《金幣紅斑問題的研究》

本帖被樂其中設(shè)置為精華(2012-12-23)

《金幣紅斑問題的研究》
---摘自《中國金幣》--第6輯
作者：深圳國寶造幣廠/車宏偉尹彬陸現(xiàn)彩
編者按：
      目前，金銀幣的紅斑、白霧問題仍然是世界性的難題。據(jù)公開資料顯示，至今尚未發(fā)現(xiàn)對此類問題的清晰解釋，更沒有找到根除此類問題的技術(shù)方法。
     我國發(fā)行的金銀幣也偶爾出現(xiàn)由此引起的質(zhì)量問題，均在不同程度上給消費者及發(fā)售部門帶來了一定的困擾。
      隨著改革創(chuàng)新政策的深入進(jìn)行。經(jīng)過造幣人不懈的努力，我國的金銀幣設(shè)計、生產(chǎn)力水平已處于國際先進(jìn)水平。如何克服紅斑、白霧等質(zhì)量問題的產(chǎn)生，在生產(chǎn)技術(shù)上尋求新的突破，對金銀幣工作者來說既是挑戰(zhàn)更是機遇。通過約稿，我們欣喜地獲得了由深圳國寶造幣廠提供的對此問題研究的一手資料，現(xiàn)供業(yè)界人士探討、研究，共同關(guān)注造幣技術(shù)的新發(fā)展。
     一、前言（背景描述）
     金幣表面所呈現(xiàn)的大小不超過幾毫米的赤色斑點，人們習(xí)慣的稱為紅斑。國內(nèi)外生產(chǎn)的金幣均或多或少地出現(xiàn)紅斑。紅斑的出現(xiàn)大大地降低了金幣的美觀性，并進(jìn)而影響到金幣的質(zhì)量，增加了生產(chǎn)成本，因此國內(nèi)外都對此給與高度重視，對其開展研究有著十分重要要的現(xiàn)實意義。目前國內(nèi)外關(guān)于紅斑的研究資料還未見報道，本文著重在金幣紅斑的形貌、成分特征等方面展開討論。我國生產(chǎn)的金幣出現(xiàn)的紅斑大致有如下共性：
       （一）坯餅或成品幣歷時三到六個月左右，才出現(xiàn)紅斑；
       （二）紅斑出現(xiàn)的比例大致上南方高于北方，處了生產(chǎn)工藝的原因外似與氣候、水質(zhì)有關(guān)；
       （三）如果金幣（坯餅）生產(chǎn)線是金銀混線，則紅斑出現(xiàn)的比例明顯高于金銀分線者；
       （四）沒有經(jīng)過鍛壓工序的黃金制品，如澆注的金條、首飾等幾乎沒有紅斑（金線、金錠、金箔的情況不清）
       （五）K金制品沒有紅斑現(xiàn)象，即大比例互溶的金銀合金不出現(xiàn)紅斑。
      二、微觀形貌特征描述
         在反射光顯微鏡下，放大80倍時可以觀察到較為詳細(xì)的紅斑顯微形貌特征。紅斑的顯微形貌特征大致可以劃分以下三種類型：
    1、點狀紅斑：以一個點（如凹坑）為中心向四周等稱生長，見照片1：

此主題相關(guān)圖片如下：照片1.jpg

照片1：點狀紅斑。中心為一凹坑，紅斑呈放射狀生長。
2、線狀紅斑：沿著線狀裂隙向兩側(cè)對稱性生長，見照片2；

此主題相關(guān)圖片如下：照片2.jpg

照片2：線狀紅斑。中心為一條裂隙，紅斑沿裂隙對稱狀生長。
3、面狀紅斑：不存在明顯的生長中心，見照片3；

此主題相關(guān)圖片如下：照片3.jpg

照片3：面狀紅斑。紅斑浮在金幣表面生長，鍛壓產(chǎn)生的條痕控制紅斑分布方向。
反射光顯微鏡下可以觀察到的現(xiàn)象有：
（1）幣表面上可見很多凹坑和規(guī)則分布的壓力條痕；紅斑的生長分布方向與條痕的分布方向非常一致，見照片4；

此主題相關(guān)圖片如下：照片4.jpg

照片4：鍛壓產(chǎn)生的條痕控制紅斑的分布方向。

（2）在眾多凹坑中僅極少凹坑處生長有紅斑；幾乎每個紅斑的中心都有凹坑，但紅斑的面積遠(yuǎn)大于凹坑的面積，見照片5；

此主題相關(guān)圖片如下：照片5.jpg

照片5：金幣表面有眾多凹坑，但只有少數(shù)凹坑產(chǎn)生紅斑。紅斑的中心都有凹坑，但紅斑的面積遠(yuǎn)大于凹坑的面積。
（3）紅斑僅局限于金幣的表層，很薄（約0.0微米），從中心向外生長（中心厚、周圍薄）；
（4）紅斑形狀成晶體生長過程中特有的枝晶、須晶狀，見照片6、照片7；

此主題相關(guān)圖片如下：照片6.jpg

照片6：紅斑的枝晶、須晶圍繞凹坑呈放射狀生長。

此主題相關(guān)圖片如下：照片7.jpg

照片7：紅斑的直徑垂直鍛壓條痕生長，紅斑的分布方向受條痕的方向控制。
（5）紅斑不具有生物生長結(jié)構(gòu) 。
表1：紅斑電子探針成分分析結(jié)果

[td=1,1,92 height=52 rowSpan=2]檢測點號[/td][td=1,1,149 rowSpan=2]位置[/td][td=1,1,204 colSpan=2 153pt? WIDTH: none]成分
Au	Ag
1	非紅斑表面	99.85	0.14
2	凹坑	98.24	1.76
3	紅斑	97.22	2.78
4	紅斑	95.43	4.57
5	紅斑（邊緣）	99.64	0.36
6	紅斑（邊緣）	99.74	0.26

三、成分特征分析
    電子探針微區(qū)成分分析表明，紅斑區(qū)域與非紅斑區(qū)域最明顯的成分差異在于銀含量的變化上（見表1）。
說明：
     1.由于電子探針分析方法的局限，Au，Ag含量的絕度精度還不準(zhǔn)確，表中給出的是均一化后的值；
     2.紅斑的膜很薄，做成分分析時邊緣處可能被打穿，因而紅斑的Ag含量數(shù)據(jù)有偏差。
     已有的成分分析數(shù)據(jù)表明，紅斑處的含銀量高出非紅斑區(qū)10倍以上，且有從中心（凹坑）向外呈逐漸降低的趨勢。至于銀的存在形式（結(jié)構(gòu)相）尚不清楚。

     四、討論
     綜合上述形貌和成分特征可以認(rèn)為，紅斑是在金幣表面含銀較高的局部區(qū)域生長的一種富銀的膜，膜的成分態(tài)（氧化物、氯化物）和結(jié)構(gòu)相尚不清楚。枝晶、須晶的形態(tài)表明紅斑是在水相（液相或汽相）條件下結(jié)晶生長而成，也無生物生長的跡象。由于紅斑出現(xiàn)在成品下線三個月以后，最可能的成因是空氣中的水分與金幣表面的銀進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，較高的濕度是助成紅斑的必要條件。
     紅斑的出現(xiàn)或銀的富集過程似乎與金幣坯餅的加工工藝密切相關(guān)。點狀生長的紅斑可能是由后鍛壓工藝污染上的銀引起的。線狀分布的紅斑更可能是鍛壓工藝污染上的銀所致，也可能是鍛壓工藝本身擠壓出的原來呈分散狀均勻分布于金銀合金（含銀0.025%）之中的銀所致，確切原因有待研究。
     按照上述觀點，避免紅斑的條件有三：
     1.表面隔離。在成品金幣的表面加保護(hù)層，使銀無法發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。前提是該保護(hù)層不能影響金幣的美觀性且保護(hù)層長久穩(wěn)定。
     2.去除坯餅表面局部富集的銀斑點。
      方法有二：
   （A）加強硝酸清洗坯餅的強度，將坯餅表面的游離齦反應(yīng)掉；該法的缺點是無法去掉表層下面的銀點，而這類銀點很可能在制幣的沖壓過程中暴露于金幣表面。
   （B）改善坯餅熱處理工藝，使游離態(tài)的銀點擴散到金的晶格之中，使之重新呈均勻分散態(tài)存在。這種狀態(tài)的銀不會進(jìn)行表面化學(xué)反應(yīng)或參與反應(yīng)的機會很少。
     3.坯餅加工工藝中進(jìn)行金銀分線，減少外來銀貴金屬幣的鑄造工藝對金坯餅污染的機會。
注:轉(zhuǎn)載自集幣在線。

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