银币表面缺陷分析

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1、1银币表面缺陷分析银币表面缺陷分析张勃 梁再联 黄敏华 陆屹(上海造币厂 上海 200061)摘 要：采用扫描电镜、能量色散谱和俄歇电子能谱检测方法，对银币表面缺陷进行了分析。结果表明，在银币缺陷部位的腐蚀坑内存在以铁元素为主的物质，基材中的铁元素与外界的氯引起银币的腐蚀，造成了表面缺陷。 主题词：主题词： 银币 表面缺陷 分析1 1 引言引言金银纪念币(章)以其设计新颖、雕刻细腻、工艺精湛、质量上乘而畅销美国、加拿大、西欧、日本、新加坡等许多国家和地区，深受国内外广大钱币收藏家和集币爱好者的青睐。但在收藏和使用银币的过程中，常常发现银币表面有直径大约 1mm 的小白斑，肉眼一般难以察觉，为此

2、我们对该白斑进行了分析研究。通过大量文献资料的查阅，发现银在自然环境中极易变色，空气中的氧气、二氧化硫、硫化氢、氯气、紫外光是引起银变色的主要原因。人们对其变色的机理也进行了研究13，但银币的表面缺陷为细小的白斑(类似于霉点)，其现象完全不同于一般由硫化等引起的变褐、变黑，国内外的文献资料中也未见类似的报道。为此我们采用宏观观察、微观检测的手段，对银币的表面缺陷进行了分析。2 2 宏、微观检验宏、微观检验2 2.1 1 宏观检验宏观检验对样品进行肉眼观察，在银币表面可见一白色的小斑点(直径约 1mm)，白色斑点中间隐约可见一黑色的小点。2 2.2 2 微观检验微观检验22.2.1 俄歇电子能谱

3、分析设备型号:PHI550银币正常部位及缺陷部位的俄歇能谱图见图 1。图中 1 号谱线为正常部位能谱图，2号谱线为白斑内黑点中心部位能谱图，3 号谱线为白斑内黑点左侧能谱图，4 号谱线为白斑内黑点右侧能谱图。AES 半定量结果列于附表。从分析结果可见白斑处氯的信号明显强于正常部位，此外在白斑部位还检测到一定的钠信号。2.2.2 扫描电镜分析设备型号:XL230在低倍显微镜下，用碳化钨硬质合金刀片挑拨黑点，并用扫描电子显微镜观察白斑中的黑点，观察到的二次电子象见图 2。从图中可见，样品表面已剥落，里边黑斑已裸露，黑斑与表面银层之间有空隙。3图 2 SEM 的二次电子象2.2.3 能量色散谱分析设

4、备型号:EDAXDX24用能量色散谱对黑斑(图 2 中箭头位置)进行分析，发现黑斑的主要成分为铁。图 3 为黑斑能谱图，能谱图中除检测到铁信号外还检测到部分的银、氧信号，故我们认为在黑斑部位有铁、银、氧存在。图 3 黑斑能谱图 EDS3 3 讨论讨论(1)俄歇电子能谱分析结果表明，在正常部位存在银、碳、硫、氯、氧元素，氯含量较低，相对银的百分比为 2.63%;在缺陷部位存在银、碳、硫、氯、氧、钠元素，其中氯的含量较高，相对银的百分比平均为 43.64%，明显高于正常部位。我们认为在正常与非4正常部位都检测到的碳、氧、硫主要为空气中的吸附物，从表面缺陷的色泽也可判定这些元素不是引起银币缺陷的主要

5、原因，而高于正常吸附量的氯元素和钠元素的存在是引发银币表面缺陷的一个原因，由于含氯及钠元素的腐蚀物的存在，使银币表面失去原有的光泽，出现了肉眼可见的白斑。(2)在表面分析的基础上，为了对表面缺陷产生的原因有更进一步的认识，借助能量色散谱对黑点内部进行了分析，发现其主要成分为铁，我们认为铁为生产过程中偶尔不慎而造成的嵌入物。(3)综合上述分析结果，我们认为，在生产过程中银币基材中偶尔嵌入的铁，在加工过程中与外界的氯、钠接触，由于铁对卤素离子的腐蚀介质特别敏感，造成了原银币表面钝化膜在该点被破坏，形成活化-钝化腐蚀电池，产生了腐蚀，形成腐蚀产物，使银币表面失去原有的光泽，造成了银币的表面缺陷。4

6、4 预防措施预防措施(1)提高基材质量，严格控制杂质元素的含量。(2)改进生产工艺，避免在生产过程中其他金属元素对其的沾污，避免外界氯、钠离子的引入。(3)针对上海的气候特点，可采用喷涂有机保护层的方法使银币与空气完全隔绝，从而消除外界环境的不良影响。通过大量的实验，发现 8990 聚氨脂罩光漆、B01230 丙烯酸清漆效果理想，且不影响银币外观，是理想的保护方法。5 5 结论结论银币基材中偶然嵌入的铁，在银币抛光等加工工序中与外界的 Cl-和 Na+接触，并在一定的温度、湿度条件下，发生了电化学反应，最终导致其表面出现极微小的缺陷。通过提高基材质量，加强工艺管理，改进抛光液配方，尽量避免氯、钠离子的引入，同时可采用喷涂有机保护层的方法，从根本上消除表面缺陷。5