Ελληνικά 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
Πώς ελέγχει η Sobling την ποιότητα των πρώτων υλών κοσμήματος;
Έλεγχος ποιότητας και ανάλυση ελαττωμάτων των πρώτων υλών κοσμήματος
Εισαγωγή:
Η παραγωγή κοσμημάτων απαιτεί διάφορες πρώτες και βοηθητικές ύλες και η απόδοσή τους επηρεάζει άμεσα την ποιότητα και το κόστος παραγωγής της παραγωγής κοσμημάτων. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να ελέγχεται αυστηρά η επιθεώρηση των πρώτων και βοηθητικών υλών στην παραγωγή, ώστε να αποφεύγεται η εισαγωγή ακατάλληλων υλικών.
Συνολικά, τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή κοσμημάτων περιλαμβάνουν κυρίως υλικά από πολύτιμα μέταλλα, όπως χρυσό, ασήμι, πλατίνα και παλλάδιο, υλικά από κράματα με πλήρωση για την παρασκευή διαφόρων κραμάτων καρατίων, υλικά από πολύτιμους λίθους, όπως διαμάντια, ρουμπίνια, ζαφείρια και νεφρίτη, βοηθητικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε πολλαπλές κύριες διεργασίες, όπως η κατασκευή κύριων καλουπιών κοσμημάτων, η χύτευση κοσμημάτων, η τοποθέτηση λίθων, το φινίρισμα και η στίλβωση, η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, ορισμένα από τα οποία έχουν άμεσο αντίκτυπο στην ποιότητα των προϊόντων κοσμημάτων.
Πίνακας περιεχομένων
Τμήμα Ⅰ Ποιοτικός έλεγχος των πρώτων υλών πολύτιμων μετάλλων
Το κύριο περιεχόμενο της ποιοτικής επιθεώρησης του κύριου καλουπιού περιλαμβάνει το σχήμα, το μέγεθος, το βάρος, τη δομή, την ποιότητα της επιφάνειας, το καλούπι χύτευσης κ.λπ.
Μέρος 1. Καθαρό ψήγμα χρυσού
Ο χρυσός είναι μία από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες πρώτες ύλες για την παραγωγή κοσμημάτων από πολύτιμα μέταλλα. Οι επιχειρήσεις αγοράζουν γενικά καθαρούς ψήφους χρυσού από εγκαταστάσεις διύλισης, προμηθευτές πολύτιμων μετάλλων κ.λπ. για την παρασκευή υλικών όπως χρυσός 24Κ, χρυσός 18Κ και χρυσός διαφόρων καρατίων.
1. Οι απαιτήσεις καθαρότητας των ράβδων καθαρού χρυσού
προετοιμάζουν υλικά όπως χρυσό 24Κ, χρυσό 18Κ και χρυσό διαφόρων καρατίων.
Η καθαρότητα των ψήφων καθαρού χρυσού αποτελεί τη βάση για την εγγύηση της λεπτότητας των χρυσών κοσμημάτων. Το 1999, η Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών (ASTM) εξέδωσε το πρότυπο ASTM B562-95, "Standard Specification for Refined Gold", και το αναθεώρησε το 2005 και το 2012. Το πρότυπο καθορίζει το επιτρεπτό εύρος των στοιχείων πρόσμιξης σε ψήγματα καθαρού χρυσού, όπως φαίνεται στον Πίνακα 4-1, ο οποίος είναι το μόνο πρότυπο που χρησιμοποιείται για ψήγματα χρυσού υψηλής καθαρότητας. Μεταξύ αυτών, ο βαθμός 99,5% υποδηλώνει περιεκτικότητα σε χρυσό όχι μικρότερη από 99,5%- ο βαθμός 9995 υποδηλώνει περιεκτικότητα σε χρυσό όχι μικρότερη από 99,95%, και ούτω καθεξής.
Για τον βαθμό καθαρού χρυσού 99,5%, πρέπει να ελέγχεται μόνο η ελάχιστη περιεκτικότητα σε χρυσό, η οποία είναι το μόνο επίπεδο καθαρότητας που απαιτεί μέτρηση της περιεκτικότητας σε χρυσό. Η περιεκτικότητα σε χρυσό υπολογίζεται με τη μέθοδο της διαφοράς για άλλα επίπεδα καθαρότητας καθαρού χρυσού. Στον καθαρό χρυσό 9995, πρέπει να ελεγχθούν πέντε στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του αργύρου, του χαλκού και του παλλαδίου, τρία στοιχεία που χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανάμιξη του χρυσού. Τα άλλα δύο στοιχεία είναι ο σίδηρος και ο μόλυβδος, τα οποία είναι στοιχεία πρόσμιξης που μπορούν να επηρεάσουν σοβαρά την επεξεργασία του υλικού. Στον χρυσό 99,99%, πρέπει να ελεγχθούν πολλά περισσότερα στοιχεία, όπως αρσενικό, βισμούθιο, χρώμιο, νικέλιο, μαγγάνιο, μαγνήσιο, πυρίτιο, κασσίτερος κ.λπ. Ωστόσο, το 99,995% του χρυσού, το αρσενικό και το νικέλιο έχουν αφαιρεθεί.
Πίνακας 4-1 Μέγιστη επιτρεπόμενη περιεκτικότητα καθαρού χρυσού σε ακαθαρσίες ASTM B562 Nuggets
Μονάδα περιεκτικότητας σε μέταλλο: x10-6
| Βαθμός καθαρού χρυσού | 995 | 9995 | 9995 | 9999 |
|---|---|---|---|---|
| Ασημένιο ασήμι | / | 350 | 90 | 10 |
| χαλκός | / | 200 | 50 | 10 |
| παλλάδιο | / | 200 | 50 | 10 |
| σίδηρος | / | 50 | 20 | 10 |
| μόλυβδος | / | 50 | 20 | 10 |
| πυρίτιο | / | / | 50 | 10 |
| Μαγνήσιο | / | / | 30 | 10 |
| Αρσενικό | / | / | 30 | / |
| Βισμούθιο | / | / | 20 | 10 |
| Τενεκεδένιο | / | / | 10 | 10 |
| Χρώμιο | / | / | 3 | 3 |
| Νικέλιο | / | / | 3 | / |
| Μαγγάνιο | / | / | 3 | 3 |
Τα στοιχεία πρόσμιξης στον καθαρό χρυσό χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: μεταλλικά, μη μεταλλικά και ραδιενεργά. Οι μεταλλικές προσμίξεις είναι σχετικά εύκολο να αναλυθούν. Η πλατίνα είναι ένα κοινό ιχνοστοιχείο στον καθαρό χρυσό. Παρόλα αυτά, δεν αναφέρεται στο πρότυπο, κυρίως επειδή η πλατίνα είναι πιο πολύτιμη από τον Χρυσό και δεν βλάπτει την απόδοση κατασκευής του Χρυσού. Άλλα στοιχεία της ομάδας του λευκόχρυσου, όπως το ρόδιο, το ρουθήνιο, το όσμιο και το ιρίδιο, επίσης δεν αναφέρονται. Επειδή η ανάλυση αυτών των στοιχείων είναι δύσκολη, δαπανηρή και με μικρή πρακτική χρησιμότητα. Ως εκ τούτου, μερικές φορές επιλέγεται ένα μόνο στοιχείο για να αντικατοπτρίζει την ποσότητα αυτής της ομάδας στοιχείων, όπως η χρήση του παλλαδίου ως δείκτη των στοιχείων της ομάδας του λευκόχρυσου. Όταν η περιεκτικότητα σε παλλάδιο είναι υψηλή, πρέπει να εξεταστούν άλλα στοιχεία της ομάδας του λευκόχρυσου- όταν η περιεκτικότητα είναι χαμηλή, δεν υπάρχει ανάγκη εξέτασης. Το οξυγόνο, το θείο και το χλώριο χρησιμοποιούνται συχνά σε κάποια μορφή για τον καθαρισμό του χρυσού. Μπορούν να σχηματίσουν μη μεταλλικές προσμίξεις που παραμένουν στον καθαρό χρυσό, αλλά αυτά τα τυπικά μη μεταλλικά στοιχεία δεν απαριθμούνται στο πρότυπο. Οι ραδιενεργές προσμίξεις, όπως το ουράνιο και το θόριο, μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα ασφάλειας στα κοσμήματα, αλλά τα επίπεδά τους είναι γενικά αμελητέα και δεν αναφέρονται στο πρότυπο.
Ως εκ τούτου, το πρότυπο ASTM B562 λαμβάνει υπόψη μόνο ορισμένα μεταλλικά στοιχεία, αλλά αγνοεί πολλά άλλα. Για να διασφαλιστεί η ποιότητα του προϊόντος, οι κατασκευαστικές εταιρείες μπορούν να ζητήσουν την αναγραφή αυτών των στοιχείων, όπως αναφέρεται ρητά στο πρότυπο, "ο αγοραστής και ο πωλητής μπορούν να διαπραγματευτούν ορισμένα περιορισμένα στοιχεία".
2. Μέθοδος ανάλυσης στοιχείων πρόσμιξης για καθαρό χρυσό Nuggets
Η περιεκτικότητα σε χρυσό σε ψήγματα καθαρού χρυσού προσδιορίζεται με τη μέθοδο cupellation, την παλαιότερη μέθοδο ανάλυσης. Η ακρίβεια αυτής της μεθόδου εξαρτάται από πολλαπλούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των συνθηκών του περιβάλλοντος δοκιμής, της ακρίβειας του εξοπλισμού δοκιμής, της εφαρμογής της μεθόδου δοκιμής κ.λπ., γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές διακυμάνσεις στα αποτελέσματα του ίδιου δείγματος εντός της ίδιας παρτίδας, η τιμή βαθμονόμησης του προτύπου παρουσιάζει έντονες διακυμάνσεις και είναι ασταθής, χαμηλή ακρίβεια και ακρίβεια, μεταξύ άλλων θεμάτων. Η London Bullion Market Association (LBMA) απαιτεί τις δυνατότητες ανάλυσης χρυσού διύλισης: όταν το αποτέλεσμα της δοκιμής είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 99,95%, το επιτρεπόμενο σφάλμα είναι ±0,005%- όταν το αποτέλεσμα της δοκιμής είναι μικρότερο από 99,50% -99,95%, το επιτρεπόμενο σφάλμα είναι ±0,015%.
Υπάρχουν διάφορες τεχνικές για την ανίχνευση στοιχείων πρόσμιξης σε καθαρό χρυσό. Μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι να διαλυθεί πρώτα ο χρυσός και στη συνέχεια να αναλυθεί η περιεκτικότητα σε διάφορα στοιχεία με τη χρήση φασματοσκοπικών μεθόδων ανάλυσης, συμπεριλαμβανομένης της φασματοσκοπίας ατομικής απορρόφησης ή της φασματοσκοπίας ατομικής εκπομπής πλάσματος συνεχούς ρεύματος. Τα φασματόμετρα επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση διαλύματος και, σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορούν να αναλύσουν απευθείας στερεά δείγματα χωρίς την ανάγκη διάλυσης. Έχει δύο πλεονεκτήματα: αποφεύγεται το πρόβλημα των μη ανιχνεύσιμων στοιχείων πρόσμιξης που δεν διαλύονται και η ακρίβεια ανίχνευσης δεν επηρεάζεται από τα πειραματικά γυάλινα σκεύη και τα αντιδραστήρια. Υπάρχουν και άλλες μέθοδοι για την αποφυγή της διάλυσης του δείγματος, όπως η χρήση φασματογράφων μάζας και φασματογράφων φθορισμού ακτίνων Χ, μεταξύ των οποίων τα φασματογράφοι μάζας είναι πιο κατάλληλα για την ανίχνευση ιχνοστοιχείων σε υλικά υψηλής καθαρότητας.
Παρόλο που η κυψελωματοποίηση είναι η πιο ακριβής μέθοδος για την ανίχνευση της περιεκτικότητας σε χρυσό, είναι σχεδόν αδύνατο να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση στοιχείων πρόσμιξης σε καθαρούς ψήφους χρυσού, επειδή η μέθοδος αυτή περιλαμβάνει τη συλλογή πολύτιμων μετάλλων από ένα συγκεκριμένο δείγμα, τη συγκέντρωσή τους σε σφαιρίδια και, στη συνέχεια, τη σύγκριση του βάρους των σφαιριδίων με το αρχικό δείγμα, που περιορίζεται στην ανίχνευση της περιεκτικότητας όλων των στοιχείων πολύτιμων μετάλλων. Ενώ το cupellation μπορεί να προσδιορίσει αν η περιεκτικότητα σε χρυσό είναι 99,5% ή 99. 9%, ή ακόμη και 99,99%, δεν μπορεί να προσδιορίσει ποιες προσμίξεις υπάρχουν και τις αντίστοιχες ποσότητες τους. Ως εκ τούτου, το πρότυπο ASTM B562 καθορίζει μόνο την ελάχιστη περιεκτικότητα σε χρυσό 99,5% όταν χρησιμοποιείται κυπέλλωση- όταν η περιεκτικότητα σε προσμίξεις είναι υψηλότερη, ανιχνεύεται η περιεκτικότητα των κύριων στοιχείων προσμίξεων και το υπόλοιπο θεωρείται ότι είναι χρυσός. Πρέπει να λαμβάνονται υπόψη όλες οι κύριες προσμείξεις- διαφορετικά, η υπολογιζόμενη περιεκτικότητα σε χρυσό θα είναι εσφαλμένη.
Οι παραπάνω μέθοδοι ανίχνευσης χρησιμοποιούνται κυρίως για την ανάλυση της μέσης περιεκτικότητας των στοιχείων πρόσμιξης σε ψήγματα καθαρού χρυσού για την παραγωγή ψήφων καθαρού χρυσού. Διάφορες τεχνολογίες ανίχνευσης είναι πιο κατάλληλες για επιχειρήσεις παραγωγής κοσμημάτων, ιδίως το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) εξοπλισμένο με φασματόμετρο ακτίνων-Χ διασποράς (EDS), το οποίο μπορεί να εστιάσει σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του δείγματος για τοπική ανίχνευση. Για παράδειγμα, εάν τα κοσμήματα έχουν ελαττώματα όπως σπασίματα ή σκληρά σημεία σε ορισμένες περιοχές, οι ανιχνευτές μπορούν να επικεντρωθούν σε αυτές τις περιοχές για να αναλύσουν τη σύνθεσή τους. Αυτό είναι ιδιαίτερα πρακτικό, διότι πολλά επιβλαβή στοιχεία πρόσμιξης τείνουν να διαχωρίζονται στα όρια των κόκκων, στις θέσεις παραμόρφωσης του πλέγματος κ.λπ., με αποτέλεσμα η περιεκτικότητα σε στοιχεία πρόσμιξης να είναι πολύ υψηλότερη σε αυτές τις θέσεις από τον μέσο όρο, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα ποιότητας του προϊόντος. Ως εκ τούτου, οι επιχειρήσεις παραγωγής κοσμημάτων πρέπει να δίνουν προσοχή στην περιεκτικότητα σε χρυσό των ψήφων καθαρού χρυσού και να γνωρίζουν ότι ορισμένα ιχνοστοιχεία πρόσμιξης μπορεί να διαχωρίζονται κατά τη διαδικασία χύτευσης, οδηγώντας σε πολύ υψηλή τοπική περιεκτικότητα.
[Περίπτωση 4-1] Ανάλυση της σύνθεσης των ψήφων καθαρού χρυσού.
Επιλέξτε τυχαία καθαρούς ψήφους χρυσού που παράγονται από διαφορετικούς κατασκευαστές διύλισης και χρησιμοποιήστε ένα φασματόμετρο μάζας εκκένωσης πυράκτωσης για ανίχνευση, αναλύοντας 17 είδη μεταλλικών στοιχείων.Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 4-2.
Πίνακας 4-2 Αποτελέσματα ανάλυσης των ψήφων καθαρού χρυσού που παράγονται από διάφορους κατασκευαστές διύλισης πολύτιμων μετάλλων
Κατασκευαστές #1-8, Μονάδα περιεκτικότητας σε μέταλλο: x10-6.
Για δείγματα που παρήχθησαν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές από την ίδια μονάδα διύλισης, αναλύθηκαν και ανιχνεύθηκαν οι περιεκτικότητες σε στοιχεία πρόσμιξης, όπως φαίνεται στον πίνακα 4-3.
Πίνακας 4-3 Αποτελέσματα ανάλυσης διαφορετικών παρτίδων καθαρού χρυσού Nuggets που παράγονται από την ίδια μονάδα διύλισης
Μονάδα περιεκτικότητας σε μέταλλο: x10-6
Το όριο καθαρότητας που απαιτείται από το πρότυπο αναφοράς είναι ότι μόνο 8 από τις 9 μονάδες διύλισης πληρούν τις απαιτήσεις του προτύπου και το προϊόν μιας εταιρείας πρέπει να χαρακτηριστεί, περιέχοντας 200 x10-6 ακαθαρσίες. Ο άργυρος είναι η κύρια πρόσμιξη, πολύ υψηλότερη από άλλες προσμίξεις- για καθαρό χρυσό 99,99%, η περιεκτικότητα σε άργυρο κυμαίνεται από 20 x10-6 σε 70 x10-6; για 9995 χρυσό, το ασήμι φτάνει τα 120×10-6, άλλα στοιχεία μικρότερα από 10 x 10-6, και ακολουθούν ο σίδηρος και ο χαλκός, περίπου 5 x10-6, μόλυβδος περίπου 1 x10-6και το υπόλοιπο περίπου 1 x 10-6 στοιχεία περιλαμβάνουν παλλάδιο, πυρίτιο, πλατίνα κ.λπ. Η περιεκτικότητα σε στοιχεία πρόσμιξης σε καθαρούς ψήφους χρυσού που παράγονται από την ίδια μονάδα ραφιναρίσματος κυμαίνεται περισσότερο ή λιγότερο σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Ως εκ τούτου, οι εταιρείες κοσμημάτων θα πρέπει να δίνουν προτεραιότητα στην επιλογή εταιρειών διύλισης με καλά προσόντα κατά την αγορά ψήφων καθαρού χρυσού.
3. Ο αντίκτυπος των στοιχείων πρόσμιξης σε ψήγματα καθαρού χρυσού
Ορισμένα στοιχεία πρόσμιξης, όπως ο μόλυβδος, το βισμούθιο και το αρσενικό σε καθαρά χρυσά ψήγματα, θα υποβαθμίσουν σοβαρά την απόδοση του χρυσού. Αντίθετα, άλλα συστατικά, όπως το πυρίτιο, ο σίδηρος κ.λπ., μερικές φορές επιφέρουν επίσης επιβλαβείς επιπτώσεις.
3.1 Μόλυβδος
[Περίπτωση 4-2 ] Εύθραυστο κάταγμα κοσμήματος από λευκό χρυσό 18Κ
Περιγραφή ελαττώματος:
Μια συγκεκριμένη εταιρεία κοσμημάτων παράγει κοσμήματα από λευκό χρυσό 18Κ εδώ και πολλά χρόνια. Κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης περιόδου, υπήρξαν προβλήματα ποιότητας παρτίδας. Μετά τη χύτευση και τη διαμόρφωση των κοσμημάτων, αυτά έσπαζαν με μικρή δύναμη κατά τη διαδικασία τοποθέτησης ή ένθεσης, με τη μορφολογία θραύσης όπως φαίνεται στην Εικόνα 4-1. Αυτό το πρόβλημα δεν είχε εμφανιστεί ποτέ στο παρελθόν. Το εργοστάσιο δοκίμασε διάφορες λύσεις, συμπεριλαμβανομένης της αντικατάστασης των γεμισμένων κραμάτων, της αλλαγής του Sprue, της ρύθμισης της θερμοκρασίας έκχυσης κ.λπ. αλλά το πρόβλημα έπρεπε να επιλυθεί πιο αποτελεσματικά.
Έρευνα παραγωγής:
Από τη μορφολογία της θραύσης, το χυτό δεν έχει εμφανείς τρύπες συρρίκνωσης ή χαλαρότητα, υποδεικνύοντας ότι η θραύση δεν προκαλείται από ανεπαρκή πυκνότητα που μειώνει την αντοχή- η επιφάνεια θραύσης δεν παρουσιάζει εύπλαστη παραμόρφωση, παρουσιάζοντας μια τυπική εύθραυστη θραύση. Ως εκ τούτου, διερευνήθηκαν οι συνθήκες της διαδικασίας παραγωγής. Το εργοστάσιο χρησιμοποίησε χύτευση ακριβείας με καλούπια γύψου- ο δακτύλιος είχε δύο καλούπια, η θερμοκρασία γύψου κατά τη χύτευση ήταν 650 ℃, η θερμοκρασία έκχυσης του μεταλλικού υγρού ήταν 1040 ℃ και το καλούπι γύψου ψύχθηκε με αέρα για 15 λεπτά πριν από την απόσβεση. Κατά την τήξη των συστατικών χρησιμοποιήθηκαν 50% παλαιού χρυσού και +50% νέου χρυσού, με τον παλαιό χρυσό να χρησιμοποιείται για τρίτη φορά. Για τη χύτευση κοσμημάτων από λευκό χρυσό Κ, οι παραπάνω συνθήκες της παραγωγικής διαδικασίας που χρησιμοποιούνται από το εργοστάσιο είναι σχετικά τυπικές και δεν πρέπει να προκαλούν ευθραυστότητα της παρτίδας. Εικάζεται ότι μπορεί να έχουν αναμιχθεί επιβλαβή στοιχεία πρόσμιξης στο μεταλλικό υλικό.
Κατά την επιθεώρηση της πηγής του νέου χρυσού, διαπιστώθηκε ότι λόγω επειγουσών αναγκών παραγωγής νωρίτερα, αγοράστηκε μια μικρή ποσότητα καθαρών ψήφων χρυσού από έναν μικρό έμπορο διύλισης, συνοδευόμενη από ένα αποτέλεσμα ανάλυσης φάσματος φθορισμού ακτίνων Χ που έδειχνε ότι η καθαρότητα του χρυσού έφτανε τα 99,99%. Καθώς η ανάλυση XRF είναι μια επιφανειακή ανάλυση και η ακριβής ανάλυση ιχνοστοιχείων είναι δύσκολη, συνιστάται στο εργοστάσιο να εξάγει μια μικρή ποσότητα δειγμάτων καθαρού χρυσού για ανάλυση κυπέλλου σε ένα κέντρο ανάλυσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η περιεκτικότητα σε μόλυβδο στα ψήγματα καθαρού χρυσού έφτασε τα 110 x10-6.
Ανάλυση αιτιών:
Ο μόλυβδος είναι ένα από τα πιο επιβλαβή στοιχεία του χρυσού, που επηρεάζει άμεσα τη δυνατότητα κατεργασίας του. Ήδη από το 1894 διαπιστώθηκε ότι η ανεπαρκής περιεκτικότητα σε μόλυβδο καθιστούσε τον χρυσό εύθραυστο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο μόλυβδος σχηματίζει ενδιάμεσες φάσεις όπως ο Au2Pb AuPb2 AuPb3 στον χρυσό, οι οποίες είναι φάσεις με χαμηλά σημεία τήξης και υψηλή ευθραυστότητα, υποβαθμίζοντας σημαντικά τις επιδόσεις επεξεργασίας του μετάλλου. Το διάγραμμα φάσεων ισορροπίας του κράματος χρυσού-μολύβδου στο Σχήμα 4-2 δείχνει ότι όταν η περιεκτικότητα σε μόλυβδο φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, θα σχηματιστεί μια ορισμένη σύνθεση της ενδιάμεσης φάσης. Στις πραγματικές διαδικασίες παραγωγής, ακόμη και αν η περιεκτικότητα σε μόλυβδο στον χρυσό είναι ελάχιστη, λόγω της χαμηλής διαλυτότητας του μολύβδου στον χρυσό και του πολύ χαμηλότερου σημείου τήξης του από τον χρυσό, ο μόλυβδος είναι επιρρεπής σε διαχωρισμό κατά τη διαδικασία ψύξης και στερεοποίησης, απορρίπτεται από τα όρια των κόκκων και σχηματίζει συστάδες.
Όταν η περιεκτικότητα σε μόλυβδο στα συσσωματώματα φθάσει σε ένα ορισμένο ποσό, θα δημιουργηθεί μια ενδιάμεση φάση χρυσού-μόλυβδου πλούσια σε μόλυβδο, μειώνοντας την πλαστιμότητα του υλικού. Με την αύξηση της περιεκτικότητας σε μόλυβδο, θα δημιουργούνται περισσότερες ενδιάμεσες φάσεις χρυσού-μόλυβδου. Όταν η περιεκτικότητα σε μόλυβδο φτάσει τα 600 x10-6, τα κράματα που περιέχουν χαλκό και καθαρό χρυσό δεν μπορούν να ελασματοποιηθούν. Πολλές εταιρείες κοσμημάτων θεωρούν 50 x10-6 ως ανώτατο όριο αποδεκτής περιεκτικότητας σε μόλυβδο
3.2 Βισμούθιο
Το βισμούθιο είναι επίσης ένα από τα πιο επιβλαβή στοιχεία του χρυσού και οι επιπτώσεις του στις επιδόσεις της μηχανικής επεξεργασίας του είναι συγκρίσιμες με εκείνες του μολύβδου. Το Σχήμα 4-3 είναι το διάγραμμα φάσεων του δυαδικού κράματος χρυσού-βισμούθιου. Το βισμούθιο δεν έχει σχεδόν καμία διαλυτότητα στον χρυσό. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ψύξης και στερεοποίησης, το βισμούθιο θα διαχωριστεί και θα συσσωρευτεί στα όρια των κόκκων, σχηματίζοντας ενδιάμεσες φάσεις χρυσού-βισμούθιου, επηρεάζοντας σημαντικά την πλαστιμότητα του Χρυσού και προκαλώντας την επιρρέπεια των προϊόντων σε εύθραυστη θραύση.
3.3 Σίδηρος
Ο ρόλος του σιδήρου στον χρυσό πρέπει να εξεταστεί από δύο πλευρές. Αφενός, μπορεί να χρησιμεύσει ως στοιχείο κράματος. Κράματα χρυσού που περιέχουν σίδηρο έχουν χρησιμοποιηθεί στην Ευρώπη. Σε συνδυασμό με άλλα κραματικά στοιχεία, τα κράματα χρυσού που σχηματίζονται μπορούν να επιτύχουν ένα όμορφο εφέ μπλε χρώματος όταν οξειδώνονται σε μέσες θερμοκρασίες για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα τελευταία χρόνια, ο σίδηρος έχει επίσης δοκιμαστεί ως στοιχείο λεύκανσης για την παραγωγή υλικών λευκού χρυσού Κ.
Από την άλλη πλευρά, ο σίδηρος επηρεάζει σημαντικά την απόδοση της χύτευσης του Gold. Το Σχήμα 4-4 είναι το διάγραμμα φάσεων του δυαδικού κράματος χρυσού-σιδήρου. Από θερμοδυναμική άποψη, ο σίδηρος μπορεί να διαλυθεί στον καθαρό Χρυσό, αλλά λόγω του σημαντικά υψηλότερου σημείου τήξης του από τον καθαρό Χρυσό, προκαλεί
Δεν είναι εύκολο να διαλυθεί σε χρυσό. Ας υποθέσουμε ότι ο χρυσός περιέχει 100 x10-6 από σίδηρο. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δύσκολο να επιτευχθεί ομοιόμορφη σύνθεση, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται διαχωρισμοί στο χυτό, που οδηγούν στο λεγόμενο ελάττωμα "σκληρό σημείο", όπως φαίνεται στο σχήμα 4-5.
(Από David J Kinneberg et al., Gold Bulletin, 1998)
3.4 Πυρίτιο
Από το Σχήμα 4-6 φαίνεται ότι το πυρίτιο είναι σχεδόν αδιάλυτο στον χρυσό. Όταν η περιεκτικότητα σε πυρίτιο υπερβαίνει τα 200 x10-6 , θα σχηματιστούν ευτηκτικές φάσεις πυριτίου Au-Si στα όρια των κόκκων, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4-7, με σημείο τήξης μόνο 363℃, πολύ εύθραυστες και επιρρεπείς σε θερμές ρωγμές. Η επίδραση της ευθραυστότητας του πυριτίου σχετίζεται με τη συνολική ποσότητα χρυσού και αργύρου του κράματος. Με την αύξηση της συνολικής ποσότητας Χρυσού και αργύρου, η ευκαμψία του κράματος μειώνεται και η ευθραυστότητα αυξάνεται όταν η περιεκτικότητα σε πυρίτιο υπερβαίνει μια συγκεκριμένη κρίσιμη τιμή. Με άλλα λόγια, καθώς αυξάνεται η λεπτότητα του χρυσού, μειώνεται η επιτρεπόμενη ποσότητα πυριτίου. Όταν η ονομαστική περιεκτικότητα σε πυρίτιο στον χρυσό 14Κ υπερβαίνει τα 0,175wt%, θα εμφανιστούν φάσεις πλούσιες σε πυρίτιο στα όρια των κόκκων. Όταν η ποσότητα πυριτίου υπερβαίνει τα 0,05wt% σε χρυσό 18 KY, είναι επιρρεπής σε ευθραυστότητα.
3.5 Ιρίδιο
[Περίπτωση 4-3 ] Σκληρό σημείο ελαττώματος σε δαχτυλίδι από λευκό χρυσό 18 καρατίων
Περιγραφή ελαττώματος:
Κατά τη στίλβωση βρέθηκαν σκληρά σημεία στην επιφάνεια, τα οποία εμφανίζονταν ως μεγάλοι μεμονωμένοι κόκκοι ή συστάδες μικρών κόκκων που έμοιαζαν με φωλιές. Το τεμάχιο είναι περίπλοκο να γυαλιστεί λαμπρά, με πολλές γρατζουνιές, όπως φαίνεται στο σχήμα
Έρευνα παραγωγής:
Το εργοστάσιο χρησιμοποιεί δύο μεθόδους διαμόρφωσης, τη χύτευση και τη σφράγιση, και οι δύο από τις οποίες έχουν παρουσιάσει παρόμοια ελαττώματα στα προϊόντα τους. Τα ελαττώματα εμφανίστηκαν όχι μόνο σε ανακυκλωμένα υλικά αλλά και σε πρόσφατα αναμεμειγμένα κράματα χρυσού. Μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι τα ελαττώματα δεν σχετίζονται με τις μεθόδους διαμόρφωσης και ότι το πρόβλημα πρέπει να έγκειται στο μεταλλικό υλικό ή στη μέθοδο τήξης του χρυσού. Κατόπιν έρευνας, διαπιστώθηκε ότι ο χρυσός λιώνει χρησιμοποιώντας κλίβανο τήξης με προστασία από αδρανή αέρια και ότι η θερμοκρασία τήξης του χρυσού ελέγχεται επαρκώς, αποκλείοντας τη μέθοδο τήξης ως κύρια αιτία.
(από David J Kinneberg et al., Gold Bulletin, 1998)
Η αιτία θα πρέπει να βρεθεί από τη μέθοδο των μεταλλικών υλικών. Κατά την επιθεώρηση των ψήφων καθαρού χρυσού και των γεμιστών κραμάτων που χρησιμοποιήθηκαν για την προετοιμασία των μεταλλικών υλικών, διαπιστώθηκε ότι τα γεμιστά κράματα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν από την αρχική απογραφή, τα οποία ήταν σχετικά σταθερά και δεν είχαν αντιμετωπίσει τέτοια προβλήματα στο παρελθόν, ενώ όσον αφορά τα ψήγματα καθαρού χρυσού, μια πρόσφατη αγορά μιας παρτίδας ψήφων καθαρού χρυσού οδήγησε στην εμφάνιση του προβλήματος μετά τη χρήση αυτής της παρτίδας χρυσού. Από την εν λόγω παρτίδα ψήγματα καθαρού χρυσού ελήφθησαν δείγματα και αναλύθηκαν με μεθόδους χημικής ανάλυσης, αποκαλύπτοντας σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε ιρίδιο, η οποία έφθανε τα 0,03wt%
Ανάλυση της αιτίας:
Το ιρίδιο έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης και, αν δεν αντιμετωπιστεί κατάλληλα κατά τη διάρκεια της τήξης, δεν θα είναι εύκολο να διαλυθεί ομοιόμορφα στο υγρό χρυσού. Επιπλέον, το ιρίδιο έχει πολύ χαμηλή διαλυτότητα σε στερεά μορφή σε χρυσό, ακόμη χαμηλότερη σε υγρή κατάσταση. Το ιρίδιο υψηλού σημείου τήξης μπορεί κατά προτίμηση να κατακρημνιστεί και να συσσωρευτεί κατά τη στερεοποίηση, οδηγώντας σε ανομοιόμορφη κατανομή. Λόγω της σημαντικά υψηλότερης σκληρότητας του ιριδίου σε σχέση με τον Χρυσό, σχηματίζονται σκληρά σημεία ή ομάδες σκληρών σημείων όταν φτάνουν στην επιφάνεια, προκαλώντας γρατσουνιές και ουρές κομήτη κατά τη στίλβωση.
4. Καθαρισμός χρυσού
Όταν εμφανίζονται υπερβολικές επιβλαβείς προσμίξεις σε καθαρό χρυσό ή σε υλικά από κράματα χρυσού, τα υλικά πρέπει να εξετάζονται για καθαρισμό. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον καθαρισμό του χρυσού και οι κύριες διαδικασίες και τα χαρακτηριστικά τους είναι τα εξής:
4.1 Μέθοδος συγχώνευσης.
Πρόκειται για μια σχετικά αρχαία μέθοδο καθαρισμού. Το αμάλγαμα είναι η διαδικασία ανάμειξης χρυσού, υδραργύρου και νερού και συνεχούς άλεσης μέχρι να μην απομείνουν σωματίδια χρυσού, σχηματίζοντας μια μεταλλική ένωση χρυσού και υδραργύρου. Η σκόνη θείου αναμιγνύεται με τον συνδυασμένο Χρυσό και αλέθεται, στη συνέχεια θερμαίνεται και ψήνεται στον αέρα για να εξατμιστεί η περίσσεια υδραργύρου. Τα βασικά μέταλλα σχηματίζουν πρώτα σουλφίδια μετάλλων και αργότερα οξείδια μετάλλων. Αφού επαναληφθούν αυτές οι διαδικασίες αρκετές φορές, το υλικό λιώνει σε Nuggets χρησιμοποιώντας βόρακα ως ροή. Τα οξείδια των βασικών μετάλλων αντιδρούν με τον βόρακα σχηματίζοντας ουσίες χαμηλής τήξης που επιπλέουν στην επιφάνεια του υγρού, ενώ ο καθαρός χρυσός κατακάθεται στον πυθμένα.
Η μέθοδος αυτή είναι κατάλληλη για την επεξεργασία χονδρόκοκκων σωματιδίων χρυσού που συλλαμβάνονται από υδράργυρο. Η καθαρότητα του χρυσού εξαρτάται από τη σχολαστικότητα της αμαλγάματος και της θειώσεως. Όταν η επεξεργασία είναι καλή, η καθαρότητα του χρυσού μπορεί να φτάσει πάνω από 99%. Λόγω της χρήσης του τοξικού στοιχείου του υδραργύρου, η μέθοδος αυτή έχει σε μεγάλο βαθμό εξαλειφθεί.
4.2 Μέθοδος καθαρισμού Aqua regia.
Ο ακατέργαστος χρυσός που πρόκειται να καθαριστεί διαλύεται σε βασιλικό ύδωρ και μια μικρή ποσότητα υδροχλωρικού οξέος θερμαίνεται και προστίθεται πολλές φορές μέχρι να μην παράγεται κίτρινο αέριο. Ρυθμίζεται η τιμή του pH και προστίθενται αντιδραστήρια όπως δισουλφικό νάτριο, οξαλικό οξύ ή μέταλλα όπως σκόνη ψευδαργύρου ή χαλκού. Μετά την παραγωγή σφουγγαρόχρυσου, αδειάστε το υγρό, ξεπλύνετε πολλές φορές με απιονισμένο νερό, στη συνέχεια θερμάνετε με θειικό οξύ για μισή ώρα, ξεπλύνετε ξανά με απιονισμένο νερό, πλύνετε με νιτρικό οξύ για μισή ώρα και τέλος ξεπλύνετε με απιονισμένο νερό. Ο καθαρισμένος χρυσός σφουγγάρι μπορεί να χυθεί σε Nuggets μετά την ξήρανση, με καθαρότητα έως 99,95%.
4.3 Μέθοδος ηλεκτρόλυσης
Αυτή είναι μια πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος. Χρησιμοποιεί χρυσό ως άνοδο, καθαρό χρυσό ή ανοξείδωτο χάλυβα ως κάθοδο και πυκνό υδροχλωρικό οξύ ως ηλεκτρολύτη. Υπό τη δράση του ηλεκτρικού πεδίου, ο χρυσός εναποτίθεται και καθαρίζεται στην κάθοδο, με καθαρότητα έως και 99,95%. Ωστόσο, η μέθοδος αυτή είναι σχετικά αργή, έχει μεγάλο χρόνο εργασίας και απαιτεί έγκαιρη αντικατάσταση του ηλεκτρολύτη κατά τη διάρκεια της παραγωγής.
4.4 Κοκκοποίηση με τη μέθοδο ρίψης
Αυτή είναι επίσης μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική μέθοδος. Αρχικά, προστίθεται άργυρος στο ακατέργαστο υλικό χρυσού προς εξευγενισμό, με αναλογία περίπου ( 2,2-3,0):1 . Λιώνουν μαζί, χρησιμοποιώντας βόρακα ως παράγοντα παραγωγής σκωρίας. Αφού ο χρυσός και ο άργυρος λιώσουν και αναδευτούν ομοιόμορφα, χύνεται σε κρύο νερό για να ληφθούν κόκκοι συγκεκριμένου μεγέθους. Οι κόκκοι τοποθετούνται σε ένα ποτήρι ζέσεως- προστίθεται νιτρικό οξύ για την απομάκρυνση του αργύρου- ο νιτρικός άργυρος χύνεται μετά την αντίδραση και προστίθεται πυκνό νιτρικό οξύ και βράζεται για 40 λεπτά- η λειτουργία αυτή επαναλαμβάνεται, στη συνέχεια ξεπλένεται πολλές φορές με ζεστό νερό μέχρι το υγρό να απαλλαγεί από το λευκό χρώμα, ξεπλένεται αρκετές φορές ακόμη για να ληφθεί καθαρή σκόνη χρυσού. Η καθαρότητα μπορεί να φθάσει το 99,8% ή περισσότερο.
4.5 Ammonium Chloride Method
This method is more suitable for purifying gold powder. Larger gold pieces must first be granulated into small particles or pressed into thin sheets to accelerate the chlorination rate.
First, use methods such as hydrochloric acid + Table salt + hydrogen peroxide, hydrochloric acid + Table salt + chlorine gas, or hydrochloric acid + table salt + perchloric acid to dissolve Gold into AuCl3 liquid, then heat the solution to remove oxidizing gases. Remove non-metallic substances, wash the residue with water several times, adjust the pH value to 13 with ammonia, use reducing agents such as formaldehyde to reduce Gold, and heat the solution for nitrate evaporation. The purity achieved by this method can reach 99.95%.
Part 2 Pure Silver Nugget
Pure silver is divided into three grades according to its chemical composition: IC – Ag99.99, IC – Ag99.95, and IC-Ag 99.90.
Table 4-4 Range of permissible impurity elements in pure silver Nuggets (Unit: %)
| Silver Grade | Ag | Cu ≤ | Bi ≤ | Fe ≤ | Pb ≤ | Sb ≤ | Pd ≤ | Se ≤ | Te ≤ | Total Impurities ≤ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IC - Ag99.99 | 99.99 | 0.003 | 0.0008 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.0005 | 0.0005 | 0.01 |
| IC - Ag99.95 | 99.96 | 0.025 | 0.001 | 0.002 | 0.015 | / | / | / | / | 0.005 |
| IC - Ag99.90 | 99.9 | 0.05 | 0.002 | 0.002 | 0.025 | / | / | / | / | 0.1 |
Same as Pure Gold, lead, bismuth, arsenic, etc., are also very harmful elements in pure silver. Figures 4-9 and 4-10 are the silver-lead alloy phase diagram and the silver-bismuth alloy phase diagram, respectively. Their solid solubility in pure silver is minimal, making them easy to crystallize.
Same as Pure Gold, lead, bismuth, arsenic, etc., are also very harmful elements in pure silver. Figures 4-9 and 4-10 are the silver-lead alloy phase diagram and the silver-bismuth alloy phase diagram, respectively.
Their solid solubility in pure silver is tiny, and they tend to polarize at grain boundaries, forming low melting point intermediate phases that result in brittle materials. Silicon has almost zero solid solubility in pure silver, as shown in Figure 4-11, and is mainly used as an antioxidant element in silver alloys, but when the silicon content exceeds a certain level, it will cause material brittleness.
In the quality inspection of pure silver, detecting trace impurities is the most critical measure of pure silver quality. However, using atomic absorption or spectrophotometry, the national standard specifies the analysis of only lead, copper, iron, selenium, palladium, antimony, tellurium, and bismuth. This method can only determine impurities one by one, and the procedure requires multiple steps, making the analysis complex and time-consuming. In international trade, the detection requirement for trace impurities in pure silver is 23 kinds. Therefore, some testing institutions have attempted to use Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry to continuously determine impurity elements in pure silver, achieving good results. This method can provide reasonable detection limits, minimal matrix interference, a wide linear dynamic range, simplicity, accuracy, and reliability.
Part 3 Pure Platinum Nugget
The international standard “ASTM B561:2005 Refined Platinum Specifications” specifies pure platinum’s purity and impurity element requirements. The standard “GB/T1419-2004 Sponge Platinum” also adopts similar provisions, as shown in Table 4-5.
Lead, bismuth, and other impurity elements are very harmful. Their solid solubility in pure platinum is almost zero. During smelting and solidification, they are easy to aggregate at grain boundaries, forming low-melting brittle intermediate phases, seriously deteriorating the processing performance of the alloy.
Table 4-5 Range of permissible impurity element content in pure platinum Nuggets (Unit: %)
| Platium Grade | SM-Pt99.99 | SM-Pt99.95 | SM-Pt99.9 | |
|---|---|---|---|---|
| Platium content ≥ | 350 | 90 | 10 | |
| Impurities ≤ | Pd | 0.003 | 0.01 | 0.03 |
| Rh | 0.003 | 0.02 | 0.03 | |
| Ir | 0.003 | 0.03 | 0.03 | |
| Ru | 0.003 | 0.003 | 0.04 | |
| Au | 0.003 | 0.01 | 0.03 | |
| Ag | 0.001 | 0.005 | 0.01 | |
| Cu | 0.001 | 0.005 | 0.01 | |
| Fe | 0.001 | 0.005 | 0.01 | |
| Ni | 0.001 | 0.005 | 0.01 | |
| Al | 0.003 | 0.005 | 0.01 | |
| Pb | 0.002 | 0.005 | 0.01 | |
| Mn | 0.002 | 0.005 | 0.01 | |
| Cr | 0.002 | 0.005 | 0.01 | |
| Mg | 0.002 | 0.005 | 0.01 | |
| Si | 0.002 | 0.005 | 0.01 | |
| Sn | 0.002 | 0.005 | 0.01 | |
| Si | 0.002 | 0.005 | 0.01 | |
| Zn | 0.002 | 0.005 | 0.01 | |
| Bi | 0.002 | 0.005 | 0.01 | |
| Ca | - | - | - | |
| Total Impurities ≤ | 0.01 | 0.05 | 0.01 | |
Note：
a. The control limits and analysis methods for elements and volatile substances not specified in the Table shall be determined by mutual agreement between the supplier and the demand side.
b. Ca is a non-mandatory test element.
Part 4 Inspection Methods for Precious Metal Materials
After the jewelry company purchases precious metal materials from the market, it needs to conduct an incoming inspection, and the inspection method is shown in Table 4-6.
Table 4-6 Inspection methods for purchased precious metal materials
| Inspection items | Μέθοδος επιθεώρησης | Inspection content | Inspection tool | Acceptance criteria |
|---|---|---|---|---|
| Invoice | Verification of supplier information, model number, identification and amount on invoices | Full inspection | Manual verification | Consistent with contract requirements |
| Packaging | Check if the packaging is intact | Full inspection | Sensory examination | In accordance with contract requirements |
| Weight | Detecting precious metal materials Weight | Full inspection | Electronic scale Weighing | Implement standards "Quality Tolerance for Precious Metal Jewelry Measurement" Regulations |
| Περιεχόμενο | Detect precious metal content | Full inspection | Use fluorescence Spectrometer or chemical Analysis method | Execute standard of Gold Chemical Analysis Method, Silver Chemical Analysis Method, Determination of silver content by silver chloride precipitation-flame original Atomic absorption spectrometry method》, "Jewelry Gold Content Determination X-ray Fluorescence Spectroscopy" |
Section Ⅱ: Quality inspection content of filled materials
Inlaid jewelry, various carat gold alloys, silver alloys, platinum alloys, and palladium alloys jewelry have always accounted for a large proportion. These alloy materials are prepared from pure precious metals and other elements to form intermediate alloys. For example, 18K gold is prepared from pure Gold and intermediate alloys, commonly known as Filled materials. The quality of Filled alloying directly affects the quality of jewelry products. Currently, jewelry manufacturers use a variety of Filled alloying materials, and the Performance of Filled alloying materials produced by different suppliers sometimes varies greatly.
Even if the same supplier provides Filled alloying materials, performance fluctuations often occur, affecting production. Therefore, companies must inspect the quality of a new Filled alloying material when choosing it. Performance evaluation mainly includes physical properties, chemical properties, mechanical properties, processing properties, safety, and economy. Taking K gold Filled alloying as an example, the specific content is as follows.
Part 5 Physical Properties
K gold jewelry belongs to the category of precious metal jewelry, and it also emphasizes the effects of surface decoration. Therefore, paying attention to and rationally designing material physical properties is essential, mainly reflected in aspects such as density, color, magnetism, and melting point.
5.1 Density
The selection range of Filled alloying elements for gold jewelry is wide. Each alloying element has its atomic mass and corresponding density. Different alloy compositions will have different densities. For example, in a gold-silver-copper-zinc alloy, the density of silver is 10.5g/cm3, and the density of zinc is 7.14g/cm3. When zinc is used instead of silver, the density of the alloy will decrease. For a piece of jewelry with a fixed volume, the alloy’s weight is reduced, and the same quality alloy can use less Gold.
5.2 Color
As jewelry, color is an important physical property. Jewelry gold alloys are generally divided into colored Gold and white gold alloys based on color. By changing the alloy composition ratio of K gold, materials of different colors can be obtained. The most commonly used colors of K gold include K yellow, K white, and K red series. Recently, a few unique colors of K gold materials have also been developed.
Visual estimation is a simple method for estimating and describing the color of alloys. Still, this method relies on the subjective perception of the naked eye, making it difficult to clearly explain the various hues of gold colors, such as yellow, green, white, and red, in language. To quantitatively describe the color and color stability of gold alloys, the jewelry industry has introduced the CIELab system for color measurement of alloys based on chromaticity principles. This system uses three coordinates L*, a*, b* to describe colors, which are stable and reliable. The system is also an effective tool for quantitatively describing the discoloration of alloys. To determine and compare the colors of alloys more simply, some countries have established color standards for gold alloys and corresponding color charts for comparison. Switzerland, France, and Germany successively established 18K gold color standards: 3N, 4N, and 5N. Later, Germany added three standard colors for 14K Gold: ON, 1N and 8N. Their positions in the color coordinate system are shown in Figure 4-14.
【Case 4-4】The whiteness difference of 18K White Gold
Περιγραφή του προβλήματος:
Complaints were received from customers about 18K white gold jewelry exported by a particular factory. After wearing it for some time, the local plating was worn off, exposing the yellowing metal base, which had a significant contrast with the color of the plating, and a return was requested.
Reason analysis:
White Gold, as a substitute for platinum, requires good whiteness. Therefore, most white gold jewelry is rhodium-plated on the surface. Rhodium plating is usually very short, commonly known as “flash plating,” and forms a skinny layer. After a period of use, it is easily worn off, revealing the original color of the base metal. In many cases, there is a vast contrast between the color of the metal body and the color of the plating. When determining the metal material, the supplier and the demand side only generally specify it as 18K white gold. In alloy color, a qualitative description method is used, which can easily lead to disputes between jewelry companies and customers due to inconsistent judgments. In response to this common issue, MJSA, and the World Gold Council
In cooperation, after using the CIELab color coordinate system to detect the color of 10KW, 14KW, 18K White gold samples, the definition of the yellowness index of K λευκό χρυσό was uniformly stipulated using the ASTM yellowness index, defining that the yellowness index of “K White gold” should be less than 32, and dividing K White gold into 1st, 2nd, and 3rd grades according to color, as shown in Table 4-7.
Table 4-7 White level of K white gold
| Color Grade | Yellowness index YI | Whiteness level | Plating rhodium |
|---|---|---|---|
| Level 1 | YI< 19 | Very white | Not needed |
| Level 2 | 19 < YI < 24.5 | White is acceptable | Can be plated or not |
| Level 3 | 24.5 < YI < 32 | Poor | Must need |
This grading system allows suppliers, manufacturers, and retailers to use quantitative methods to determine the color requirements of K White gold. When YI exceeds 32, it cannot be called K White gold.
Since nickel and palladium are the main bleaching elements, the higher their content, the whiter the alloy’s color. However, the corresponding production difficulty or cost will increase. Therefore, jewelry companies often need to consider the issues of color and processing performance comprehensively when choosing Filled alloy materials.
5.3 Magnetic
As precious metal jewelry, K gold jewelry generally wants the alloy to exhibit something other than magnetism to avoid consumer doubts and complaints about the authenticity of the material.
【Case 4-5】18K white gold ring with magnetism
Περιγραφή του προβλήματος:
A jewelry company produced a batch of 18K white nickel rings, which were returned and complained about because the rings have strong magnetism.
Ανάλυση αιτιών:
In nature, iron is a well-known metal element with magnetism. In addition, there are a few other elements with magnetism, such as cobalt, nickel, and gallium. Nickel is commonly used as a bleaching element in White Gold. The addition of nickel sometimes makes the gold alloy exhibit a certain magnetism. Precious metal jewelry with magnetism often faces consumer doubts and complaints, so efforts should be made to eliminate its magnetism.
Whether a substance exhibits magnetism not only depends on its composition but also its microstructure. Sometimes, with the same elements but different structures or at various temperature ranges, there may be differences in magnetism. The gold-nickel alloy phase diagram shown in Figure 4-15 can illustrate this point.
Figure 4-15 Magnetic transitions of gold-nickel binary alloy
The phase diagram shows that the gold-nickel alloy is a single-phase solid solution below the solidus line and above a specific temperature, which is rich in gold ɑ1 and rich in nickel ɑ2, both non-magnetic. A two-phase region begins to appear when the single-phase solid solution region is slowly cooled to a specific temperature. When the temperature drops to about 340℃, a magnetic transition occurs. When the composition of nickel-white Gold falls within the range of magnetic transition, the alloy may exhibit magnetism.
Due to the slow cooling process of nickel K White gold after casting and the component segregation generated during casting, a two-phase structure will appear under the casting conditions and undergo a magnetic transformation to produce magnetism.
Solution:
Under the condition of unchanged alloy composition, to eliminate the magnetism of nickel K White gold, it is necessary to control the alloy structure, that is, to obtain a non-magnetic single-phase solid solution through heat treatment. The cast structure can be heated to the single-phase solid solution zone, kept at this temperature to achieve a certain degree of uniformity in composition, and then rapidly cooled (such as quenching) the alloy to maintain the single-phase solid solution stable at high temperature to room temperature, thereby eliminating the magnetism of the alloy.
5.4 Melting point
The gypsum mold casting process mainly produces k gold jewelry. Due to the poor high-temperature thermal stability of gypsum, thermal decomposition will occur when the temperature reaches 1200℃, releasing SO2 gas, causing casting porosity. Incomplete calcination of gypsum mold leaves residual carbon in the mold, or severe oxidation of the metal liquid forms a large amount of copper oxide, significantly reducing the decomposition temperature. Therefore, to ensure the safety of gypsum mold casting, it is necessary to control the alloy’s melting point. Generally, the melting points of K yellow gold and K red gold are around 900℃, so there will be no significant problems with gypsum mold casting. However, for K White gold, due to the use of high-melting-point nickel and palladium as bleaching elements, the alloy’s melting point is higher than that of K yellow gold and K red gold, posing a risk of gypsum mold thermal decomposition. When the nickel and palladium content is very high, gypsum mold cannot guarantee production quality, and expensive acid-bonded casting powder must be used, which significantly increases production costs.
Part 6 Chemical Properties
The chemical properties of K gold alloys mainly manifest in their resistance to tarnish and corrosion, which are crucial for jewelry. The corrosion resistance of alloys varies with composition. Ordinary strong acids do not corrode 18K gold, and 14K gold also has good corrosion resistance but may leach out copper and silver from the surface under solid acid attack. Gold alloys below 9K are not resistant to strong acid corrosion and may tarnish in adverse environments. However, the noble metal content is not the sole factor affecting tarnishing. Tarnishing is a comprehensive result of chemical composition, chemical processes, environmental factors, and microstructure. In low-carat K gold, when the Filled alloys are conducive to increasing the Gold’s potential, forming a dense protective film, and improving the alloy’s microstructure, it is still possible to obtain an alloy with excellent chemical properties and good anti-tarnishing ability. Among the three main series of K gold, K rose Gold is prone to surface tarnishing due to its high copper content, requiring beneficial alloying elements for improvement.
Part 7 Mechanical Properties
Jewelry pieces must maintain high brightness for a long time, requiring an increase in the alloy’s hardness to meet abrasion resistance requirements. Some structural jewelry components, such as ear studs, ear hooks, brooches, and springs, require good elasticity and enhance the alloy’s hardness. However, Gold has low hardness and strength, making it challenging to meet the setting requirements. One of the purposes of K gold plating is to enhance the material’s strength, hardness, toughness, and other mechanical properties. Among the three typical types of K gold,
Nickel-bleached K white gold has high strength and hardness, with more excellent elasticity, requiring a balance between strength, hardness, and flexibility. K rose Gold may undergo an order-disorder transformation and lose malleability, necessitating the consideration of the Filled alloys and manufacturing process.
Part 8 Processing Properties
When designing the Filled alloy metal, full consideration should be given to the requirements of different processing technologies on Performance. For example, different smelting methods have different effects on the oxidation resistance of alloys. Different smelting methods such as oxyacetylene flame melting, induction heating melting in air, melting in a protective atmosphere or under vacuum for the same alloy will yield inconsistent results. Similarly, in jewelry production, methods such as casting, stamping, and welding are employed, each technique having specific performance requirements for K gold in certain aspects, which also determine the selection of alloy element types and amounts. When choosing the filled metal, the process operability of the alloy should be fully considered to avoid operational issues caused by a narrow process range. Processing performance is mainly viewed from casting Performance, malleable processing performance, polishing performance, welding performance, and recyclability.
8.1 Casting Performance
The casting performance of the alloy significantly impacts the surface quality of cast jewelry. The quality of alloy casting performance can be evaluated from aspects such as the fluidity of the molten metal, the tendency for shrinkage cavities and porosity, and the tendency for deformation cracking. It is required that the K gold used for casting has small crystal spacing, low tendency for gas absorption and oxidation, good fluidity and fill ability, and is not prone to form dispersed shrinkage and generate deformation cracks, which is beneficial for obtaining jewelry castings with complete shape, clear contours, dense crystals, and sound structure. Step-shaped, flat plate-shaped, and mesh-shaped specimens are generally used to test the casting performance of the Filled alloys, as shown in Figure 4-16. Among them, step-shaped specimens are mainly used to test hardness and step surface quality, flat plate-shaped specimens are used primarily to detect grain size and porosity tendency, and mesh-shaped specimens are used to evaluate fluidity.
Figure 4-16 Casting Performance Test samples
8.2 Malleable Processing Performance
Malleable processing technology has been widely used to produce K gold jewelry. In addition to using drawing, rolling, and other mechanical methods to produce sheet metal, wire, pipe, and other profiles, it is also frequently used for shaping jewelry, such as turning on machine tools, stamping with stamping machines, and hydraulic pressing. To ensure the quality of malleable processed products, besides correctly formulating and strictly following the operating process specifications, the malleable processing performance of the material itself has a decisive impact. K gold materials must have good malleable processing performance, especially when carrying out drawing, rolling, stamping, and hydraulic pressing operations. The hardness of the alloy should be manageable, and the work hardening rate of the alloy should be slower to facilitate operation; the material is required to have good flexibility. Otherwise, cracks are prone to occur, as shown in Figure 4-17.
8.3 Polishing performance
Jewelry has precise requirements for surface quality, and most jewelry must be polished to achieve a mirror-like surface brightness. This requires not only the correct execution of the polishing operation process but also the alloy itself, which has an essential influence on the properties. For example, if the workpiece structure is dense, the grains are refined and uniform, and there are no defects such as pores and inclusions if the workpiece has coarse grains, shrinkage, and porosity defects, it is easy to appear orange peel, polishing pits, comet tails, and other phenomena. If there are rigid inclusions, scratches and comet tail defects are also likely to occur, as shown in Figure 4-18.
8.4 Reusability
The casting process yield is generally around 50% or even lower for the jewelry process. Each casting will bring many reused materials such as a pouring system, scrap, etc. Jewelry companies always hope to use as much reused materials as possible based on production cost and efficiency. Due to inevitable issues such as volatilization, oxidation, and gas absorption during the alloy smelting process, the composition of the alloy will change with each casting, affecting the alloy’s metallurgical quality and casting Performance.
The deterioration of Performance during the repeated use of the alloy is not only related to the operating process but also closely related to the reusability performance of the alloy itself.
The reusability performance of the alloy is mainly determined by its gas absorption and oxidation tendency, as well as its reactivity with crucibles and casting materials. The lower the gas absorption and oxidation tendency, and the lower the reactivity with crucibles and casting materials, the better the reusability performance.
8.5 Welding Performance
In jewelry making, it is often necessary to divide the workpieces into simple small parts for separate production and then weld these small parts together. To obtain good welding quality, in addition to using the correct solder, it is also necessary to assess the welding performance of K gold. If the welded part has good thermal conductivity, the heat does not easily accumulate at the welding site during welding heating. Still, it quickly conducts to the entire workpiece, which could be more conducive to the melting of the solder. Suppose K gold is prone to oxidation during heating. In that case, the formed oxide layer will reduce the wettability of the solder, prevent the solder from infiltrating the weld seam, and lead to problems such as weak welding and false welding.
Part 9 Safety
Jewelry is in direct contact with the human body for a long time, and its safety is an essential factor that jewelry materials must consider. Harmful elements to the human body, such as cadmium, lead, and radioactive elements, should be avoided in the Filled alloys; allergic reactions caused by jewelry contact with the skin should also be avoided. For example, in K white gold jewelry, nickel is widely used as the primary bleaching element, but there is a problem when using Ni white gold; some people may have allergic reactions to Ni after contact. Therefore, the EU and some other countries have strict limits on nickel release rate in jewelry, and nickel-containing jewelry must meet the standards for nickel release rate.
Part 10 Economy
K gold is an alloy material composed of Gold and Filled alloys, and the price of solder is an essential factor affecting production costs, especially for low-carat K gold, which requires a large amount of solder for alloying. Therefore, in selecting solder alloy elements, the principle of comprehensive material sources and low prices should be followed, and expensive precious metals should be avoided or used as little as possible to reduce alloy costs.
Part 11 Inspection Method of Filled alloys
When a jewelry production enterprise introduces new Filled alloys, it should conduct comprehensive tests to ensure that its Performance meets the requirements before it can be put into production. Especially for mass production, caution is required. Production and operation problems caused by inappropriate Filled alloys are not uncommon. The main inspection contents and methods of the Filled alloy are shown in Table 4-8.
Table 4-8 Inspection method of Filled alloys
| Inspection items | Μέθοδος επιθεώρησης | Inspection content | Inspection tool | Acceptance criteria |
|---|---|---|---|---|
| Invoice | Verification of supplier information, model number, identification and amount on invoices | Full inspection | Manual verification | Consistent with contract requirements |
| Packaging | Check if the packaging is intact | Full inspection | Sensory examination | In accordance with contract requirements |
| Weight | Detecting precious metal materials Weight | Full inspection | Electronic scale Weighing | Implement standards "Quality Tolerance for Precious Metal Jewelry Measurement" Regulations |
| density | Inspection of the precious Metal alloy density | Random Inspection | Water density meter | Both parties agree |
| Χρώμα | Inspection of the precious Metal alloy color | Full inspection | Prepare the corresponding color sample, and compare it Color proof or color measurement with a colorimeter | Agreed by both parties Standard color proof |
| Σημείο τήξης | Inspection of the precious Metal alloy Melting point | Random Inspection | Material, detect melting point using differential thermal analyzer | Agreement between both parties |
| Color change | Check the color fade resistant performance of metal alloys | Random Inspection | Prepare alloy materials of corresponding color Material, soaking in solution, salt spray corrosion, Corrosion atmosphere, polarization curve detection, color fading resistant performance of alloys | Agreement between both parties |
| Σκληρότητα | Check the Metal alloy hardness | Random Inspection | Prepare the corresponding alloy material , use a macro or micro hardness tester to check Hardness test | Agreement between both parties |
| Casting | Inspection of the casting Performance of metal alloy casting | Random Inspection | Prepare the corresponding color alloy material , use screens, steps, flat plates, etc. for testing Sample testing of casting performance | Agreement between both parties |
| Malleable processing | Check the alloy Shaping & processing performance | Random Inspection | Preparation of alloy materials of the appropriate color, using rolling presses, hardness testers, etc. to test processing behavior | Agreement between both parties |
| Random Inspection | Random Inspection | Random Inspection | Random Inspection | Agreement between both parties |
| Welding | Inspect the Alloy Welding Performance | Random Inspection | Prepare corresponding colored alloy materials Material, detect welding performance using flame, laser, arc, hydrolysis And other methods to detect welding performance | Agreement between both parties |
| Στίλβωση | Inspect the Metal alloy polishing performance | Random Inspection | Configure the corresponding color of the alloy material, use mechanical cloth wheel, mechanical grinding, etc. Way to test polishing performance | Agreement between both parties |
| Reusability | Check the alloy recycle Performance | Random Inspection | Configure the corresponding alloy material , using investment casting process to cast samples, reused several times, comparing each casting quality | Agreement between both parties |
| Safety | Check the metal alloy safety | Random Inspection | Configure the corresponding alloy material, using artificial sweat immersion method to check Measure metal release rate | Execute product destination Harmful metal content in the ground Quantity or release rate standards |
Section III Quality Inspection of Auxiliary Materials
A large number of auxiliary materials are used in jewelry production, which has different degrees of impact on the quality of jewelry products, among which is the significant effect of investment powder, boric acid/borax, crucibles, and other auxiliary materials.
Part 12 Investment Powder
Investment powder is among the most essential auxiliary materials in jewelry casting molds. Requirements for the Performance of investment powder: good replication performance, complete replication of wax mold details; stable thermal and chemical properties, not easy to decompose, not easy to react with molten metal; stable and appropriate thermal expansion performance, maintaining the dimensional stability of cast jewelry; suitable and uniform particle size. The inspection method of investment powder is shown in Table 4-9.
Table 4-9 Inspection Methods for Casting Powders
| Inspection items | Μέθοδος επιθεώρησης | Inspection content | Inspection tool | Acceptance criteria |
|---|---|---|---|---|
| Invoice | Verification of supplier information, model number, identification and amount on invoices | Full inspection | Manual verification | Consistent with contract requirements |
| Packaging | Check if the packaging is intact | Full inspection | Sensory examination | In accordance with contract requirements |
| Υγρασία | Check whether the casting powder is dry or damp | Random inspection | Grip tightly and then release | Loose powder, no agglomeration |
| color | Check the color of the casting powder | Random inspection | Randomly with a steel spoon Observation after extraction | Pure white, no stains |
| Technological performance | Examine the relationship between water-gypsum ratio and strength, fluidity, setting time, etc. | Random inspection | Preparation with different water powder ratios Slurry, poured flat sample | Both parties agreed |
Part 13 Boric acid, borax
Borax and boric acid are not the same thing. Borax is a compound of boric acid ten sodium tetraborate decahydrate, molecular formula: Na2B4O7 - 10H2O, English name Borax, soluble in water alkaline. Boric acid’s molecular formula is H3BO3, the English name for Boric acid, and it is a weakly acidic solution. Boric acid and borax are widely used in jewelry production and are known as “fairy powder” in the industry.
13.1 Borax prevents oxidation of diamonds in diamond processing.
During the actual cutting and grinding process, when the surface temperature of a diamond reaches above 600℃, the oxygen in the air can cause changes to the outermost layer of carbon atoms of the diamond. In this oxidation process, the diamond directly burns and transforms into gaseous carbon dioxide, leaving a thin, circular, ring-shaped white opaque burn mark on its surface. When the diamond surface is locally deprived of oxygen and reaches temperatures above 1000℃, it may transform into its allotrope – graphite, leaving brownish-black burn marks on the diamond surface (this situation is scarce). The appearance of burn marks dramatically affects the clarity of the diamond, thereby reducing its value. Repair requires re-polishing.
The unique thermophysical properties of borax can essentially solve the oxidation problem that occurs during diamond grinding. The solution is as follows: dissolve borax in hot water to form a supersaturated solution, then soak the cleaned diamond (diamonds have an oleophilic nature, easily absorb oil, and oil stains on the surface will damage the protection of borax on the diamond surface) in the supersaturated borax solution, and finally grind the diamond with borax solution. During the grinding process, the high temperature generated on the diamond surface due to the accumulation of grinding heat causes changes to the borax attached to the diamond surface.
Borax protects diamonds in two ways: first, borax absorbs heat and undergoes a dehydration reaction, lowering the temperature of the diamond surface; then, borax begins to melt, and the molten borax uniformly flows onto the diamond surface to form an isolation layer, isolating oxygen from contacting the diamond surface, thereby preventing the appearance of burn marks. Although heating diamonds in a low-oxygen environment to 2000 ~3000℃ will turn them into graphite, and this transformation process begins at 1000℃, the transformation of diamonds into graphite is extremely slow, and the instantaneous high temperatures generated during diamond grinding mainly prevent the appearance of black burn marks on the diamond surface under the molten borax layer. Therefore, diamond oxidation can be effectively prevented with the supersaturated borax solution’s protective effect.
13.2 Boric acid plays a role in preventing gemstone discoloration in wax casting.
In wax casting, gemstones are subjected to high-temperature baking in the burnout furnace for a long time with the mold, and the high-temperature metal liquid during casting will also cause thermal shock to the gemstones, making them prone to discoloration and loss of luster. In production, a boric acid solution is generally used for protection.
【Case 4-6】Poor quality borax powder causes diamonds in wax-inlaid products to become cloudy.
Περιγραφή ελαττώματος:
The diamonds in the 18K White gold jewelry of wax-inlaid diamonds have a high proportion of cloudiness and discoloration over time, as shown in Figure 4-19. The proportion has suddenly increased from 0.15% to about 0.5% and has been fluctuating at a high level, with no apparent regularity in the areas of discoloration.
Production condition investigation:
The diamonds used are of medium grade, the same as before; the gypsum temperature is 670℃, and the metal liquid temperature is 1040℃; a particular brand company produces the casting powder used; the casting powder contains saturated boric acid water. From the above situation, the production conditions are within the normal range, ruling out defects caused by improper production conditions. The diamond quality is the same as before, also ruling out that. Therefore, the problem is likely to be with the gypsum powder.
Finding the source of the problem:
The gypsum powder has been consistent.
The temperature and humidity of the storage warehouse are average for the same batch of incoming goods. Recently, a different brand of boric acid powder was used, and the problem may lie with the boric acid powder, as it did not provide adequate protection.
Solution:
All the newly prepared boric acid water from the new brand was discontinued and replaced with the old brand of boric acid powder, resulting in the proportion of diamond haze returning to its original low level.
13.3 Boric acid and borax act as fluxes in jewelry soldering.
Jewelry processing requires solder joints to be uniform, firm, and free of cracks, bubbles, shrinkage holes, etc. However, due to the small and delicate nature of precious metal jewelry, the solder joints are fragile, causing the solder （or solder rod） to have difficulty evenly entering. Solder compositions often contain silver, which tends to oxidize and turn black when exposed to air at high temperatures. This results in a noticeable color contrast between the solder joint and the jewelry component. By utilizing the fluxing agent role of borax in the soldering process, these two problems can be effectively addressed.
There are currently two different views on the role of borax as a fluxing agent: one view is that when jewelry components dipped in borax solution or solder rods coated with borax powder come into contact with a high-temperature flame, the borax undergoes a dehydration reaction first, followed by melting. The molten borax flows uniformly onto the metal surface at the solder joint, forming a thin layer. Under sustained high temperatures, the solder melts, and guided by the “thermal bridge” formed by the borax, the solder drips evenly to all parts of the solder joint. In industry jargon, this “thermal bridge” effect of borax makes the solder “flow well,” meaning that borax enables the solder to flow evenly. The other view is that when heated, the fluxing agent (such as borax) melts and interacts with the liquid metal, causing the slag to float upwards, protecting the molten metal and preventing oxidation.
13.4 The role of boric acid borax in precious metal smelting slag making
Crystalline borax is dehydrated by heating at high temperature to form anhydrous borax before use. It is known from the composition of borax that it is a solid acidic flux, which can form borate slag with many metal oxides. The alkaline components in borax can react with silica in slag-making ingredients to form silicates. Borax slag-making has two significant advantages: first, its slag-making ability is more vital than that of silica, and it can decompose some refractory minerals, such as chromite; second, as a borate, borax has a lower melting point than the corresponding silicate, and adding borax to the ingredients can significantly reduce the melting point of the slag.
Part 14 Crucible
Depending on the different properties of jewelry materials, different crucibles are used. Commonly used crucibles include graphite crucibles, including high-purity graphite crucibles; ordinary graphite crucibles; ceramic crucibles, including quartz crucibles, corundum crucibles, magnesia crucibles, mullite crucibles, lead oxide crucibles, silicon carbide crucibles, etc. The requirements for crucibles in smelting mainly include refractoriness, density, thermal stability, reactivity with molten metal, etc.
14.1 Graphite Crucible
Graphite crucible can be used for melting Gold, silver, and copper alloys. Figure 4-20 shows some typical crucible shapes. Graphite crucible has high refractoriness, good heat transfer, high thermal efficiency, low thermal expansion, good thermal shock stability, and resistance to slag erosion. It provides specific protection to the molten metal, achieving good metallurgical quality.
Table 4-10 Physical and Chemical Properties of High-Purity Graphite
| Volume density (g/cm3) | Porosity (μΩm) | Compressive strength (MPa) | Tensile Strength (MPa) | Resistivity (μΩm) | Ash content (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| ≥1.7 | ≤24 | ≥40 | ≥20 | ≤15 | ≤0.005 |
Table 4-11 Physical and chemical indicators of coarse graphitegold Nuggets
| Maximum particle size (mm) | Volume density (g/cm3 | Porosity (μΩm) | Compressive strength (MPa) | Modulus of elasticity (GPa) | Thermal expansion coefficient (10-6/℃) | Ash content (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.8 | ≥1.68 | ≤7.8 | ≥19 | ≤9.3 | ≤2.9 | ≤ 0.3 |
14.2 Ceramic crucible
To meet the smelting requirements, ceramic crucibles should have high refractoriness, high density, good thermal stability, low reactivity with molten metal, and good chemical stability. According to the properties of jewelry metal materials, the most widely used ceramic crucibles are quartz and corundum.
The main chemical component of quartz crucibles is silicon dioxide and purity significantly impacts its Performance. The raw materials determine purity, and the raw materials for quartz crucibles require high purity, good consistency, and uniform particle size distribution. When the harmful components are high, it will affect the crucible’s melting and temperature resistance and may also cause bubbles, discoloration, peeling, and other phenomena, seriously affecting the quality of quartz crucibles. Therefore, there are strict requirements for impurity elements in quartz, as shown in Table 4-12.
Table 4-12 Requirements for Impurities in Raw Materials for Quartz Crucibles
Metal content unit: x10-6
| Element name | Al | Fe | Ca | Mg | Ti | Ni | Mn | Cu | Li | Na | K | Co | Bi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Περιεχόμενο | 11.6 | 0.3 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | 0.01 | 0.05 | 0.01 | 0.7 | 0.43 | 0.42 | 0.03 | 0.04 |
A well-fired quartz crucible has typical physical and chemical properties: bulk density ≥2.90 g/cm3; refractoriness≥1850℃; apparent porosity ≤20%; thermal expansion coefficient about 8.6 x 10-6/℃; thermal shock resistance 1300℃; maximum continuous use temperature 1100℃, for a short time 1450℃. Quartz crucibles can be used for melting K white Gold, nickel, silver, and other materials.
The corundum crucible is composed of porous fused alumina with complex and refractory qualities, resistant to high temperatures, not resistant to acid and alkali, resistant to rapid cooling and extreme heat, resistant to chemical corrosion, and high density after slurry molding. It can be used for smelting materials such as K White gold, nickel silver, stainless steel, etc. The physical and chemical indicators of the corundum crucible are shown in Table 4-13.
Table 4-13 Performance indicators of corundum crucibles for jewelry casting
| Στοιχείο | Δείκτης | ||
|---|---|---|---|
| Χημική σύνθεση | Al2O3 | > 99 | |
| R2O | ≤ 0.2 | ||
| Fe2O3 | ≤ 0.1 | ||
| SiO2 | ≤ 0.2 | ||
| Volume density (g/cm3) | ≥3.80 | ||
| Open porosity (%) | < 1 | ||
| Flexural strength (MPa) | > 350 | ||
| Compressive strength (MPa) | > 12000 | ||
| Dielectric constant E(1MHz) | 2 | ||
| Fire resistance (℃) | > 1700 | ||
| Maximum operating temperature (°C) | 1800 | ||
| Continuous use temperature (°C) | 1600 | ||
| Thermal shock resistance/times ( 300℃ rapid cooling) | >7 | ||
Part 15 Silicone Rubber
Jewelry lost wax casting requires using rubber molds to make wax molds. The quality of the rubber mold determines the quality of the wax mold. Correct selection and use of jewelry rubber are essential. Two main types of rubber can be used to make soft molds: natural rubber and silicone rubber. Natural rubber has high tensile strength, up to 21 ~ 25MPa, and a long service life but poor molding performance, requiring a lot of mold release agents and poor wax mold quality. Compared to natural rubber, silicone rubber is more inert and does not react with silver or copper, reducing the need for surface electroplating with nickel or rhodium on the original model. The surface of the rubber mold is smooth, has self-lubricating properties, requires less mold release agent, reduces quality issues caused by the accumulation of these substances on the rubber mold, and makes it easy to remove the wax mold. Since introducing silicone rubber into the jewelry industry, it has become the main jewelry rubber. According to its vulcanization method, silicone rubber can be divided into high-temperature vulcanized and room-temperature silicone rubber.
The strength of high-temperature vulcanized silicone rubber is generally between 7 ~ 10MPa, with good malleability, ease of press, and ease of cutting the mold. Silicone rubber molds can maintain the original shape better than natural rubber molds during wax injection, making them more capable of withstanding changes in injection pressure. In addition, silicone rubber molds generally fit more tightly, reducing the flying edge of wax parts and being suitable for making delicate and complex parts. The service life is lower than that of natural rubber, which is usually used several hundred to thousands of times.
Room-temperature vulcanized silicone rubber (RTV) does not require heating and pressurized vulcanization and is suitable for fragile, brittle, and low-melting-point originals. In addition, it does not shrink and can accurately control the size of the wax mold, which is crucial for operations such as setting stones and assembling components. However, RTV has a long curing time and low tensile strength, usually only 0.7-1.4MPa, making it prone to tearing and damage, with a short service life. Be careful when cutting the mold in combination to avoid damaging the rubber mold. Many RTV rubbers require precise mixing in proportion, with a very short working time, usually 1-2 minutes, while some RTV rubbers can have a working time of up to 60 minutes. Usually, RTV rubbers need to be vacuumed to remove air bubbles. Some malleable materials may hinder the vulcanization of RTV silicone rubber, which can often be solved by electroplating the jewelry master mold. RTV rubber molds are unstable and sensitive to moisture, accelerating their deterioration when exposed to humid air.
The performance comparison of natural rubber, high-temperature vulcanized rubber, and room-temperature vulcanized rubber is shown in Table 4-14.
Table 4-14 Comparison of Jewelry Mold Material Performance
| Mold Material | Vulcanization Temperature (°C) | Curing Time | Tensile Strength (MPa) | Shrinkage rate (%) |
|---|---|---|---|---|
| Natural rubber | 140 - 160 | ≤ 45 min | 21 - 25 | 0 - 4 |
| Silicone rubber | 140 - 160 | ≤ 45 min | 7 - 10 | 2.6 - 3.6 |
| RTV silicone rubber | 140 - 160 | 18 ~ 72 hours | 0.7 - 1.4 | 0 |
Jewelry silicone rubber for soft mold manufacturing should meet performance requirements such as corrosion resistance, aging resistance, good recovery performance, elasticity, and softness. The contents and methods of incoming inspection are shown in Table 4-15.
Table 4-15 Silicone rubber inspection contents and methods
| Στοιχείο | Content and Acceptance Criteria | Inspection Method | Inspection content | Inspection records |
|---|---|---|---|---|
| checking information | Check the model, label, and amount on the invoice | Full inspection | Check the supplier information on the invoice | After checking, in Invoice signed Name confirmed, Record |
| Packaging | Full inspection | Check if the packaging is damaged | ||
| Quantity | Full inspection | Count, check the invoice | ||
| Ποιότητα | Rubber press test | Random inspection | Select typical product for compression molding |
Part 16 Jewelry wax raw material
In investment casting, the quality of jewelry wax molds directly affects the quality of the final jewelry. To obtain suitable jewelry wax molds, the wax material should have the following process parameters: the melting point of the wax material should be moderate, with a specific melting temperature range, stable temperature control, and suitable flowability; the wax mold is not easily softened or deformed, the heat stability should not be lower than 40℃, easy to weld; to ensure the dimensional accuracy of jewelry wax molds, the wax material is required to have a small expansion shrinkage rate, generally less than 1%; the wax mold should have a sufficient surface hardness at room temperature to ensure that there is no surface abrasion in other processes of investment casting; to remove the wax mold from the rubber mold smoothly, the wax mold can bend without breaking, and it can automatically restore its original shape after removing the mold. Jewelry wax should have good strength, flexibility, and elasticity, with a bending strength greater than 8 MPa and a tensile strength greater than 3 MPa, minimal component changes during heating, and low residual ash content during combustion.
The elemental composition of wax materials includes wax, grease, natural and synthetic resins, and other additives. Wax is the matrix, adding a small amount of grease as a lubricant; various resins are added to make the wax mold rigid and elastic while improving the surface gloss. Adding resin to paraffin wax hinders the growth of paraffin wax crystals, refining the grains and enhancing their strength
Popular jewelry waxes come in various shapes, such as beads, flakes, tubes, and threads, with colors including blue, green, pink, and other categories. The quality inspection of jewelry wax feed generally includes the contents and methods as shown in Table 4-16, and other performance indicators may be tested by professional institutions as needed.
Table 4-16 Inspection Contents and Methods of Jewelry Wax
| Στοιχείο | Content and Acceptance Criteria | Inspection Method | Inspection content | Inspection records |
|---|---|---|---|---|
| Verification of materials | Check the model, label, and amount on the invoice | Full inspection | Check the supplier information on the invoice | After checking, in Invoice signed Name confirmed, Record |
| Packaging | Full inspection | Check if the packaging is damaged | ||
| Quantity | Full inspection | Count, check the invoice | ||
| Ποιότητα | Melting point ±3℃ | 1 sample of each batch | Testing with a soldering iron |
Part 17 Electroplating original solution
In jewelry electroplating, the plating solution is a key component in the electroplating process. The composition of the plating solution determines the properties of the coating. Different plating metals use different plating solutions but generally include main salt, conductive salt, complexing agent, buffering agent, wetting agent, stabilizer, etc. Factories typically use commercial electroplating original solutions to formulate and open the cylinder.
The inspection method for the purchase of the original electroplating solution is shown in Table 4-17.
Table 4-17 Inspection contents and methods of electroplating original solution
| Στοιχείο | Content and Acceptance Criteria | Inspection Method | Inspection content | Inspection records |
|---|---|---|---|---|
| Verification of materials | Check the model, label, and amount on the invoice | Full inspection | Check the supplier information on the invoice | After checking, in Invoice signed Name confirmed, Record |
| Packaging | Full inspection | Check if the packaging is damaged | ||
| Quantity | Full inspection | Count, check the invoice | ||
| Plating Trial | Open the cylinder for a small test | Δειγματοληψία | use 500ml to do test plating |
