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摘要：利用U-3501型分光光度计，测定不同时效温度下铜金粉在400～700nm波长范围内的光谱反射率，研究不同时效时间铜金粉色相的影响；对添加不同含量表面活性剂的铜金粉在50℃下进行人工时效处理，分析讨论了人工时效对铜金粉光泽度的影响；结果表明，人工时效可以提高铜金粉在可见光范围内对红光和黄光的反射，即提高试样的黄度和红度，随时效时间的延长或时效温度的升高铜金粉的颜色呈现由浅黄（偏白）到黄色再到红色的变化规律。人工时效可以使改性铜金粉的印金光泽度在比自然时效短的多的时间内得到明显的提高，其中添加0.6%硬脂酸改性的铜金粉在时效48h时提高最大，可达到47.9，较未时效前提高了56%。
关键字：人工时效；时效时间，时效温度； 色相； 光泽度
1前言
铜金粉是一种漂浮型高级片状金属颜料，以铜锌为主要原料经过熔炼、雾化制粉、粗磨、退火、精磨、抛光等工序加工而制成的极其细微的鳞片状金属粉末[1]，又称铜锌合金粉，俗称金粉[2]。铜金粉具有很好的遮盖能力和类似黄金的金属光泽，能使被涂物华丽夺目，又显得贵重，广泛用作装饰涂料的颜料，建筑物、装饰品的涂刷和书籍、包装品的装潢印刷。
随着近年来印刷技术的飞速发展，高速胶印、凹凸印技术正日渐成为印刷业的主流。而这些新型技术对铜金粉的光泽度、金属感、产品粒径及分布等主要技术指标提出更高的要求。近年来我国在铜金粉的研究和生产方面已取得了较大的进展，但与国际先进水平相比，我国印刷用的铜金粉仍需进口。国产铜金粉没有被大量用于新型印刷行业的两个关键影响因素是：光泽度低和色差大[1]。在铜金粉的实际生产过程中，通常要放置一段时间（3～4个月）后方可出售。这是一种自然时效的过程，目的是为了提高铜金粉的光泽度并改善其色相，提高铜金粉的金属感。这种自然时效的方法所需时间长，资源利用不够充分，造成铜金粉的长期积压。
为此作者通过人工时效，测定在不同时效时间及时效温度下铜金粉的光泽度和色相改善情况，以期提高铜金粉的光泽度改善其色相，缩短铜金粉的生产周期，降低生产成本。
2试样制备与试验过程
2.1色相检验试验
把雾化好的铜锌合金粉按照工艺：添加2.0%的湿磨助剂，湿磨1.5h；再添加0.4%的干磨助剂，干磨45min；然后用0.4%的抛光剂抛光0.5h，制备铜金粉。
在型号为DL302数字温度控制式恒温干燥箱中对铜金粉进行人工时效，时效温度分别选为50℃、80℃、100℃，使铜金粉表面发生部分氧化，用U-3501型分光光度计测定在同一反射光条件下，两种试样在不同的时效温度和时效时间下的反射率。
2.2光泽度检验试验
工业生产铜金粉的过程中，通常加入硬脂酸为表面改性剂作为出厂前的最后处理，因此本试验中，在干磨后的铜金粉中加入不同比例的硬脂酸（0.2%-0.7%，其含量按加入的铜金粉计）对铜金粉进行改性处理，把改性后的铜金粉放置在DZ—2BC型干燥箱中进行时效，时效温度选定为50℃。时效过程中，每隔24h取不同含量改性剂改性的铜金粉各一袋，标注，待用。
取时效后的铜金粉与胶印连接料配制胶印金墨，制备光泽度测试样，采用KGZ-IC型智能化光泽度测试仪测定时效后铜金粉的光泽度。
3试验结果及分析
3.1人工时效对铜金粉色相的影响
对铜金粉的颜色可从颜色的色相、明度和纯度三要素进行准确的描述[6] 。其中色相是颜色的基本特征，是指可见光照射到测量刮样， 经过选择吸收后， 反射到接受装置的光谱。利用分光光度计可以测出色相，由于铜金粉颗粒大小、分布、定向性、成分等的影响， 使样品接受到可见光的总能量不同。为了准确地描述铜金粉的色相， 将所有光谱的反射率之和作归一化处理， 分别考虑各波段在总光谱反射率中所占的百分数， 以此来消除接受光总量不同的影响。
3.1.1时效温度对铜金粉色相的影响
图1为经过归一化处理后的反射率曲线。图中反射率曲线和坐标轴所围成的面积在数值上代表相应光谱波段的色相占试样表面色相的比例。例如曲线在波长为400～450nm范围内与坐标轴围成的面积在数值上代表了物体表面色相中紫色所占的比例；波长在530～600nm范围内与坐标轴围成的面积在数值上代表了物体表面色相中黄色所占的比例，依次类推。
图1为不同时效温度下铜金粉时效24h的反射光谱曲线。从图中可以看出，随着时效温度的升高，在400～510nm波段铜金粉的相对反射率逐渐
减小，在510～700nm波段内除100℃的曲线外，随着时效温度的增大铜金粉的相对反射率逐渐增大。铜金粉在100℃的时效温度下，在560nm的波长后相对反射率高于其他三条曲线。
3.1.2 时效时间对铜金粉色相的影响
图2为铜金粉在80℃时不同时效时间下的光谱反射曲线。从图中可以看出铜金粉的反射率随时效时间的延长曲线呈现出相同的趋势：随时效时间的延长，对黄光和红光的反射率逐渐增大。
这说明随着时效時间的延长，试样表面色相中紫色部分逐渐较少，而黄色和红色部分逐渐增多，可見时效时间越长，铜金粉表面色相中的黄度越高。这与观察到的铜金粉表面色相随时效时间的延长由浅黄（偏白）到黄色再到红色的变化规律相一致。产生这种现象的根本原因是在时效过程中氧化亚铜的产生，氧化亚铜是红色的，在一定程度上能改变铜金粉的色相[3]。
图3为试样在80℃、时效24h后的XPS图谱。其中Cu2p 3/2 Cu-O键的结合能为932.584 eV （试验测得碳的结合能为284.265 eV，标准碳原子的结合能为284.8，故图中所示Cu2p 3/2 Cu-O结合能值要加上0.535eV） ，查标准卡知氧化亚铜的结合能为932.5eV，氧化铜结合能933.6eV，因此可以断定铜金粉表面生成的铜的化合物为红色氧化亚铜。 色相是彩色相互区别的特性，物体的色相决定于光源的光谱组成和物体表面所反射（或透射）的各波长辐射的比例对人眼所产生的感觉，体现了颜色在“质”方面的关系[4]。
色相取决于物体表面对于光的特定波长范围的吸收以及发射光谱的特征，与相应的电子在不同能级之间的跃迁有关，颜色的差异表现为存在不同的反射光谱。一般金属和合金材料， 光与材料之间的作用，主要发生在材料表面。因此物体表面的物理性质、组成成分以及组成元素的化学状态，决定了物体的光泽和色相[5]。在铜金粉的人工时效过程中，随时间的延长，试样表面会逐渐形成一层氧化物。据色度学原理，试样表面形成氧化物以后，其表面的物质结构发生变化，能带结构也随之改变，当光子入射到铜金粉表面时，所激发的电子数以及最终释放的光子数都不尽相同，从而改变金属晶体所表现出的色相。由于铜的不同价态具有不同的电子能级，其对于颜色的影响极为敏感，铜金粉的表面化学状态和金属Cu （0）（零價铜），Cu2O 组成不同，将导致铜金粉色泽的显著差异。可见人工时效可以改变铜金粉的色相，提高铜金粉的黄度，进而可以缩短铜金粉的生产周期，提高经济效益。
3.2人工时效对铜金粉光泽度的影响
表1为50℃改性铜金粉人工时效后铜金粉的光泽度。从表中可以看出铜金粉的光泽度随时效时间的延长均呈现先增大后降低的趋势。其中添加0.2%、0.5%、0.6%、0.7%改性剂改性铜金粉的光泽度在时效24h时提高幅度较大；而0.6%硬脂酸改性铜金粉时效48h时有更大提高，提高到47.9较未时效时的30.7提高了56%。可见在50℃对表面包覆
表面改性剂的铜金粉进行时效，存在一个可以使改性铜金粉光泽度表现出最佳效果的时效时间，并不是随着时效时间的延长光泽度直线升高。这说明人工时效过程中存在过时效现象。这是因为在时效过程中，伴随着铜金粉的缓慢氧化，导致铜金粉的表面生成黑色的氧化铜，影响了铜金粉的光泽度。
表2所示为在50℃人工时效后铜金粉的最高光泽度与自然时效4个月后的光泽度的对比。从表中可以看出添加0.2%、0.3%、0.5%硬脂酸改性铜金
粉人工时效后的光泽度与自然时效4个月后的光泽度值相当，而硬脂酸的含量为0.6%、0.7%时人工时效的光泽度值高于自然时效4个月的光泽度。可见人工时效能够使铜金粉的光泽度在比自然时效短的多的时间内得到明显提高。
时效过程中伴随着表面改性剂的扩散和均匀化，使表面改性剂在铜金粉表面的吸附力和吸附强度发生变化，从而会出现随时间的延长铜金粉的印金光泽度发生变化的情况。表面改性剂在时效过程中的均匀化程度不同，使其对铜金粉表面性质的影响不同，从而导致不同添加量改性铜金粉时效过程中光泽度变化的程度不同。并且本次人工时效温度为50℃，高于自然时效温度，因此人工时效过程中，表面改性剂分子运动加剧，其扩散及均勻化程度加快，从而使铜金粉的印金光泽度在比自然时效短的多的时间内得到较大程度的提高。
4结论
（1）改性铜金粉的光泽度随着时效时间的延长会产生变化，人工时效可以使改性铜金粉的光泽度实现最佳效果，0.6%硬脂酸在48h时提高更大提高到47.9，较未时效前提高了56%。
（2）改性铜金粉在人工时效时，光泽度并非呈直线上升，而是存在一个最佳的时效时间和过时效现象。
（3）提高时效温度或延长时效时间均可提高铜金粉在可见光范围内对红光和黄光的反射，即提高试样的黄度和红度，随时效时间的延长铜金粉的颜色呈现由浅黄（偏白）到黄色再到红色的变化规律。
参考文献
[1]张灏，铜金粉物理特性与表面处理技术的研究[D].西安理工大学，2004
[2]叶红齐，王锦良.挺高铜锌合金粉光泽度的研究[J].应用化学，2003，32（3）：13-15.
[3] 王锦良.铜锌合金粉表面性能的研究[D].中南大学，2004.
[4] 朱骥良，吴申年.颜良工艺学[M].北京：化学工业出版社，2002.
[5] 王家君等.凹印铜金粉表面理化特性的研究[J].稀有金属，2006，30 （6 ） ：848.
关键字：人工时效；时效时间，时效温度； 色相； 光泽度
1前言
铜金粉是一种漂浮型高级片状金属颜料，以铜锌为主要原料经过熔炼、雾化制粉、粗磨、退火、精磨、抛光等工序加工而制成的极其细微的鳞片状金属粉末[1]，又称铜锌合金粉，俗称金粉[2]。铜金粉具有很好的遮盖能力和类似黄金的金属光泽，能使被涂物华丽夺目，又显得贵重，广泛用作装饰涂料的颜料，建筑物、装饰品的涂刷和书籍、包装品的装潢印刷。
随着近年来印刷技术的飞速发展，高速胶印、凹凸印技术正日渐成为印刷业的主流。而这些新型技术对铜金粉的光泽度、金属感、产品粒径及分布等主要技术指标提出更高的要求。近年来我国在铜金粉的研究和生产方面已取得了较大的进展，但与国际先进水平相比，我国印刷用的铜金粉仍需进口。国产铜金粉没有被大量用于新型印刷行业的两个关键影响因素是：光泽度低和色差大[1]。在铜金粉的实际生产过程中，通常要放置一段时间（3～4个月）后方可出售。这是一种自然时效的过程，目的是为了提高铜金粉的光泽度并改善其色相，提高铜金粉的金属感。这种自然时效的方法所需时间长，资源利用不够充分，造成铜金粉的长期积压。
为此作者通过人工时效，测定在不同时效时间及时效温度下铜金粉的光泽度和色相改善情况，以期提高铜金粉的光泽度改善其色相，缩短铜金粉的生产周期，降低生产成本。
2试样制备与试验过程
2.1色相检验试验
把雾化好的铜锌合金粉按照工艺：添加2.0%的湿磨助剂，湿磨1.5h；再添加0.4%的干磨助剂，干磨45min；然后用0.4%的抛光剂抛光0.5h，制备铜金粉。
在型号为DL302数字温度控制式恒温干燥箱中对铜金粉进行人工时效，时效温度分别选为50℃、80℃、100℃，使铜金粉表面发生部分氧化，用U-3501型分光光度计测定在同一反射光条件下，两种试样在不同的时效温度和时效时间下的反射率。
2.2光泽度检验试验
工业生产铜金粉的过程中，通常加入硬脂酸为表面改性剂作为出厂前的最后处理，因此本试验中，在干磨后的铜金粉中加入不同比例的硬脂酸（0.2%-0.7%，其含量按加入的铜金粉计）对铜金粉进行改性处理，把改性后的铜金粉放置在DZ—2BC型干燥箱中进行时效，时效温度选定为50℃。时效过程中，每隔24h取不同含量改性剂改性的铜金粉各一袋，标注，待用。
取时效后的铜金粉与胶印连接料配制胶印金墨，制备光泽度测试样，采用KGZ-IC型智能化光泽度测试仪测定时效后铜金粉的光泽度。
3试验结果及分析
3.1人工时效对铜金粉色相的影响
对铜金粉的颜色可从颜色的色相、明度和纯度三要素进行准确的描述[6] 。其中色相是颜色的基本特征，是指可见光照射到测量刮样， 经过选择吸收后， 反射到接受装置的光谱。利用分光光度计可以测出色相，由于铜金粉颗粒大小、分布、定向性、成分等的影响， 使样品接受到可见光的总能量不同。为了准确地描述铜金粉的色相， 将所有光谱的反射率之和作归一化处理， 分别考虑各波段在总光谱反射率中所占的百分数， 以此来消除接受光总量不同的影响。
3.1.1时效温度对铜金粉色相的影响
图1为经过归一化处理后的反射率曲线。图中反射率曲线和坐标轴所围成的面积在数值上代表相应光谱波段的色相占试样表面色相的比例。例如曲线在波长为400～450nm范围内与坐标轴围成的面积在数值上代表了物体表面色相中紫色所占的比例；波长在530～600nm范围内与坐标轴围成的面积在数值上代表了物体表面色相中黄色所占的比例，依次类推。
图1为不同时效温度下铜金粉时效24h的反射光谱曲线。从图中可以看出，随着时效温度的升高，在400～510nm波段铜金粉的相对反射率逐渐
减小，在510～700nm波段内除100℃的曲线外，随着时效温度的增大铜金粉的相对反射率逐渐增大。铜金粉在100℃的时效温度下，在560nm的波长后相对反射率高于其他三条曲线。
3.1.2 时效时间对铜金粉色相的影响
图2为铜金粉在80℃时不同时效时间下的光谱反射曲线。从图中可以看出铜金粉的反射率随时效时间的延长曲线呈现出相同的趋势：随时效时间的延长，对黄光和红光的反射率逐渐增大。
这说明随着时效時间的延长，试样表面色相中紫色部分逐渐较少，而黄色和红色部分逐渐增多，可見时效时间越长，铜金粉表面色相中的黄度越高。这与观察到的铜金粉表面色相随时效时间的延长由浅黄（偏白）到黄色再到红色的变化规律相一致。产生这种现象的根本原因是在时效过程中氧化亚铜的产生，氧化亚铜是红色的，在一定程度上能改变铜金粉的色相[3]。
图3为试样在80℃、时效24h后的XPS图谱。其中Cu2p 3/2 Cu-O键的结合能为932.584 eV （试验测得碳的结合能为284.265 eV，标准碳原子的结合能为284.8，故图中所示Cu2p 3/2 Cu-O结合能值要加上0.535eV） ，查标准卡知氧化亚铜的结合能为932.5eV，氧化铜结合能933.6eV，因此可以断定铜金粉表面生成的铜的化合物为红色氧化亚铜。 色相是彩色相互区别的特性，物体的色相决定于光源的光谱组成和物体表面所反射（或透射）的各波长辐射的比例对人眼所产生的感觉，体现了颜色在“质”方面的关系[4]。
色相取决于物体表面对于光的特定波长范围的吸收以及发射光谱的特征，与相应的电子在不同能级之间的跃迁有关，颜色的差异表现为存在不同的反射光谱。一般金属和合金材料， 光与材料之间的作用，主要发生在材料表面。因此物体表面的物理性质、组成成分以及组成元素的化学状态，决定了物体的光泽和色相[5]。在铜金粉的人工时效过程中，随时间的延长，试样表面会逐渐形成一层氧化物。据色度学原理，试样表面形成氧化物以后，其表面的物质结构发生变化，能带结构也随之改变，当光子入射到铜金粉表面时，所激发的电子数以及最终释放的光子数都不尽相同，从而改变金属晶体所表现出的色相。由于铜的不同价态具有不同的电子能级，其对于颜色的影响极为敏感，铜金粉的表面化学状态和金属Cu （0）（零價铜），Cu2O 组成不同，将导致铜金粉色泽的显著差异。可见人工时效可以改变铜金粉的色相，提高铜金粉的黄度，进而可以缩短铜金粉的生产周期，提高经济效益。
3.2人工时效对铜金粉光泽度的影响
表1为50℃改性铜金粉人工时效后铜金粉的光泽度。从表中可以看出铜金粉的光泽度随时效时间的延长均呈现先增大后降低的趋势。其中添加0.2%、0.5%、0.6%、0.7%改性剂改性铜金粉的光泽度在时效24h时提高幅度较大；而0.6%硬脂酸改性铜金粉时效48h时有更大提高，提高到47.9较未时效时的30.7提高了56%。可见在50℃对表面包覆
表面改性剂的铜金粉进行时效，存在一个可以使改性铜金粉光泽度表现出最佳效果的时效时间，并不是随着时效时间的延长光泽度直线升高。这说明人工时效过程中存在过时效现象。这是因为在时效过程中，伴随着铜金粉的缓慢氧化，导致铜金粉的表面生成黑色的氧化铜，影响了铜金粉的光泽度。
表2所示为在50℃人工时效后铜金粉的最高光泽度与自然时效4个月后的光泽度的对比。从表中可以看出添加0.2%、0.3%、0.5%硬脂酸改性铜金
粉人工时效后的光泽度与自然时效4个月后的光泽度值相当，而硬脂酸的含量为0.6%、0.7%时人工时效的光泽度值高于自然时效4个月的光泽度。可见人工时效能够使铜金粉的光泽度在比自然时效短的多的时间内得到明显提高。
时效过程中伴随着表面改性剂的扩散和均匀化，使表面改性剂在铜金粉表面的吸附力和吸附强度发生变化，从而会出现随时间的延长铜金粉的印金光泽度发生变化的情况。表面改性剂在时效过程中的均匀化程度不同，使其对铜金粉表面性质的影响不同，从而导致不同添加量改性铜金粉时效过程中光泽度变化的程度不同。并且本次人工时效温度为50℃，高于自然时效温度，因此人工时效过程中，表面改性剂分子运动加剧，其扩散及均勻化程度加快，从而使铜金粉的印金光泽度在比自然时效短的多的时间内得到较大程度的提高。
4结论
（1）改性铜金粉的光泽度随着时效时间的延长会产生变化，人工时效可以使改性铜金粉的光泽度实现最佳效果，0.6%硬脂酸在48h时提高更大提高到47.9，较未时效前提高了56%。
（2）改性铜金粉在人工时效时，光泽度并非呈直线上升，而是存在一个最佳的时效时间和过时效现象。
（3）提高时效温度或延长时效时间均可提高铜金粉在可见光范围内对红光和黄光的反射，即提高试样的黄度和红度，随时效时间的延长铜金粉的颜色呈现由浅黄（偏白）到黄色再到红色的变化规律。
参考文献
[1]张灏，铜金粉物理特性与表面处理技术的研究[D].西安理工大学，2004
[2]叶红齐，王锦良.挺高铜锌合金粉光泽度的研究[J].应用化学，2003，32（3）：13-15.
[3] 王锦良.铜锌合金粉表面性能的研究[D].中南大学，2004.
[4] 朱骥良，吴申年.颜良工艺学[M].北京：化学工业出版社，2002.
[5] 王家君等.凹印铜金粉表面理化特性的研究[J].稀有金属，2006，30 （6 ） ：848.