |
| Tyskland | 8K , 14K | 33.3％ , 58.5％ |
| Förenta staterna | 14K , 18K | 58.5％ , 75.0％ |
| Italien, Frankrike | 18K | 75.0％ |
| Ryssland | 18K - 9K | 75.0％ ~ 37.5％ |
| Förenta staterna | 10K - 18K | 41.6％ ~ 75.0％ |
International Organization for Standardization (ISO) ställer krav på renheten hos guld som används i smycken, vilket överensstämmer med den renhet som rekommenderas av deras egenskaper är ungefär följande:
22K guld,
med en hårdhet som är något högre än rent guld, kan användas för att fästa större enskilda ädelstenar. På grund av materialets svagare styrka bör dock smyckesdesignen vara enkel och det används inte i stor utsträckning inom smyckesindustrin.
18K guld,
med måttlig hårdhet och idealisk duktilitet, är lämplig för infattning av olika ädelstenar, och den färdiga produkten deformeras inte lätt, vilket gör det till det mest använda K-guldmaterialet i smyckesindustrin.
14K guld,
med en hårdare struktur, hög seghet och stark elasticitet, kan fästa olika ädelstenar, har goda dekorativa egenskaper och är måttligt prissatt.
9K guld,
med hög hårdhet och dålig formbarhet, är endast lämpligt för tillverkning av enkla smycken med enstaka ädelstenar. Det är billigt och används ofta för att skapa trendiga smycken, medaljer och plaketter.
1.3 Renhetsmärkning och etiketter för smycken
För guldsmycken uttrycks renheten i tusendelar (K-tal) och en kombination av guld, Au eller G. För guld med en renhet på 18K kan märket till exempel vara något av följande: Gold 750 18K Gold, Au750 (figur 3-1), Au18K, G750, G18K.
För att undvika att överdriva produktens renhet och vilseleda konsumenterna måste produktetiketter för 24K guldsmycken, oavsett om de är märkta som "24K guld", "999 guld" eller "9999 guld", märkas som "24K guld". Anta att det nominella guldinnehållet behöver anges. I så fall kan det anges tydligt på andra ställen på etiketten (inte före eller efter produktnamnet) baserat på de registrerade företagsstandarderna.
Bild 3-1 Färgstämpel på ringen
2. Måttenheter för guld
2.1 Måttenheter för guldvikt
De internationellt erkända måttenheterna för guld är gram, kg, ounces, troy pounds, pennyweights etc. De vanligaste måttenheterna för guld anges i tabell 3-4.
Tabell 3-4 Konverteringstabell för vanliga enheter för guldmätning (med internationellt erkända förkortningssymboler)
| Kvalitet | Guldbalans (gr.) | penny vikt (dwt.) | Troy ounce (t. oz.) | Avoirdupois ounce (av. oz.) | Avoirdupois-pund (genomsnittlig lb.) | gram(g) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 gulduns | 1 | 0.041666 | 0.0020833 | 0.00228571 | 0.000142857 | 0.0648 |
| 1 penny vikt | 24 | 1 | 0.05 | 0.0548571 | 0.00342857 | 1.5552 |
| 1 troy ounce | 480 | 20 | 1 | 1.0971428 | 0.0685714 | 31. 1035 |
| 1 troy pound | 5760 | 240 | 12 | 13.165714 | 0.822857 | 373.248 |
| 1 avoirdupois ounce | 437.5 | 18.2292 | 0.911458 | 1 | 0.0625 | 28.35 |
| 1 avoirdupois-pund | 7000 | 291.666 | 14.58333 | 16 | 1 | 453.6 |
| 1 mg | 0.015432 | 0.000643 | 0.00003215 | 0.000035274 | 0.0000022046 | 0.001 |
| 1 g | 15.432 | 0.643 | 0.03215 | 0.035274 | 0.0022046 | 1 |
| 1 kg | 15432 | 643 | 32.15 | 35.274 | 2. 2046 | 1000 |
2.2 Internationella enheter för mätning av guldpriset
Före 1933 prissattes guld i olika valutor, bland annat i US-dollar, brittiska pund och franska franc. År 1944 nådde länderna Bretton Woods-systemet, som direkt kopplade dollarn till guld. Dollarn blev gradvis världsvalutan, med en fast växelkurs på 1 troy ounce guld lika med 35 dollar, vilket gjorde det möjligt för länder att växla sina dollar mot guld. Fram till 1970-talet ledde USA:s lösa penningpolitik till att Bretton Woods-systemet kollapsade, och guldpriset var inte längre fast vid 35 dollar per troy ounce, vilket gjorde att centralbankerna kunde trycka pengar utan begränsningar. I takt med att USA blev världens största ekonomiska och militära makt blev dock dollarn den valuta som användes för att prissätta guld. Hittills är den internationella måttenheten för guldpriset dollar per ounce.
Sektion III Material och modifieringar för dekorationsändamål rent guld
1. Marknadsposition och gemensamma frågor för smycken i massivt guld
Enligt de åsikter som överförts under tusentals år i Kina representerar guld- och silversmycken rikedom och förkroppsligandet av adel. Samtidigt erkände forntida kejsare gult som den färg som representerar status, och belöningar i palatset ersattes ofta med olika guld- och silversmycken. Därför fortsätter guldsmycken att bära den djupa betydelsen av adel och rikedom, särskilt eftersom det förkroppsligar den vackra konnotationen av ett harmoniskt äktenskap. I traditionella bröllopstullar är guldprydnader nästan oumbärliga. Som ett resultat har massiva guldsmycken älskats av massorna i olika länder sedan urminnes tider och upptar fortfarande en stor del av smyckesmarknaden idag.
Traditionella smycken i rent guld har dock också vissa problem vid produktion, bearbetning och bärande, med vanliga problem enligt följande.
1.1 Renhetsgaranti
Kategorin rent guld i smyckesindustrin är relativt vag; vanligen kallad 24K guld, 999 guld och rent guld klassificeras alla som rent guld. Guldinnehållet i 24K guld är inte mindre än 99,99％, och "9999 rent guld" som hävdas på marknaden under de senaste åren tillhör 24K guld; guldinnehållet i rent guld är inte mindre än 99％; guldinnehållet i tusen rent guld är inte mindre än 99,9％.
Smyckesföretag köper i allmänhet rena guldtackor som råmaterial när de tillverkar smycken av rent guld. Legitima kommersiella rena guldtackor måste ha märken på ytan som anger tillverkare, kvalitet, renhet och serienummer etc. (Figur 3-3).
Figur 3-3 Ingöt av rent guld
International Organization for Standardization (ISO) begränsar föroreningselementen i rena guldklimpar, som visas i tabell 3-5.
Tabell 3-5 Krav på föroreningsinnehåll för rena guldtackor.
| Betyg | Au-innehåll ％ | Innehåll av orenheter / X 10-6 | Total föroreningshalt X 10-6 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Betyg | Au-innehåll ％ | Ag | Cu | Fe | Pb | Bi | Sb | Pd | Mg | Sn | Cr | Ni | Mn | Total föroreningshalt X 10-6 |
| IC - Au99. 995 | ≥99.995 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤3 | ≤3 | ≤3 | < 50 |
| IC - Au99. 99 | ≥99.99 | ≤50 | ≤20 | ≤20 | ≤10 | ≤20 | ≤10 | ≤30 | ≤30 | - | ≤3 | ≤3 | ≤3 | ≤100 |
| IC - Au99. 95 | ≥99.95 | ≤200 | ≤150 | ≤30 | ≤30 | ≤20 | ≤20 | ≤200 | - | - | - | - | - | 500 |
| IC - Au99. 50 | ≥99.50 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 5000 |
Under produktionsprocessen kan orenheter blandas in vid smältning, gjutning, svetsning, kallbearbetning etc. Om man använder lödtenn med lägre smältpunkt vid svetsning kommer det att påverka guldets kvalitet. Om man tar Au999 (rent guld) smycken, som har den största marknadsandelen på marknaden, som ett exempel för att säkerställa dess kvalitet, förutom att stärka produktionsprocessen och kontrollen, rekommenderas de inköpta guldråvarorna i allmänhet att vara IC - Au99.99.
1.2 Problem med rostfläckar
Au999 har utmärkt korrosionsbeständighet, men rapporter om rostproblem på guldsmyckenas ytor är inte ovanliga. Figur 3-4 visar "rostfläckar" på ytan av Au999-guldsmycken (Figur 3-4). Flera allvarliga "rostfläckar" har uppstått på ytan av guldsmycket. Fördelningen av "rostfläckar" är ojämn, varierar i storlek, med de flesta fläckar synliga för blotta ögat eller under mikroskopi med låg förstoring. Färgen på "rostfläckarna" varierar i olika områden, huvudsakligen inklusive.
Rött, brunt, mörkbrunt och svart kontrasterar mot den rena guldbakgrunden Au999. De flesta fläckar har en rödbrun färgring, och de mer allvarligt missfärgade fläckarna är sammankopplade och bildar rostfläckar som tenderar att expandera utåt.
Bild 3-4 "Rostfläckar" på ytan av Au999 guldsmycken
Vid skanningelektronmikroskopi varierar antalet mikrohål i det centrala området av "rostfläcken". I större områden av "rostfläcken" finns det fler eller större mikrohål, vilket visas i figur 3-5.
Bild 3-5 Mikrohål i mitten av området med "rostfläck"
En kemisk analys av guldsmycket visar att dess totala guldinnehåll uppfyller Au999-standarden. Med hjälp av XPS-fotoelektronspektroskopi för att upptäcka rostfläcksområdet konstaterades att det förutom Au också fanns Ag2S och NaCl-föroreningar, och spårmängder av SiO2 Föroreningar uppträdde på mikrohålens innerväggar. Därför beror frågan om guldsmyckenas rostfläckar på ytan till stor del på otillräcklig hantering på produktionsanläggningen. Till exempel är anläggningens layout inte tillräckligt rimlig, och det finns inte tillräcklig åtskillnad mellan produktionsområdena och processerna för guld- och silverprodukter; smält- och syrabehandlingsprocesserna är inte isolerade, och till och med höghastighetsroterande slipverktyg används för att reparera formar i det färdiga oljetryckområdet; platsens hygien är inte tillräckligt ren, och produktionsarbetare följer inte strikt processkraven för rengöring av guldstänger och formytor under drift. Eftersom produktionsprocessen för guldsmycken involverar flera processer som smältning, valsning, skärning, oljetryck och slipning, och ibland produceras också rena silverprodukter i samma produktionsanläggning, är det oundvikligt att silverskräp eller partiklar kan pressas på ytan av rena guldprodukter och orsaka missfärgning. Under en lång period av produktionsbearbetning ackumuleras oundvikligen damm eller smuts i produktionsområdet. Under rullnings- och stämplingsprocesserna, om arbetsområdet inte rengörs ordentligt, särskilt när slipningsoperationer utförs i närheten, kan damm eller smuts lätt röras upp och pressas på guldstångens yta och bilda heterogena fläckar. När guldsmyckena behandlas med syra kommer syran att korrodera de heterogena fläckarna till mikrohål. Om syra-tvättprodukterna inte kan avlägsnas helt under rengöringen av arbetsstycket, eller om det finns kvarvarande syra i mikrohålen, kommer den att fortsätta att erodera de heterogena fläckarna. Metallföroreningar som inte avlägsnats genom syratvätt kan under vissa förhållanden lätt bilda mikrobatterier med guldsubstratet, vilket leder till elektrokemisk korrosion eftersom de fungerar som anoder. Under förvaringen av guldsmycken kommer korrosionsprodukterna långsamt att vandra utåt och slutligen orsaka "rostfläckar" och missfärgning.
1.3 Frågor om deformation
Styrkan hos rent guld är mycket låg. Smycken tillverkade av rent guld med konventionella tekniker är benägna att deformeras under produktion och slitage och är olämpliga för infattning av ädelstenar. För att förbättra smyckets förmåga att motstå deformation är det ofta nödvändigt att öka dess väggtjocklek, vilket ökar guldets vikt och gör varje smycke dyrare.
1.4 Problem med slitage och förslitning
Hårdheten hos rent guld är mycket låg. Smycken tillverkade av rent guld med konventionella tekniker stöts och repas lätt under användning, vilket leder till bucklor och repor på ytan, vilket gradvis får smyckena att förlora sin lyster.
1.5 Stilfrågor
På grund av rent gulds låga styrka och hårdhet är det inte lätt att skapa smycken med komplexa former, intrikata mönster, hög bearbetningsprecision och ädelstensinfattningar. Detta resulterar i att traditionella smycken i rent guld befinner sig i en besvärlig position där de är grova och saknar konstnärligt värde, vilket innebär vissa begränsningar för utvecklingen och expansionen av smycken och begränsar dess konstnärliga värde som en avancerad konsumentprodukt.
2. Material och produktionsprocesser för modifierat rent guld
2.1 Elektroformade smycken av hårt rent guld
Mot bakgrund av alltmer framträdande dekorativa smyckesfunktioner och den kontinuerliga ökningen av internationella guldpriser har ihåliga, tunnväggiga smycken i rent guld betydande konkurrenskraft på marknaden på grund av dess stora form, lätta vikt och låga pris per styck. Konventionella smyckesformningsprocesser som gjutning och stämpling behöver hjälp för att möta denna efterfrågan. Därför har elektroformning blivit den viktigaste formningsprocessen för ihåliga guldsmycken. Rena guldsmycken som tillverkas med traditionella elektroformningsprocesser är dock mycket benägna att deformeras och kollapsa, vilket gör att de endast är lämpliga som utställningsföremål snarare än bärbara smycken. För över ett decennium sedan började industrin anta den elektroformade hårda rena guldprocessen, som använder principen om elektrodeposition. Genom att justera formuleringen av elektroformningslösningen och förbättra villkoren för elektroformningsprocessen migreras guldjoner till den ledande katodformen under påverkan av ett elektriskt fält. Efter avlägsnande av kärnan produceras tunnväggiga ihåliga, hårda, rena guldbitar, som visas i figur 3-6.
Figur 3-6 Typiska elektroformade smycken av hårt guld
2.1.1 Egenskaper hos elektroformade smycken av hårt rent guld
Jämfört med traditionella smycken i rent guld har elektroformade smycken i hårt rent guld följande egenskaper:
(1) Hög renhet.
Guldinnehållet överstiger 99,9％, vilket vanligtvis helt uppfyller de relevanta internationella standarderna för guldets renhet samtidigt som det uppfyller marknadens efterfrågan på guldrenhet som når Au999. Tre prover av elektroformade smycken av hårt guld valdes slumpmässigt ut för testning av kemisk sammansättning, och resultaten visas i tabell 3-6.
Tabell 3-6 Kemisk sammansättning av elektroformat hårdguld (2012)
| Kemiska element | Innehåll /％ | Kemiskt grundämne | Innehåll /％ |
|---|---|---|---|
| Ag | 0.001 ~ 0.0036 | Pd | < 0.0003 |
| Cu | 0.0025 ~ 0.0046 | Mg | < 0.0003 |
| Fe | 0.0003 ~ 0.0012 | Som | < 0.0003 |
| Pb | 0.0003 ~ 0.0004 | Sn | < 0.0003 |
| Bi | < 0.0005 | Cr | < 0.0003 |
| Sb | < 0.0003 | Ni | < 0.0003 |
| Si | < 0.0020 | Mn | < 0.0003 |
(2) Hög hårdhet.
Beroende på sammansättningen av elektroformningslösningen, elektroformningsprocessen och beläggningens tjocklek kan hårdheten i gjutet tillstånd i allmänhet nå över HV80, med vissa som till och med når HV140-160, vilket motsvarar hårdheten hos 18K guld, mer än fyra gånger så mycket som traditionellt rent guld.
(3) Bärbar.
Eftersom hårdheten ökar avsevärt förbättras smyckenas deformationsmotstånd, vilket gör att de kan bäras som tillbehör och löser problemet med att traditionella ihåliga guldsmycken bara kan fungera som prydnadsföremål.
(4) Slitstark.
Det bryter igenom begränsningen av mjukheten hos traditionella smycken i rent guld, med slitstyrka som är mycket överlägsen den hos traditionella föremål i rent guld.
(5) Låg vikt.
Med hjälp av en ihålig elektroformningsprocess är väggtjockleken i allmänhet inom 220 μm, vilket avsevärt minskar vikten jämfört med traditionella smycken i rent guld med samma utseende och volym.
Även om elektroformat hårdguld har en relativt hög hårdhet är det dock relativt sprött till sin natur. Eftersom det är ihåligt måste man vara försiktig så att man undviker kollisioner med vassa föremål när man bär det. Dessutom finns det fortfarande vissa begränsningar när det gäller stil och produktstruktur för elektroformat hårdguld.
2.1.2 Mekanism för materialförstärkning av elektroformat hårt guld
Elektroformningsprocessen för hårt guld använder IC - Au9.99 rent guld som råmaterial och förbereder det till en elektroformningslösning som innehåller komplexa legeringsjoner. Genom att förbättra tillsatserna i elektroformningslösningen och förhållandena för elektroformningsprocessen förbättras kristallisationsmetoden för guldskiktet, vilket resulterar i en gjuten struktur med fina korn och tät struktur. Kristallstrukturen hos elektroformat hårt guld skiljer sig också från det vanliga guldet (Figur 3-7). Denna fina och täta struktur är den grundläggande orsaken till den höga hårdheten hos elektroformat hårt guld.
Figur 3-7 Jämförelse av röntgendiffraktion mellan elektroformat hårt 24K-guld och vanligt 24K-guld
2.2 Mikrolegerat 24K guld med hög hållfasthet
På grund av den låga hållfastheten och hårdheten hos 24K guldmaterial är det inte lätt att skapa smycken med komplexa former, intrikata mönster, hög bearbetningsprecision och inbäddade ädelstenar. Dessutom är smycken benägna att deformeras under slitage och kan lätt bli slitna och förlora sin lyster. Med förbättringen av materiell och kulturell levnadsstandard har konsumenterna högre förväntningar på 24K guldsmycken än tidigare, vilket kräver hög renhet och högre förväntningar på smyckenas struktur, stil och prestanda. Därför har forskning och utveckling av mikrolegerade höghållfasta 24K guldmaterial och produktionsprocesser blivit ett hett ämne i branschen.
2.2.1 Förstärkningsmetoder för mikrolegerat 24K-guld
Som tidigare nämnts inkluderar förstärkningsmetoderna för ädelmetallmaterial förstärkning av fast lösning, finkornig förstärkning, deformationsförstärkning, utfällningsförstärkning, dispersionsförstärkning och fasomvandlingsförstärkning. Vid utvecklingen av mikrolegerat guld är det också nödvändigt att välja lämpliga metoder från förstärkningen ovan metoder, och på grund av den mycket lilla mängden legeringselement som tillsätts krävs en omfattande effekt av flera förstärkningsvägar för att uppnå goda förstärkningsresultat.
Ur ett metallurgiskt perspektiv är mikrolegeringsämnena ganska breda. Med undantag för alkalimetaller, vissa eldfasta metaller och metaller med låg smältpunkt, enkla metaller, övergångsmetaller, lättmetaller och metalloider kan alla fungera som mikrolegeringselement för Au, och även de element som anses skadliga vid konventionella koncentrationer kan också fungera som viktiga mikrolegeringselement. Vid val av legeringselement beaktas i allmänhet följande faktorer.
(1) Effekten av förstärkning av fast lösning.
Den solidförstärkande effekten av legeringselement i rent guld är relaterad till faktorer som atomstorleksskillnaden, elektronegativitetsskillnaden, kristallstrukturskillnaderna mellan dem och innehållet i legeringselementen. Den fasta lösningsförstärkande effekten av legeringselement på Au kan mätas med hjälp av fasta lösningsförstärkningsparametrar; ju större parametervärdet är, desto bättre är den fasta lösningsförstärkningseffekten. Generellt sett har lättmetallelement med mindre atomvikter, såsom Li, Be, Na, K, Mg, Ca och Sr, samt sällsynta jordartsmetaller med större atomstorlekar, högre parametervärden för förstärkning av fast lösning.
(2) Finkornig förstärkningseffekt.
Kornförädlingen av rent guld omfattar både den primära kornförädlingen under stelningskristalliseringsprocessen av den smälta metallen och undertryckandet av omkristallisering och korntillväxt under värmebehandlingsprocessen. Vissa legeringselement, t.ex. sällsynta jordartsmetaller och vissa legeringselement med hög smältpunkt, kan fungera som effektiva kornförädlare eller kornmodifierare under stelningskristallisationen. Sällsynta jordartsmetaller, som har en stark affinitet för syre, kan rena den smälta metallen och även fungera som effektiva kornförädlare under stelningskristallisation; kobolt kan öka omkristallisationstemperaturen för guldlegeringar och undertrycka förekomsten av omkristallisation.
(3) De har åldrandeförstärkande effekter.
Om lösligheten hos legeringselement i Au minskar med sjunkande temperatur, kan metastabila eller stabila andra faser fällas ut genom åldringsbehandling i fast lösning, vilket resulterar i utfällningsförstärkning av legeringen. Många element kan producera effektiv utfällning i Au, såsom små mängder Ti, REE, Co, Sb, Ca, etc., som alla kan leda till åldrande utfällningsförstärkande effekter i guld.
(4) Töjningshärdningens roll.
Detta är ett nödvändigt sätt för mikrolegerat guld att uppnå betydande förstärkningseffekter. Processhärdningshastigheterna för olika legeringselement i guld varierar, i grund och botten på grund av skillnaderna i hindret för dislokationsglidning, vilket beror på interaktionerna mellan korngränser och dislokationer, lösta atomer och dislokationer, andrafaspartiklar och dislokationer och dislokationer med varandra.
2.2.2 Kvaliteten på mikrolegerat höghållfast guld
l Kvaliteten på Au999-guld bibehålls över 99,9％, vilket uppfyller marknadens krav på guldkvalitet. Genom att lägga till spårlegeringselement och kombinera dem med kall deformationsbehandling kan betydligt högre styrka och hårdhet uppnås än traditionellt 24K-guld. Marknadens så kallade "5G-hårda guld" tillhör mikrolegerat 24K-guld. Figur 3-8 visar ett ihåligt armband i "5G" hårt 24K-guld med en väggtjocklek på endast 0,2 mm, format genom rördragning, bockning och svetsning, med låg vikt, hög hårdhet och god elasticitet.
Figur 3-8 "5G" hårt ihåligt armband i 24K guld
På grund av den otillräckliga introduktionen av legeringselement 0,1％, beroende på de tillsatta legeringselementen, varierar den gjutna hårdheten i allmänhet från HV40 till HV60. Efter kall deformationsbearbetning såsom valsning och dragning varierar hårdheten i allmänhet från HV80 till HV120. I vissa fall är hårdheten hos vissa legeringar ännu bättre. Utländska länder har också utvecklat och kommersialiserat mikrolegerad Au999, vilket avsevärt förbättrar hårdhet och styrka jämfört med vanlig Au999, vilket visas i tabell 3-7.
Tabell 3-7 Egenskaper hos mikrolegerad höghållfast Au999 (delvis hämtat från Christopher W. Corti, 1999)
| Material | Tillverkare | Renhet | Gjuten Hårdhet HV/(N/mm2) | Glödgad Hårdhet HV/(N/mm2) | Bearbetning Hårdhet HV/(N/mm2) | Draghållfasthet / MPa | Lämpligt hantverk |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5G Hårdguld | Kina | 99.9％ | 40 ~ 60 | - | 80 ~ 110 | - | Gjutbar |
| Högintensivt rent guld | Japan Mitsubishi | 99.9％ | - | 55 | 123 | 500 | Gjutbar |
| TH Guld | Japan Tokuriki Honten | 99.9％ | - | 35 ~ 40 | 90 ~ 100 | - | Gjutbar |
| Vanligt rent guld | - | 99.9％ | - | 30 | 50 | 190 ~ 380 |
2.2.3 Mikrolegerad höghållfast Au995
Eftersom innehållet av legeringselement i Au995 är något högre än i Au999 finns det fler legeringselement att välja mellan. Genom att använda en kombination av flera förstärkningsmekanismer kan en betydande förstärkningseffekt uppnås. I tabell 3-8 listas några egenskaper hos mikrolegerad Au995, och hårdheten hos vissa legeringar efter omfattande behandling kan nå 22K guld eller till och med 18K guld.
Tabell 3-8 Prestanda för mikrolegerad Au995 (enligt Christopher W. Corti, 1999)
| Material | Tillverkare | Renhet | Gjuten Hårdhet HV/(N/mm2) | Glödgad Hårdhet HV/(N/mm2) | Bearbetning Hårdhet HV/(N/mm2) | Åldringstillstånd Hårdhet HV/(N/mm2) | Lämpligt hantverk |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24K hårdguld | Afrika Mintek | 99.5％ | - | 32 | 100 | 131 ~ 142 | Kan åldras |
| Rent guld | Japan Tre O Co. | 99.7％ | - | 63 | 106 | 145 ~ 176 | Can be aged & Castable |
| Uno-A- Erre 24K Guld | Uno-A- Erre Italien | 99.6％ | - | 33 | 87 | - | Kallbearbetning |
| Uno-A- Erre 24K guld | Uno-A- Erre Italien | 99.8％ | - | 62 | 118 | - | Kallbearbetning |
| DiAurum 24 | Brittisk Titan | 99.7％ | 60 | - | 95 | - | Gjutbar |
2.2.4 99％Au - 1％ Ti Hårdguld
På 1980-talet finansierade World Gold Council forskning om hårt guld och utvecklade framgångsrikt Au990 hårt guld, som använder 1％ Ti som ett legeringselement, vilket utnyttjar den finkorniga förstärkningseffekten av Ti, liksom den åldrande utfällningsförstärkande effekten av Ti som diffunderar från den övermättade fasta lösningen en Au för att bilda den andra fasen, vilket avsevärt förbättrar legeringens styrka och hårdhet, som visas i tabell 3-9.
Tabell 3-9 99％Au - 1％Ti prestanda för hårdguld enligt Christopher W. Corti, 1999
| Prestanda | Fast lösningstillstånd (800 ℃, 1 h, släckning) | Kallbearbetningstillstånd (bearbetningshastighet 23％) | Åldringstillstånd (500 ℃, 1 timme, släckning) |
|---|---|---|---|
| Hårdhet HV/N/mm2 | 70 | 120 | 170- ~ 40 |
| Sträckgräns /MPa | 90 | 300 | 360 ~ 660 |
| Draghållfasthet /MPa | 280 | 340 | 500 ~ 700 |
| Töjningshastighet /％ | 40 | 2 ~ 8 | 2 ~ 20 |
99％Au - 1％ Ti är ett lovande mikrolegerat guldmaterial med hög hållfasthet. På grund av förekomsten av Ti måste dock detta legeringssystem smältas i vakuum, vilket gör processen svårare, och färgen skiljer sig något från traditionellt guld, vilket begränsar dess användningsområden.
