出品:科普中国
制作:张昊(大阪大学)
监制:中国科学院计算机网络信息中心
8月23日晚,东京奥运会女子蹦床冠军朱雪莹在社交平台上发问,“你们的奖牌…也能抠掉一层皮吗?”
“涉事”金牌,左上部的剥落区域清晰可见(图片来源:朱雪莹微博)配图是她在此次东京奥运会获得的金牌,金牌上有一块一毛钱硬币大小的面积“秃噜皮”了,肉眼看着都十分明显。朱雪莹解释说,自己没有故意抠金牌,因为发现奖牌上缺了一小块,以为脏了,用手蹭了蹭没有变化,于是抠了一下,没想到掉皮了。
我们今天不过多讨论金牌“秃噜皮”的原因,主要聊聊东京奥运会金牌的制作工艺。
金牌并非纯金,而是“银牌”镀金
奥运的银牌由纯银制成,铜牌由青铜(铜95%、锡5%)制成,金牌是用银质作为基底,在基底的表面再镀覆一层金,这个镀金层的重量为6克。奖牌构造的差异也导致银牌、铜牌和金牌的工序不同。
银牌和铜牌只要在冷压工序后稍作一些热处理和表面抛光,即可作为成品出厂。而金牌比较特殊,需要在基底上再进行一次镀覆工艺。可以理解成,要在“银牌”上镀金。
那么,如何镀金呢?
给金牌镀金有几种方法?
让一层金属附着在另外一层表面的技术有很多,工业界应用最广的便是电镀和化学镀,除此之外,磁控溅射也是比较常见的方法。
电镀是利用电流驱使溶液中的金属离子,使其附着在希望得到沉积的表面上。镀覆之前,基板需要进行多道清洗工序,以便让表面的油污和氧化物等杂质脱离。
真正进入最后一道电镀槽之前,基板金属的表面应该是非常清洁的。此过程中,露出表面的新鲜基板原子活性很高,急需和另外的物质相结合以降低表面能,因为只有这样才能让它们达到更加稳定的状态。此时,电流推动溶液中的异种金属离子前往基板表面,并在这里还原为单质,同时还能和基板金属紧密结合。通俗来说,电镀过程可以理解为让两种金属长在一起。
电镀最大的制约因素是基板必须能够导电。其次,电镀能够实现的镀层/基体组合其实是有限的,很多金属无法利用电镀的方式进行镀覆。此外,很多金属只能镀覆在与其适配的特定的金属表面,如果更换了基底,效果就会大打折扣。
镀铬的餐具可以保持长久的光亮(图片来源:twenty20.