古法金飾品成分、表面特征及硬度淺析

李桂華，孫 冰，丁秀云，杜 冉，臧 軍，劉雪松，孫永軍，祝培明

(1.山東省計量科學研究院 山東省計量檢測重點實驗室，山東 濟南 250014；2.國家黃金鉆石制品質量檢驗檢測中心，山東 濟南 250014；3.濟南軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250101)

古法金飾品[1]：主要由兩種或以上包括摟胎、刳胎、搟胎、錘揲、花絲、鏨花、失蠟澆鑄、金銀錯、鑲石、炸珠、 吸珠、手工修金、點翠、燒藍等在內的我國傳統(tǒng)金銀細金工藝制造而成的，集現代設計理念、中華民族傳統(tǒng)文化內涵和表面呈亞光、砂狀肌理等古代宮庭金飾特征于一體的足金飾品。當然古法黃金的制作也并非一味復古，而是保留古法制作工藝優(yōu)點的基礎上，合理利用現代的工具和技術，結合現代傳統(tǒng)理念和現代工藝制作出充滿古代風格金屬首飾的一種工藝。古法金飾品整體造型飽滿，立體感強，呈亞光質感，表面細膩通潤，砂地紋理均勻平整，有絹絲質感，具有古色古香的韻味。2019年初上市的“古法黃金”，一路紅遍朋友圈、小紅書、抖音、微博及各大網站論壇，在國內珠寶界刮起了一陣強勁的“新潮中國風”。

那么市售古法金飾品其成分是否滿足國家標準要求？古法金飾品整體呈現亞光的質感，其表面特征如何？經過特殊工藝打造的古法金飾品硬度如何？上述問題文獻中鮮有報道。本文采用等離子發(fā)射光譜儀、粗糙度輪廓儀、顯微硬度儀對古法金飾品的成分、表面特征、硬度進行了初步研究。

1 實驗

1.1 試劑

硝酸(分析純和優(yōu)級純)，鹽酸(優(yōu)級純)。

所用高純水由上海摩爾原子型1810D超純水機制備，其電阻率>18MΩ。所用標準溶液由國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院提供。

1.2 設備

賽多利斯(CPA225D型)分析天平，最大稱量220 g，感量0.01 mg。

PE8300電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。選擇儀器工作條件：射頻功率1300W，等離子氣流量9 L/min，輔助氣流量0.2 L/min，霧化氣流量0.6 L/min，樣品提升量1.0 mL/min。重復測定2次，繪制工作曲線。

英國TAYLOR HOBSON Talysurf i-Series 2粗糙度輪廓儀。測量條件：0.12 μm，取樣長度Lc 2.5 mm，評定長度Ln 12.5 mm。

煙臺華銀HVT-1000A型數顯顯微硬度計。

1.3 實驗過程

(1)采用等離子發(fā)射光譜儀，依據GB/T 38145-2019《高含量貴金屬合金首飾金、鉑、鈀含量的測定 ICP差減法》[2]對古法金飾品的金及微量元素進行檢測。

(2)采用等離子發(fā)射光譜儀，依據GB/T 28021-2011《飾品有害元素的測定 光譜法》[3]對足金古法金飾品中As、Hg、Pb、Cd、Cr有害元素進行檢測，As、Hg、Pb、Cd、Cr校準溶液濃度點分別為：0、1.0、2.0、3.0、5.0 mg/L，分析波長分別為193.636、184.886、220.353、226.502、283.563 nm，檢出限分別為8、10、6、6、6 mg/kg。

(3)采用數顯顯微硬度計、光學顯微鏡觀察古法金飾品表面形貌；采用粗糙度輪廓儀測量樣品表面粗糙度，每個樣品測量3次，計算平均值。

(4)用顯微硬度計測試樣品的維氏硬度，每個樣品測量3次，計算平均值。實驗參數：載荷：0.2 kg，加載15 s。

2 結果與討論

2.1 古法金飾品的成分

采用ICP法對32件古法金飾品進行檢測，主要測試國標GB/T 38145-2019推薦的17種常規(guī)元素，測試結果見表1。

由表1可知該類飾品金含量均大于999‰，主要雜質元素為Ag、Cu、Fe、Zn，與普通足金999飾品所含主要雜質元素一致[4]。其中29件飾品銀含量最高，3件飾品銅含量最高，個別樣品中含有鉑。古法金飾品表面通常用銅刷打磨，在后期處理過程中，若處理不當，會導致表面銅元素殘留，故表2中有3件首飾銅含量最高。

表1 古法金飾品金含量及主要雜質元素

2.2 有害元素測試

飾品中存在可能對人體有害的元素主要有As、Hg、Pb、Cd、Cr。國家標準GB 28480-2012《飾品有害元素限量的規(guī)定》[5]規(guī)定，首飾中As、Hg、Pb、Cd、Cr總含量分別不超過1000、1000、1000、100和1000 mg/kg。

用ICP法對8件不同廠家的古法金飾品進行As、Hg、Pb、Cd、Cr有害元素測試，檢測結果見表2。

表2 古法金首飾有害元素含量

結果表明，8件古法金飾品中有害元素As、Hg、Pb、Cd、Cr含量均小于檢出限，符合國家標準GB 28480-2012[3]規(guī)定。

2.3 古法金飾品的表面特征

2.3.1 古法金飾品的表面粗糙度

表面粗糙度是用來表示材料在被加工后的表面不平整度，是反映材料表面狀態(tài)的重要參數。評價表面粗糙度最常用的參數有Ra和Rz，Ra指在取樣長度L內輪廓偏距絕對值的算術平均值，Rz指在取樣長度內5個最大的輪廓峰高的平均值與5個最大的輪廓谷深的平均值之和，Ra和Rz值越大，表面越粗糙[6-7]。

采用粗糙度輪廓儀對六件不同廠家的古法金飾品表面粗糙度進行測試，每件樣品測試3次，測試結果見表3。

由表3可知雖然6件古法金飾品表面均呈現亞光感，但表面粗糙度略有不同，Ra最大值為2.6 μm，最小值為1.0 μm，其中有5件樣品Ra在1.0～1.5 μm范圍內。表面粗糙度Rz最大值15.3 μm，最小值為5.7 μm，均大于5倍的相應Ra值。粗糙度輪廓儀標準塊的Rz約為Ra的2倍，古法金飾品Rz大于5倍Ra值，說明其表面存在較大的波峰波谷。

表3 六件不同廠家的古法金飾品表面粗糙度

2.3.2 古法金飾品的表面形貌

使用顯微硬度儀對樣品表面進行觀察，表面形貌如圖2所示。

圖1 顯微硬度儀下樣品表面形貌圖

圖2 光學顯微鏡下古法金首飾的表面形貌

圖1(a)-(f)所示為不同廠家古法金飾品的表面形貌，其表面粗糙度分別對應表3中樣品1～6，可觀察到古法金飾品表面凹凸不平，表面起伏較大的樣品粗糙度亦較大。

圖2為光學顯微鏡下古法金飾品的表面形貌，可觀察到表面不平整，參差不齊，并存在許多大小不一、深淺不一的孔洞。

2.4 古法金飾品的硬度測試

對9個廠家不同款式的20件古法金飾品進行了硬度測試，選擇載荷0.2 kg，加載15 s[8]。主要選擇工作面和支撐面有良好平行度的樣品。測試結果見表4。

表4 不同廠家的古法金飾品硬度測試值

續(xù)表

由表4可知，9個廠家共計20件古法金飾品的維氏硬度最大值為60.4HV，最小值為44.3HV，高于退火態(tài)純Au的硬度26HV[9]。表1中同時列出了9件古法金飾品的成分和硬度，雜質元素含量和硬度不存在對應關系，排除微合金化強化機制。

3 結論

(1)所測古法金飾品金含量均大于999‰，主要雜質元素為Ag、Cu、Fe和Zn，個別樣品中含有鉑。

(2)所測古法金飾品中不含有害元素As、Hg、Pb、Cd和Cr，符合國家標準GB 28480-2012規(guī)定。

(3)古法金飾品表面均呈現亞光質感，但表面粗糙度略有不同，存在許多大小不一、深淺不同的孔洞。

(4)所測古法金飾品維氏硬度最大值為60.4HV，最小值為44.3HV，高于退火態(tài)純Au的硬度，源于變形強化。