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？”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。
据东京奥组委公开资料显示，东京奥运会奖牌所用的金银铜三种金属，全部从废弃的手机等电子机器中提取。从2017年4月到2019年3月的两年间，东京奥组委在日本全国开展了名为“从都市矿山制造，大家的奖牌”的运动。这项活动回收了近8万吨的小型家用电器。最终，项目获得了32千克金、3500千克银，以及2200千克铜，满足了奥运会和残奥会5000枚奖牌的需求。
回收而来的金属经过提纯精炼，被分别还原回单质原料状态，再由机械加工的方式分割成与接近最终奖牌的大小。之后，采用冷压的方式，在奖牌正反两面同时形成胜利女神尼姬像及奥运五环等图样。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。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。化学镀不限基板的材质。化学镀同样是在工业上常用的金属镀覆方式，只要把基板浸入到含有镀层元素离子的溶液中，在特定的反应条件下，离子就会在基板表面沉积析出，这与电镀不同，化学镀是不需要电流驱动的。
例如，我们把铁棒插入硫酸铜溶液中后，铜离子就会析出到铁表面，而铁则会以离子的形式进入到溶液中。经过一段时间后，铁棒表面就会形成均一的铜镀层。此外，银镜反应也可以算得上是一种化学镀方法。化学镀最大的优势在于它的基板不需要具有导电性就可以进行镀覆，例如塑料、玻璃乃至硅片等都可以用化学镀的方式，在其上形成致密的镀层。
很多种类的镀层既可以用化学镀的方式进行，也可以用电镀的方式进行。例如银和金的镀层,通过以上两种方式都可以实现制备。但化学镀和电镀的镀层在性质上还是存在很大的差异，具体的工艺条件也会极大地影响镀层的性质。和化学镀相比，电镀最大的优势在于效率高，镀层生长可以非常迅速。而化学镀则必须控制反应速度，不能过快，否则就会产生各种镀层缺陷。
磁控溅射是制作高纯镀层的不二选择。磁控溅射的原理和电镀、化学镀又有不同。磁控溅射是利用高压电场让靶材表面的原子电离，并以等离子体的形式轰击希望镀覆的基材表面，从而紧密附着在基材上的镀层方式。假如我们希望在银板上镀金，那么就用金来充当靶材。和电镀相比，磁控溅射的优势在于纯净度非常高，金属靶材都是高纯金属，而这个过程在抽成高真空的腔室中进行，几乎不会引入杂质。
但电镀则不同，电镀的镀槽环境复杂，是多种无机盐和有机物的混合体系，镀层中往往含有大量的夹杂物。这些夹杂物将随着镀覆过程的进行会混入镀层之中，无法清除。磁控溅射还有一个好处：它不像电镀一样，存在很多的不可行组合，基本上只要是能制成靶材的物质，都可以很好地在基板上进行镀覆，对于金属类别组合的条件没有那么苛刻。
当然，在反应条件上则相反，磁控溅射需要高真空环境，成本比电镀显然还是要高上不少。电镀槽可以有几十米长几米宽，而磁控溅射的腔室受到真空度制约，很难做到这么大，即使是工业级设备的腔室，也可能就只有你家洗衣机的滚筒那么大。
既然至少有三种方法，那么东京奥运会采用的是哪种方法给银牌镀金的呢？我分析后认为应该是“电镀”。本届奥运会金牌上的镀金量为6克（符合奥委会对金牌规格作出的规定）。而金的密度为19.32克每立方厘米，据此，我们可以推算出镀金层的总体积为0.31立方厘米。而本次奖牌尺寸为直径8.5厘米，奖牌两个表面的总面积为113.43平方厘米。所以，镀金层的平均厚度大约为27微米。
这个数字看起来不大，但实际上已经超出了化学镀和磁控溅射的加工极限，因为这两者的镀层生长速度仅在每小时1微米左右。而电镀27微米镀层则只要几十分钟就能完成，在生产效率上占据优势，而且成本与其他两种方法相比也是最低的。在“金牌秃噜皮事件”后，笔者通过上述分析和计算，意识到东京奥运会的金牌使用的镀层工艺几乎只能是电镀。这一点也在奥组委发布的宣传视频中找到了证据支持。
无论是电镀、化学镀还是磁控溅射，都是人类已经使用多年的成熟金属镀膜技术，只要工艺流程过硬，一般不会出现镀层不良的现象。大部分情况下，镀层的接合处具有极高的强度，即便界面发生断裂，也往往是发生在靠近某一层金属的一侧，而非沿着整个界面发生剥离。金在银表面的电镀是使用历史最为悠久的电镀方式之一，这一方面是由于金是稀贵金属、性质稳定，倾向于在电解质溶液中被还原。
另外一方面则是由于银和金的晶体结构类似、原子尺寸相近，因此能够“相似相溶”。
实际上，金银合金的组成百分比可以从1%到100%，这种现象叫做无限固溶。从这个意义上说，在银表面镀金算不上是什么高难度的工艺技术。不过，既然是工艺，肯定有参数设置的合理性以及良率的问题。无论本次事件的原因是什么，作为制造业的从业人员，我想对自己和同行们说，唯有提高质量意识，才能提供经得住时间考验的产品。