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春之绿 玫瑰木紫 沙灰 鸢尾 金子为什么能有这么多颜色?

2020-12-22 23:05:02
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关注欧洲首饰品牌的小伙伴,一定都知道Niessing这个德国品牌。他家著名的霓星色彩系列,简直是展现了金子“灵魂的色彩”。我们一起感受下黄金合金的色调有多么丰富:

(图片来源:niessing官网)

在看到用“绿”、“紫”、“灰”这些色调来描述金子颜色的时候,是不是有些小惊喜,小意外?只知道黄金、玫瑰金、白金的自己遇到了知识盲点?那今天我们就来说说这多色黄金合金的成色原理吧。

最初的多色黄金合金

首先一个知识点:金Au和铜Cu是仅有的两种显现色彩的金属。在这一前提下,通过混合不同比例的成分,就可以制作出不同颜色的黄金合金了。很早以前人们便掌握了这一性质。公元前862年,吕底亚人已经开始使用“金银合金”制作的钱币了,这种合金的组成为73wt%金Au和27wt%银Ag。大概700年前在秘鲁的奇穆帝国,金匠已经制作出了红色调合金,由70wt%铜Cu和30wt%金Au组成。

吕底亚人制造的金币

黄金合金的多色

现在我们大致了解了黄金合金可以通过成份组合的不同而呈现不同的颜色。但是很少人知道,黄金合金是可能呈现出和传统合金相当不同的颜色的。现代人类的认知水平,已经足够可以制作出非常丰富的黄金合金色彩,例如蓝色调,黑色调或紫色调。我们可以把这些多色黄金合金从冶金角度分为三种主要类型:

金Au-银Ag-铜Cu系统

金属间化合物

表面氧化层

金Au-银Ag-铜Cu系统

金Au-银Ag-铜Cu系统是在珠宝首饰中应用最普遍的。通过混合不同比例的金Au、银Ag、铜Cu,可以呈现出黄色、红色和绿色调。下图中高比例的金Au可以使合金呈现出饱满的金黄色。白色黄金同样基于金Au-银Ag-铜Cu系统,白色的呈现依托于有退色特质的元素,如镍Ni、钯Pd和锰Mn。

黄色、红色和绿色调黄金合金的成色

我们刚才说到,金Au-银Ag-铜Cu系统的原理就是通过变化金Au、银Ag和铜Cu在合金中的比例而呈现中不同色彩。其中铜Cu为合金增加偏红色调,而银Ag的添加可以带来偏绿色调。

这里小伙伴会有疑问,为什么银会带来绿色调?这就涉及到能带理论啦,感兴趣的话可以通过百度大致了解。简单来说就是银Ag到金Au-铜Cu合金导致了可见光谱中绿色波段光的反射。下图展示了金Au-银Ag-铜Cu系统三种成份变化与成色的关系。

(J. Leuser, Metall., 1949, 3, 105)

如在金Au-银Ag-铜Cu系统中添加锌Zn至15wt%,可将铜Cu占优势的合金中红色调转变为黄红或暗黄色调。4wt%的镉Cd添加已被应用于18K偏绿色黄金合金。75金Au-23铜Cu-2镉Cd可呈现淡绿色调,75金Au-15银Ag-6铜Cu-4镉Cd组合则可创造出深绿色调。

(图片来源:niessing官网)

白色黄金合金的成色

白色黄金最开始是作为铂金的替代品出现的,经常被用于珠宝首饰中钻石镶嵌及搭扣部分。白色的黄金合金已开始并不如其他颜色的黄金合金常用,但随着黄金价格的上涨和时尚潮流的变更,最近变得流行起来。

珠宝行业所使用的白色黄金基本上基于金Au-铜Cu-镍Ni-锌Zn和金Au-钯Pd-银Ag。前面说过了镍Ni和钯Pd具有退色效应,其中镍Ni因为价格低廉而成为传统的白色黄金合金成份,锌Zn作为退色补充。但因为镍与皮肤接触会造成过敏反应,近年来使用的就不那么多了。添加钯Pd的合金具有一系列优质特性,但成本比较高。

金属间化合物

金属间化合物可以被理解为合金系统的中间阶段。金属间化合物并不被应用于传统首饰中,但可被当作宝石或镶嵌中。

紫色调黄金合金

金属间化合物具有组成它们的原金属本身所不同的特性。最被熟知的是AuAl2, 组成为79wt%金和21wt%铝,它具有很高的热稳定性,并因美丽的紫色调而被人们喜爱。

蓝色调黄金合金

其他两种用于在黄金合金中创造色彩的金属间化合物为AuIn2, 具有纯净的蓝色,和AuGa2,具有淡淡的蓝色调。

斯斑金

一些金Au-铜Cu-铝Al合金可以呈现出非常吸引人的表面质感,这种黄金合金被成为斯斑金。它包括两种颜色:76金Au-19铜Cu-5铝Al呈现黄色,76金Au-18铜Cu-6铝Al则能呈现出粉色!接下来知识点又来啦:斯斑金的名字源于英文单词“spangle”,意思是闪光的金属片。这是由于这种材质的晶体结构的改变,因而产生出很多微小的表面呈现出闪闪烁烁的效果。

Au7Cu5Al4 合金的显微结构

表面氧化层

除了上面所介绍的一些多色黄金合金以外,还有一种技术被用于实现特定色彩,就是再加热处理中使合金外形成有色氧化层。但是这种氧化层只不过是表面的薄层,厚度有限,在首饰高频度佩戴过程中会被磨损。

硫化钾可以调整含铜比例较高的黄金合金的色调,呈现从棕色至黑色的颜色变化。

黑色黄金合金通常含有钴Co,在加热过程中形成黑色的表面氧化钴层。其他一直提供黑色调氧化层的元素还有铜Cu、铁Fe和钛Ti。

金最初以其独特的黄色而成为了人类的宠儿,但随着设计理念,时尚潮流和技术水平的发展和变化,会有更多美丽颜色黄金合金出现。下次买黄金饰品的时候,除了玫瑰金,白金,也考虑考虑新的色彩如何?

(图片来源:niessing官网)

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