《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(duì)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(fèi)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(jì)、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(duì)金銀幣工作者來說既是挑戰(zhàn)更是機(jī)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(duì)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(diǎn)，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(duì)此給與高度重視，對(duì)其開展研究有著十分重要要的現(xiàn)實(shí)意義。目前國內(nèi)外關(guān)于紅斑的研究資料還未見報(bào)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(shí)三到六個(gè)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(shí)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(diǎn)狀紅斑：以一個(gè)點(diǎn)（如凹坑）為中心向四周等稱生長(zhǎng)，見照片1：

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

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

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照片3：面狀紅斑。紅斑浮在金幣表面生長(zhǎng)，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(zhǎng)分布方向與條痕的分布方向非常一致，見照片4；

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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(zhǎng)有紅斑；幾乎每個(gè)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；

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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(zhǎng)（中心厚、周圍薄）；
（4）紅斑形狀成晶體生長(zhǎng)過程中特有的枝晶、須晶狀，見照片6、照片7；

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照片6：紅斑的枝晶、須晶圍繞凹坑呈放射狀生長(zhǎng)。

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照片7：紅斑的直徑垂直鍛壓條痕生長(zhǎng)，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(zhǎng)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(cè)點(diǎn)號(hào)[/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(shí)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(shì)。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(zhǎng)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(zhǎng)而成，也無生物生長(zhǎng)的跡象。由于紅斑出現(xiàn)在成品下線三個(gè)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(diǎn)狀生長(zhǎng)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(diǎn)，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(zhǎng)久穩(wěn)定。
     2.去除坯餅表面局部富集的銀斑點(diǎn)。
      方法有二：
   （A）加強(qiáng)硝酸清洗坯餅的強(qiáng)度，將坯餅表面的游離齦反應(yīng)掉；該法的缺點(diǎn)是無法去掉表層下面的銀點(diǎn)，而這類銀點(diǎn)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(diǎn)擴(kuò)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(huì)進(jìn)行表面化學(xué)反應(yīng)或參與反應(yīng)的機(jī)會(huì)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(duì)金坯餅污染的機(jī)會(huì)。
注:轉(zhuǎn)載自集幣在線。

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