Strumenti di ispezione della qualità e attrezzature utilizzate nella produzione di gioielli

Scoprite la nostra guida agli strumenti che mantengono i vostri gioielli in perfetto stato! Scopriamo come calibri, microscopi e persino misuratori di anelli aiutano a garantire che ogni pezzo sia perfetto. Scoprite i trucchi che i professionisti usano per individuare i difetti e far brillare i vostri gioielli.

Strumenti di ispezione della qualità e attrezzature utilizzate nella produzione di gioielli

Una guida completa agli strumenti e alle attrezzature per l'ispezione della qualità

Introduzione

Durante il processo di ispezione della qualità della produzione di gioielli, sono necessari diversi strumenti, apparecchiature e utensili per completare le attività di ispezione. La padronanza di questi metodi di ispezione è essenziale per gli ispettori della qualità. Secondo i metodi di valutazione della qualità dei gioielli, i principali contenuti dell'ispezione della qualità dei prodotti di gioielleria includono i seguenti aspetti.

(1) Contenuto di metalli preziosi: cioè il contenuto di metalli preziosi;

(2) Qualità delle gemme: include l'autenticità e il grado delle gemme;

(3) Peso: include il peso dei metalli preziosi, il peso delle pietre preziose, ecc;

(4) Dimensioni: comprese le dimensioni e la forma del gioiello;

(5) Qualità dell'aspetto: compresi la stampa, i modelli, la levigatezza, la luminosità, il colore, ecc;

(6) Prestazioni: come la resistenza del metallo, la plasticità, la resistenza all'usura, la stabilità di incorporazione, la resistenza agli urti, la resistenza alla torsione, la resistenza alla corrosione, le prestazioni anti-scolorimento, ecc;

(7) Sicurezza: allergie cutanee, tossicità dei metalli, presenza di batteri, ecc.

Pertanto, gli strumenti e le attrezzature utilizzati durante l'ispezione sono selezionati principalmente in base ai contenuti dell'ispezione di cui sopra.

Sezione 1 Strumenti e apparecchiature per l'ispezione della qualità del colore comunemente utilizzati

Nella produzione di gioielli in metallo prezioso, il controllo della finezza è un aspetto importante del controllo qualità e l'ispezione deve essere rafforzata. I metodi più comuni per l'ispezione della finezza includono il metodo della coppellazione e la spettrometria a fluorescenza a raggi X.

1. Metodo della coppellazione

Il metodo della coppellazione è un metodo classico per l'analisi dei metalli preziosi, che prevede l'arricchimento dei metalli preziosi presenti nel materiale mediante saggio a fuoco e la successiva determinazione del loro contenuto separatamente. Il principio consiste nell'aggiungere una quantità adeguata di argento al campione da analizzare, utilizzando il piombo come agente di raccolta, posizionarlo in una coppella porosa e ossidarlo in un forno ad alta temperatura. La coppa assorbe gli ossidi di piombo e le impurità, mentre l'oro e l'argento vengono trattenuti e fusi in perle di metallo prezioso. Queste vengono poi martellate, arrotolate in piccole bobine e poste in acido nitrico per separare l'argento, ottenendo così la massa d'oro. Allo stesso tempo, l'oro standard viene utilizzato per l'analisi comparativa per eliminare gli errori sistematici nel processo di analisi.

Il metodo della coppellazione ha un'ampia applicabilità e un'elevata accuratezza, che lo rendono il metodo standard per la determinazione dei metalli preziosi in vari materiali. È anche il metodo di ispezione utilizzato quando ci sono controversie tra le parti dell'offerta e della domanda in merito alla finezza, ed è necessaria un'ispezione arbitrale. Tuttavia, il metodo della coppellazione prevede tre fasi, la preparazione del materiale, la fusione e la separazione, per completare la determinazione separata dell'oro e dell'argento, il che lo rende un test distruttivo non adatto alla verifica della finezza dei gioielli finiti. Inoltre, presenta degli svantaggi, come un lungo ciclo di analisi e costi elevati.

Per rilevare il contenuto d'oro con il metodo della coppellazione, occorre seguire i requisiti della norma "ISO11426:1997, Determinazione dell'oro in leghe d'oro per gioielli - Metodo della coppellazione (saggio al fuoco)" o GB/T 9288 - 2006 "Determinazione del contenuto d'oro in gioielli in lega d'oro - Metodo della coppellazione (saggio al fuoco)".

La strumentazione principale utilizzata nel metodo di coppellazione per l'analisi dell'oro, comprende principalmente i seguenti aspetti: - il metodo di coppellazione.

(1) Bilanciamento ultra-micro.

Utilizzata per pesare la massa dei campioni, con una sensibilità di 0,01 mg e un livello di precisione di classe due, i dettagli specifici si trovano nella sezione bilancia elettronica di questo capitolo.

(2) Forno per saggi ad alta temperatura.

Utilizzato principalmente per la fusione di campioni e la tostatura di crogioli, deve fornire un'atmosfera ossidante continua con una temperatura massima di 1300℃ e una precisione di controllo della temperatura di ±20℃.

(3) Frantoio.

Utilizzato principalmente per la frantumazione dei campioni.

(4) Posacenere.

Le prestazioni del posacenere possono variare nel tasso di assorbimento dei campioni e delle impurità, il che influisce anche sulla determinazione del contenuto di oro e argento con il metodo del posacenere, compromettendo in modo significativo l'accuratezza e l'affidabilità dei risultati. In fase di produzione si possono scegliere posacenere in materiale di cenere ossea o in materiale di magnesia. I posacenere sono disponibili in varie forme, tra cui quella cilindrica e quella a piastra. I primi sono stati più utilizzati in passato, con un diametro di 22 mm, in grado di assorbire 6 grammi di piombo, o 26 mm, in grado di assorbire 10 grammi di piombo; i posacenere a forma di piastra hanno capacità di assorbimento simili. Attualmente, gli istituti di analisi dell'oro più avanzati in Europa e negli Stati Uniti e gli istituti di analisi dei metalli preziosi a Hong Kong, Macao, Taiwan e Singapore utilizzano tutti questo tipo di posacenere a forma di piastra.

Inoltre, durante l'analisi con il metodo del sangue grigio, vengono utilizzati strumenti come crogioli di porcellana, matracci per la separazione dell'oro, pinze in acciaio inox, pinzette in acciaio inox, incudini di ferro, martelli, presse per compresse, spazzole di nylon e reagenti come acido nitrico, lamina di piombo, argento e oro standard. Il contenuto d'oro del materiale può essere calcolato con la seguente formula:

Nella formula: W_Au è il contenuto di oro del campione ( % ); d è la perdita media di oro standard durante l'incenerimento (g )；m₁ è la massa del campione prima del valore di incenerimento；m₂ è la massa del campione dopo l'incenerimento (g).

2. Spettrometro a fluorescenza a raggi X

La fluorescenza dei raggi X di ciascun elemento ha una corrispondente energia o lunghezza d'onda caratteristica. Pertanto, misurando l'energia o la lunghezza d'onda dei raggi X, è possibile determinare il tipo di atomo e la composizione dell'elemento. In base all'intensità dei raggi X fluorescenti a quella lunghezza d'onda, è possibile misurare quantitativamente il contenuto dell'elemento corrispondente. La fluorescenza a raggi X è un metodo di analisi non distruttivo che non richiede alcun trattamento dei campioni analizzati, non preleva campioni e non è limitato dallo stato, dalle dimensioni o dalla forma dei campioni, oltre ad essere veloce nell'analisi. In genere, gli elementi principali e minori di un campione possono essere determinati in pochi minuti e l'ampio intervallo di analisi consente di identificare tutti gli elementi presenti nel campione in una sola volta.

Lo spettrometro di fluorescenza a raggi X è di due tipi: ED-XRF a dispersione di energia e WD-XRF a dispersione di lunghezza d'onda. Il metodo di generazione dei segnali per entrambi i tipi di strumenti è lo stesso e anche gli spettri risultanti sono simili. Tuttavia, la WD-XRF utilizza un cristallo spettroscopico per disperdere il fascio fluorescente, misurando le lunghezze d'onda e le intensità dei raggi X caratteristiche dei vari elementi per determinarne il contenuto. Al contrario, l'ED-XRF separa la fluorescenza a raggi X non dispersa in base all'energia dei fotoni, utilizzando un rivelatore a semiconduttore sensibile ad alta risoluzione e un analizzatore multicanale, misurando la quantità di ciascun elemento in base ai suoi livelli energetici. A causa dei diversi principi di rilevamento, anche la struttura e le funzioni degli strumenti differiscono. Nelle aziende di gioielleria, l'ED-XRF viene generalmente utilizzato per l'ispezione e il controllo della qualità della produzione, in grado di soddisfare le esigenze produttive.

2.1 Diversi comuni spettrometri a fluorescenza a raggi X per uso domestico nell'industria della gioielleria

Con il continuo avanzamento della tecnologia produttiva cinese, sono emersi diversi produttori di spettrometri a fluorescenza a raggi X. I loro prodotti sono relativamente diffusi nell'industria della gioielleria, tra cui gli strumenti per l'analisi dell'oro come X-1600A, X-3000A, X-3680A e X-3600E prodotti da Tianjin Bozhi Weiye Technology Co, Ltd.; spettrometri a fluorescenza a dispersione di energia come EDX1800, EDX2800 e EDX3000B prodotti da Jiangsu Tianrui Instrument Co. Ltd.; e spettrometri per l'analisi dell'oro come EXF9600S, EXF9600U, EXF9600, EXF9500 e EXF8000S prodotti da Shenzhen Xifan Technology Co. Ltd.. Prendendo come esempio lo strumento per il test dell'oro Bozhi Weiye X- 3680A, esso utilizza un piccolo tubo a raggi X a bassa potenza come sorgente di eccitazione, un sistema di rilevamento integrato X-123 ad alta risoluzione per semiconduttori, combinato con vari collimatori e filtri, caratterizzato da una forte capacità di rilevamento, un'alta risoluzione e un breve tempo di rilevamento. (Figura 3-1).

2.2 Diversi spettrometri a fluorescenza a raggi X di importazione comune nell'industria della gioielleria

Gli spettrometri a fluorescenza a raggi X sviluppati e prodotti da alcune aziende di marca internazionali sono ampiamente introdotti nel mercato nazionale, tra cui Thermo Fisher dagli Stati Uniti, Oxford dal Regno Unito, Xenemetrix dagli Stati Uniti, Panalytical dai Paesi Bassi, Seiko dal Giappone, Amptek dagli Stati Uniti, SPIKE dalla Germania, Shimadzu dal Giappone, EDAX dagli Stati Uniti e Horiba dal Giappone. Lo spettrometro a fluorescenza QUANT'X prodotto da Thermo Fisher, ad esempio, ha un'alta sensibilità, un'alta precisione e un'alta stabilità che lo rendono un metodo ideale per rilevare la composizione di vari materiali metallici e non metallici, particolarmente adatto per l'analisi della composizione dei metalli preziosi (Figura 3-2). Questo dispositivo è uno spettrometro con un rivelatore a stato solido Si(Li), con un intervallo di analisi elementare di Na-U e un intervallo di concentrazione di ppm -100%。

[Caso 3-1 ] Utilizzo dello spettrometro di fluorescenza Thermo Fisher QUANT' X per rilevare la composizione dell'oro 18K.

Si crea una curva di lavoro utilizzando un campione standard di composizione nota dell'oro 18 carati, quindi si pulisce la superficie del campione da testare, si colloca nella posizione designata nella camera di prova e si chiude lo sportello della camera. Si impostano i parametri del test e si raccoglie lo spettro (Figura 3-3). Al termine del tempo di raccolta, il dispositivo analizza automaticamente i risultati, come mostrato nella Tabella 3-1.

Tabella 3-1 Risultati dell'analisi della composizione del campione di prova

Elemento	Au	Ag	Cu
Contenuto (wt%)	75.07	12.45	12.48

2.3 Fattori che influenzano i risultati delle misure

A causa delle circostanze particolari dei prodotti di gioielleria e delle limitazioni dei principi del metodo di rilevamento, il personale che utilizza questo metodo deve comprendere e conoscere i seguenti fattori che influenzano i risultati dei test. Questi fattori possono influenzare in modo significativo la raccolta dell'intensità della linea spettrale caratteristica in condizioni diverse, portando anche a valutazioni errate.

2.3.1 Le prestazioni della macchina stessa.

Le strutture hardware dello strumento acquistato lo determinano.

2.3.2 Curva di calibrazione.

In parole povere, la curva di calibrazione è la curva di relazione tra l'intensità dei raggi X dell'elemento e la percentuale di massa dell'elemento contenuto nel campione. La curva di calibrazione converte l'intensità caratteristica dei raggi X ottenuta dalle misurazioni in concentrazione. Pertanto, la curva di calibrazione ha un impatto significativo sui risultati delle misure. È legata non solo alla concentrazione dell'elemento da misurare, all'elemento da misurare, al fattore di calibrazione dello strumento e al valore di correzione per l'effetto di potenziamento dell'assorbimento tra elementi, ma anche ai campioni standard utilizzati per creare la curva di calibrazione, all'eventuale offset della curva di calibrazione e all'intervallo applicabile della curva di calibrazione.

(1) I campioni sono stati utilizzati per creare la curva di calibrazione.

L'analisi di fluorescenza a raggi X è fondamentalmente una misura relativa, che richiede campioni standard come riferimenti di misura. Pertanto, le condizioni geometriche dei campioni standard e dei campioni da analizzare devono essere coerenti. I campioni standard devono avere sufficiente uniformità e stabilità. Supponiamo che il processo di raffinazione o il metodo di analisi del campione differiscano da quelli del campione di analisi. In tal caso, non è possibile risalire ai valori e non è possibile garantire l'uniformità e la stabilità. Pertanto, è necessario selezionare campioni standard con proprietà chimiche e fisiche simili a quelle dei campioni di analisi per creare la curva di calibrazione corrispondente. Il contenuto degli elementi di analisi deve essere determinato con metodi accurati e affidabili. Al giorno d'oggi, molti produttori di strumenti, per migliorare la competitività del mercato, spesso pre-disegnano alcune curve di calibrazione generali basate sul tipo di materiali che l'utente vuole analizzare prima che gli strumenti lascino la fabbrica, per ridurre la necessità di campioni standard durante l'analisi in loco. Tuttavia, è innegabile che, trattandosi di curve generali, esse sono molto versatili e rendono difficile ottenere contemporaneamente la "precisione". Pertanto, per garantire l'accuratezza dell'analisi, è meglio avere una serie di campioni standard corrispondenti a un substrato.

(2) Offset della curva di lavoro.

La curva generale viene preparata al momento della fabbricazione dello strumento o all'inizio del funzionamento. Tuttavia, è possibile determinare solo in loco se è coerente con lo stato originale. È improbabile ridisegnare la curva di lavoro per ogni analisi, quindi sono necessari controlli periodici con campioni standard tracciabili per verificare se la curva di lavoro si è spostata. Se si verifica uno spostamento e la quantità rientra nell'intervallo consentito, la curva di lavoro deve essere calibrata. La curva di lavoro deve essere ridisegnata se lo spostamento supera l'intervallo consentito.

(3) Campo di applicazione della curva di lavoro.

Quando si sceglie una curva di lavoro, occorre prestare attenzione al suo intervallo di applicazione, in genere all'interno dell'intervallo di concentrazione dei campioni standard utilizzati per tracciare la curva. Ad esempio, se la concentrazione del campione standard utilizzato per tracciare la curva è 500 -1000/ug/g, il contenuto dell'elemento da testare nel campione deve essere compreso tra 500 - 1000/ug/g. Se il punto di prova cade al di fuori dell'estensione della curva di lavoro, si verificheranno errori nei risultati della misurazione.

2.3.3 Morfologia e dimensioni del campione di prova.

Tra questi vi sono i seguenti:

(1) Forma e dimensioni dei campioni di prova

In base alle dimensioni dello spot dello spettrometro a fluorescenza di raggi X, se lo spot può coprire completamente il campione e lo spessore del campione soddisfa i requisiti, può essere collocato direttamente nella camera di analisi per la misurazione; se lo spot non può coprire completamente il campione, ovvero il campione è più piccolo dello spot, deve essere collocato in una coppa per campioni, raggiungendo una certa quantità, quindi compattato senza lasciare spazi vuoti e quindi analizzato. I campioni sottili (campioni che i raggi X possono penetrare) devono essere impilati insieme per raggiungere il limite minimo di spessore del campione per un'analisi efficace. La morfologia del campione di prova può variare; i campioni solidi possono avere la superficie di prova levigata; la superficie levigata non deve essere toccata con le mani per evitare la contaminazione da olio, che influirebbe sull'accuratezza della misura. I campioni in polvere possono essere collocati in una tazza per campioni o preparati con una tavoletta. I campioni liquidi devono essere versati in un'apposita tazza per campioni, sigillati con speciali materiali di tenuta e collocati nella camera di prova per la misurazione.

(2) Omogeneità del campione.

I campioni non omogenei spesso presentano macchie d'olio o contaminazione da metalli pesanti sulla superficie o hanno rivestimenti o strati galvanici. I primi dovrebbero essere rimossi da queste macchie di olio o metalli pesanti prima della misurazione. Per i secondi, prima di eseguire il test, il rivestimento superficiale deve essere raschiato il più possibile. Anche la presenza di più punti di saldatura sui gioielli può influire sull'omogeneità.

(3) Influenza della superficie del campione.

La superficie del campione è esposta all'aria e si ossida. Allo stesso tempo, lo spettrometro di fluorescenza a raggi X è un metodo di analisi di superficie, che può far sì che i risultati dell'analisi del campione mostrino un trend in continuo aumento nel tempo. La pellicola ossidata deve essere eliminata prima della misurazione e anche il livello di lucentezza della superficie del campione influisce in modo significativo sui risultati dell'analisi. Se la superficie del campione non è liscia e presenta delle irregolarità, i risultati delle misurazioni ne risentiranno; pertanto, la superficie deve essere levigata il più possibile.

(4) Influenza degli elementi di disturbo.

A causa della presenza di elementi interferenti, le linee spettrali degli elementi interferenti si sovrappongono a quelle degli elementi da misurare durante l'analisi del campione, determinando una sovrastima dell'intensità misurata e introducendo una distorsione nei risultati dell'analisi. In generale, è relativamente facile osservare l'interferenza delle linee spettrali degli elementi; in primo luogo, è necessario comprendere le posizioni di alcune linee spettrali elementari comuni e facilmente interferenti e la natura dell'interferenza. Un punto chiave nel giudicare lo spettro di prova del campione è che se un certo elemento è presente, dovrebbe avere più linee spettrali esistenti simultaneamente in varie posizioni. Per superare l'influenza degli elementi interferenti, è necessario selezionare le linee spettrali non interferenti per l'analisi, scegliere in modo appropriato le condizioni di misurazione dello strumento, migliorare la risoluzione dello strumento ed eseguire la correzione digitale, abbassando la tensione del tubo a raggi X al di sotto della tensione di eccitazione degli elementi interferenti per prevenire la generazione di linee spettrali degli elementi interferenti.

2.4 Metodi di prova e requisiti dell'analisi di fluorescenza a raggi X

Questo metodo deve essere utilizzato per il rilevamento secondo lo standard nazionale GB/T 18043-2008 "Determinazione del contenuto di metalli preziosi mediante spettrometria di fluorescenza a raggi X".

(1) Calibrazione dello strumento:

La calibrazione deve essere eseguita in base ai requisiti specifici dello strumento.

(2) Condizioni di prova:

Le condizioni ambientali del laboratorio devono soddisfare i requisiti degli strumenti corrispondenti; le misure possono essere effettuate solo quando lo strumento ha raggiunto uno stato stabile.

(3) Metodo di prova:

Devono essere selezionati almeno tre punti di prova e il valore di misurazione deve essere la media di tutti i risultati.

2.5 Selezione degli spettrometri di fluorescenza a raggi X

I vari spettrometri a fluorescenza a dispersione di energia, sia di produzione internazionale che cinese, hanno livelli tecnici diversi, ma sono sufficienti per soddisfare i requisiti dei test RoHS. Gli utenti dovrebbero scegliere tra quelli internazionali e quelli cinesi in base alle loro capacità, facendo riferimento ai seguenti principi: rispetto dei requisiti, prestazioni eccellenti e basso costo di acquisto.

2.5.1 Il rispetto dei requisiti d'uso è l'elemento fondamentale.

I filtri sono necessari per filtrare i campioni in modo accurato e corretto. Ne esistono tre tipi: qualificati, non qualificati e incerti, e devono minimizzare il più possibile la parte incerta, garantendo al contempo l'accuratezza stabilita e rilevando il più rapidamente possibile.

2.5.2 Le prestazioni sono un indicatore molto importante per valutare gli spettrometri.

La stabilità di rilevamento dello spettrometro è influenzata da fattori quali l'invecchiamento del tubo a raggi X, la temperatura ambiente e le fluttuazioni di potenza. Uno spettrometro con prestazioni eccellenti ha un'elevata precisione di rilevamento e una buona accuratezza. Uno spettrometro con scarse prestazioni può non riuscire a distinguere il piombo dall'arsenico e le linee spettrali caratteristiche del cadmio possono sovrapporsi alle linee spettrali caratteristiche dell'elettrodo di rodio nel tubo a raggi X, dando luogo a valutazioni errate, errori o incapacità di determinazione, con un inevitabile aumento dei costi e dei rischi. Alcuni spettrometri presentano gravi perdite di raggi X che mettono a rischio la sicurezza dell'operatore. Pertanto, al momento dell'acquisto di spettrometri a fluorescenza a raggi X, è necessario considerare diversi fattori chiave di prestazione, tra cui:

(1) Il materiale dell'elettrodo del tubo radiogeno.

Gli spettrometri a fluorescenza a raggi X utilizzano tubi radiogeni target al rodio, mentre alcuni utilizzano tubi radiogeni target al tungsteno. Le linee spettrali caratteristiche del rodio ( Rh ) si sovrappongono alle linee spettrali caratteristiche del cadmio; l'intensità di emissione dell'elettrodo di rodio non è sufficientemente elevata, il che lo rende inadeguato per la rilevazione del cadmio. Le linee spettrali caratteristiche del target di tungsteno (W) sono lontane dalle linee spettrali caratteristiche dei 5 elementi RoHS, senza sovrapposizione di linee spettrali; l'intensità di emissione è elevata e può migliorare il limite di rilevamento degli elementi.

(2) Rivelatori.

I primi spettrometri utilizzavano rivelatori raffreddati ad azoto liquido, che consumavano azoto liquido ogni volta ed erano scomodi. Dopo la comparsa dei rivelatori Si-PIN raffreddati elettricamente, questi sono diventati i rivelatori principali degli spettrometri. Alcune marche di rivelatori raffreddati elettricamente hanno quasi raggiunto il livello di ppb, ma la loro sensibilità per il rilevamento di elementi metallici leggeri potrebbe essere migliore. Pertanto, sono stati sviluppati rivelatori SDD raffreddati elettricamente per migliorare la sensibilità per gli elementi metallici leggeri e per rilevare anche elementi non metallici come il silicio. Tuttavia, i vecchi rivelatori SSD sono rivelatori al silicio-litio con una grande deriva e una bassa sensibilità di rilevamento. I nuovi rivelatori SDD, invece, sono rivelatori al silicio di elevata purezza con una buona stabilità e un'alta sensibilità di rilevamento.

(3) Metodi e software di rilevamento.

Tra questi vi sono il metodo FP, il metodo della linea di calibrazione parziale e il metodo della linea di calibrazione relativa corretta. I primi due metodi hanno una scarsa stabilità, mentre il secondo può compensare automaticamente gli effetti delle variazioni delle condizioni ambientali, dell'invecchiamento del tubo radiogeno, delle variazioni dell'alimentazione e di altri fattori sui dati di rilevamento.

(4) Diametro del fascio di raggi X.

Attualmente, il diametro dello spot varia da 0,1 mm a 15 mm. Uno spot piccolo non è limitato dall'area del campione, mentre uno spot grande è meno influenzato dalla disomogeneità del materiale. Le dimensioni dello spot riflettono indirettamente l'efficienza energetica del fascio di raggi X. Gli spot di grandi dimensioni (da pochi millimetri a oltre dieci millimetri) di solito utilizzano collimatori per modellare il fascio, sprecando la parte ostruita; gli spot di piccole dimensioni, inferiori a 1 mm, utilizzano condotti per modellare il fascio, con conseguente minore perdita di energia. La dimensione dello spot viene scelta in base alle effettive esigenze di misura e la perdita di energia dal fascio viene solitamente compensata dai produttori con software, filtri e altri aspetti.

2.5.3 Costo.

Gli acquirenti devono comprendere a fondo lo spettrometro; devono considerare il prezzo, i costi di utilizzo e le spese di manutenzione dopo l'acquisto. I costi di utilizzo sono costi impliciti che spesso vengono trascurati ma che superano di gran lunga il prezzo indicato. I costi di utilizzo che si riflettono nello spettrometro si manifestano nei seguenti aspetti:

(1) Velocità di rilevamento.

Questo riflette l'efficienza economica dei costi diretti, come le ore di lavoro, l'ammortamento degli strumenti e l'avanzamento del progetto.

(2) Sensibilità.

Ciò determina l'intervallo di screening e la possibilità di ridurre o eliminare le analisi fisiche e chimiche.

(3) Durata di vita.

Ad esempio, un dispositivo con una durata nominale di 5000 ore, funzionante 8 ore al giorno, con un tempo effettivo di eccitazione della radiazione di circa 2 ore, si traduce in un tempo effettivo di lavoro di 8 anni. A causa dei diversi meccanismi di misura, la durata può variare in modo significativo. Un campione deve eccitare il tubo a raggi X solo una volta su questo spettrometro, mentre richiede tre eccitazioni su quello. La durata di vita è inferiore a tre anni sullo spettrometro che richiede tre eccitazioni.

(4) Costi operativi.

La semplicità e la complessità del funzionamento possono comportare differenze nei costi operativi, compresi la formazione e gli stipendi degli operatori.

(5) Costi di manutenzione.

Alcuni spettrometri richiedono che i rivelatori siano dotati di un sistema di raffreddamento ad azoto liquido, mentre altri necessitano solo di un semplice raffreddamento Peltier. Inoltre, alcuni spettrometri richiedono spesso una calibrazione durante il funzionamento, mentre altri si calibrano automaticamente prima di ogni misurazione. I costi di manutenzione sono diversi. La tempestività e la completezza dell'assistenza post-vendita sono essenziali per garantire il funzionamento efficiente dell'apparecchiatura e massimizzarne il potenziale. La perdita di tempo di lavoro può portare a un aumento imprevisto dei costi.

2.5.4 Sicurezza.

Il punto di partenza fondamentale delle normative RoHS è la protezione dell'ambiente e della salute; gli strumenti senza perdite di raggi X possono garantire la sicurezza delle persone. I dati sono il risultato finale del rilevamento; la conservazione e la fedeltà dei dati sono sempre la priorità assoluta.

2.5.5 Altri aspetti.

Piccolo e leggero, il software è espandibile e può soddisfare le esigenze di analisi di campioni più grandi.

Sezione II Strumenti e attrezzature per l'ispezione della qualità della gemma comunemente utilizzati

Per identificare le gemme finite, è essenziale identificare le gemme testate senza danneggiarne l'integrità. Per le aziende di produzione, in genere si dispone solo di piccoli strumenti di identificazione delle gemme di uso comune, come pinzette per gemme, torce elettriche a penna, lenti di ingrandimento, dicroscopi, rifrattometri, lampade a fluorescenza ultravioletta, filtri Charles, microscopi per gemme, misuratori di conducibilità termica, ecc. Per gli istituti di analisi professionali, vengono utilizzati frequentemente anche spettrometri di assorbimento, spettrometri a infrarossi, diffrattometri a raggi X, sonde elettroniche e altro.

Sezione III Apparecchiature di ispezione del peso comunemente utilizzate

Il peso dei gioielli è generalmente molto leggero e coinvolge gemme e metalli preziosi; pertanto, gli strumenti utilizzati per la rilevazione del peso richiedono un'elevata precisione e devono ottenere i risultati desiderati in modo rapido e affidabile durante la produzione. I tradizionali strumenti di pesatura meccanici non sono in grado di soddisfare questi requisiti e per questo motivo vengono utilizzate bilance elettroniche, comunemente note come "bilance elettroniche", come illustrato nella Figura 3-4.

1. Il principio delle bilance elettroniche

Le bilance elettroniche utilizzano il principio della forza elettromagnetica per bilanciare il peso di un oggetto da pesare, collegando il piatto di pesata a una bobina alimentata. Quando l'oggetto da pesare viene posto sul piatto, la forza gravitazionale agisce verso il basso, generando nella bobina una forza elettromagnetica di entità uguale e direzione opposta a quella del peso. A questo punto, il sensore emette un segnale elettrico che viene raddrizzato e amplificato, modificando la corrente nella bobina fino a riportarla nella posizione originale. L'intensità della corrente è proporzionale al peso dell'oggetto da pesare. La massa del materiale produce questo peso e il sistema analogico elabora il segnale elettrico risultante per visualizzare il peso dell'oggetto. Rispetto alle bilance meccaniche, le bilance elettroniche presentano vantaggi quali la velocità di pesata, l'alta risoluzione, la buona affidabilità, la semplicità di funzionamento e le diverse funzioni.

2. Tipi di bilance elettroniche

Le bilance elettroniche sono generalmente classificate in base all'accuratezza e all'intervallo, principalmente in bilance analitiche e di precisione.

Bilancia analitica:

Si tratta di bilance ultramicroelettroniche, microbilance, semimicro e bilance elettroniche standard, con un intervallo di pesatura da pochi grammi a 200 g e una risoluzione fino al 10^-5-10^-6.

Bilancia di precisione:

Si tratta di un termine generale per le bilance elettroniche con un livello di accuratezza di Classe II, con un intervallo di pesatura da alcune decine di grammi a diversi chilogrammi e una risoluzione fino al 10^-2-10^-4.

3. Selezione di bilance elettroniche

Quando si sceglie una bilancia elettronica, è importante considerare una serie di aspetti

(1) Livello di precisione.

Il livello di precisione delle bilance elettroniche può essere misurato in termini assoluti e relativi. Alcune bilance elettroniche indicano l'accuratezza relativa, ma per le aziende è più intuitivo scegliere l'accuratezza assoluta (valore di graduazione e ), come ad esempio l'accuratezza di 0,1 mg o 0,01 g. Occorre inoltre considerare la stabilità, la sensibilità, la correttezza e l'invarianza delle letture della bilancia elettronica. La stabilità si riferisce alla stabilità dell'accuratezza della bilancia; la sensibilità si riferisce alla velocità di risposta delle letture della bilancia; la correttezza si riferisce all'accuratezza delle letture; l'invarianza si riferisce all'intervallo di fluttuazione delle letture; un intervallo di fluttuazione minore indica una migliore invarianza.

(2) Gamma.

Scegliere una capacità di pesatura massima appropriata in base alle esigenze di produzione, di solito considerando il carico massimo più un leggero fattore di sicurezza; più grande non è sempre meglio. Nella produzione di gioielli, l'intervallo per la pesatura delle gemme in carati è generalmente compreso tra 500ct; per la pesatura dei metalli preziosi con bilance elettroniche, l'intervallo è generalmente compreso tra 3200g.

(3) Funzionalità.

Quando le bilance elettroniche sono dotate di determinate funzioni, possono portare comodità alla produzione. Ad esempio, è possibile ottenere facilmente letture affidabili attraverso il display; possono essere collegate a stampanti; possono eseguire il conteggio dei pezzi, la pesatura in percentuale, ecc. e possono passare da una all'altra le unità di pesatura comunemente utilizzate nel settore della gioielleria (tra cui carati, grammi, once, tael di Hong Kong).

(4) Rapporto costo-efficacia.

Anche il prezzo è una considerazione importante, a condizione che siano soddisfatti i requisiti di prestazione.

I marchi di bilance elettroniche di fama mondiale includono Mettler-Toledo dalla Svizzera, Setra dagli Stati Uniti, Precisa dalla Svizzera, Sartorius dalla Germania e Android dal Giappone ( A&D).

4. Uso e manutenzione dei bilanci elettronici

(1) La bilancia elettronica deve essere collocata su un banco di lavoro stabile per evitare vibrazioni, correnti d'aria e luce solare diretta.

(2) Regolazione del livello.

Osservare l'indicatore di livello; se la bolla è decentrata, regolare i piedini di livellamento per posizionare la bolla al centro dell'indicatore di livello.

(3) Preriscaldamento.

Accendere l'apparecchio e preriscaldarlo per il tempo specificato prima di accendere il display per il funzionamento.

(4) Selezione della modalità di base della bilancia.

L'impostazione dell'unità di pesatura e altre operazioni possono essere eseguite secondo il manuale.

(5) Taratura.

Dopo l'installazione, la bilancia deve essere calibrata prima del primo utilizzo. A causa di lunghi periodi di stoccaggio, spostamenti, cambiamenti ambientali o mancanza di misure precise, la calibrazione è generalmente necessaria prima di utilizzare la bilancia.

(6) Pesatura.

Premere il pulsante TARE e, una volta visualizzato lo zero, posizionare l'oggetto da pesare sul piatto della bilancia. Attendere che il numero si stabilizzi e quando l'indicatore "0" nell'angolo inferiore sinistro del display scompare, è possibile leggere il valore della massa dell'oggetto da pesare. Quando si pesano oggetti corrosivi, è necessario riporli in un contenitore sigillato per evitare di danneggiare la bilancia elettronica; non sovraccaricare la bilancia durante la pesatura per evitare danni.

(7) Pesatura della tara.

Premere il pulsante TARE per azzerare, posizionare il contenitore sul piatto della bilancia e la bilancia visualizzerà la massa del contenitore. Premere nuovamente il pulsante TARE per visualizzare lo zero, eliminando così la tara. Quindi, posizionare l'oggetto da pesare nel contenitore o aggiungere gradualmente l'oggetto da pesare (polvere o liquido) al contenitore fino a raggiungere la massa desiderata. Attendere che lo "0" nell'angolo inferiore sinistro del display scompaia; a questo punto, il display visualizza la massa netta dell'elemento da pesare.

(8) Al termine della pesatura, spegnere il display e scollegare l'alimentazione.

La bilancia elettronica deve essere calibrata periodicamente secondo le norme del dipartimento di metrologia e deve essere conservata da un responsabile designato per la manutenzione, per garantire che sia in condizioni ottimali. Il contenuto principale della taratura periodica comprende la sensibilità e la discriminazione della bilancia, l'errore massimo consentito in ogni punto di carico (errore lineare di pesatura), la ripetibilità, il carico eccentrico o l'errore d'angolo e la funzione di bilanciamento, ecc. Dopo la calibrazione, deve essere emesso un certificato o un'etichetta di calibrazione in base ai risultati effettivi della calibrazione.

Sezione IV Strumenti e attrezzature per l'ispezione della qualità dell'aspetto comunemente utilizzati

La gioielleria ha requisiti elevati per quanto riguarda la qualità dell'aspetto, per cui l'ispezione della qualità dell'aspetto è diventata un importante contenuto di controllo nel processo di produzione. L'effetto complessivo può essere osservato solo a occhio nudo e per quantificare l'effetto estetico o per osservare in profondità i difetti superficiali sono necessari alcuni strumenti e attrezzature, tra cui colorimetri, lenti di ingrandimento, stereo microscopi e microscopi elettronici a scansione.

1. Colorimetro

In passato, l'industria della gioielleria si affidava generalmente all'occhio nudo per giudicare il colore delle leghe, con un alto grado di soggettività. Spesso si verificavano controversie e restituzioni tra le aziende di gioielleria e i clienti a causa dell'incoerenza dei giudizi sul colore. Per ridurre questi problemi, l'industria della gioielleria ha adottato alcune misure. Ad esempio, alcuni produttori hanno creato una serie di campioni di colore, che vengono confermati dai clienti prima della produzione in serie in base ai campioni di colore confermati; alcuni produttori hanno riconosciuto l'impatto delle fonti di luce sul giudizio del colore e hanno migliorato e regolato l'ispezione delle fonti di luce. Alcune aziende hanno introdotto light box standard, prevedendo ispezioni a determinate temperature di colore e distanze. Queste misure hanno migliorato in parte la variabilità dell'ispezione del colore, portando a una rapida promozione del settore della gioielleria. Tuttavia, poiché il giudizio sul colore si basa ancora sull'occhio nudo, la soggettività e la variabilità sono inevitabili. Negli ultimi anni, alcune aziende del settore hanno iniziato a introdurre colorimetri ((Figura 3-5)) per rilevare quantitativamente i colori dei campioni di colore e dei prodotti e condurre una certa percentuale di ispezioni casuali nella produzione quotidiana, guidando i reparti tecnici, di produzione e di ispezione della qualità nel giudizio e nel miglioramento del colore, ottenendo buoni risultati.

Esistono vari metodi per rilevare quantitativamente il colore, tra i quali il più comunemente utilizzato è il sistema CIELab, come mostrato nella Figura 3-6. Il sistema utilizza tre coordinate, L*, a* e b*, per descrivere il colore, dove L* rappresenta la luminosità, a* l'asse del colore rosso-verde e b* l'asse del colore giallo-blu. Qualsiasi colore della lega può essere rappresentato nello spazio colore tridimensionale.

Il colorimetro può anche spiegare quantitativamente le differenze di colore delle leghe. Se le coordinate cromatiche di due leghe sono L1*, a1*, b1* e L2*, a2*, b2*, la differenza di colore △E tra di esse è:

Quando si utilizza un colorimetro per rilevare il colore dei gioielli, fattori quali la struttura e la precisione del dispositivo stesso, le condizioni di ispezione e le condizioni del campione influiscono sui risultati del rilevamento.

[Caso 3-2] Utilizzo di un colorimetro per testare la resistenza al cambiamento di colore dell'oro puro ad alta resistenza.

Il metodo è il seguente: Stendere la pepita d'oro puro in un foglio, tagliare un campione di dimensioni 10x10x1 mm, lucidare la superficie del campione, sgrassarlo, pulirlo e asciugarlo. Il CM2600d è stato utilizzato per testare il colore iniziale del campione, misurandolo tre volte e prendendo la media. Per il test di variazione del colore, il campione è stato immerso in sudore artificiale, con il rapporto e i parametri del sudore artificiale: CO(NH2)21,00 ± 0,01 g/L, NaC15,00 ± 0,05 g/L, C3H6031,00 ± 0,01 g/L e il resto è acqua deionizzata appena preparata, regolando il valore del pH a 6,5 ± 0,05 con una soluzione diluita di NaOH a 0,1%. Durante il processo di ammollo, prelevare il campione a intervalli regolari per rilevare i cambiamenti di colore, tracciare la curva di variazione dell'indice di colore come mostrato nella Figura 3-7 e calcolare la differenza di colore utilizzando la formula △E sopra riportata, tracciando la curva di variazione della differenza di colore come mostrato nella Figura 3-8.

Si può notare che con il prolungarsi del tempo di corrosione, il valore di luminosità L* del materiale diminuisce leggermente, mentre il valore* e il valore b* aumentano leggermente, indicando che la superficie del materiale diventa gradualmente opaca e il colore diventa gradualmente giallo e rosso. Tuttavia, nel complesso, la variazione della differenza di colore del materiale è molto ridotta, a dimostrazione delle eccellenti prestazioni anti-scolorimento.

2. Lente d'ingrandimento

Nel controllo della qualità dell'aspetto dei gioielli, è necessario ispezionare la qualità delle parti dettagliate; l'occhio umano ha una capacità molto bassa di discernere i dettagli degli oggetti oggetti oggettivi, generalmente entro un intervallo di 0,15-0,30 mm, quindi è essenziale utilizzare strumenti di osservazione come lenti di ingrandimento e microscopi.

La lente d'ingrandimento è un semplice dispositivo ottico utilizzato per osservare i dettagli degli oggetti. Si tratta di una lente convergente con una lunghezza focale molto inferiore al punto di vicinanza dell'occhio. Il principio dell'ingrandimento è che la dimensione dell'immagine che si forma sulla retina dell'occhio umano è proporzionale all'angolo sotteso dall'oggetto all'occhio (angolo visivo). Più grande è l'angolo visivo, più grande è l'immagine e più dettagli dell'oggetto possono essere distinti.

Quando si usa una lente d'ingrandimento, una mano tiene la lente vicino alla parte anteriore di un occhio. L'altra mano, invece, usa l'indice e il pollice per tenere il gioiello e avvicinarlo alla lente d'ingrandimento fino a quando non si può osservare la parte desiderata del gioiello. Avvicinare l'oggetto può aumentare l'angolo visivo, ma la capacità di messa a fuoco dell'occhio lo limita. L'ingrandimento più comunemente utilizzato nel settore della gioielleria è di dieci volte, come illustrato nella Figura 3-9. La lente di ingrandimento è composta da tre lenti e da una lente di ingrandimento. Una lente d'ingrandimento qualificata deve avere un'elevata nitidezza ed essere in grado di eliminare l'aberrazione sferica e cromatica che influisce sull'osservazione delle pietre preziose.

3. Stereomicroscopio

Lo stereomicroscopio è uno strumento visivo che fornisce una visione tridimensionale con un'immagine corretta. Il principio della sua struttura ottica prevede un obiettivo primario condiviso, in cui i due fasci di luce che si formano dopo l'acquisizione dell'immagine dell'oggetto sono separati da due serie di lenti intermedie (note anche come lenti zoom) a un certo angolo, definito angolo stereoscopico, generalmente di 12-15 gradi. Ogni raggio forma un'immagine attraverso il proprio oculare, fornendo un'immagine tridimensionale per l'occhio destro e sinistro. L'ingrandimento può essere regolato di conseguenza modificando la distanza tra i gruppi di lenti intermedie. Lo stereo microscopio può essere utilizzato solo per l'osservazione microscopica attraverso l'oculare. Tuttavia, può anche essere collegato a varie interfacce digitali, fotocamere digitali, videocamere, oculari elettronici e software di analisi delle immagini per formare un sistema di imaging digitale collegato a un computer, che consente di osservare immagini dinamiche in tempo reale su uno schermo e di modificare, salvare e stampare le immagini richieste, come illustrato nella Figura 3-10.

Lo stereomicroscopio ha le seguenti caratteristiche:

(1) Grande diametro di campo e grande profondità di fuoco, che facilitano l'osservazione di tutti gli strati dell'oggetto da ispezionare;

(2) Sebbene l'ingrandimento non sia elevato come quello dei microscopi convenzionali, la distanza di lavoro è molto lunga;

(3) Il prisma sotto l'oculare inverte l'immagine, rendendola verticale e più facile da usare.

I parametri tecnici tipici dello stereomicroscopio per l'ispezione dei gioielli sono i seguenti: ingrandimento dell'oculare 10x, campo visivo Φ20mm; l'obiettivo utilizza un tamburo rotante per lo zoom continuo, con un intervallo di 0,7 -4,5 volte; l'ingrandimento totale è di 7-45 volte; il rapporto di zoom è di 6,5:1.

[Caso 3-3] Due diamanti presentano crepe nell'incastonatura a pavé di più pietre.

L'osservazione con uno stereomicroscopio consente una visione chiara delle aree danneggiate e della loro gravità e facilita la registrazione, come illustrato nella Figura 3-11.

4. Microscopio metallografico

Il microscopio metallografico viene utilizzato principalmente per esaminare le dimensioni, la forma, la distribuzione, la quantità e le proprietà della microstruttura di metalli e leghe, per studiare la relazione tra gli elementi della lega, le variazioni di composizione e i loro effetti sui cambiamenti microstrutturali, i modelli di cambiamenti introdotti dalla lavorazione a caldo e a freddo; può anche essere utilizzato per l'ispezione delle microcondizioni superficiali, il controllo di qualità e l'analisi dei guasti dei prodotti, tra le altre applicazioni. È caratterizzato da una buona stabilità, immagini chiare, alta risoluzione e un campo visivo ampio e piatto.

Il sistema ottico del microscopio metallografico è costituito da due stadi. Il primo stadio è costituito dall'obiettivo, che produce un'immagine reale ingrandita e invertita, ma ancora molto piccola e non distinguibile dall'occhio umano, il che richiede un secondo ingrandimento. Il secondo stadio di ingrandimento si ottiene attraverso l'oculare; quando l'immagine reale invertita ingrandita dal primo stadio si trova nel punto focale dell'oculare, l'occhio umano può osservare la seconda immagine virtuale eretta ingrandita attraverso l'oculare. I microscopi metallografici sono classificati in tipi verticali e rovesciati, a seconda dell'orientamento della superficie di osservazione del campione.

Il sistema di microscopio metallografico digitale integra i tradizionali microscopi ottici con computer e fotocamere digitali attraverso la conversione fotoelettrica, consentendo l'osservazione microscopica attraverso l'oculare e l'osservazione dinamica delle immagini in tempo reale sullo schermo di un computer (fotocamera digitale). Consente inoltre di modificare, salvare e stampare le immagini richieste, come illustrato nella Figura 3-12.

I parametri tecnici comuni dei microscopi metallografici includono: l'ingrandimento dell'oculare è solitamente dieci volte; gli ingrandimenti dell'obiettivo sono 4 x, 10 x, 20 x, 40 x, 60 x, 80 x o 100 x; l'ingrandimento ottico totale è 40 x, 100 x, 200 x, 400 x, 600 x, 800 x o 1000 x.

[Caso 3-4] Una fabbrica ha riscontrato che l'anello prodotto con profili ricotti presentava una superficie a buccia d'arancia dopo la lucidatura, rendendo difficile il raggiungimento di uno stato qualificato, come mostrato nella Figura 3-13.

Per comprenderne la ragione, è stato utilizzato un microscopio metallografico per osservare la struttura metallografica del materiale, che ha rivelato grani anormalmente grossolani, come mostrato nella Figura 3-14. Analizzando il processo di ricottura del materiale, è emerso che è stata utilizzata una ricottura ad alta temperatura di 800℃, una temperatura evidentemente troppo elevata per 18 K. Durante la ricottura del profilo, l'utilizzo di una temperatura di ricottura eccessivamente elevata o di un tempo di ricottura troppo lungo provoca una crescita eccessiva dei grani e una struttura a grani grossi è dannosa per ottenere una buona superficie lucida.

5. Microscopio elettronico a scansione

La microscopia elettronica a scansione è uno strumento multifunzionale con molte prestazioni superiori, in grado di osservare e analizzare la morfologia tridimensionale dei materiali, l'analisi della composizione delle microaree, l'analisi delle cause dei difetti dei prodotti, ecc. Oggi è ampiamente utilizzata nella scienza dei materiali, nell'identificazione della qualità dei prodotti nella produzione industriale e nel controllo dei processi produttivi, diventando uno degli strumenti indispensabili per il controllo della qualità nei vari reparti produttivi della scienza dei materiali.

5.1 Principio di funzionamento del microscopio elettronico a scansione

Come mostra la Figura 3-15, dal catodo del cannone elettronico il fascio di elettroni emesso dal diametro di 20 ~ 30 nm, dal catodo e dall'anodo tra la tensione di accelerazione, viene sparato verso il barile dello specchio, attraverso lo specchio condensatore e l'obiettivo dell'effetto di convergenza, restringendosi in un diametro di circa pochi millimetri della sonda elettronica. Sotto l'azione della bobina di scansione sulla parte superiore dell'obiettivo, la sonda elettronica effettua una scansione a reticolo sulla superficie del campione. La bobina di scansione sulla parte superiore dell'obiettivo scansiona la superficie del campione sotto forma di reticolo ed eccita una serie di segnali elettronici. Questi segnali elettronici vengono rilevati dal rivelatore corrispondente, amplificati, convertiti, trasformati in segnali di tensione e infine inviati al gate del tubo immagine e alla modulazione della luminosità del tubo immagine. Il fascio di elettroni nel tubo dello schermo fluorescente anche per la scansione raster, questo movimento di scansione e la superficie del campione del movimento di scansione del fascio di elettroni è strettamente sincronizzato, in modo che il grado di liner e l'intensità del segnale ricevuto corrispondente all'immagine elettronica di scansione, questa immagine riflette le caratteristiche topografiche della superficie del campione.

5.2 Struttura del microscopio elettronico a scansione

La struttura del microscopio elettronico a scansione comprende i seguenti sistemi.

(1) Sistema ottico elettronico:

cannone elettronico; lenti del condensatore (prima, seconda lente del condensatore e obiettivo); apertura dell'obiettivo.

(2) Sistema di scansione:

generatore di segnali di scansione, regolatore di amplificazione di scansione, bobine di deflessione di scansione.

(3) Sistema di rilevamento e amplificazione del segnale:

rilevare elettroni secondari, elettroni retrodiffusi e altri segnali elettronici.

(4) Sistema di visualizzazione e registrazione delle immagini:

I primi SEM utilizzavano tubi a raggi catodici, telecamere, ecc. Il SEM digitale utilizza sistemi informatici per la visualizzazione delle immagini e la gestione delle registrazioni.

(5) Sistema di vuoto:

Livello di vuoto superiore al 10^-4 Torr. Sono comunemente utilizzate pompe da vuoto meccaniche, pompe a diffusione e pompe molecolari rotanti.

(6) Sistema di alimentazione:

Generatore ad alta tensione, serbatoio dell'olio ad alta tensione.

5.3 Caratteristiche dei microscopi elettronici a scansione

Rispetto ai microscopi ottici e agli obiettivi, i microscopi elettronici a scansione presentano le seguenti caratteristiche: possono osservare direttamente la struttura della superficie del campione; il processo di preparazione del campione è semplice e non richiede l'affettatura in sezioni sottili; i campioni possono essere traslati e ruotati nello spazio tridimensionale all'interno della camera del campione, consentendo l'osservazione da varie angolazioni; hanno un'ampia profondità di campo e le immagini sono ricche di tridimensionalità. La profondità di campo dei microscopi elettronici a scansione è centinaia di volte superiore a quella dei microscopi ottici e decine di volte superiore a quella dei microscopi elettronici a trasmissione; l'intervallo di ingrandimento è ampio e la risoluzione è relativamente elevata, collocandosi tra quella dei microscopi ottici e quella dei microscopi elettronici a trasmissione; possono ingrandire da una dozzina di volte a centinaia di migliaia di volte, coprendo essenzialmente la gamma di ingrandimenti delle lenti d'ingrandimento e dei microscopi ottici fino ai microscopi elettronici a trasmissione; il danno e la contaminazione del campione da parte del fascio di elettroni sono relativamente bassi; mentre si osserva la morfologia, altri segnali emessi dal campione possono essere utilizzati per l'analisi della composizione delle microaree.

Caso 3-5 Per studiare le prestazioni anti-decolorazione dell'argento 925, si ricorre spesso a test di corrosione accelerata, in cui il pezzo in esame viene immerso in una soluzione di solfuro di potassio a una determinata concentrazione e temperatura per un certo periodo, quindi estratto per osservare la morfologia della corrosione sulla superficie.

La Figura 3-16 mostra le condizioni di corrosione superficiale osservate allo stereomicroscopio, al microscopio metallografico e al microscopio elettronico a scansione. Allo stereomicroscopio si nota solo che il pezzo d'argento è diventato completamente nero scuro. Al microscopio metallografico si notano molti punti di micro-corrosione sulla superficie. Al microscopio elettronico a scansione si osserva che, dopo una corrosione prolungata, la superficie del pezzo d'argento ha formato un grave strato di corrosione simile a un fiore, che è sciolto e poroso, perdendo il suo effetto protettivo sul substrato.

Figura 3-16 Confronto delle condizioni superficiali dell'argento 925 dopo l'immersione in una soluzione di solfuro di potassio sotto diversi microscopi

Sezione V Strumenti e attrezzature per l'ispezione dimensionale comunemente utilizzati

Nella produzione di gioielli e nell'ispezione della qualità, è spesso necessario controllare varie dimensioni. Gli strumenti di controllo utilizzati comprendono calibri, calibri per anelli, righelli e calibri, tra i quali i calibri e i calibri per anelli sono i più utilizzati.

1. Calibri

1.1 Principi di misurazione e metodi di lettura

Il calibro è uno strumento di misura utilizzato per misurare la lunghezza, i diametri interni ed esterni e la profondità. Si compone di una scala principale e di un indice scorrevole collegato alla scala principale, come mostrato nella Figura 3-17. La scala principale è generalmente in millimetri, mentre l'indice è su 10, 20 o 50 divisioni. La scala principale è generalmente in millimetri, mentre il nonio ha 10, 20 o 50 divisioni. A seconda delle divisioni, il calibro a corsoio può essere classificato in decimi, ventesimi e cinquantesimi. La scala principale e il calibro a corsoio sono dotati di due coppie di ganasce mobili, le ganasce interne e le ganasce esterne. Le ganasce interne sono solitamente utilizzate per misurare i diametri interni, mentre quelle esterne sono tipicamente utilizzate per misurare le lunghezze e i diametri esterni.

Sia la scala principale che quella del verniero sono dotate di graduazioni. Durante la lettura, fare riferimento alla linea di graduazione dello zero del nonio per leggere i millimetri interi sulla scala principale, ovvero la parte intera in millimetri. Quindi, verificare quale linea di graduazione del nonio si allinea con la linea di graduazione della scala principale. Ad esempio, se l'ennesima linea di graduazione si allinea con la linea di graduazione della scala principale, la lettura sulla scala del verniero è pari a nx il valore di divisione. Se l'errore è nullo, sottrarre l'errore nullo dal risultato precedente.

Oltre al tipo semplice, i calibri a corsoio più comuni comprendono anche il tipo a lancetta e il tipo digitale, come illustrato nelle Figure 3-18 e 3-19. Il primo funziona secondo il principio dell'utilizzo di una cremagliera per convertire lo spostamento lineare sulla scala principale nello spostamento angolare della lancetta. Quando la lancetta si sposta di una piccola divisione, lo spostamento corrisponde a un valore di divisione del calibro. Quest'ultimo visualizza il valore di misura su uno schermo, consentendo una lettura diretta.

1.2 Precauzioni per l'uso

Prima della misurazione, pulire con un panno morbido le ganasce del calibro, assicurandosi che siano chiuse. Controllare che le linee della scala zero del nonio e della scala principale siano allineate. Se sono allineate, si può procedere con la misurazione. In caso contrario, si noti l'errore di zero; se la linea di scala dello zero del nonio si trova a destra della linea di zero della scala principale, si parla di errore di zero positivo, mentre se si trova a sinistra, si parla di errore di zero negativo.

Durante la misurazione, aprire prima la ganascia di misura mobile del calibro per bloccare liberamente il pezzo. Posizionare il pezzo contro la ganascia di misura fissa, quindi spostare il telaio della scala ed esercitare una leggera pressione per far sì che la ganascia di misura mobile entri in contatto con il pezzo per la lettura. Fare attenzione a non regolare le due ganasce di misura troppo vicine o inferiori alla dimensione misurata, forzando le ganasce sul pezzo. Ciò potrebbe deformare le ganasce o causare un'usura prematura delle superfici di misura, con conseguente perdita di precisione.

La linea che collega le due superfici di misurazione del calibro deve essere perpendicolare alla superficie misurata. Un'eventuale inclinazione può portare a risultati di misurazione errati. A volte è possibile scuotere delicatamente il calibro per assicurarsi che sia allineato verticalmente.

1.3 Marche di pinze comuni

Tra cui marchi stranieri come lo svizzero Tesa, il tedesco Asimeto, lo svedese Clifen e il giapponese Mitutoyo, oltre a marchi cinesi come HaLiang, ChengLiang, QingLiang e ShangGong.

2. Dimensione dell'anello

2.1 Metodo di indicazione della dimensione dell'anello

Lo standard per la misura degli anelli è noto anche come misura della mano, solitamente rappresentata da un numero, che è un valore adimensionale e non può essere direttamente equiparato a misure specifiche. Le diverse regioni hanno metodi diversi per indicare le taglie, che includono comunemente le taglie di Hong Kong, americane e giapponesi, ciascuna corrispondente a diametri e circonferenze diversi. Attualmente, la Cina utilizza principalmente la misura di Hong Kong. Le tabelle 3-2 mostrano le relazioni corrispondenti tra i numeri delle taglie delle mani e le misure nelle diverse regioni.

Tabella 3-2 Tabella di confronto delle dimensioni degli anelli per i diversi paesi

Stati Uniti	Cina	Regno Unito	Giappone	Germania	Francia	Svizzera
5	9	J 1/2	9	15.75	49	9
6	12	L 1/2	12	16.5	51.5	11.5
7	14	O	14	17.25	54	14
8	16	Q	16	18	56.5	16.5
9	18	S	18	19	59	19
10	20	T l/2	20	20	61.5	21.5
11	23	V1/2	23	20.75	64	24
12	25	Y	25	21.25	66.5	27.5

2.2 Misurazione della dimensione dell'anello

La misura della mano viene solitamente misurata con un misuratore di anelli, noto anche come bastone per anelli, che è uno strumento di controllo specifico per la gioielleria utilizzato per misurare le dimensioni del cerchio interno di un anello. È generalmente realizzato in ottone, lega di alluminio, ecc. e ha una forma affusolata a bastoncino. Alcuni misuratori di anelli indicano solo la misura di uno specifico Paese (regione), come mostrato nella Figura 3-20. Altri riportano le misure di diversi Paesi (regioni). Altre etichettano le misure di diversi Paesi (regioni) insieme alle circonferenze e alle dimensioni corrispondenti, come la calibratrice per anelli quattro in uno della Figura 3-21, che indica le misure comunemente utilizzate a Hong Kong, negli Stati Uniti, in Giappone e in Europa.

3. Dimensione dell'anello

Prima di acquistare o realizzare un anello su misura, i clienti devono determinare la misura del proprio dito. Un metodo semplice consiste nell'avvolgere un pezzo di filo intorno al dito, quindi tagliare il filo e raddrizzarlo, misurandone la lunghezza con un righello e confrontandola poi con la tabella di riferimento della misura della mano precedente. Un altro metodo consiste nell'utilizzare un calibro ad anello, come mostrato nella Figura 3-22, che consiste in una serie di anelli in acciaio con numeri di dimensioni diverse che possono essere infilati direttamente sul dito per determinare la misura.

4. Pinze

Durante il processo di produzione di prototipi di gioielli, è spesso necessario determinare lo spessore di varie parti del modello originale, la larghezza delle scanalature interne e altre dimensioni che non possono essere misurate con un calibro standard. È necessario utilizzare diversi calibri, tra cui calibri interni ed esterni. Il primo è adatto per misurare i fori interni, le scanalature interne e altre dimensioni interne difficili da misurare dei pezzi; il secondo è adatto per misurare i cerchi esterni, le scanalature esterne e altre dimensioni esterne difficili da misurare. I calibri sono disponibili in varie forme di lettura; i calibri semplici devono essere combinati con calibri, righelli, ecc. per determinare le dimensioni, mentre i calibri con scale o quadranti possono essere letti direttamente, come illustrato nella Figura 3-23.

Figura 3-23 Varie forme di regole di saldatura

Sezione VI Strumenti e apparecchiature di prova delle prestazioni fisiche comunemente utilizzati

1. Misuratore di densità dell'acqua

La gamma di elementi di lega per la saldatura è piuttosto ampia per le leghe di metalli preziosi come oro, argento, platino e palladio dello stesso colore. Ogni elemento di lega ha una massa atomica e una densità corrispondente e le diverse composizioni di saldatura avranno densità diverse. Per un gioiello di volume fisso, se la densità delle leghe dello stesso colore varia, varia anche la quantità di metallo prezioso utilizzato. Pertanto, è importante verificare la densità della lega. Inoltre, durante il processo di produzione, la densità del materiale può essere utilizzata anche per determinare la compattezza del grezzo.

La densità della lega viene testata con il metodo del drenaggio, che funziona in base al principio che lo strumento utilizzato è un misuratore di densità dell'acqua, che comprende principalmente una bilancia elettronica con una sensibilità superiore a 0,0001 g, un telaio di sospensione, un becher, ecc.

Per prima cosa, pesare il materiale in aria m₁, quindi pesare il materiale immerso nell'acqua m₂e si può utilizzare la formula sottostante per calcolare la densità del materiale:

[Una fabbrica di gioielli deve valutare con precisione la densità della cera e del metallo per calcolare il peso del metallo in base al peso dell'albero di cera durante la colata dello stampo.

Per rilevare entrambe le densità è stato utilizzato un densitometro ad acqua, da cui sono emersi i dati riportati nella Tabella 3-4. Da questi dati, il rapporto tra il peso del metallo nello stampo e il peso dell'albero di cera può essere calcolato in 9,2.

Tabella 3-4 Risultati del rilevamento del metodo della densità dell'acqua

I materiali	Peso in aria (g)	Peso in acqua (g)	Calcolare la densità (g/cm³)
Blocco di cera	2.07	-0.18	0.92
Blocco metallico	5.24	4.62	8.45

Quando si utilizza il metodo della densità dell'acqua per rilevare la densità di una sostanza, occorre tenere presente i seguenti punti:

(1) Il metodo di rilevamento della densità dell'acqua statica può rilevare solo gioielli solidi; i gioielli cavi e intarsiati non possono essere rilevati con precisione, con conseguenti errori significativi.

(2) È probabile che i risultati presentino errori per i progetti che tendono a trattenere bolle d'aria quando sono immersi nell'acqua.

(3) Prima della misurazione, il pezzo deve essere pulito accuratamente per evitare la presenza di olio, polvere e altri residui sulla superficie, in quanto ciò influisce sulla precisione del rilevamento.

(4) Dopo aver collocato il prodotto da testare nel cestello del serbatoio dell'acqua, assicurarsi che tutte le bolle attaccate alla superficie vengano rimosse prima del test.

2. Analizzatore termico differenziale

La maggior parte dei gioielli viene prodotta con la tecnologia di colata in gesso e le prestazioni di riempimento del metallo fuso sono fortemente correlate alla temperatura di colata. La base per determinare la temperatura di colata è il punto di fusione della lega, che viene generalmente impostato aggiungendo un certo grado di surriscaldamento al punto di fusione. Inoltre, a causa della scarsa stabilità termica del gesso alle alte temperature, temperature troppo elevate del metallo fuso possono facilmente portare alla decomposizione termica del gesso, rilasciando SO₂ gas e causando porosità nei getti. Pertanto, per garantire la qualità delle fusioni di gioielli, è necessario controllare il punto di fusione della lega.

Quando le aziende produttrici di gioielli acquistano materiali in lega, i fornitori forniscono generalmente la temperatura di fusione e la temperatura di colata della lega. Se si vuole testare il punto di fusione della lega ma non si dispone di attrezzature professionali, un metodo semplice e approssimativo può essere quello di utilizzare una macchina di colata o una macchina di fusione con un dispositivo di controllo della temperatura, avvicinandosi gradualmente a una certa temperatura attraverso un metodo di fusione e solidificazione bidirezionale. Tuttavia, per comprendere con precisione il punto di fusione della lega, è necessario utilizzare apparecchiature professionali come un analizzatore termico differenziale. La Figura 3-25 mostra un tipico analizzatore termico differenziale. È costituito principalmente da un forno di riscaldamento, da una termocoppia differenziale, da un supporto per il campione e da strumenti di visualizzazione dei segnali termici differenziali e della temperatura. Durante la misurazione, piccoli campioni granulari vengono collocati nel portacampioni in allumina corrispondente all'estremità calda deviata a destra, utilizzando l'ossido di alluminio come materiale di riferimento, e il portacampioni viene collocato al centro del forno di riscaldamento. La velocità di riscaldamento è impostata e durante il processo di riscaldamento del campione, lo strumento può registrare e visualizzare automaticamente la curva termica differenziale. Dalla curva termica differenziale è possibile determinare con precisione l'intervallo del punto di fusione della lega e l'intervallo della temperatura di transizione di fase allo stato solido.

[Utilizzando un analizzatore termico differenziale per rilevare la temperatura di fusione di una certa lega 18 KY preparata per una riparazione, si sono ottenuti i dati riportati nella Tabella 3-5, da cui si evince che l'intervallo di temperatura di fusione della lega è 877,7-908,5℃, con un intervallo di circa 31℃, favorevole alla fusione.

Tabella 3-5 Valori caratteristici dell'analisi termica differenziale di una determinata lega 18 KY (unità: ℃)

Te	Tg	Tm	Tc
877.7	885.9	900.9	908.5

Nota: nella tabella, Te indica la temperatura alla quale la sostanza inizia a fondere, Tg indica la temperatura alla quale la sostanza si decompone in 50%, Tm è la temperatura di picco alla quale la sostanza raggiunge il punto di fusione e Tc è la temperatura di terminazione estrapolata.

Sezione VII Strumenti e apparecchiature per l'analisi delle proprietà chimiche comunemente utilizzati

Le proprietà chimiche dei materiali in lega per gioielli si riflettono principalmente nella loro resistenza all'appannamento e alla corrosione, che è molto importante per i gioielli. Le proprietà chimiche dei materiali di gioielleria o dei prodotti finiti possono essere rilevate principalmente attraverso test elettrochimici, test di corrosione accelerata per immersione e test di corrosione in nebbia salina.

1. Test elettrochimico

La corrosione dei materiali si manifesta in gran parte come corrosione elettrochimica. Rilevando le proprietà elettrochimiche dei materiali, è possibile riflettere la loro tendenza alla corrosione.

Le proprietà elettrochimiche dei materiali possono essere determinate utilizzando una workstation elettrochimica, come mostrato nella Figura 3-26. La workstation elettrochimica integra un generatore di segnale potenziato e il relativo software di controllo, consentendo varie funzioni di test come il monitoraggio del potenziale a circuito aperto, la polarizzazione a potenziale (corrente) costante, la scansione dinamica del potenziale (corrente), la voltammetria ciclica, l'onda quadra a potenziale (corrente) costante, il passo a potenziale (corrente) costante e il monitoraggio del rumore elettrochimico, il tutto sotto il controllo del computer. Durante il processo, è possibile eseguire il plottaggio in tempo reale sulla base dei dati, consentendo varie operazioni di smoothing e filtraggio digitale della curva potenziale-corrente, e i grafici possono essere emessi direttamente in formato vettoriale.

[Caso 3-8] Utilizzo di una workstation elettrochimica per rilevare la curva di polarizzazione dell'argento 925 anti-decolorazione nel sudore artificiale a 37℃.

Durante il rilevamento viene utilizzato un sistema a tre elettrodi, con l'elettrodo di lavoro (superficie di test), l'elettrodo di riferimento (elettrodo di calomelano saturo) e il controelettrodo (elettrodo a foglio di platino) posizionati nella cella elettrochimica. L'elettrolita è un sudore artificiale di nuova formulazione e la temperatura del sudore è stabilizzata a 37℃ in un bagno d'acqua a temperatura costante. Il potenziale a circuito aperto del sistema viene misurato per primo e, dopo che il potenziale a circuito aperto si è stabilizzato, inizia la scansione del potenziale e si ottiene la curva di polarizzazione, come mostrato nella Figura 3-27. Dalla figura precedente è possibile ricavare il potenziale di polarizzazione e la corrente di polarizzazione di ciascuna lega nel sudore artificiale, come indicato nella Tabella 3-6.

Tabella 3-6 Potenziale di autocorrosione e densità di corrente di autocorrosione di leghe d'argento in sudore artificiale

Numero di campioni	Ecorr /mV	Icorr /mA - cm²
Argento massiccio	-521	2.98E - 04
1 # argento resistente all'appannamento	-253	4.20E - 05
2# argento resistente all'appannamento	-247	4.36E - 05
3# argento resistente all'appannamento	-250	6.86E - 05
4 # argento resistente all'appannamento	-232	6.93E - 05

Si può notare che, rispetto all'argento tradizionale, il potenziale di corrosione dell'argento Ecorr resistente all'appannamento si sposta in positivo e la densità di corrente di autocorrosione diminuisce, soprattutto per le leghe tre # e quattro #, che presentano densità di corrente di autocorrosione inferiori, a testimonianza di una migliore resistenza all'appannamento.

2. Test di immersione in soluzione

La tendenza della lega a scurirsi e ad appannarsi può essere rilevata anche con il metodo dell'immersione in soluzione. La soluzione di immersione può includere sudore artificiale, soluzione di solfuro di sodio, soluzione di cloruro di sodio, ecc. Il pezzo in esame viene sospeso nella soluzione a una certa temperatura, come mostrato nella Figura 3-28. Dopo un certo periodo di tempo, viene prelevato dalla soluzione. Dopo un certo periodo di tempo, viene estratto e le variazioni di colore prima e dopo l'immersione dello stesso materiale o il grado di decolorazione tra materiali diversi possono riflettere la resistenza alla corrosione del materiale.

[Per l'esperimento è stato utilizzato un metodo di immersione in soluzione di solfuro di sodio per confrontare la differenza di resistenza all'appannamento tra l'argento resistente all'appannamento e l'argento sterling tradizionale.

La concentrazione della soluzione di solfuro di sodio è di 0,5%, la temperatura è di 35℃ e, dopo l'immersione per 2 minuti, il campione viene estratto per osservare lo stato di decolorazione della superficie, come mostrato nella Figura 3-29. Il campione più scolorito nella figura è l'argento sterling, mentre gli altri sono diversi modelli di argento resistente all'ossidazione.

3. Test di corrosione in nebbia salina

Per i materiali metallici di gioielleria o per i gioielli sottoposti a galvanotecnica, anodizzazione o altri trattamenti superficiali, la resistenza alla corrosione del materiale o del rivestimento è un importante indicatore di qualità. Il metodo di prova della corrosione in nebbia salina è uno dei metodi di prova più diffusi e utilizza una camera di prova della corrosione in nebbia salina per i test, come mostrato nella Figura 3-30. Nella camera di prova di corrosione in nebbia salina, un dispositivo di nebbia salina può creare condizioni ambientali di nebbia salina simulate artificialmente per valutare la resistenza alla corrosione di prodotti o materiali metallici in tale ambiente. Poiché la concentrazione di sali di cloruro nella camera di prova di corrosione in nebbia salina può essere parecchie volte o addirittura decine di volte superiore a quella di un tipico ambiente naturale, la velocità di corrosione è notevolmente aumentata, il che può ridurre notevolmente il tempo per ottenere i risultati.

Il test dello strato di placcatura in gioielleria è generalmente condotto secondo i requisiti dello standard GB/T 10125-1997, che utilizza una soluzione neutra di cloruro di sodio con una concentrazione di 5% e un valore di pH di 6-7 per formare una nebbia salina, con una temperatura di prova di 35℃, un'umidità superiore a 95% e un tasso di deposizione della nebbia salina tra 1-2ml/80cm.². Lasciare che la nebbia salina si depositi sul campione di prova e osservare lo stato di corrosione superficiale dopo un certo periodo. La resistenza alla corrosione di ciascun campione è definita come il tempo necessario al campione per mostrare la corrosione; più lungo è il tempo, migliori sono le prestazioni di resistenza alla corrosione.

Sezione VIII Strumenti e apparecchiature comuni per le prove di prestazione meccanica

Anche se non è richiesto di resistere a condizioni di carico complesse o gravose come nei settori ingegneristici, i materiali metallici utilizzati per i gioielli devono comunque soddisfare bene i requisiti funzionali per l'uso dei gioielli. È necessario valutare anche alcuni indicatori di prestazione meccanica. Gli indicatori per la valutazione delle prestazioni meccaniche dei materiali metallici comprendono, tra gli altri, l'elasticità, la resistenza, la durezza, la plasticità, la tenacità, la resistenza alla fatica e la tenacità alla frattura. Esistono vari mezzi e metodi per testare queste proprietà meccaniche.

1. La forza

I gioielli devono mantenere la loro forma intrinseca durante l'usura, rendendoli resistenti alla deformazione e persino alla rottura; per i gioielli incastonati con pietre preziose, l'incastonatura metallica deve avere una forza sufficiente per tenere le pietre in posizione; la saldatura di collane e bracciali deve essere sicura per evitare il distacco e la rottura. Per soddisfare questi requisiti, i materiali utilizzati per i gioielli o la struttura dei prodotti di gioielleria devono possedere prestazioni di resistenza adeguate. La resistenza si riferisce alla capacità dei materiali metallici di resistere alla deformazione e alla frattura sotto carico statico. Gli indicatori di resistenza sono generalmente espressi come carico per unità di superficie, indicato con σ， con unità in MPa. A seconda dei diversi scenari di utilizzo, l'obiettivo della valutazione della resistenza varia. Gli indicatori di resistenza più comunemente utilizzati per i gioielli sono la resistenza allo snervamento e la resistenza alla trazione. Il limite di snervamento si riferisce alla sollecitazione alla quale un materiale metallico inizia a cedere sotto l'azione di una forza esterna o al valore minimo di sollecitazione al quale inizia la deformazione plastica, rappresentato da σ_s. La resistenza alla trazione si riferisce al valore massimo di sollecitazione che un materiale metallico può sopportare prima di essere strappato sotto la forza di trazione, rappresentato da σ_b.

Gli indicatori di resistenza dei materiali vengono testati con una macchina di prova universale (nota anche come macchina di trazione elettronica). Questo tipo di apparecchiatura impiega generalmente un design meccatronico, costituito principalmente da un sensore di forza, un servoazionamento, un microprocessore, un computer e una stampante. A seconda delle dimensioni del carico di prova, può essere classificato da pochi chilogrammi a migliaia di tonnellate. Per testare la resistenza dei materiali metallici, si possono scegliere macchine di trazione elettroniche convenzionali, come mostrato nella Figura 3-31; per rilevare la resistenza delle strutture di gioielli, si possono scegliere macchine di prova a trazione di piccole dimensioni; quando è necessario considerare sia la resistenza dei materiali metallici che quella delle strutture di gioielli, si possono configurare sensori ad alta precisione su macchine di trazione elettroniche convenzionali.

Nei gioielli incastonati, la fermezza dell'incastonatura è comunemente utilizzata per misurare la stabilità delle gemme. La cosiddetta fermezza dell'incastonatura si riferisce alla forza necessaria per staccare la gemma principale incastonata nella montatura del gioiello （incastonatura）, indicata con p. In teoria, maggiore è la fermezza dell'incastonatura, meglio è; tuttavia, a causa delle differenze nei materiali e nelle strutture dei prodotti, è difficile stabilire uno standard unificato per testare la fermezza dell'incastonatura. Ad oggi, lo standard industriale QBT 4114-2010, "Fermezza dell'incastonatura dei gioielli in oro 24 carati", è stato stabilito solo per il problema della facile caduta delle gemme dall'incastonatura in oro 24 carati. La fermezza dell'incastonatura viene generalmente testata utilizzando un misuratore di forza push-pull a lancetta o una macchina di prova azionata a mano, come illustrato nella Figura 332. Una pressione verticale uniforme viene applicata alla parte inferiore del dorso della gemma nel campione; quando la gemma si stacca dalla montatura, la forza registrata dal misuratore di forza p è la fermezza dell'incastonatura.

2. Durezza

La durezza è un indicatore di prestazione che misura la morbidezza e la durezza dei materiali, in particolare la capacità della superficie di un materiale di resistere alla penetrazione di oggetti duri. Ha un'importanza significativa per i materiali e i prodotti di gioielleria. I materiali con un'elevata durezza possono facilmente raggiungere un'elevata luminosità durante la produzione e hanno una buona resistenza all'usura, che li rende meno soggetti ad ammaccature, graffi e sbiadimenti durante l'uso, mantenendo così la luminosità per lungo tempo. Per questo motivo, quando si scelgono i materiali per la gioielleria, è necessario testare la loro durezza e, durante la produzione, si devono impiegare vari metodi di rinforzo per aumentarne la durezza.

Gli indicatori per la misurazione della durezza dei materiali comprendono la macrodurezza e la microdurezza. La prima comprende indicatori comunemente utilizzati come la durezza Rockwell e Brinell, mentre la seconda si riferisce alla durezza Vickers. La durezza Brinell e la durezza Vickers sono gli indicatori più comunemente utilizzati per i materiali di gioielleria in metallo prezioso. La durezza Brinell si determina applicando un carico specifico con una sfera di acciaio temprato o di lega dura di un certo diametro sulla superficie del metallo da testare, mantenendolo per un tempo specifico, quindi scaricandolo e misurando il diametro dell'impronta lasciata sulla superficie. Il carico diviso per l'area della superficie dell'impronta dà il valore di durezza Brinell (HB) con unità di N/mm.². È il metodo con l'indentazione più grande tra tutti i test di durezza. È in grado di riflettere le prestazioni complessive del materiale, non influenzate dalla microsegregazione e dalla composizione non uniforme del campione. La durezza Vickers è adatta alla microanalisi. Utilizza un carico fino a 120 kg e un penetratore a piramide quadrata di diamante con un angolo di apice di 136 gradi premuto sulla superficie del materiale. Il valore del carico diviso per l'area di superficie della penetrazione fornisce il valore di durezza Vickers (HV) con unità di N/mm.². Nelle prove di durezza Vickers, il valore della durezza è indipendente dalle dimensioni del penetratore e dal valore del carico, eliminando la necessità di cambiare il penetratore in base alla morbidezza o alla durezza del materiale. Il profilo di indentazione quadrato ha anche bordi chiari, che lo rendono facile da misurare.

Esiste una certa relazione di conversione tra la durezza Brinell e la durezza Vickers entro un certo intervallo, che corrisponde anche alle proprietà di resistenza del materiale, come mostrato nella Tabella 3-7. Pertanto, la durezza non è una grandezza puramente fisica, ma un indicatore di prestazione completo che riflette l'elasticità, la plasticità, la resistenza e la tenacità del materiale. Pertanto, la durezza non è una quantità puramente fisica, ma un indicatore di prestazione completo che riflette l'elasticità, la plasticità, la resistenza e la tenacità del materiale.

Tabella 3-7 Corrispondenza tra durezza Brinell, durezza Vickers e resistenza alla trazione

Resistenza alla trazione Rm (N/mm)²)	Durezza Vickers HV	Durezza Brinell HB	Resistenza alla trazione Rm (N/mm)²)	Durezza Vickers HV	Durezza Brinell HB
250	80	76.0	865	270	257
285	90	85.2	900	280	266
320	100	95.0	930	290	276
350	110	105	965	300	285
380	120	114	1030	320	304
415	130	124	1060	330	314
450	140	133	1095	340	323
480	150	143	1125	350	333
510	160	152	1155	360	342
545	170	162	1190	370	352
575	180	171	1220	380	361
610	190	181	1255	390	371
640	200	190	1290	400	380
675	210	199	1320	410	390
705	220	209	1350	420	399
740	230	219	1385	430	409
770	240	228	1420	440	418
800	250	238	1455	450	428
835	260	247	1485	460	437

I durometri Brinell e Vickers sono disponibili in vari modelli e le aziende possono scegliere in base alle loro esigenze di produzione. Attualmente sono molto diffusi i durometri digitali, in grado di calcolare automaticamente e visualizzare i valori di misura. Le figure 3-33 e 3-34 rappresentano i durometri digitali Brinell e Vickers.

3. Duttilità

La plasticità di un materiale si riferisce alla sua capacità di subire una deformazione permanente sotto l'azione di forze esterne senza perdere la propria integrità. La plasticità è un indicatore importante durante il processo di deformazione dei materiali, generalmente rappresentato dal tasso di allungamento δ o dalla riduzione dell'area Ψ alla frattura durante una prova di trazione monoassiale, che caratterizza l'entità della deformazione plastica ammissibile durante la lavorazione plastica, nota anche come indice di plasticità. La plasticità di un materiale può essere ottenuta insieme agli indicatori di resistenza utilizzando una macchina di prova universale.

La tenacità di un materiale si riferisce alla sua capacità di assorbire il lavoro di deformazione plastica e il lavoro di frattura prima della rottura, caratterizzando la resistenza del materiale alla propagazione delle cricche. Può essere suddivisa in tenacità all'impatto e tenacità alla frattura. La tenacità è un indicatore completo di resistenza e plasticità; migliore è la tenacità, minore è la probabilità di frattura fragile. L'entità della tenacità all'urto di un materiale viene determinata mediante prove d'urto. La Figura 3-35 mostra una macchina per prove d'urto a pendolo comunemente usata, che colpisce il campione una volta e misura il valore del lavoro d'urto consumato per unità di area del campione, che serve come valore di tenacità all'urto del materiale.

4. Elasticità

Per gioielli come bracciali e anelli aperti o accessori di gioielleria come fermagli per bracciali, chiusure per collane e ganci per orecchie, è necessario un certo grado di elasticità per tornare alla forma originale dopo essere stati indossati. La cosiddetta elasticità si riferisce alla capacità dei materiali di deformarsi sotto l'azione di forze esterne entro certi limiti e di tornare allo stato originale dopo aver rimosso tali forze. La valutazione dell'elasticità dei materiali comprende indicatori quali il modulo di Young, il modulo di taglio, il limite proporzionale e il limite elastico, tra i quali il più comunemente utilizzato è il limite elastico. Questo si riferisce alla sollecitazione massima che un materiale può sopportare mantenendo una deformazione elastica senza produrre una deformazione permanente, rappresentata da σ_econ unità di misura in MPa (o N/mm2 ). Il limite elastico può essere testato con una macchina di prova universale.

Sezione IX Metodi comuni di test di sicurezza per i gioielli

La sicurezza è un aspetto importante dei test per i gioielli che entrano in contatto diretto con la pelle umana o che perforano diverse parti del corpo, soprattutto per quanto riguarda le allergie ai metalli, la tossicità dei metalli e la contaminazione batterica dei gioielli. Questi test sono generalmente condotti da istituti di analisi professionali. I test più comuni sono quelli di allergia ai metalli e di tossicità dei metalli.

1. Allergia ai metalli e metodi di analisi

Tra i materiali metallici comunemente utilizzati per i gioielli, il nichel è il principale elemento metallico sensibilizzante. I metodi di analisi per valutare l'allergia al nichel nei gioielli comprendono test colorimetrici, patch e test di rilascio del nichel.

1.1 Metodo di prova per lo sviluppo del colore

In una soluzione di ammoniaca, il nichel reagisce con la dibenzoil ossima per formare un complesso solubile con colori caratteristici che vanno dal rosa al rosso ciliegia. Pertanto, il cambiamento di colore del tampone di prova può indicare se il nichel è presente nel materiale, se un gioiello soddisfa i requisiti di rilascio del nichel, se il materiale di base è conforme o se è stato trattato con galvanica o rivestimento. Tuttavia, i risultati del test al dibenzoil ossima sono influenzati da una serie di condizioni; è adatto solo per giudizi preliminari per escludere gravi fonti di rilascio di nichel, fungendo da metodo di screening. Per determinare se il livello di rilascio di nichel dei gioielli soddisfa i requisiti è necessario un test completo sul rilascio di nichel.

1.2 Patch Test

Il patch test ha una storia di oltre 100 anni. Osserva se la pelle è allergica ai gioielli mettendo direttamente a contatto il materiale dei gioielli con la pelle, il che è classificato come test di provocazione. Il metodo di base prevede la simulazione artificiale dell'ambiente che provoca la dermatite allergica da contatto, l'applicazione di una piccola quantità di allergene diluito su determinate aree della pelle per un periodo di tempo specifico (generalmente 48 ore) e la successiva rimozione del campione di patch. La presenza di una reazione allergica si basa sui cambiamenti della pelle nell'area del cerotto. Il patch test è un metodo semplice e affidabile per controllare gli allergeni da contatto. Tuttavia, c'è disaccordo sul fatto che i suoi risultati abbiano una relazione necessaria con la comparsa di risposte immunitarie sistemiche.

1.3 Test di rilascio del nichel

Metodo. La norma EN1811:1998 è utilizzata per i gioielli senza rivestimento superficiale. La norma EN12472:1998 viene utilizzata per i gioielli con rivestimento superficiale, cercando di simulare l'usura e la corrosione dei gioielli rivestiti per un periodo di utilizzo normale di due anni. Questo standard è stato rivisto nel 2005, dando vita alla norma EN12472:2005. A causa del tasso di sensibilizzazione al nichel ancora elevato, lo standard è stato inasprito e successivamente sono stati emanati la direttiva sul nichel 2004/96/CE, lo standard di prova del rilascio di nichel EN1811:1998 + A1:2008 e lo standard di prova del rilascio di nichel più severo EN1811:2011, che elimina il valore di aggiustamento per il tasso di rilascio di nichel.

Prendendo come esempio la norma EN1811:1998, il metodo di prova è il seguente: preparare sudore artificiale fresco (il sudore artificiale è una soluzione salina deionizzata contenente 0,5% di cloruro di sodio, 0,1% di acido lattico e 0,1% di urea, con un valore di pH di 6,5). Porre i campioni trattati in contenitori di vetro coperti e aggiungere con una pipetta un po' di sudore artificiale al contenitore, assicurandosi che i campioni siano completamente immersi nel sudore. Mettere il contenitore in un bagno d'acqua a temperatura costante, mantenendo una temperatura stabile di 30℃, e lasciarlo riposare per 168 ore. Dopo l'immersione, analizzare il contenuto di nichel della soluzione con uno spettrometro di assorbimento atomico. Preparare tre campioni per ogni numero di campione da analizzare e condurre un test in bianco utilizzando lo stesso metodo. In base ai risultati dell'analisi con spettrometria di assorbimento atomico alla fiamma, calcolare il tasso di rilascio di nichel dei campioni secondo la formula seguente:

Nella formula: d è il tasso di rilascio effettivo di nichel (/ug/cm).²/settimana); V è il volume della soluzione di prova, (mL); C₁ e C₂ sono i contenuti di nichel nella soluzione di prova e nella soluzione di prova in bianco rispettivamente, e (ug/L); A è l'area superficiale del campione di prova (cm²)

[Caso 3-10] Rilevamento del tasso di rilascio di nichel dell'oro 18K in diversi stati e valutazione del rischio di sensibilizzazione al nichel.

Il 18KW viene laminato in fogli di 1 mm di spessore e da questi vengono tagliati diversi campioni di 10x10 mm. I campioni sono stati sottoposti a diversi trattamenti superficiali, quali lucidatura, sabbiatura e sabbiatura a pressione, e i test di rilascio del nichel sono stati condotti secondo il metodo sopra descritto, ottenendo i risultati riportati nella tabella seguente.

Stato della superficie	Valore medio (ug/cm²/settimana)	Conformità alla norma EN1811:1998+ A1:2008		Conformità alla norma EN1811:2011
Stato della superficie	Stato della superficie	Valore medio (ug/cm²/settimana)	Gioielli per il contatto diretto e prolungato con la pelle	Per indossare accessori decorativi	Gioielli per il contatto diretto e prolungato con la pelle	Per indossare accessori decorativi
Stato lucido	0.83	Qualificato	Qualificato	Nessuna conclusione	Non qualificato
Stato sabbiato (140 mesh)	3.49	Qualificato	Non qualificato	Non qualificato	Non qualificato
Stato di spinta della sabbia (1200 #)	1.80	Qualificato	Qualificato	Non qualificato	Non qualificato

Le condizioni superficiali dei materiali visibili influiscono significativamente sul loro tasso di rilascio; il tasso di rilascio del nichel sulle superfici lisce è inferiore a quello sulle superfici ruvide. I prodotti considerati qualificati per il rilascio di nichel secondo lo standard originale possono essere considerati non qualificati o non convincenti secondo il nuovo standard più severo.

2. Test per la ricerca di elementi metallici tossici nei gioielli

Lo standard nazionale GB28480-2012 stabilisce che gli elementi metallici tossici nei gioielli si riferiscono a elementi chimici che possono danneggiare la salute umana o l'ambiente durante l'uso, tra cui principalmente nichel, arsenico, cadmio, cromo, piombo, mercurio, antimonio, selenio, ecc. e specifica norme chiare sul contenuto totale o sulla quantità di lisciviazione di questi elementi.

Per la determinazione della lisciviazione del nichel, seguire il metodo introdotto in precedenza. Per determinare altri elementi tossici, è possibile eseguire un test preliminare del loro contenuto totale secondo il metodo GB/T 28020. Sulla base dei risultati dei test preliminari, il contenuto totale di arsenico, cadmio, piombo e mercurio, nonché le quantità di lisciviazione di arsenico, cadmio, cromo (esavalente), piombo, mercurio e selenio, devono essere testati secondo le norme GB/T 28021. Il contenuto totale di cromo esavalente deve essere determinato secondo le norme GB/T 28019 e altre.

Per determinare la quantità di lisciviazione degli elementi metallici tossici, i gioielli in materiali metallici possono essere trattati direttamente con i metodi convenzionali di digestione acida. Per i gioielli realizzati in altri materiali si deve utilizzare un metodo di digestione acida in recipiente chiuso a pressione ad alta temperatura. L'arsenico, il cadmio, il piombo e il mercurio del campione si dissolvono nella soluzione di digestione acida come sali solubili. Dopo aver diluito la soluzione di digestione, è possibile utilizzare la spettrometria di assorbimento atomico alla fiamma o la spettrometria al plasma accoppiato induttivamente per la misurazione.

Immergere i campioni di cui si vuole testare la quantità di lisciviazione di arsenico, cadmio, cromo, piombo, mercurio, antimonio e selenio in una soluzione di acido cloridrico di una certa concentrazione per 2 ore, simulando le condizioni di contatto del campione con l'acido gastrico per un periodo successivo all'ingestione. Le concentrazioni di ioni arsenico, cadmio, cromo, piombo, mercurio, antimonio e selenio nella soluzione di acido cloridrico possono essere misurate con la spettrometria di assorbimento atomico alla fiamma o con la spettrometria al plasma ad accoppiamento induttivo.

Sezione X Piccoli strumenti comuni per l'ispezione della qualità nella produzione di gioielli

1. Penna a base di olio

Generalmente sono suddivisi in diversi colori, come il blu, il rosso e il nero, come illustrato nella Figura 3-36. Tutte le parti della spedizione che devono essere rilavorate sono contrassegnate con una penna a base di olio. Ad esempio, i pezzi che devono essere lavorati sono contrassegnati con una penna a base di olio blu; i segni di rettifica sono indicati con una penna a base di olio rossa; le aree in cui la spinta della sabbia è insufficiente o supera il limite sono contrassegnate con una penna a base di olio nera. In questo modo, quando i lavoratori ricevono i pezzi restituiti dal CQ, possono facilmente identificare quali pezzi devono essere riparati e come farlo.

2. Mandrino per trapano a doppia testa

Un'estremità è un ago rotondo e l'altra è una pala piatta, come mostrato nella Figura 3-37. Viene utilizzata principalmente per verificare se l'incastonatura delle particelle di pietra è stabile. Se ci sono pietre sciolte, una piccola pala piatta può raschiare un po' d'oro dal bordo delle particelle di pietra per premere saldamente le pietre.

3. Pressatura dell'acciaio

I gioielli richiedono generalmente una superficie lucida. Tuttavia, durante il processo di produzione, a causa di fattori quali urti, graffi e attrito, sulla superficie del prodotto lucidato compaiono graffi sottili, soprattutto nelle leghe per gioielli di alta qualità e bassa durezza. Per i graffi sottili, la lucidatura locale può essere eseguita con la pressatura dell'acciaio (Figura 3-38) e non è necessario restituire il prodotto agli operatori per una nuova lucidatura. Tuttavia, quando si utilizza la pressatura dell'acciaio, la forza e la direzione devono essere adeguatamente controllate; in caso contrario, si può ottenere l'effetto opposto. In caso di graffi evidenti, fori di sabbia e altri difetti, o quando la durezza del materiale metallico è molto elevata, l'effetto della pressatura in acciaio non è buono.

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Heman

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Sono Heman, papà ed eroe di due fantastici bambini. Sono lieto di condividere le mie esperienze nel campo della gioielleria come esperto di prodotti di gioielleria. Dal 2010 ho servito 29 clienti di tutto il mondo, come Hiphopbling e Silverplanet, assistendoli e supportandoli nella progettazione creativa di gioielli, nello sviluppo di prodotti di gioielleria e nella produzione.

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Figura 2-3-114 La pietra finita non può essere giudicata dal suo aspetto.

La guida definitiva alle gemme sintetiche: Caratteristiche di 16 tipi di gemme sintetiche

Heman - Esperto di prodotti di gioielleria 5 novembre 2024

Le gemme sintetiche stanno trasformando la scena della gioielleria, offrendo alternative di alta qualità alle pietre naturali. Scoprite la loro creazione, le loro proprietà e come riconoscere la differenza. Indispensabile per gioiellieri, designer e tutti coloro che operano nel settore della gioielleria su misura.

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Figura 8-30 Arrotondamento del gambo dell'anello (secondo Klotz F, 2003)

Una guida completa alla tecnologia di lavorazione meccanica della gioielleria

Heman - Esperto di prodotti di gioielleria 13 gennaio 2025

Imparate come si realizzano i gioielli, dal metallo al pezzo finale! Parliamo di fusione, modellazione di lastre d'oro, creazione di tubi e fili e di un processo interessante chiamato stampaggio. Il tutto per realizzare gioielli in modo più veloce e migliore. Ideale per tutti coloro che lavorano nel settore della gioielleria o che desiderano gioielli personalizzati.

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Quali sono le preparazioni per l'incastonatura dei gioielli? - Materiali, strumenti, attrezzature e modelli di gioielli

Heman - Esperto di prodotti di gioielleria 11 dicembre 2024

Immergetevi negli elementi essenziali della preparazione all'incastonatura delle gemme. Imparate a conoscere i metalli, le gemme e gli strumenti. Perfetto per gioiellieri, studi e designer. Preparatevi a creare gioielli di grande valore che piaceranno ai clienti.

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Strumenti di ispezione della qualità e attrezzature utilizzate nella produzione di gioielli

Strumenti di ispezione della qualità e attrezzature utilizzate nella produzione di gioielli

Una guida completa agli strumenti e alle attrezzature per l'ispezione della qualità

Introduzione

Indice dei contenuti

Sezione 1 Strumenti e apparecchiature per l'ispezione della qualità del colore comunemente utilizzati

1. Metodo della coppellazione

(1) Bilanciamento ultra-micro.

(2) Forno per saggi ad alta temperatura.

(3) Frantoio.

(4) Posacenere.

2. Spettrometro a fluorescenza a raggi X

2.1 Diversi comuni spettrometri a fluorescenza a raggi X per uso domestico nell'industria della gioielleria

2.2 Diversi spettrometri a fluorescenza a raggi X di importazione comune nell'industria della gioielleria

[Caso 3-1 ] Utilizzo dello spettrometro di fluorescenza Thermo Fisher QUANT' X per rilevare la composizione dell'oro 18K.

Tabella 3-1 Risultati dell'analisi della composizione del campione di prova

2.3 Fattori che influenzano i risultati delle misure

2.3.1 Le prestazioni della macchina stessa.

2.3.2 Curva di calibrazione.

(1) I campioni sono stati utilizzati per creare la curva di calibrazione.

(2) Offset della curva di lavoro.

(3) Campo di applicazione della curva di lavoro.

2.3.3 Morfologia e dimensioni del campione di prova.

(1) Forma e dimensioni dei campioni di prova

(2) Omogeneità del campione.

(3) Influenza della superficie del campione.

(4) Influenza degli elementi di disturbo.

2.4 Metodi di prova e requisiti dell'analisi di fluorescenza a raggi X

(1) Calibrazione dello strumento:

(2) Condizioni di prova:

(3) Metodo di prova:

2.5 Selezione degli spettrometri di fluorescenza a raggi X

2.5.1 Il rispetto dei requisiti d'uso è l'elemento fondamentale.

2.5.2 Le prestazioni sono un indicatore molto importante per valutare gli spettrometri.

(1) Il materiale dell'elettrodo del tubo radiogeno.

(2) Rivelatori.

(3) Metodi e software di rilevamento.

(4) Diametro del fascio di raggi X.

2.5.3 Costo.

(1) Velocità di rilevamento.

(2) Sensibilità.

(3) Durata di vita.

(4) Costi operativi.

(5) Costi di manutenzione.

2.5.4 Sicurezza.

2.5.5 Altri aspetti.

Sezione II Strumenti e attrezzature per l'ispezione della qualità della gemma comunemente utilizzati

Sezione III Apparecchiature di ispezione del peso comunemente utilizzate

1. Il principio delle bilance elettroniche

2. Tipi di bilance elettroniche

Bilancia analitica:

Bilancia di precisione:

3. Selezione di bilance elettroniche

(1) Livello di precisione.

(2) Gamma.

(3) Funzionalità.

(4) Rapporto costo-efficacia.

4. Uso e manutenzione dei bilanci elettronici

(1) La bilancia elettronica deve essere collocata su un banco di lavoro stabile per evitare vibrazioni, correnti d'aria e luce solare diretta.

(2) Regolazione del livello.

(3) Preriscaldamento.

(4) Selezione della modalità di base della bilancia.

(5) Taratura.

(6) Pesatura.

(7) Pesatura della tara.

(8) Al termine della pesatura, spegnere il display e scollegare l'alimentazione.

Sezione IV Strumenti e attrezzature per l'ispezione della qualità dell'aspetto comunemente utilizzati

1. Colorimetro

[Caso 3-2] Utilizzo di un colorimetro per testare la resistenza al cambiamento di colore dell'oro puro ad alta resistenza.

2. Lente d'ingrandimento

3. Stereomicroscopio

[Caso 3-3] Due diamanti presentano crepe nell'incastonatura a pavé di più pietre.

4. Microscopio metallografico

[Caso 3-4] Una fabbrica ha riscontrato che l'anello prodotto con profili ricotti presentava una superficie a buccia d'arancia dopo la lucidatura, rendendo difficile il raggiungimento di uno stato qualificato, come mostrato nella Figura 3-13.

5. Microscopio elettronico a scansione

5.1 Principio di funzionamento del microscopio elettronico a scansione

5.2 Struttura del microscopio elettronico a scansione