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구리 합금 주얼리 및 생산 기술에 대한 종합 가이드
구리 합금 주얼리 마스터하기: 기법, 재료 및 트렌드
소개:
이 글에서는 매혹적인 구리 합금 주얼리의 세계와 그 제작 방법에 대해 자세히 알아보세요. 네 가지 주요 섹션으로 나뉩니다:
1. 개요: 구리의 역사, 특성, 주얼리 제작에서 구리의 역할에 대해 알아보세요. 황동, 청동, 백동과 같은 구리 합금은 그 다재다능함과 아름다움으로 주목받고 있습니다.
2. 순수 구리 및 고구리 합금: 무산소 구리, 미세 합금 구리 등 다양한 종류의 순수 구리에 대해 알아보고 내구성과 독특한 색상으로 주얼리에 어떻게 사용되는지 알아보세요.
3. 구리 합금: 황동(구리-아연), 청동(구리-주석), 큐프로니켈(구리-니켈) 등 인기 있는 합금을 살펴보고 각각 독특한 색상, 내식성, 가공성을 갖춘 멋진 작품을 제작해 보세요.
4. 제작 기술: 로스트 왁스 주조, 스탬핑, 전기 성형과 같은 고급 방법과 금도금 및 연마와 같은 표면 처리로 눈길을 사로잡는 고품질의 주얼리를 제작하는 방법에 대한 인사이트를 얻으세요.
레드 코퍼 힐링 뱅글
목차
섹션 I 개요
구리 및 구리 합금은 생산 공정에 따라 가공과 주조라는 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다. 명칭에 접두사 Z가 붙은 모든 합금은 주조 합금에 속합니다. 반면 중국에서 가공된 구리 및 구리 합금의 명칭은 전통적으로 보라색, 노란색, 녹색, 흰색의 네 가지 범주로 분류됩니다. 그 중 보라색 구리 합금은 모두 가공된 형태로 공급됩니다. 접두사 T는 보라색 구리의 코드를 나타냅니다. 노란색의 병음 첫 글자 H는 노란색 구리를 나타냅니다. 마찬가지로 Q는 청동을, B는 백동을 나타내며, 그 뒤에 나오는 화학 원소 기호와 숫자는 추가된 원소의 공칭 중량 비율을 나타냅니다.
구리 및 구리 합금은 기능에 따라 일반용과 특수용의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 보석에 사용되는 구리 합금은 색조, 내식성, 주조 성능, 가공 성능, 용접 성능 및 착색 성능에 대한 특정 요구 사항을 가진 특수 구리 합금의 일종에 속합니다. 주얼리 생산에 사용되는 주요 구리 및 구리 합금에는 순수 구리 및 고구리 합금, 주석 청동, 황동, 아연 큐프로니켈, 모조 금-구리 합금 및 모조 은-구리 합금이 포함됩니다.
섹션 II 순수 구리 및 고구리 합금
1. 퓨어 포퍼와 그 속성
순수 구리는 화학 성분에 따라 일반 순수 구리, 무산소 순수 구리, 미세 합금 순수 구리 등 여러 범주로 나눌 수 있습니다.
(1) 일반 순수 구리
일반 순수 구리는 불순물 함량이 거의 없는 99.7% 이상의 구리 질량 분율을 가지며 자줏빛을 띤 붉은색을 띠고 있습니다. 따라서 보라색 구리라고도 합니다. 일반 순수 구리의 주요 등급은 T1, T2, T3입니다. GB/T 5231-2001에 따르면 일반적으로 사용되는 일반 순수 구리의 화학 성분은 표 2-1에 나와 있습니다.
표 2-1 일반 순수 구리의 일반적인 화학 성분(품질 분율 단위: %)
| 등급 | Cu+Ag | P | Bi | Sb | As | Fe | Ni | Pb | Sn | S | Zn | O | 불순물 합계 |
| 이상 | 이하로 | ||||||||||||
| T1 | 99. 95 | 0.001 | 0.001 | 0.002 | 0.002 | 0.005 | 0.002 | 0.003 | 0.002 | 0.005 | 0.005 | 0.02 | 0.05 |
| T2 | 99. 90 | - | 0.001 | 0.002 | 0.002 | 0.005 | - | 0.005 | - | 0.005 | - | - | 0.1 |
| T3 | 99. 70 | - | 0.002 | - | - | - | - | 0.01 | - | - | - | - | 0.3 |
| (류핑, 2007; 왕 비웬, 2007; 티안 롱장 및 왕 시탕, 2002; 국가 비철금속 표준화 기술위원회, 2012) | |||||||||||||
표 2-2 일반 순수 구리의 물리적 특성
| 성능 이름 | 숫자 값 | 성능 이름 | 숫자 값 |
|---|---|---|---|
| 격자 유형 | 얼굴 중심 큐빅 | 전자 구성 | Is2 2s2 2P6 3s2 3P6 3d10 4s1 |
| 원자 무게 | 63.54 | 저항률 | 0. 016 73 Ω-m |
| 원자 반경 | 0. 157nm | 열 전도성(273-373K) | 399W/(m - K) |
| 이온 반경 | 0. 073nm | 온도 저항 계수 | 0. 003 93/℃ |
| 밀도 | 8. 92g/cm3 | 자기 민감성 | -0. 86 X 10-3/kg |
| 녹는점 | 1 083. 4℃ | 비열 용량 | 0.39X 103J/(kg -℃) |
| 끓는점 | 2 567℃ | 선형 팽창 계수 | 17. 6X10-6/℃ |
| (류핑, 2007; 왕 비웬, 2007; 티안 롱장 및 왕 시탕, 2002; 국가 비철금속 표준화 기술위원회, 2012) | |||
구리는 비교적 비활성 중금속으로 내식성이 우수합니다. 실온의 건조한 공기에서 안정적이며 가열하면 검은색 산화구리를 생성할 수 있습니다. 고온에서 더 소성하면 붉은색 산화구리가 형성됩니다. 습한 공기에 장시간 방치하면 구리 표면에 녹청(염기성 탄산구리) 층이 서서히 형성됩니다. 버디그리스는 금속의 추가 부식을 방지할 수 있으며, 그 구성은 다양하며 질산과 고온의 농축 황산에 용해되고 염산에 약간 용해되며 알칼리에 의해 쉽게 부식됩니다. 전기화학(금속 활성 계열)에서 구리는 수소 다음으로 순위가 높기 때문에 묽은 산에서 수소를 대체할 수 없습니다. 그러나 구리는 이러한 묽은 산에서 공기 중에 천천히 녹을 수 있습니다. 구리는 가열된 농축 염산과 반응할 수 있으며 질산과 뜨거운 농축 황산과 같은 산화성 산에 쉽게 용해됩니다. 구리는 염화철과도 반응할 수 있습니다. 주얼리 산업에서는 구리를 에칭하여 다양한 장식 질감과 패턴을 만들기 위해 염화 제 2 철 용액을 사용하는 경우가 많습니다.
일반 순수 구리의 기계적 특성은 표 2-3에서 볼 수 있듯이 구리의 상태와 밀접한 관련이 있습니다.
표 2-3 상태별 일반 순수 구리의 기계적 특성
| 성능 | 구리 처리 | 구리 반환 | 구리 주조 |
|---|---|---|---|
| 탄성 한계/ MPa | 280 ~ 300 | 20 ~ 50 | - |
| 항복점 / MPa | 340 ~ 350 | 50 ~ 70 | - |
| 인장 강도/MPa | 370 ~ 420 | 220 ~ 240 | 170 |
| 연신율 / % | 4 ~ 6 | 45 ~ 50 | - |
| 수축률/ % | 35 ~ 45 | 65 ~ 75 | - |
| 브리넬 경도 / HB | 1 100 ~ 1 300 | 350 ~ 450 | 400 |
| 전단 강도/ MPa | 210 | 150 | - |
| 충격 인성/J-cm-2 | - | 16 ~ 18 | - |
| 압축 강도 / MPa | - | - | 1570 |
| 업셋 비율/ % | - | - | 65 |
| (류핑, 2007; 왕 비웬, 2007; 티안 롱장 및 왕 시탕, 2002; 국가 비철금속 표준화 기술위원회, 2012) | |||
(2) 무산소 순수 구리
무산소 순수 구리는 다양한 정제 방법을 통해 산소 함량을 현저히 줄인 순수 구리입니다. GB/T5231에 따르면 무산소 구리는 0, 1, 2 등급의 무산소 구리로 나뉘며, 해당 구리 및 산소 함량은 표 2-4에 나와 있습니다. 무산소 구리는 수소 취성을 나타내지 않으며 높은 전기 전도도, 우수한 가공, 용접, 내식성 및 저온 성능을 가지고 있습니다. 무산소 구리는 일반적으로 접합부의 불순물을 줄이기 위해 금과 은 합금 충전재를 준비할 때 선호됩니다.
표 2-4 무산소 구리의 산소 함량 요구 사항
| 성적 | 코드 | 구리 + 은 ≥ | 산소≯ |
|---|---|---|---|
| 0 무산소 구리 | TU0 | 99. 99 | 0. 0005 |
| 1위 무산소 구리 | 99. 97 | 0.002 | |
| 무산소 구리 2호 | TU2 | 99. 95 | 0.003 |
| (국가 비철금속 표준화 기술위원회, 2012) | |||
(3) 마이크로 합금 순수 구리
미세 합금 순수 구리는 크롬, 지르코늄, 은, 알루미늄, 인, 황 및 안티몬과 같은 합금 원소를 사용하여 미량으로 첨가하면 순수 구리의 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 미세 합금 순수 구리는 TUAg0.06, TUAg0.05, TUAg0.08, TUAg0.1, TUAg0.2, TUAg0.3, TUA10.12, TUZr0.15, TAg0.15, TAg0.1-0.01, TP3, TP4, TTe0.3, TTe0.5-0.008, TTe0.5-0.02, TZr0.15 등 여러 등급이 있으며, 그 등급은 다음과 같습니다. 지르코늄 미세 합금 순수 구리를 예로 들어 표 2-5는 일반 순수 구리에 비해 크게 개선 된 기계적 특성을 보여 주며 연화 온도는 500 ℃에 도달했습니다.
표 2-5 지르코늄의 기계적 특성 - 미세 합금 순수 구리 QZr0.2
| 머티리얼 상태 | 인장 강도/MPa | 항복강도/MPa | 스트레치 속도/% | 비커스 경도/HV | 탄성 계수/GPa |
|---|---|---|---|---|---|
| 980℃에서 담금질, 500℃에서 1시간 숙성 | 260 | 134 | 19. 0 | 83 | - |
| 900℃ 담금질, 500℃ 숙성 1시간 | 230 | 160 | 40. 0 | - | - |
| 900C 가열 30분 담금질, 냉간 가공 90% | 450 | 385 | 3.0 | 137 | 136 |
| 980℃ 가열 1시간, 90% 냉간 작업, 400℃ 숙성 1시간 | 492 | 428 | 10.0 | 150 | 133 |
| 900℃ 담금질, 냉간 가공 90%, 400℃ 숙성 1시간 | 470 | 430 | 10.0 | 140 | |
| (Liu Ping, 2007; Wang, B., 2007; Tian, R. Z. 및 Wang, S. T., 2002; 비철금속 표준화를 위한 국가 기술 위원회, 2012) | |||||
2. 고 구리 합금
저합금 구리라고도 하는 고구리 합금은 특정 특수 특성을 달성하기 위해 하나 또는 여러 개의 미량 합금 원소를 함유한 구리 합금을 말합니다. 구리 함량은 99.3%~96%이며 가공 제품의 경우 구리 합금 그룹으로 분류할 수 없습니다. 주조 제품의 경우 구리 함량이 94% 이상이어야 하며, 특정 특성을 얻기 위해 추가할 수 있습니다.
고용체 강화와 침전 강화는 구리 합금의 중요한 강화 방법입니다. 일반적인 합금 원소에는 Cr, Zr, Ti, Si, Mg, Te 등이 있습니다. 구리에 대한 용해도는 온도가 낮아질수록 급격히 감소합니다. 이러한 원소는 고체 상태에서 순수한 물질 또는 금속 화합물로 침전되어 고용체 강화 및 침전 강화를 초래합니다. 미국 파운드리의 고구리 합금 등급에는 C81300~C19600과 가공된 고구리 합금 등급은 C16200~C19600이 포함됩니다. 새로 개정된 GB/T5231-2012 "가공 구리 및 구리 합금의 등급 및 화학 성분"에서 중국은 TTi3.0 - 0.2, TNi2.4 - 0.6 - 0.5, TPb1.0, TC r1 - 0.18, TCr0.3 - 0.3, TCr0.5 - 0.1, TCr0.7, TCr0.8, TCr1 - 0.15 같은 높은 구리 합금 등급을 나열하고 있습니다.
3. 순수 구리 및 고구리 합금의 공정 성능
(1) 제련 공정
순수 구리 및 고구리 합금은 주조 공정 중에 수소와 산소를 흡수하기 쉬워 다공성 및 산화 내포물이 발생하여 주조물의 표면 품질에 영향을 미칩니다. 수소와 산소의 함량은 재료의 온도와 밀접한 관련이 있습니다. 표 2-6은 다양한 온도에서 구리의 수소 용해도를 보여줍니다.
표 2-6 0.1MPa에서 구리에 대한 수소의 용해도(Nie Xiaowu, 2006)
| 온도 / ℃ | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 용해도 / cm3 - (구리 100g)-1 | 0.06 | 0.16 | 0. 3 | 0.49 | 0. 72 | 1.08 | 1.58 | 6.3 | 8. 1 | 10.9 | 11.8 | 13.6 |
산소는 구리에 녹지 않고 융점이 높은 취성 화합물 Cu를 형성합니다.2O와 구리를 결합합니다. 산소를 함유한 구리가 응축되면 산소는 공융(Cu+Cu2O)가 입자 경계를 따라 분포되어 있습니다. 공융 온도가 매우 높고(1066℃ )열 변형 성능에는 영향을 미치지 않지만 단단하고 부서지기 쉬워 저온 변형이 어렵고 금속의 "저온 취성"을 유발합니다. 산소를 함유한 구리를 수소 또는 환원 분위기에서 어닐링하면 "수소 취성"이 발생합니다. "수소 취성"의 본질은 어닐링 중에 수소 또는 환원 분위기가 구리에 쉽게 침투하여 CuO의 산소와 반응하여 수증기 또는 CO를 형성한다는 것입니다.2. 따라서 제련 과정에서 명확한 공정 사양을 수립하고 구현해야 합니다.
순수 구리는 반사 전기로 또는 코어 유도 전기로를 사용하여 제련할 수 있습니다. 반사 전기로에서 제련하는 동안 주조용 철 또는 구리 주형을 사용하는 정제 공정을 통해 조밀한 잉곳을 얻을 수 있으며, 유지로를 사용하여 반연속 또는 연속 주조도 수행할 수 있습니다. 유도 제련 공정은 다음 공정 흐름을 참고할 수 있습니다.
먼저 도가니를 암적색으로 예열한 후 도가니 바닥에 마른 숯이나 피복제(63% 붕사 + 37% 분쇄 유리)를 약 30~50cm 두께로 깔고 모서리 조각, 폐블록, 막대 재료를 넣은 후 마지막으로 순동을 넣습니다.
첨가된 합금 원소는 용광로 플랫폼에서 예열할 수 있으며, 용융 금속에 차가운 물질을 첨가하는 것은 엄격히 금지됩니다. 전체 용융 과정 동안 전하를 자주 저어 브리징을 방지해야 합니다.
가열로 인해 합금이 완전히 녹은 후 온도가 1200~1250℃에 도달하면 용융 합금 무게의 0.3%~0.4%를 차지하는 인 구리 탈산제를 첨가합니다. 인은 다음과 같이 산화동과 반응합니다:
5Cu2O + 2P = P2O5 + 10Cu
Cu2O + P2O5 = 2CuPO3
생성된 가스 P2O5 가 합금에서 빠져나오고 인산구리가 표면에 떠다니면서 슬래그를 제거하여 탈산 목적을 달성할 수 있습니다. 또한 탈산 과정에서 지속적인 교반이 필요합니다.
마지막으로 슬래그를 제거하고 합금 액체의 주입 온도는 일반적으로 1150℃~1230℃입니다.
(2) 처리 기술
순수 구리 및 고구리 합금은 냉간 및 열간 가공 특성이 뛰어납니다. 연신, 압연, 딥 드로잉, 굽힘, 정밀 프레스 및 회전과 같은 전통적인 압력 기술을 사용하여 가공할 수 있습니다. 그림 2-2는 스탬핑된 순수 구리 주얼리 블랭크의 예입니다. 열간 가공 중에는 가열 매체 분위기를 380~650℃로 제어해야 합니다. 800~900℃의 어닐링 온도는 일반 순수 구리 가공을 위해 선택할 수 있으며, 360℃의 열간 가공 온도를 선택할 수 있으며, 일반적인 연화 온도는 약입니다. 고 구리 합금의 경우 연화 온도는 Cr 및 Zr 합금 고 구리 합금 (Cr0.25-0.65, Zr0.08-0.20)과 같은 화학 성분과 더 큰 관계를 가지며 연화 온도는 550 ℃에 도달 할 수 있습니다. 용접에서 순수 구리 및 고 구리 합금은 주석 용접 및 브레이징, 가스 차폐 아크 용접, 플래시 용접, 전자빔 용접 및 가스 용접에 용이합니다.
그림 2-3 주얼리 몰드 스탬핑용 구리 전극
그림 2-4 에칭 공정을 사용하여 생산된 순수 구리 주얼리
섹션 III 구리 합금
순수 구리는 기계적 및 주조 특성이 좋지 않기 때문에 대중적인 주얼리에 사용되는 대부분의 구리 소재는 구리 합금입니다. 구리 합금에는 많은 종류가 있으며, 현재 국내외적으로 보석에 사용되는 구리 합금에 대한 구체적인 기술 표준은 없습니다. 일반적으로 산업용 구리 합금 등급이 사용되며, 적용이 매우 혼란스러워 제품 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 장신구용 구리 합금은 더 많은 표준화가 필요합니다. 장신구용 구리 합금은 산업용 구리 합금과 완전히 동일하지 않으며 고유한 요구 사항이 있습니다.
(1) 합금은 보석의 사용 요건을 충족해야 합니다. 특정 기계적 특성을 가져야 하고, 설정 요구 사항을 충족해야 하며, 내식성이 우수하고, 응력 부식 균열 경향이 없어야 하며, 특정 색상 등을 가져야 합니다.
(2) 합금은 다양한 공정 요구 사항을 충족해야 합니다.다음을 포함합니다: 우수한 주조 성능. 구리 합금은 로스트 왁스 주조 공정을 사용하여 장식품을 생산할 때 유동성이 우수하고 응고 수축이 최소화되어야 합니다. 용접 성능. 용접 시 균열, 산화, 가스 흡수 및 색상 차이가 쉽게 발생하지 않아야 합니다. 가공성. 경도가 적당해야 하며, 너무 높으면 공구 마모가 심하고 너무 낮으면 높은 표면 밝기를 구현하기 어렵습니다. 표면 처리 성능. 대부분의 구리 장식품은 표면 처리가 필요하며, 이는 좋은 색상 품질로 착색 및 부식 방지 처리를 용이하게해야합니다.
장신구에 사용되는 구리 합금은 주로 황동, 백동, 청동 등 여러 종류가 있습니다.
1. 황동
1.1 황동의 종류
황동의 구성은 단순 황동과 특수 황동의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.
(1) 단순 황동
단순 황동은 구리와 아연으로 구성된 이원 합금으로, 황동에서 아연의 역할은 주로 강도를 높이고 색상을 조정하며 주조 성능을 향상시키는 것입니다. 이진 황동에는 세 가지 일반적인 평형 미세 구조가 있습니다(그림 2-5): 아연 함량이 38% 미만인 경우 단상 α, 아연 함량이 38%~47%인 경우 α+β, 아연 함량이 47%~50%인 경우 단상 β이며 작은 황동, α+β 황동 및 β 황동이라고 합니다. 아연 함량이 39%를 초과하면 합금이 단단하고 부서지기 쉬워져 적용 값에 영향을 미칩니다. 따라서 보석에 사용되는 일반 황동의 구리 함량은 일반적으로 60%를 초과합니다.
표 2-7 일반적인 황동 등급 및 화학 성분
| 일련 번호 | 성적 번호 | 화학 성분/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cu | Fe | Pd | Ni | Zn | 총 불순물 | ||
| 95.0 ~ 97. 5 | 0.10 | 0.03 | 0.5 | 마진 | 0.2 | ||
| 2 | H90 | 88. 0 ~ 91.0 | 0.10 | 0.03 | 0.5 | 마진 | 0.2 |
| 3 | H85 | 84. 0 ~ 86. 0 | 0.10 | 0.03 | 0.5 | 마진 | 0.3 |
| 4 | H80 | 79. 0 ~ 81.0 | 0.10 | 0.03 | 0.5 | 마진 | 0.3 |
| 5 | H70 | 68. 5 ~ 71. 5 | 0.10 | 0.03 | 0.5 | 마진 | 0.3 |
| 6 | H68 | 67.0 ~ 70.0 | 0.10 | 0.03 | 0.5 | 마진 | 0.3 |
| 7 | H65 | 63. 5 ~ 68. 0 | 0.10 | 0.03 | 0.5 | 마진 | 0.3 |
| 8 | H63 | 62.0 ~ 65.0 | 0.15 | 0.08 | 0.5 | 마진 | 0.5 |
| 9 | H62 | 60. 5 ~ 63. 5 | 0.15 | 0.08 | 0.5 | 마진 | 0.5 |
| 10 | H59 | 57. 0 ~ 60. 0 | 0.30 | 0.5 | 0.5 | 마진 | 1.0 |
| (류핑, 2007; 왕 비웬, 2007; 티안 롱장 및 왕 시탕, 2002; 국가 비철금속 표준화 기술위원회, 2012) | |||||||
표 2-8 일반 황동의 표면 색상
| 성적 | 구리 함량 /wt% | 아연 함량 /wt% | 색상 |
|---|---|---|---|
| H59 | 59 ~ 63 | 마진 | 밝은 갈색 - 황금색 |
| H65 | 63 ~ 68. 5 | 마진 | 순수한 노란색 |
| H68,H70 | 68. 5 ~ 71. 5 | 마진 | 녹색 - 금색 |
| H80 | 78. 5 ~ 81. 5 | 마진 | 빨간색이 살짝 가미된 황금색 |
| H85 | 84 ~ 86 | 마진 | 갈색 노란색 - 황금색 |
| H90 | 89 ~ 91 | 마진 | 앤티크 브론즈 - 골드 색상 |
| H96 | 94 ~ 96 | 마진 | 적갈색 |
아연은 구리보다 전극 전위가 훨씬 낮기 때문에 합금은 중성 식염수 용액에서 전기 화학적 부식을 일으키기 쉽습니다. 전위가 낮은 아연은 용해되는 반면 구리는 표면에 다공성 필름으로 남아 표면 아래에 황동 성분과 함께 마이크로 배터리를 형성하여 황동이 양극 역할을 하고 부식을 가속화합니다. 따라서 황동 장신구는 일반적으로 귀금속 층으로 전기 도금하거나 보호 코팅을 적용하는 등 표면 보호 처리가 필요합니다.
(2) 특수 황동
단순 황동의 성능을 향상시키기 위해 주석, 납, 알루미늄, 실리콘, 철, 망간, 니켈 등의 1%~5% 원소를 합금에 첨가하여 특수 황동 또는 복합 황동이라고 하는 3원, 4원 또는 5원 합금을 형성하고 황동의 이름 앞에 주석 황동, 납 황동, 알루미늄 황동, 망간 황동, 알루미늄 망간 황동 등과 같이 첨가된 원소가 앞에 붙게 됩니다. 주석은 탈아연화 부식을 억제하고 황동의 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 납은 황동에 대한 용해도가 매우 낮고 매트릭스에 자유 입자로 분포되어 칩이 파손되고 윤활을 제공하여 재료의 기계 가공성과 내마모성을 향상시킬 수 있습니다. 알루미늄은 표면에 보호 알루미늄 산화막을 형성하여 고체 용액을 강화하는 역할을 합니다. 실리콘 황동은 높은 내식성, 기계적 및 주조 특성, 강한 응력 내식성을 가지고 있습니다. 니켈 황동은 강도, 인성 및 내식성이 높고 저온 및 고온 플라스틱 가공을 견딜 수 있습니다.
황동의 복잡한 구조는 황동에 추가된 원소의 '아연 등가 계수'를 기준으로 추정할 수 있습니다. 구리-아연 합금에 소량의 다른 합금 원소를 추가하면 일반적으로 상태 다이어그램 Cu-Zn에서 상 영역 α/(α+β)가 왼쪽 또는 오른쪽으로만 이동합니다. 예를 들어, 구조적 특성에 대한 2% 아연의 효과에 해당하는 1% 주석을 추가하면 주석의 아연 등가물은 2가 됩니다. 다양한 합금 원소의 아연 등가물은 표 2-9에 나와 있습니다.
표 2-9 다양한 합금 원소의 아연 등가량
| 합금 요소 | 실리콘 | 알루미늄 | Tin | Lead | Iron | 망간 | 니켈 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 아연 등가물 | + 10 | + 6 | + 2 | + 1 | + 0. 9 | + 0. 5 | -1. 3 |
따라서 특수 황동의 구조는 일반적으로 아연 함량이 증가하거나 감소한 일반 황동의 구조에 해당합니다. 복합 황동의 상 α 및 상 β는 강화 효과가 더 큰 다성분 복합 고체 용액입니다. 반면, 일반 황동의 상 α 및 상 β는 강화 효과가 낮은 단순한 고체 Cu-Zn 용액입니다. 아연 등가물은 비슷하지만 다중 고용체의 특성은 단순 2진 고용체와 다릅니다. 따라서 소량의 다중 강화는 합금의 성능을 향상시키는 방법입니다.
특수 황동에서 구리 기반의 모조 금 합금은 보석과 공예품에 널리 사용되는 "희귀 금"으로 알려져 있습니다. 금은 화려한 황금색을 띠고 화학적 안정성이 우수하며 가열해도 색이 변하지 않고 내산화성이 뛰어나 장식용 예술품에 오랫동안 선택되어 온 것으로 잘 알려져 있습니다. 하지만 가격이 비싸기 때문에 비슷한 특성을 가진 저가의 합금이 대체재로 널리 사용되고 있습니다. 최근 몇 년 동안 국내외 연구자들은 금을 대체할 구리 기반 모조 금 합금을 개발하기 위해 경쟁적으로 노력해 왔으며 상당한 진전을 이루었습니다. 이러한 소재의 금색은 16K~22K 금에 필적할 수 있으며 내식성과 가공성이 우수합니다.
희소 금속 구리 기반 모조 금 합금에는 일반적으로 아연, 알루미늄, 실리콘 및 희토류 원소가 합금 원소로 사용되며 각 원소가 색상 및 내 산화성에 미치는 영향은 다음과 같습니다.
① 아연. 아연은 구리를 빨간색에서 노란색으로 바꿀 수 있으며, 황금빛 노란색 광택을 형성하는 주요 원소입니다. 아연은 합금의 변색 저항성을 향상시킬 수 있으며, 아연 함량이 증가하면 변색 저항성이 향상됩니다.
② 알루미늄. 알루미늄은 합금의 색을 결정하는 또 다른 주요 원소입니다. 알루미늄 함량은 합금의 색상에 큰 영향을 미치며, 알루미늄 함량이 증가하면 합금에 반사되는 빛의 주 파장이 감소하고 색조가 빨간색에서 노란색으로 바뀝니다. 알루미늄 함량을 더 높이면 합금의 노란색 색조가 눈에 띄게 약해져 합금과 순금 사이의 색상 차이가 더 커집니다. 황동 합금에 알루미늄을 첨가하면 합금 구조가 더욱 균일해집니다. 그것은 황동의 탈진 부식을 줄이고 인공 땀에서 금과 같은 합금의 변색 방지 성능을 향상시키는 데 도움이되는 상 β의 형성을 촉진합니다. 그 이유는 알루미늄 함량이 충분히 높으면 합금 표면에 구리와 알루미늄의 조밀하고 단단하게 부착 된 혼합 산화물 보호막이 형성되고이 필름은 손상시자가 치유 능력을 갖기 때문입니다. 알루미늄 함량이 너무 낮아 조밀한 보호막을 형성하지 못하면 변색 방지 성능이 떨어집니다.
③ 실리콘. Si는 합금의 색상과 변색 저항성을 향상시킬 수 있습니다. 합금에 0.05%~2.50% Si를 첨가하면 Si가 없는 동일한 합금에 비해 인공 땀에서의 변색 저항 시간이 50%~100% 증가하고 동일한 가열 온도에서 변색 저항 시간이 50% 증가합니다. Si를 첨가하면 합금의 유동성과 내마모성도 향상될 수 있습니다.
④ 희토류. 황동 합금에 희토류 원소를 추가하면 합금의 밝기를 높이고 색상을 개선하며 우수한 내마모성, 경도 및 쉽게 변색되지 않는 금과 유사한 색상을 제공할 수 있습니다. 주얼리 업계에서는 이를 일반적으로 "희귀 금 소재"라고 합니다. 희귀 금 소재로 만든 주얼리는 18K 또는 20K 금과 유사한 색상을 가질 수 있고 쉽게 산화되거나 변색되지 않아 일상적인 착용에 적합하며 가격이 저렴하여 고급 모조 금 주얼리 제작에 사용되는 소재가 됩니다.
표 2-10은 몇 가지 일반적인 모조 금-구리 합금을 보여주며, 구리 기반 합금인 Cu-Al 시스템과 Cu-Zn 시스템으로 분류할 수 있습니다.
표 2-10 몇 가지 모조 금동 합금의 화학적 조성(품질 분율 단위: %)
| 성적 번호 | 알루미늄 | Tin | 니켈 | 실리콘 | 아연 | 망간 | 희토류 | 구리 | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cu - 12. 5Zn - 1Sn | 1.0 | 12. 5 | 나머지 | 붉은 골드 | |||||
| Cu - 22Zn - 2Sn - 1P | 2.0 | 22.0 | 인 1.0 | 나머지 | 밝은 황금빛 노란색 | ||||
| Cu - 35Zn - 1. 5Sn | 1.5 | 30.0 ~ 40.0 | 나머지 | 황금색 | |||||
| Cu - 6Al - 15Zn - 0. 5Si | 6 | 0. 5 | 15 | 나머지 | |||||
| 하위 - 골드 | 5.6 | 0. 26 | 0.70 | 92.6 | 분석 성분 | ||||
| 하위 - 골드 | 0.38 | 0.03 | 48.74 | 50.64 | 분석 성분 | ||||
| 희귀 - 어스 골드 | 5 ~ 6 | 1 ~ 3 | 25 ~ 32 | 0. 8 ~ 1.5 | 0.1 | 나머지 | 18K 골드 색상 | ||
| 희귀 - 어스 골드 | 2 ~ 10 | 1 ~ 1.5 | 0. 05 ~ 2. 5 | 5 ~ 30 | 0. 05 ~ 0. 50 | 나머지 | 18K 골드 색상 | ||
| (왕 비웬 외, 1998) | |||||||||
1.2 황동의 특성
(1) 내식성 성능
황동은 고온, 고습, 염분 안개 환경에서 내식성이 약하며 흐르는 뜨거운 바닷물에서 '탈아연화 부식(아연이 먼저 용해되어 공작물 표면에 다공성 스펀지 같은 순수 구리가 남는 현상)'이 발생할 수도 있습니다. 습한 대기, 특히 암모니아 및 SO2 황동은 응력 부식 균열이 발생합니다. 새로 연마한 황동 장식품은 공기에 일정 시간 노출된 후에도 표면이 칙칙해지거나 특정 부위에 검은 반점이 생길 수 있습니다. 따라서 황동 장식품은 일반적으로 내식성을 향상시키기 위해 표면 착색 또는 전기 도금 처리가 필요합니다.
(2) 주조 공정 성능
황동의 응고 범위는 매우 작기 때문에 액체 금속의 유동성이 좋고 충전 능력이 우수하며 수축 공동 경향이 낮습니다. 녹는 동안 아연은 큰 증기압을 생성하여 구리 액체에서 가스를 효과적으로 제거하여 황동에 기공이 형성되기 어렵게 만듭니다. 주석 청동보다 용융 온도가 낮고 주조가 비교적 편리하여 작은 주얼리 조각을 쉽게 주조할 수 있습니다. 또한 구리 공예품의 주조에도 일반적으로 사용됩니다.
(3) 기계적 특성
황동의 아연 함량이 다르기 때문에 기계적 특성도 달라집니다. α 황동의 경우 아연 함량이 증가함에 따라 σb와 δ 모두 지속적으로 상승합니다. (α+β) 황동의 경우 아연 함량이 약 45%로 증가하면 실온 강도가 지속적으로 향상됩니다. 아연 함량이 더 증가하면 더 부서지기 쉬운 상 γ(화합물 Cu를 기반으로 한 고용체)가 나타나기 때문에 강도가 급격히 감소합니다.5 Zn8 ) 합금 구조에서. 아연 함량의 실온 가소성. 반면에 (α+β) 황동은 아연 함량이 증가함에 따라 지속적으로 감소합니다. 따라서 아연 함량이 45%를 초과하는 구리-아연 합금은 실용적인 가치가 없습니다.
(4) 가공성
단상 α 황동(H96~H65)은 가소성이 우수하고 냉간 및 고온 가공을 견딜 수 있습니다. 그러나 단상 α 황동은 단조와 같은 열간 가공 시 중온 취성이 발생하기 쉬우며, 특정 온도 범위는 일반적으로 200~700℃로 Zn 함량에 따라 달라집니다. 따라서 열간 가공 시 온도는 700℃ 이상이어야 합니다. 단상 α 황동에서 중온 취성 영역의 주된 이유는 두 가지 정렬된 화합물 Cu3 아연 및 구리9 합금 Cu-Zn 시스템의 정렬된 상 α 영역 내의 아연은 중저온 가열 중에 정렬된 변형을 거쳐 합금을 취성화하며, 또한 미량의 납 및 비스무트 유해 불순물은 구리와 입자 경계에 분포된 저융점 공융막을 형성하여 열처리 중에 입자 간 균열을 일으킵니다. 실습에 따르면 미량의 세륨을 첨가하면 중간 온도 취성을 효과적으로 제거할 수 있습니다.
2상 황동(H63~H59)은 합금 구조의 연성 상 α 외에도 전자 화합물인 CuZn을 기반으로 하는 고용체 β를 가지고 있습니다. 이 상은 고온에서 높은 연성을 가지며, β' 상(정렬된 고용체)은 저온에서 단단하고 부서지기 쉽습니다. 따라서 (α+β)황동은 뜨거운 상태에서 단조해야 합니다. 아연 함량이 46%~50%보다 큰 황동은 그 특성으로 인해 단단하고 부서지기 쉬우며 압력으로 가공할 수 없습니다.
비교적 섬세한 장신구의 경우 황동은 일반적으로 냉간 가공을 통해 가공됩니다. 와이어, 시트 및 판재와 같은 황동 소재는 냉간 가공을 통해 최종 제품을 얻는 데 사용할 수 있습니다. 물론 가공 과정에서 황동의 가소성을 회복하고 작업 경화로 인한 균열을 방지하기 위해 중간 어닐링이 사용됩니다. 그림 2-7은 황동으로 만든 랍스터 걸쇠를, 그림 2-8은 황동으로 만든 팔찌를 보여줍니다. 황동판은 밀기, 뚫기, 집기, 비틀기, 당기기 등 다양한 수작업 기법을 사용하여 동판 표면에 이미지를 조각하는 조각에도 사용할 수 있습니다. 그런 다음 새겨진 이미지를 24K 금 보호층으로 전기 도금하여 "금 조각 그림"을 완성합니다.
(5) 용접 성능
황동의 용접 성능이 좋습니다. 대형 공예품의 경우 일반적으로 가스 용접이 사용되며, 섬세한 보석류의 경우 일반적으로 토치 용접이 사용됩니다.
(6) 연마 성능
황동의 절단 성능이 우수하고 보정, 연마 및 마무리와 같은 작업을 견딜 수 있습니다. 기존의 주얼리 마감 방법을 사용하여 매우 밝은 마감으로 주얼리를 연마할 수 있습니다.
그림 2-7 황동 가공 랍스터 걸쇠
그림 2-8 황동 팔찌
2. 컵로니켈
2.1 컵로니켈의 종류
큐로니켈은 일반 큐로니켈, 복합 큐로니켈, 산업용 큐로니켈의 세 가지 카테고리로 나눌 수 있습니다.
(1) 일반 백동
구리-니켈 이원 합금을 일반 컵로니켈이라고 하며, 일반적으로 문자 B로 표시되며, 다음 숫자는 구리 함량을 나타내는데, 예를 들어 B30은 Ni 30%를 포함하는 구리-니켈 합금을 나타냅니다. 모델에는 B0.6, B19, B25, B30 등이 있습니다.
(2) 복합 큐로니켈
망간, 철, 아연, 알루미늄 등의 원소가 포함된 복합 황동 합금을 복합 황동이라고 하며, 문자 B로 표시되며 BMn3-12와 같은 합금 원소는 Ni3% 및 Mn12%가 포함된 구리-니켈-망간 합금을 나타냅니다. 복합 황동에는 네 가지 모델이 있습니다.
- 페로 큐로니켈. 모델에는 BFe5-1.5(Fe)-0.5(Mn), BFe10-1(Fe)-1(Mn), BFe30-1(Fe)-1(Mn)이 있습니다. 페로-큐프로니켈에 첨가되는 철의 양은 부식 균열을 방지하기 위해 2%를 초과하지 않으며, 특히 흐르는 바닷물 부식에 대해 강도가 높고 내식성이 크게 향상되는 특징이 있습니다.
- 망간-큐프로니켈. 모델에는 BMn3-12, BMn40-1.5, BMn43-0.5가 있습니다. 망간-쿠프로니켈은 저온 저항 계수가 낮고 넓은 온도 범위에서 사용할 수 있으며 내식성이 우수하고 기계 가공성이 좋습니다.
- 아연-큐프로니켈. 모델에는 BZn18-18, BZn18-26, BZn18-18, BZn15-12(Zn)-1.8(Pb), BZn15-24(Zn)-1.5(Pb) 등이 있습니다. 아연-큐프로니켈은 종합적인 기계적 특성이 우수하고 내식성이 뛰어나며 냉간 및 고온 가공 성형성이 우수하고 절단이 용이하며 와이어, 로드 및 플레이트 재료로 만들 수 있으며 계기, 계량기, 의료 기기, 생활 용품 및 통신 등의 분야에서 정밀 부품을 제조하는 데 사용됩니다.
- 알루미늄-큐프로니켈. 모델에는 BAl13-3 및 BAl16-1.5가 포함됩니다. 납 청동은 구리-니켈 합금에 알루미늄을 첨가하여 형성된 합금입니다. 합금의 특성은 합금의 니켈과 알루미늄 함량 비율과 관련이 있으며, Ni:Al=10:1일 때 가장 좋은 특성을 갖습니다. 일반적으로 사용되는 알루미늄-큐프로니켈은 주로 조선, 전력, 화학 산업 및 이러한 산업 분야의 고강도 내식성 부품에 사용되는 Cu6Ni1.5Al, Cu13Ni3Al입니다.
(3) 산업용 큐로니켈
산업용 큐로니켈은 구조용 큐로니켈과 정밀 저항 합금 큐로니켈(전기 큐로니켈)로 나뉩니다.
- 구조용 큐로니켈. 구조용 황동의 특성은 기계적 특성과 내식성이 우수하고 외관이 매력적입니다. 구조용 황동 중에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 B30, B10, 아연 황동입니다. 또한 알루미늄 황동, 철 황동, 니오븀 황동과 같은 복합 황동도 구조용 황동에 속합니다. B30은 황동 중 내식성이 가장 강하지만 상대적으로 가격이 비쌉니다. 아연 황동은 15세기부터 중국에서 생산되어 사용되었습니다. "중국 은"으로 알려진 니켈은 또는 독일은이 이러한 유형의 아연 황동에 속합니다. 아연은 구리-니켈에 대량으로 용해되어 고용체 강화 효과와 내식성을 생성할 수 있습니다. 아연 컵로니켈은 납을 첨가한 후 정밀 부품으로 가공할 수 있습니다. 따라서 기기 및 의료 기기에 널리 사용됩니다. 이 합금은 강도와 내식성이 높고 탄성이 좋으며 외관이 매력적이며 가격이 저렴합니다. 알루미늄 큐프로니켈의 알루미늄은 합금의 강도와 내식성을 크게 향상시킬 수 있으며, 그 침전물은 침전 경화 효과를 생성할 수도 있습니다. 알루미늄 큐프로니켈의 성능은 B30과 비슷하고 가격이 저렴하여 B30을 대체할 수 있습니다.
- 정밀 저항 합금용 큐로니켈(전기 큐로니켈). 정밀 저항 합금용 큐프로니켈(전기 큐프로니켈)은 열전 성능이 우수합니다. BMn 3-12 망간 구리, BMn 40-1.5 상수탄, BMn 43-0.5 코바 및 니켈 대신 망간을 함유한 새로운 상수탄(니켈이 없는 망간 큐프로니켈이라고도 하며 10.8%~12.5% 망간, 2.5%~4.5% 알루미늄, 1.0%~1.6% 철)은 다른 망간 함량을 가진 망간 큐프로니켈입니다. 망간 큐프로니켈은 높은 저항률과 저온 저항 계수를 가지고 있어 표준 저항 부품 및 정밀 저항 부품 생산에 적합하며 정밀 전기 기기, 가변 저항기, 미터, 정밀 저항기, 스트레인 게이지 및 기타 재료의 제조에 사용됩니다.
2.2 큐프로니켈의 간략한 역사
백동의 발명은 고대 중국의 야금 기술에서 뛰어난 업적입니다. 고대 중국에서는 백동을 "간"이라고 불렀습니다. "구당서 - 의복에 관한 논문"에는 이렇게 기록되어 있습니다: "일급 관리의 마차를 끄는 소만 백동으로 장식할 수 있다."라고 기록되어 있습니다. 이는 당나라 시대에 1급 궁중 관리의 소에만 백동으로 장식할 수 있다는 규정이 있었음을 의미하며, 당시 백동이 상당히 귀중했다는 것을 알 수 있습니다. 윈난성 사람들은 중국과 세계에서 가장 먼저 백동을 발명하고 생산했으며, 이는 국내외 학계에서 인정받고 있습니다. 고대 윈난성에서 생산된 백동은 "윈 백동"으로 알려진 가장 유명한 제품이기도 합니다.
고대 중국에서 제조된 백동 유물은 중국 전역에 판매되고 해외로 수출되었습니다. 연구에 따르면 진나라와 한나라 시대 초기에 신장 서쪽에 위치한 다샤 왕국에서 최대 20%의 니켈이 함유된 백동 동전이 주조되었다고 합니다. 동전의 모양과 구성, 당시의 역사적 상황을 고려할 때 중국에서 운반되었을 가능성이 매우 높습니다. 당나라와 송나라 시대에 중국산 니켈 백동은 이미 아랍 지역으로 수출되고 있었고, 페르시아인들은 백동을 "중국 돌"이라고 불렀습니다. 16세기 이후 중국산 백동은 전 세계에 판매되어 널리 호평을 받았습니다. 광저우를 통해 수출되어 영국 동인도 회사에 의해 유럽에서 판매되었습니다. 영어 용어인 '팍통' 또는 '페통'은 광둥어 '컵로니켈'을 음역한 것으로, 중국산 컵로니켈을 의미하며 특히 윈난성에서 생산되는 구리-니켈 합금을 지칭합니다.
17~18세기에 니켈 백동은 유럽에 널리 소개되어 귀중한 아이템으로 여겨졌습니다. '중국 은' 또는 '중국 백동'으로 불렸으며 서양의 현대 화학 산업에 큰 영향을 미쳤습니다. 16세기 이후 일부 유럽 화학자와 야금학자들은 중국산 백동을 연구하고 모방하기 시작했습니다.
1823년 독일의 하이네거 형제가 운남 백동을 성공적으로 복제했습니다. 얼마 지나지 않아 서양은 대규모 산업 생산을 시작했고 이 합금의 이름을 '독일은' 또는 '니켈은'으로 바꾸면서 진짜 윈난성 백동은 모호해졌습니다. 서방 국가들이 윈난성 백동을 성공적으로 복제한 후 중국산 백동의 수출량은 크게 감소했습니다. 19세기 후반에는 독일 은이 국제 시장에서 중국 백동을 대체하면서 중국의 백동 채굴과 야금업이 쇠퇴하게 되었습니다.
2.3 주얼리에서 큐로니켈의 적용
니켈을 구리로 녹여 함량이 16%를 초과하면 결과 합금은 은처럼 흰색이 됩니다. 니켈 함량이 높을수록 색상이 더 하얗게 변합니다. 순수 구리와 니켈을 결합하면 강도, 내식성 및 경도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 따라서 구리의 기계적 및 물리적 특성은 비교적 우수하지만 외관이 매력적이고 부식에 강하며 딥 드로잉 성능이 우수하여 보석에 적합한 소재입니다. 모조은과 모조 백금 주얼리를 만드는 데 널리 사용되며, 경도와 광택이 은 주얼리에 매우 가깝지만 가격은 훨씬 저렴합니다.
큐로니켈 소재로 만든 장신구에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 아연 큐로니켈이며, 일반적인 등급과 구성은 표 2-11에 나와 있고 아연 큐로니켈의 특성은 표 2-12에 나와 있습니다.
표 2-11 국내 아연 큐프로니켈의 화학 성분
| 성적 | 화학 성분 /% | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ni+Co | Fe | Mn | Zn | Pb | Si | P | S | C | Mg | Sn | Cu | 총 불순물 | |
| BZn 18-18 | 16. 5 ~ 19. 5 | 0.25 | 0.50 | 마진 | 0.05 | - | - | - | - | - | - | 63. 5 ~ 66. 5 | - |
| BZn 18-26 | 16. 5 ~ 19. 5 | 0.25 | 0.50 | 마진 | 0.05 | - | - | - | - | - | - | 53. 5 ~ 56. 5 | - |
| BZn 15-20 | 13.5 ~ 16. 5 | 0.5 | 0.3 | 마진 | 0.02 | 0.15 | 0.005 | 0.01 | 0.03 | 0.05 | 0.002 | 62.0 ~ 65.0 | 0.9 |
| BZnl5-21-1.8 | 14. 0 ~ 16.0 | 0.3 | 0.5 | 마진 | 1. 5 ~ 2.0 | 0.15 | - | - | - | - | - | 60. 0 ~ 63.0 | 0. 9 |
| BZnl5 -24-1.5 | 12. 5 ~ 15.5 | 0.25 | 0. 05 ~ 0. 5 | 마진 | 1. 4 ~ 1. 7 | - | 0.02 | 0. 005 | - | - | - | 58. 0 ~ 60. 0 | 0.75 |
| (류핑, 2007; 왕 비웬, 2007; 티안 롱장 및 왕 시탕, 2002; 국가 비철금속 표준화 기술위원회, 2012) | |||||||||||||
표 2-12 아연 큐프로니켈의 물리적 및 기계적 특성
| 성능 | 합금 | |
|---|---|---|
| BZnl5-20 | BZnl7-18-1.8 | |
| 액상점 / ℃ | 1 081.5 | 1 121.5 |
| 고상점/℃ | - | 966 |
| 밀도 ρ/g/cm-3 | 8. 70 | 8.82 |
| 열용량 c/J - (g-°C)-1 | 0.40 | - |
| 20-100℃ 선형 팽창 계수 α/℃-1 | 16. 6X10-6 | - |
| 열 전도성 λ/W-(m-℃)-1 | 25 ~ 360 | - |
| 저항률 ρ/μΩ-m | 0.26 | - |
| 저항 온도 계수 αR/℃-1 | 2X10-4 | - |
| 탄성 계수 E/GPa | 126 ~ 140 | 127 |
| 인장 강도 σb/MPa | 380 ~ 450 소프트 상태, 800 하드 상태 | 400 소프트 상태, 650 하드 상태 |
| 연신율 δ/% | 35 ~ 45 소프트 상태, 2 ~ 4 하드 상태 | 40 소프트 상태, 2.0 하드 상태 |
| 항복 강도 σ0.2 /MPa | 140 | - |
| 브리넬 경도 HB | 70 소프트 상태, 160 ~ 175 하드 상태 | - |
| 절단 성능(HPb63 - 3과 비교) / % | - | 50 |
| (류핑, 2007; 왕 비웬, 2007; 티안 롱장 및 왕 시탕, 2002; 국가 비철금속 표준화 기술위원회, 2012) | ||
2.4 큐프로니켈 소재의 개발
니켈 큐프로니켈은 보석 재료로서 많은 우수한 특성을 가지고 있지만 몇 가지 단점도 있습니다. 주요 첨가제 성분인 니켈은 희소성 있는 소재이기 때문에 큐프로니켈의 가격이 상대적으로 높습니다. 또한 여러 국가에서 니켈의 유해성에 대한 우려가 확산되면서 지퍼, 안경테, 동전, 수저, 장신구 등 사람의 피부와 접촉하도록 만들어진 제품은 피부 알레르기 반응을 일으킬 수 있습니다. 따라서 최근 몇 년간 니켈-쿠프로니켈 소재는 도전에 직면해 왔으며, 니켈이 없는 새로운 쿠프로니켈 합금의 개발이 특히 중요해졌습니다.
지금까지 니켈이 없는 큐프로니켈에 대한 대부분의 연구는 Cu-Mn-Zn 합금에 집중되어 왔으며, 각 합금 원소의 주요 역할은 다음과 같습니다.
(1) 망간
망간은 니켈이 없는 큐프로니켈 합금의 주요 첨가제 원소입니다. 구리 표면의 노란색과 빨간색 성분을 감소시켜 표백 또는 퇴색제 역할을 하여 합금의 색을 유색에서 무색으로 바꿀 수 있습니다. 망간은 고용체를 강화하여 합금의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 아연을 망간으로 부분적으로 대체하면 노화 균열 상태를 개선할 수 있습니다. 망간은 제련 시 아연의 증발을 억제하고 재료비를 절감할 수 있습니다. 그러나 망간 함량이 15%를 초과하면 합금은 α+β 다상 구조를 나타내어 가공 성능이 저하됩니다. 망간은 합금의 주조 성능에 해로운데, 제련 과정에서 망간은 쉽게 산화되어 고융점 망간 산화물 내포물을 형성하는데, 이는 밀도가 높고 용융 금속에서 떠다니기 어려워 주물에 내포물 결함이 발생하기 쉽습니다. 또한 망간은 합금의 수축률을 증가시켜 유동성을 감소시키고, 망간 함량이 높으면 합금의 가공 성능이 저하될 수 있습니다. 따라서 공정 성능의 관점에서 망간 함량이 너무 높지 않아야 합니다.
(2) 아연
아연은 고용체 강화를 통해 합금의 강도와 경도를 개선하고 합금의 융점을 낮추며 성형 성능을 향상시키고 합금 비용을 절감할 수 있습니다. 아연 함량이 너무 낮으면 강화 효과가 떨어지고 아연 함량을 높이면 강화 효과가 향상될 수 있습니다. 그러나 아연은 구리의 내식성을 크게 감소시키며, 특히 아연이 22%를 초과하면 합금이 α+β다상 구조로 변형되어 가공 성능이 저하되고 잔류 응력에 의해 유발되는 노화 균열 문제가 발생하기 쉽습니다. 아연 함량이 약 30% 미만인 경우 아연 함량을 높이면 Cu-Mn-Zn 합금의 색상에서 빨간색 성분이 감소하는 반면 노란색 성분과 밝기 값이 증가합니다. 아연은 또한 합금의 색상 안정성에 중요한 영향을 미치며, 아연 함량이 증가하면 인공 땀에 대한 합금의 변색 저항성이 감소합니다.
(3) 알루미늄
알루미늄은 모조 금 합금에서 가장 중요한 착색 원소 중 하나입니다. 알루미늄 함량이 증가하면 Cu-Zn-Al 삼원 합금의 밝기 값과 노란색 성분은 증가하고 빨간색 성분은 감소합니다. 알루미늄의 아연 등가 계수는 매우 높으며, 1%의 알루미늄은 6%의 아연과 동일하므로 알루미늄을 첨가하면 α 상 영역이 크게 감소합니다. 알루미늄은 합금 표면에 조밀 한 산화막을 형성하여 합금의 노화 균열 및 탈진 부식 문제를 개선 할 수 있으며, 또한 합금의 기계적 특성을 개선하는 데 도움이되는 고용체 강화를 생성 할 수 있습니다. 알루미늄 함량이 너무 낮으면 강화 효과가 불충분하고 노화 균열에 저항하기에 충분하지 않습니다. 그러나 함량이 4%를 초과하면 합금 제련 시 용융 금속의 정제가 어려워지고 복잡한 α+β 상 구조가 나타나 냉간 가공 성능이 저하됩니다.
(4) 주석
주석의 아연 등가 계수는 2이므로 소량의 주석을 추가해도 구조에 거의 영향을 미치지 않으며 합금은 단상을 유지합니다. 주석은 특정 고용체 강화 효과가 있습니다. 그러나 함량이 일정 수준을 초과하면 입자 경계에서 저 융점 상을 형성하기 쉬워 기계적 특성에 해를 끼칩니다. 소량의 주석은 또한 Cu-Mn-Zn 합금의 색상에 거의 영향을 미치지 않으며, 주요 역할은 합금 표면에 SO2 보호막을 형성하여 합금의 변색에 대한 저항성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 주석은 합금의 유동성을 높이고 주조 성능을 향상시킬 수 있지만 합금의 비용을 증가시킵니다.
(5) 희토류
미량의 희토류 원소 세륨은 입자 크기를 미세화하고 합금의 인장 강도와 연신율을 개선하며 합금의 냉간 가공 성능을 향상시킬 수 있습니다.
By comprehensively utilizing these elements, researchers at home and abroad have developed a series of multi-element nickel-free white Cu-Mn-Zn alloys, such as Cu- 12Mn -8Zn – 1Al – 0.04%Ce, Cu – 15Mn – 15Zn – 1Al, Cu – 20Mn – 20Zn – 0.3Al – 0.2Sn – 0.05Mg, etc.
3. 브론즈
황동과 백동을 제외한 다른 구리 합금을 청동이라고 합니다. 청동은 일반적으로 붉은 구리와 주석, 납 및 기타 화학 원소의 합금을 말하며, 청회색을 띠기 때문에 이름이 붙여졌습니다. 청동은 주석 청동과 비주석 청동으로 나뉘며, 주석 청동은 역사상 가장 오래된 예술적 주조 합금입니다. 비주석 청동은 현대에 개발된 새로운 유형의 청동으로, 실리콘과 알루미늄과 같은 원소를 사용하여 더 비싼 주석을 대체하는 동시에 주석 청동의 일부 특성을 더욱 개선했습니다. 청동의 가장 큰 장점은 내마모성이 뛰어나며 증기, 바닷물, 알칼리성 용액에 대한 내식성이 높아 고대 청동 예술품이 오늘날까지 완벽하게 보존될 수 있었던 중요한 이유이기도 합니다. 또한 청동은 녹는점이 낮고 주조 성능이 뛰어나며 기계적 성질이 우수합니다.
예술적 주조에 사용되는 청동에는 일반적으로 주석 청동, 실리콘 청동, 알루미늄 청동 등이 포함됩니다.
3.1 주석 청동
주석 청동은 5000년 이상의 역사를 가진 고대 주조 예술 구리 합금입니다. 상나라의 시무우 딩, 춘추 전국 시대의 제사 그릇, 비안종(청동 종) 등 중국 고대 주조 예술의 보물 대부분은 주석 청동으로 주조되었습니다.
(1) 주석 청동의 구조 및 성능 특성
주석 청동은 구리-주석 합금을 기반으로 하며, 그림 2-11은 Cu-Sn 이원 상 다이어그램으로 α, β, γ, δ 상이 있으며, 그 중 α상은 순수 구리에 용해된 주석의 치환 고체 용액으로 면 중심 입방 격자를 가지므로 순수 구리의 우수한 가소성을 유지합니다. β상은 전자 화합물 Cu를 기반으로 한 고체 용액입니다.5 몸체 중심의 입방 격자를 가진 Sn은 고온에서 존재하며 냉각 과정에서 분해됩니다. Γ 상은 β 상과 유사한 특성을 가진 CuSn 기반의 고체 용액입니다. δ상은 전자 화합물인 Cu를 기반으로 한 고체 용액입니다.31 Sn8 복잡한 입방 격자로 상온에서 존재하며 단단하고 부서지기 쉽습니다.
(2) 주석 청동에서 합금 원소의 역할
아연. 주석 청동에 아연을 첨가하면 주석 청동의 결정화 온도 범위를 줄이고 합금의 유동성을 개선하며 수축 캐비티를 생성하는 경향을 줄일 수 있습니다. 또한 아연은 용융 중에 증기압이 상대적으로 높으며 형성된 아연 증기는 구리 및 주석 원소의 산화를 방지하여 합금을 정화하고 기공을 형성하는 경향을 줄일 수 있습니다. 주석 청동의 구조와 특성에 대한 아연의 영향은 주석과 유사하며 2% 아연을 추가하면 1% 주석의 역할과 동일합니다. 그러나 아연의 가격은 주석보다 훨씬 저렴하기 때문에 아연을 사용하여 주석을 대체하여 비용을 절감할 수 있습니다. 아연 함량이 5%를 초과하면 패턴이 불분명해지고 부식에 대한 취약성이 증가하며 우아한 녹색 외층을 생성하기 어려울 수 있습니다.
리드. 납은 경도가 매우 낮고 주석 청동에 입자 형태로 분포되어 있어 합금의 내마모성을 개선하고 청동 가공을 용이하게 합니다. 동시에 납의 낮은 융점은 주석 청동의 유동성을 향상시킵니다. 응고되는 동안 납은 수상 돌기 사이의 틈새에 축적되어 수축을 줄이고 누출을 방지하며 일반적으로 약 5%의 납 함량에서 최상의 누출 방지 효과를 얻을 수 있습니다. 납은 청동에서 비중이 상대적으로 높고 납이 과다하면 중력 분리를 일으킬 수 있으므로 납 함유 주석 청동을 붓기 전에 교반하고 수냉 또는 금속 주형을 사용하여 냉각을 가속화하고 분리를 방지하는 것이 중요합니다.
니켈. 니켈은 청동 고용체에 무한히 용해되어 α 수상 돌기의 발달을 촉진하므로 소량의 니켈을 첨가하면 주석과 납의 분리를 줄일 수 있습니다. 1%~2% 니켈을 첨가하면 입자를 정제하고 기계적 특성, 내식성 및 열 안정성을 개선하며 청동의 주조 성능을 향상시킬 수 있습니다. 니켈의 양이 많을수록 청동은 더 하얗게 보입니다.
철. ④ 철. 철의 주요 기능은 니켈과 유사하며 입자를 정제하고 강도를 높이며 착색 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 함량을 5% 이하로 관리해야 하며, 그렇지 않으면 청동이 부서지기 쉽고 내식성이 떨어집니다.
알루미늄. 주석 청동에서 알루미늄은 착색을 어렵게 만드는 유해한 불순물입니다. 0.5% 알루미늄이 함유되어 있으면 표면이 진한 빨간색에서 황금빛 노란색으로 변한 다음 은백색으로 변합니다. 그러나 알루미늄은 무연 청동의 강도, 내식성 및 주조 성능을 향상시킬 수 있습니다.
인. ⑥ 인. 주석 청동을 탈산하고 주조 성능을 향상시키기 위해 0.03%~0.06% 인을 첨가해야 하며, 과도한 양은 취성 상 Cu를 쉽게 생성할 수 있습니다.3 P를 클릭하고 착색 효과를 줄입니다.
실리콘. 청동에 실리콘을 첨가하면 기계적 및 주조 특성이 저하되지만 내식성은 향상될 수 있습니다. 실리콘은 표면이 짙은 붉은색에서 갈색을 띠며, 때로는 매우 조밀한 SiO로 인해 보라색으로 보이기도 합니다.2 필름이 표면을 덮고 있어 채색이 어렵습니다.
주석 청동은 외관이 아름답고 가공 성능이 뛰어납니다. 고대부터 주조 공예품에 널리 사용되어 왔습니다. 표 2-13에는 예술적 주조에 일반적으로 사용되는 주석 청동 재료가 나와 있습니다.
표 2-13 예술적 주조용 주석 청동
| 이름, 성적 | 주요 화학 성분 /% | 불순물 /%≯ | 비고 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sn | Zn | Pb | A1 | Cu | Sb | Fe | Al | 합계 | |||
| ZCuSn2Zn3 | 1.8 ~ 2.2 | 2.5 ~ 3.5 | 마진 | 중국 표준 | |||||||
| ZCuSn3A12 | 2.5 ~ 3.5 | 1.5 ~ 3.5 | 마진 | 중국 표준 | |||||||
| ZCuSnl2Mnl | 10 ~ 15 | 0. 15 ~ 0. 25 | 0. 2 ~ 0. 3 | Mn 1.0 ~ 1. 25 | 마진 | 중국 표준 | |||||
| ZCuSn5Zn5Pb5 | 4.0 ~ 6.0 | 4.0 ~ 6.0 | 4.0 ~ 6.0 | 마진 | 중국 표준 | ||||||
| ZCuSn10Zn2 | 9.0 ~ 11.0 | 1.0 ~ 2.0 | 마진 | 중국 표준 | |||||||
| BC1 | 2.0 ~ 4.0 | 8.0 ~ 12.0 | 3.0 ~ 7.0 | 79. 0 ~ 83. 0 | 2.0 | 일본 표준 | |||||
| BC6 | 4.0 ~ 6.0 | 4.0 ~ 6.0 | 4.0 ~ 6.0 | 82. 0 ~ 87.0 | 2.0 | 일본 표준 | |||||
| BC7 | 5.0 ~ 7.0 | 3.0 ~ 5.0 | 1.0 ~ 3.0 | 86. 0 ~ 90. 0 | 1.5 | 일본 표준 | |||||
| G - CuSn5ZnPb | 4.0 ~ 6.0 | 4.0 ~ 6.0 | 4.0 ~ 6.0 | 84. 0 ~ 86. 0 | 0.3 | 0.3 | P0. 05 | S0. 10 | 독일 표준 | ||
| C90300 | 7.5 ~ 9.0 | 3.0 ~ 7.0 | 86.0 ~ 89. 0 | 0.2 | 0.15 | 0. 005 | Si0. 005 | 1.76 | 미국 표준 | ||
| (티안 롱장 및 왕 주탕, 2002) | |||||||||||
주석 청동은 예술품을 주조하는 데 사용되며 고온, 고습, 도시 폐기물 가스(주로 CO2, SO2, 가스 없음) 및 산성비에도 영향을 받습니다. 일반 대기에서 주석 청동의 부식 속도는 0.001mm/a, 해안 대기에서는 0.002mm/a, 산업 대기에서는 0.002~0.006mm/a입니다.
대형 야외 주조 작품은 햇빛, 온도 차이, 부식성 분위기에서의 용접으로 인한 응력으로 인해 균열이 발생할 수 있습니다. 주석 청동은 응력 균열 경향이 낮기 때문에 이러한 위험을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 예를 들어 홍콩의 톈탄불은 8% 주석과 4%로 만들어졌으며 나머지는 구리로 주조하고 용접하여 1989년에 완공되었습니다. 그 후 지금까지 홍콩 란타우섬의 묵유봉에 안전하게 서 있습니다.
3.2 공예 장식품에 청동을 적용하는 방법
청동은 아름다운 외관과 뛰어난 가공 성능으로 인해 고대부터 현재까지 공예 보석의 재료로 널리 사용되어 왔습니다.
고대에는 도구로 널리 사용되었을 뿐만 아니라 한나라의 청동 팔찌와 요나라의 청동 반지와 같은 섬세하고 복잡한 장신구에도 사용되었습니다. 오늘날 공예품과 보석에 청동을 적용하는 것은 특히 경제 수준의 향상, 청동 주조의 급속한 발전, 높은 시장 수요, 다양한 제품 및 다양한 복제, 모방 및 제작 방법으로 인해 큰 발전 잠재력을 가지고 있습니다. 도시 조각품, 사원 의식용 그릇, 불상, 장식용 그림, 수집품으로 널리 사용됩니다. 보석의 경우 청동은 다양한 장신구와 액세서리를 만드는 데도 사용됩니다. 예를 들어 그리스의 유명 패션 브랜드인 Folli Follie는 보석, 시계 및 액세서리를 디자인, 제조 및 유통하는 전문 업체입니다. 이 회사는 청동과 은을 결합한 프레셔스 브론즈 시리즈를 출시했습니다. 목걸이, 팔찌, 귀걸이는 불규칙적으로 둥글게 디자인되어 황금빛 햇살이 내리쬐는 대지를 연상시키는 향수를 불러일으킵니다. 다양한 소재의 조합과 실버의 신선함이 아름다운 곡선을 만들어냅니다. 이 고급스러운 보물들은 폴리 폴리의 화려한 특징을 그대로 담고 있으며, 진정한 패셔니스타의 우아함과 아름다움을 발산합니다.
홍콩 천단불 (청동)
랴오 왕조 청동 반지
한나라 시대 청동 팔찌
폴리 폴리 컴퍼니의 귀중한 청동 주얼리(청동+은)
카피라이팅 @ 소블링.쥬얼리 - Sobling. 맞춤형 주얼리 제조업체, OEM 및 ODM 주얼리 공장
섹션 IV 구리 주얼리의 장인 정신
1. 구리 주얼리를 위한 잃어버린 왁스 주조 공정
석고 몰드 주조는 주얼리 제작의 주요 방법이 되었으며, 구리 주얼리 로스트 왁스 주조의 일반적인 공정 흐름은 다음과 같습니다:
오리지널 모형 제작→ 고무 주형 제작(압축 주형, 가황, 개방 주형)→ 왁스 주형 제작(왁스 주입, 왁스 마감)→ 왁스 모형 나무 심기→ 주형 제작(주물 분말 슬러리 혼합, 진공, 슬러리 주입, 진공, 탈랍, 소각)→ 제련 및 주입(합금 전처리, 제련, 주입)→ 주물 세척(주물 분말 제거, 산침, 사전 연마)→ 후처리(주형 마무리, 세팅, 연마, 전기 도금) 순으로 진행됩니다.
1.1 오리지널 모델
공작물의 복잡성, 사양 및 고객의 품질 요구 사항에 따라 적절한 오리지널 버전 제작 방법을 결정합니다. 주얼리 오리지널 모델 제작 방법은 손으로 조각한 왁스 모델, 컴퓨터로 생성한 모델, 수공예 실버 모델 등 세 가지로 나뉩니다. 수작업으로 조각한 왁스 모델을 예로 들면, 주요 공정은 주문 확인 및 재료 절단→ 거친 마무리→ 미세 마무리→ 바닥 무게 제거→ 스톤 세팅 위치 열기→ 수리 등의 순서로 진행됩니다.
(1) 주문 보기 및 재료 자르기
크기, 석재 크기, 왁스 무게 제한 등 주문에 따른 고객 요구 사항을 파악합니다. 작업물에 적합한 왁스 재료를 선택한 다음 왁스 재료에 선을 표시하고 톱날이나 활톱을 사용하여 표시된 선을 따라 자릅니다.
(2) 거친 마무리
안쪽 및 바깥쪽 윤곽선을 포함하여 재료에 주요 선을 그립니다. 굵은 스트립을 사용하여 여분의 부분을 재봉합니다. 예비 가공을 위해 전기 행잉 플렉시블 샤프트 그라인더에 마무리 버를 설치하여 먼저 대략적인 윤곽을 만듭니다. 그런 다음 스틸 버로 전환하고 굵은 스트립과 마감 버 도구가 남긴 깊은 자국을 얕게 만듭니다(그림 2-13). 마지막으로 파일을 사용하여 스틸 버가 남긴 자국을 제거하여 표면을 매끄럽게 만듭니다.
그림 2-13 러프 마감 처리
(3) 미세 마감
미세 마감은 전체 왁스 샘플을 더욱 세련되고 미적으로 만족스럽게 만들기 위해 거친 마무리와 추가 가공을 기반으로 합니다. 먼저 나침반을 사용하여 왁스 샘플 템플릿에서 각 부분의 치수를 측정하고 보조 선을 그립니다. 이 보조 선을 기준으로 마무리 버로 여분의 왁스를 제거한 다음 스틸 버를 사용하여 이전 공정에서 남은 거친 자국을 부드럽게 다듬습니다. 크고 작은 주걱을 사용하여 왁스 샘플의 모서리나 튀어나온 부분을 수평을 맞추고 메스로 다듬습니다. 마지막으로 크고 작은 파일로 전체 왁스 샘플을 매끄럽게 다듬습니다.
(4) 하단 무게 제거하기
바닥 무게를 제거하는 목적은 공작물의 무게를 줄이기 위한 것입니다. 볼 버와 휠 버를 전동 행잉 플렉시블 샤프트 그라인더에 설치하고 볼 버를 사용하여 패턴 헤드의 바닥 또는 링 생크의 내부 원에 있는 과도한 왁스 재료를 제거합니다(그림 2-14). 일반적으로 파베 세팅을 위해 예약된 바닥 두께는 1.1mm, 라이트 골드 및 플러시 세팅의 경우 0.7mm, 베젤 세팅 및 채널 세팅의 경우 1.6mm입니다. 그런 다음 덴탈 버, 드릴 버, 수술용 칼 등을 사용하여 왁스 샘플의 하단 프레임을 다듬습니다. 하단 무게를 제거하는 동안 내부 캘리퍼를 사용하여 라이트 골드 위치, 파베 설정 위치, 채널 설정 위치 등의 치수를 자주 측정하여 편차를 방지하는 것이 중요합니다.
그림 2-14 하단 웨이트 제거하기
(5) 스톤 세팅 위치 만들기
스톤의 크기와 세팅 방법에 따라 스톤 위치를 열고 채널 세팅 및 베젤 세팅에 적합한 다이아몬드 드릴을 사용하여 지정된 스톤 위치에 구멍을 뚫은 다음 스틸 버, 작은 줄, 메스 등을 사용하여 조정하며, 스틸 버를 사용하여 스톤 위치를 직접 열 수도 있습니다.
(6) 수리
수리에는 수리된 제품이 주문 요건을 더 잘 충족할 수 있도록 특정 세부 사항을 조정하는 작업이 포함됩니다. 수리하는 동안 제품 무게 및 치수에 대한 주문 요구 사항에 따라 왁스 무게와 크기 간의 관계를 조정하고 조정하는 데 주의를 기울여야 합니다.
(7) 연마
나일론 천으로 왁스 플레이트의 표면을 닦아 매끄럽고 고르게 만듭니다.
(8) 실버 모델 복제
손으로 조각한 왁스 모형이 완성되면 고무 몰드를 복제하기 위해 은색 모형으로 주조해야 합니다. 그런 다음 주조된 실버 모형의 표면을 다듬어(그림 2-15) 표면 마감이 양호하도록 하여 실버 모형의 결함이 주물에 복제되지 않도록 합니다. 실버 모델의 모양, 치수 및 무게가 주문 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 또한 갈래 심기, 버클 및 단추 만들기, 귀걸이 매달기 등 손으로 조각한 왁스 모형이 완료할 수 없는 일부 프로세스를 보완합니다.
(9) 용접 스프루
스프 루는 주조 공정 중에 용융 금속의 흐름을 위한 채널을 남기도록 설계되었습니다. 주얼리 주조에서는 수축을 보완하기 위해 공작물에 라이저가 설정되어 있지 않기 때문에 스프 루는 액체 금속 충진을위한 채널이되었지만 작업의 수축을 위해 메이크업 내에서 액체 금속 응고 수축을 견뎌야합니다, 스프 루의 올바른 설정은 불충분 한 충전, 풀림, 다공성 및 기타 일반적인 결함과 같은 결함의 불합리성으로 인한 스프 루의 설정에 의해 직접 또는 간접적으로 용융 금형 주조의 주조의 많은 결함의 주조 기본 조건의 주조 품질을 보장하는 것입니다.
그림 2-15 실버 모델 완성하기
1.2 고무 몰드 제작
(1) 생고무 채우기 및 누르기
유성 펜을 사용하여 고무 몰드를 절단하기 위한 절단 위치로 모델 모양의 가장자리를 따라 절단선을 그립니다. 절단선 위치는 몰드 제거를 용이하게 하는 원리에 따라 결정됩니다. 실버 모형의 치수에 따라 고무판과 고무 입자를 준비하고, 실버 모형을 고무판의 적절한 위치에 놓고, 실리콘 고무판과 마스터판 사이에 틈이 없도록 끼우기, 감싸기, 끼우기, 채우기 등의 방법을 사용하여 마스터 모형의 틈, 오목한 곳, 돌 세팅 위치를 채웁니다(그림 2-16). 그런 다음 남은 고무판을 적용하며, 고무 몰드의 수명을 보장하기 위해 일반적으로 4겹 이상의 실리콘 필름으로 압착합니다. 몰드 프레임에 압착 된 후 고무 몰드의 두께는 프레임의 평면보다 약 2mm 정도 높습니다. 작업 중에는 실리콘 고무판을 깨끗하게 유지하고 실리콘 고무판 표면과의 직접적인 접촉을 피해야 하며, 대신 실리콘 필름이 접착된 후 표면의 보호 고무판을 떼어내야 합니다.
그림 2-16 충전 고무
(2) 가황
먼저 가황기를 예열한 다음 미리 압착된 실리콘 시트가 있는 몰딩 프레임을 넣고 손잡이를 조여 가열판을 몰딩 프레임에 대고 누릅니다. 가열판이 단단히 눌렸는지 주의 깊게 확인합니다(그림 2-17). 일반적으로 사용되는 고무의 가황 온도 범위는 143~173℃이며, 고무의 종류에 따라 최적의 온도가 다릅니다. 가열하기 전에 몇 분간 누른 다음 서서히 압력을 높입니다. 모델의 두께에 따라 가황 시간을 선택합니다(예: 두께 12mm의 경우 30분, 18mm의 경우 45분, 36mm의 경우 75분). 가황 시간이 끝나면 고무 몰드를 빠르게 제거하고 실온으로 자연 냉각된 후 몰드 개봉 작업을 진행하면 됩니다.
그림 2-17 황화
(3) 고무 몰드 열기
고무 몰드를 열려면 프레스 고무 몰드를 절단하여 원래 모델을 꺼내고 (그림 2-18) 샘플 모양의 복잡성에 따라 고무 몰드를 여러 부분으로 나누어 왁스 주입 후 왁스 몰드를 원활하게 제거 할 수 있도록합니다. 고무 몰드의 입구는 일반적으로 4 피트 위치 지정 방법을 사용합니다.
그림 2-18 개방형 금형
1.3 왁스 몰드 제작
보석의 미세한 특성으로 인해 왁스 몰드를 만들 때 왁스 사출기의 압력을 사용하여 고무 모델의 캐비티에 왁스 액체를 주입해야 합니다. 일반 공기압 왁스 사출기, 진공 왁스 사출기, 디지털 자동 왁스 사출기 등 많은 왁스 사출기가 존재합니다. 왁스 탱크에 왁스 재료를 넣습니다. 왁스 재료는 깨끗하게 유지해야 하며 왁스 탱크와 노즐의 온도를 필요한 온도에 맞게 조정해야 합니다.
왁스를 바르기 전에 실리콘 몰드를 열고 무결성과 청결 상태를 확인합니다. 몰드의 작고 복잡한 부분에 이형제를 뿌리거나 소량의 활석 가루를 뿌려 왁스 몰드를 쉽게 제거할 수 있도록 합니다.
왁스 주입 중 진공 펌프를 시동하고 왁스 온도가 0~75℃인지 확인합니다. 금형 내 왁스 부품의 복잡성에 따라 사출 시간과 공기압을 조정한 다음 금형을 균일하게 고정하여 왁스 사출 작업을 수행합니다(그림 2-19). 왁스 조각은 약 1분 동안 식힌 후 금형에서 제거할 수 있습니다. 몰드를 제거할 때 왁스 조각이 파손되거나 변형되지 않도록 주의해야 합니다.
왁스 틀을 제거한 후 조심스럽게 검사합니다. 섬광, 클램핑 자국, 불분명 한 꽃 머리 또는 겹치는 꽃 머리와 같은 결함이있는 경우 수술 용 칼로 다듬어야하며 모래 구멍과 부러진 발톱은 왁스 용접기로 수리하고 막힌 작은 구멍은 용접 바늘로 뚫을 수 있으며 왁스 틀의 변형은 40 ~ 50 ℃의 뜨거운 물에서 수정할 수 있습니다. 마지막으로 알코올에 적신 솜으로 곰팡이에서 왁스 부스러기를 제거합니다.
그림 2-19 왁스 주입
1.4 도금 왁스 모델 트리
그림 2-20 왁스 모델 트리 심기
1.5 석고 몰드 생산
(1) 투자 - 혼합 파우더 및 그라우팅
금형 제작 공정에서는 단순 분말 혼합기, 진공 추출기, 자동 진공 분말 혼합기 등 몇 가지 일반적인 기계 및 장비가 사용됩니다. 일반적인 석고 주조 분말 혼합 및 그라우팅 공정은 그림 2-21에 나와 있습니다.
그림 2-21 석고 주물 분말 혼합 및 그라우팅 공정의 개략도
왁스 모델 트리에 정전기가 발생하여 먼지를 쉽게 끌어당기기 때문에 그라우팅 전에 계면활성제나 희석 세제에 담가 증류수로 세척하고 건조할 수 있습니다. 파우더 혼합 및 그라우팅 과정에서 석고 슬러리의 경화 시간을 적절히 조절하는 데 주의를 기울여야 합니다. 너무 빨리 굳으면 가스가 제때 배출되지 않고, 너무 천천히 굳으면 분말이 슬러리에 쉽게 침전되어 고액 비율이 국부적으로 변화하여 보석의 상단과 하단의 거칠기가 달라질 수 있습니다.
주조 몰드가 완성되고 진공 작업이 수행된 후 석고 몰드가 완전히 굳고 경화되도록 1.5~2시간 동안 방치해야 합니다. 그런 다음 고무 베이스, 강철 플라스크 주변의 포장재 및 튄 슬러리를 제거하고 주조 금형의 측면과 표면에 자국을 만듭니다.
(2) 금형에서 왁스 제거
슬러리가 고형화된 후 왁스를 제거하는 방법에는 증기 탈왁싱 또는 번아웃 용광로에서의 건조 탈왁싱의 두 가지 방법이 있습니다.
스팀 탈왁싱은 왁스를 더 효과적으로 제거하고 환경에 도움이 될 수 있습니다. 물을 너무 세게 끓여서는 안 되며, 증기 탈왁싱 시간을 조절해야 하며, 그렇지 않으면 물이 튀어 금형에 들어가 금형 표면이 손상될 수 있습니다. 또한 왁스 세팅 주조에서 스팀 탈왁싱을 사용하면 주조 분말의 붕산 보호제가 희석되어 보석이 흐려지거나 변색되는 등의 문제가 발생할 수 있습니다.
번아웃 디왁싱은 번아웃 가마를 직접 사용하여 금형을 가열하여 왁스 재료가 녹아 금형 밖으로 흘러나오도록 하는 방법입니다. 왁스 재료의 끓는점이 낮기 때문에이 방법을 사용할 때 왁스 액이 심하게 끓으면 금형 표면이 손상되거나 왁스 액이 원활하게 배출되지 않으면 금형 표면층으로 스며들 수 있으며 둘 다 주물의 표면 품질이 저하 될 수 있습니다. 따라서 탈왁싱 단계에서 가열 온도와 속도를 제어하고 그에 맞는 단열 플랫폼을 설정하는 것이 중요합니다.
(3) 몰딩 번아웃
번아웃의 목적은 석고 몰드에서 수분과 잔류 왁스를 제거하여 원하는 고온 강도와 몰드의 공기 투과성을 달성하고 주입 중 몰드 온도 요구 사항을 충족하는 것입니다. 번아웃 시스템과 장비는 석고 몰드의 최종 성능에 큰 영향을 미칩니다.
보석 산업에서 사용되는 석고 번아웃 용광로는 일반적으로 저항 용광로를 채택하고 일부는 석유 연소 용광로를 사용합니다. 퍼니스의 유형에 관계없이 퍼니스 내부의 온도 분포는 가능한 한 균일해야합니다. 일반적으로 3면 가열을 채택하는 저항 번 아웃로가 일반적으로 사용되며 일부는 4면 가열을 사용합니다. 일반적으로 온도 제어 장치와 함께 제공되며 세그먼트 온도 제어를 달성 할 수 있습니다. 그러나 퍼니스 내부의 온도 분포가 충분히 균일하지 않고 번 아웃 중에 퍼니스 내부의 분위기를 조정하는 것도 어렵습니다. 최근에는 퍼니스 내부의 균일 한 온도 분포, 왁스 잔류 물 제거 및 제어 퍼니스 자동화에 초점을 맞춘 일부 고급 번 아웃 기술이 지속적으로 등장하고 있습니다. 예를 들어, 한 종류의 퍼니스는 회전 베드 방식을 사용하여 4면 모두에서 가열하여 균일하고 안정적인 열을 제공합니다. 석고 몰드를 균일하게 가열할 수 있어 왁스 세트 주조 공정의 요구 사항에 특히 적합합니다.
금형을 로스팅할 때는 적절한 로스팅 시스템을 구축해야 하며, 여러 민감한 단계에서 열 보존 플랫폼을 설정해야 합니다. 몰드는 최고 온도에서 3~4시간 동안 구워집니다. 잔류 탄소가 모두 연소 된 후에는 과도한 금형 온도로 인한 주물의 수축 및 다공성과 같은 결함을 방지하기 위해 금형 온도를 일정 온도로 낮추어야하지만 보석 조각은 일반적으로 매우 섬세하고 형성하기 어렵 기 때문에 완전한 충전을 보장하기 위해 차가운 금형 주입을 사용하지 않습니다. 그렇지 않으면 주물 표면이 거칠어지고 윤곽이 불분명해지기 쉽습니다. 일반적으로 공작물의 구조와 주조량에 따라 주조 중 금형 온도는 520~650℃ 사이입니다.
1.6 용해 및 붓기
(1) 합금 전처리
주얼리 주조 생산에서 주얼리 주조의 효과는 주얼리 합금의 상태와 밀접한 관련이 있습니다. 순수 금속과 중간 합금을 직접 혼합하여 부으면 불균일한 조성, 심한 손실, 구멍과 같은 결함 등의 문제가 발생하기 쉽습니다. 따라서 일반적으로 다양한 순금속과 합금 소재를 녹여 비드에 붓거나 잉곳으로 주조한 후 필요한 중량에 맞게 비율을 맞춰 주얼리 합금을 전처리하는 것이 필요합니다. 일반적으로 조립식 비드를 사용하는 방법이 선호되는데, 용융 금속이 도가니에서 흘러나와 냉각수에 떨어뜨리면 즉시 냉각되어 물방울로 분리되어 고체 금속 입자가 고형화됩니다(그림 2-22~2-24). 둥글고 적절한 크기의 합금 입자는 용융 공정 중 균일한 조성과 온도 제어에 유리하며 구멍, 모래 구멍, 딱딱한 점과 같은 결함을 줄이는 데 도움이 되며 금속 손실 제어와도 밀접한 관련이 있습니다.
그림 2-22 황동 입자
그림 2-23 큐로니켈 과립
그림 2-24 청동 입자
(2) 합금 제련
주얼리 합금의 일반적인 용융 방법은 토치 용융과 유도 용융의 두 가지 주요 범주로 나뉩니다.
토치 제련. 토치 제련은 간단한 도구와 장비를 사용하여 보석을 주조하는 전통적인 생산 방식입니다. 먼저 불꽃을 사용하여 금속을 녹인 다음 간단한 붓기 장비를 사용하여 수동으로 주조합니다. 토치 제련에 사용되는 연소 가스에는 가스와 산소, 천연 가스와 산소 등이 있습니다. 일반적으로 산소-아세틸렌은 온도가 너무 높아 금속 손실이 심하고 제어가 어렵기 때문에 사용하지 않습니다.
횃불 제련에는 일반적으로 점토 도가니를 사용합니다. 제련하기 전에 도가니의 품질을 주의 깊게 확인하고 내벽에 잔류 슬래그가 없는 매끄럽고 조밀한 유약 층이 있어야 합니다. 일반적으로 무수 붕사를 사용하여 슬래그 형성을 위한 플럭스를 준비합니다. 먼저 도가니를 예열한 다음 구리 입자를 추가하여 화염 강도와 특성을 적절한 수준으로 조정합니다. 구리 재료가 녹기 직전이면 액체 표면에 소량의 붕사를 뿌리고 유리 막대로 용융 금속을 고르게 저어줍니다(그림 2-25). 온도가 필요한 주입 온도에 도달하면 주입을 위해 금형을 꺼낼 수 있습니다.
제련 과정에서 온도와 화염 분위기를 제어하지 않으면 심각한 산화가 발생하여 특히 아연 산화 손실이 심한 황동 합금에서 용융 금속의 금속 손실 및 슬래그 오염으로 이어집니다. 제련 온도는 일반적으로 980~1020℃ 사이에서 제어되어 금속 손실을 줄이고 장시간 사용을 방지합니다.
그림 2-25 구리 합금의 토치 제련
유도 용해. 구리 주얼리 생산에서 유도 용해 방법은 구리 합금을 녹이는 데 널리 사용됩니다(그림 2-26). 용융 중 대기의 제어는 용융 금속의 품질에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 진공 용해, 불활성 가스 보호 용해, 화염 보호 용해 감소 등 여러 가지 방법이 있습니다. 진공 용융은 야금 품질에는 유리하지만, 진공이 아연의 휘발을 악화시켜 금속 손실이 심하고 조성 변동이 심하며 용융 연기가 진공 시스템을 쉽게 손상시킬 수 있기 때문에 구리 합금, 특히 아연 함량이 높은 황동 합금에는 적합하지 않습니다. 따라서 일반적으로 구리 합금을 유도 용해할 때 우수한 야금 품질을 얻기 위해 용융 금속 표면을 분리하고 보호하기 위해 아르곤 및 질소 또는 환원 화염과 같은 불활성 가스를 사용합니다.
그림 2-26 구리 합금의 유도 용해
(3) 붓기
주얼리 제품은 비교적 섬세하기 때문에 주조 과정에서 응고가 빠르게 일어나 유동성이 떨어집니다. 따라서 기존의 중력 주조는 적절한 모양을 보장하는 데 어려움을 겪고 있으며 용융 금속으로 금형 캐비티를 빠르게 채우기 위해 약간의 외력을 도입하여 완전한 모양과 명확한 윤곽을 가진 주물을 얻을 필요가 있습니다. 외력을 사용하는 방법에 따라 원심 주조와 정적 주조의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있으며 주조 공정의 자동화 정도에 따라 수동 주조 기계와 압력 주조 기계로 나눌 수 있습니다.
수동으로 따르기. 수동 주입은 일반적으로 토치 또는 유도 용해로 수행됩니다. 금속 액체가 제련되고 정제된 후 온도를 붓기 온도 범위에 맞게 조정합니다. 그런 다음 번아웃 용광로에서 금형을 제거하여 붓기를 준비합니다. 사용되는 장비의 유형에 따라 수동 주입에는 주로 원심 주조와 진공 흡입 주조가 포함됩니다.
그림 2-27은 일부 소규모 보석 가공 공장에 있는 간단한 기계식 변속 원심분리기입니다. 이 기계에는 유도 가열 장치가 없으며, 가스 산소를 사용하여 금속을 녹이거나 유도 용광로를 사용하여 금속을 용해하여 도가니에 붓는 방식이 없습니다. 석고 몰드를 회전 암의 몰드 베이스에 평평하게 놓고 회전 암이 시작됩니다. 원심력의 작용으로 용융 금속이 금형 캐비티로 들어가 주입 공정이 완료됩니다. 작업 중 품질에 영향을 미치는 요인은 많으므로 링크, 이어 스터드 등과 같은 작은 주얼리 품목을 붓는 데 적합합니다.
그림 2-27 간이 원심 주조기 수동 붓기
그림 2-28 석션기를 사용한 수동 따르기
주조 기계의 자동 주입. 주얼리 제품에 대한 품질 요구 사항이 증가하고 주얼리 산업의 기술 발전으로 자동 주조기는 주얼리 로스트 왁스 주조에서 매우 중요한 장비가 되었으며 제품 품질을 보장하는 중요한 기반이 되었습니다. 사용되는 외력의 유형에 따라 일반적으로 사용되는 주얼리 주조기는 원심 주조와 정적 주조의 두 가지 범주로 나뉩니다.
기존의 단순 원심 주조기의 단점에 대응하여 최신 원심 주조기는 유도 가열과 원심 주조를 통합하여 구동 기술 및 프로그래밍에서 상당한 발전을 이룩하여 프로그래밍 기능과 공정 자동화 제어를 개선했습니다. 그림 2-29는 구리 합금 주얼리 주조에 사용할 수 있는 주얼리 원심 주조기의 일반적인 용융 및 주조 챔버를 보여줍니다.
그림 2-29 원심 유도 주조기의 자동 주입 장치
가장 진보되고 널리 사용되는 정적 주조기는 자동 진공 압력 주조기입니다(그림 2-30). 이 유형의 기계에는 많은 모델이 있으며 여러 회사에서 생산하는 주조 기계는 각각 고유한 특성을 가지고 있습니다. 하지만 일반적으로 유도 가열, 진공 시스템, 제어 시스템 등으로 구성됩니다. 구조상 일반적으로 직립형이며 상부는 유도 챔버, 하부는 진공 주조 챔버입니다. 도가니의 바닥에는 구멍이 있으며 용융 중에 내화 플런저 막대로 밀봉됩니다. 주입할 때 플런저 로드가 들어 올려지고 용융 금속이 금형 캐비티에 부어집니다. 일반적으로 플런저 로드 내부에 열전대가 설치되어 용융 금속의 온도를 정확하게 반영할 수 있습니다. 자동 진공 주조기는 일반적으로 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 금속을 용융 및 주조하여 금속 산화 및 가스 흡수 가능성을 줄입니다. 컴퓨터 프로그래밍으로 광범위하게 제어되고 자동화 수준이 높으며 다공성 결함이 감소된 안정적인 품질의 주물을 생산하기 때문에 많은 제조업체에서 높은 평가를 받고 있습니다. 이 장비는 아연 함량이 낮은 구리 주얼리 주조에 소량으로 사용되며, 아연 함량이 높은 구리 합금의 경우 일반적으로 진공 시스템 손상을 피하기 위해 사용 빈도가 낮습니다.
그림 2-30 진공 압력 주조기의 자동 주입 장치
1.7 주조 청소
주물을 부은 후 약 15분 동안 방치한 다음, 주형을 물에 담금질하여 폭발성 석고 작업을 수행합니다. 주조 분말 몰드의 잔열이 냉각수와 만나면 물이 순간적으로 기화되어 주조 분말 몰드에서 주조 공작물이 분리되는 폭발성 분말 현상이 발생합니다.
고압 워터젯을 사용하여 공작물 표면에 남아있는 주조 분말을 씻어냅니다. 세척된 공작물은 일반적으로 검은색입니다. 세척한 주물을 불산, 황산 또는 염산의 수용액에 담급니다. 산에 담그면 주물의 여러 부분에서 잔류 주조 분말과 주물 표면의 산화된 내포물이 완전히 제거됩니다. 불산 용액에 구리 주얼리를 담글 때 농도는 약 5%이고 담그는 시간은 약 20분입니다.
주물 분말을 제거한 후에도 공작물은 여전히 나무와 같은 모양이므로 다음 공정을 준비하기 위해 스프 루에서 절단하고 분류하고 유형별로 분류해야 합니다. 먼저 주조 분말을 제거한 후 나무 모양의 블랭크의 무게를 측정하고 주조 공정 중 손실을 계산한 다음 스프 루 절단 작업을 수행합니다.
1.8 주조물 후처리
주얼리의 다양한 표면 효과를 구현하고 다양한 종류의 보석을 인레이하려면 주물의 후처리가 매우 중요합니다. 일반적으로 기계적 연마, 마무리, 세팅, 표면 처리(연마, 전기 도금, 착색 등) 등 몇 가지 주요 공정이 포함됩니다. 다음은 이러한 주요 프로세스에 대한 간략한 소개입니다.
(1) 마무리
마감 공정은 주얼리 블랭크의 통합, 피팅, 용접 및 거친 표면 처리를 통해 원래의 모델로 복원하는 작업입니다. 마감 절차는 주얼리 제작 과정에서 중요한 단계입니다. 마감 공정이 제대로 수행되지 않으면 주얼리의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 주얼리 제품의 카테고리와 구조적 특성에 따라 반지, 귀걸이, 체인, 팔찌 등 몇 가지 대표적인 유형으로 나눌 수 있습니다. 마감 공정은 동일하지는 않지만 일반적으로 다음과 같은 절차를 거칩니다.
셰이핑. 공작물을 원래 모델과 표준 치수로 복원합니다.
스프 루를 정리합니다. 먼저 거친 파일을 사용하여 스프 루와 표면을 매끄럽게 한 다음 부드러운 파일을 사용하여 공작물의 여러 부분을 매끄럽게 수리하여 매끄럽게 만듭니다(그림 2-31).
용접 또는 용접 수리 모래 구멍을 조립합니다. 피팅을 공작물의 적절한 위치에 용접하여 장식용으로 사용하거나 조립된 공작물을 고정합니다(그림 2-32). 공작물에 모래 구멍이 생기면 땜납을 사용하여 수리합니다.
그림 2-31 물 스프 루
그림 2-32 어셈블리 용접
명반 용액에 끓입니다. 용접 후 공작물은 표면에 검은 회색 물질을 형성하며, 명반 물에 끓인 후 제거하여 공작물 표면의 불순물을 청소할 수 있습니다(그림 2-33).
표면을 정리합니다. 슬라이딩 파일을 사용하여 링의 안쪽 원, 바깥쪽 원, 측면을 연마하여 표면을 매끄럽고 울퉁불퉁하지 않게 매끄러운 모양으로 만듭니다.
사포 연마하기. 사포는 공작물의 파일 자국을 제거하여 공작물의 표면을 매끄럽게 만듭니다(그림 2-34).
그림 2-33 명반 물에 끓이기
그림 2-34 사포 연마
(2) 세팅 스톤
세공은 다양한 색상, 모양, 질감의 보석을 세팅, 파일링, 조각, 깎기, 용접 등을 통해 결합하여 다양한 모양과 스타일을 만들어내는 기술적인 방법으로 공예품 및 장식품으로서 높은 가치를 지니고 있습니다.
일반적인 인레이 방법에는 주로 역파브 세팅, 프롱 세팅, 플러시 세팅, 이탈리아 세팅, 파베 세팅, 채널 세팅 및 보이지 않는 세팅이 포함됩니다. 스톤 세팅의 전체 프로세스는 세팅 전 준비, 세팅 작업, 세팅 후 표면 마감의 세 가지 주요 단계로 나뉩니다.
스톤 세팅 전 준비 작업. 크게 스톤 선택과 불 래커 적용의 두 단계로 나뉩니다.
스톤 선택: 주문에 따라 다양한 규격의 원석의 품질, 수량, 무게를 확인하여 요구 사항을 충족하는지 확인하는 작업입니다. 그런 다음 선별 및 분류를 거쳐 고객의 주문 수량에 따라 보석을 배정하고 세팅 부서에서 생산을 준비합니다.
파이어 래커 적용: 파이어 래커 손잡이에 공작물을 고정하여 작업자가 석재 상감 공정 중에 쉽게 잡고 조작할 수 있도록 하는 것입니다. 주로 귀걸이, 펜던트 및 기타 인레이 조각에 사용되며 다른 인레이 방법은 상품의 특정 처리 요구 사항에 따라 다릅니다.
설정 작업. 세팅 작업은 일반적으로 스톤 위치 측정, 스톤 위치 연마, 스톤 배치, 스톤 고정, 수리 등 5가지 기본 단계로 나뉩니다. 주요 인레이 방법에는 프롱 세팅, 파베 세팅, 채널 세팅, 플러시 세팅, 베젤 세팅, 인비저블 세팅 등이 있습니다. 프롱 세팅을 예로 들어 그 작업 단계는 그림 2-35에 나와 있습니다.
그림 2-35 프롱 설정 작동 과정의 개략도
표면 마감. 주로 파이어 래커 세척, 가장자리 마감, 가장자리 스크래핑의 세 단계로 구성됩니다.
파이어 래커 세척은 석재를 상감한 후 토치를 사용하여 작업물에 왁스를 구운 다음 작업물을 제거하고 테레빈유에 담가 왁스를 닦는 과정을 거칩니다.
가장자리 마감: 파일, 기계 버, 사포 등의 도구를 사용하여 작업물의 거친 표면을 매끄럽게 다듬어 석재 세팅 후 작업물의 표면을 매끄럽고 부드러운 상태로 복원하는 과정입니다.
가장자리 트리밍: 베젤 세팅, 채널 세팅, 플러시 세팅 후 공작물의 골드 엣지 안쪽의 버를 평평하게 하여 안쪽 엣지 라인을 매끄럽게 하고 표면을 밝게 만드는 과정입니다.
(3) 표면 처리
구리 합금 주얼리에는 여러 가지 표면 처리 방법이 있으며, 전기 도금은 가장 일반적으로 사용되는 표면 처리 방법 중 하나입니다. 일반적으로 전처리, 전기 도금, 후처리의 세 가지 주요 단계로 구성됩니다.
전처리. 연마는 주얼리의 외관을 가장 잘 표현하기 위한 핵심 공정입니다. 일반적으로 사용되는 장비에는 일반 폴리싱 머신과 디스크 폴리싱 머신이 있으며, 일반 폴리싱 머신은 단순 폴리싱 머신과 재활용 폴리싱 머신의 두 가지 유형이 있습니다. 연마 휠이 고속으로 회전하면 보석, 연마 휠 및 용융 버핑 컴파운드 사이에 고온이 발생하여 금속의 가소성을 향상시키고 표면의 미세한 요철을 개선하며 보석의 밝기를 높입니다(그림 2-36). 연마의 효과는 주로 가공할 표면의 특성, 즉 공작물 표면의 연마 및 평탄화 정도와 연마 공정 중에 사용되는 연마 재료의 유형 및 특성에 따라 달라집니다. 연마된 보석은 매끄럽고 완벽한 마감, 대칭적인 모양, 부드러운 선, 균일한 두께, 둥근 모서리 및 모서리가 있어야 하며, 갈래가 부러지거나 돌이 느슨해지는 등의 문제가 없어야 합니다.
광택을 낸 보석의 표면에는 왁스나 기름때가 거의 필연적으로 달라붙기 때문에 전기 도금 전에 탈지 처리를 해야 합니다. 일반적인 탈지 방법에는 초음파 탈지 및 전기 화학적 탈지가 있습니다. 초음파 탈지는 용제 및 화학적 탈지의 속도와 효과를 더욱 향상시킬 수 있으며 기판의 부식을 최소화하고 높은 탈지 및 정화 효율을 제공하여 미세 구멍과 블라인드 구멍이있는 복잡한 공작물에 특히 효과적입니다. 초음파 세척기는 주얼리 제작에 없어서는 안 될 장비가 되었습니다(그림 2-37). 과거에는 사각지대, 막힌 구멍, 손이 닿기 어려운 부분을 청소하는 것이 어려운 문제였지만 초음파 세척은 이 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 보석류는 대부분 복잡하고 미세한 구조의 공작물이기 때문에 특히 중요합니다.
그림 2-36 천 휠 연마
그림 2-37 초음파 그리스 제거
전기 화학적 탈지에는 알칼리성 전해질의 음극 또는 양극에 보석을 걸어두는 것이 포함됩니다(그림 2-38). 전기 분해 중에 보석 표면에서 빠져나오는 기포는 표면의 그리스 필름을 강하게 찢는 효과가 있으며, 상승하는 기포에 의한 교반이 지속적으로 오일을 운반하여 탈지 효과를 더욱 향상시킵니다. 전기 화학적 탈지 속도는 화학적 탈지 속도보다 빠르므로 효과가 좋습니다.
장신구는 전기 도금 탱크에 들어가기 전에 세척하고 약하게 에칭해야 합니다. 세척의 목적은 보석 표면에 부착된 액체를 제거하고 금속 이온의 증착을 촉진하며 전기 도금 용액의 오염을 방지하는 것입니다. 구리 주얼리는 일반적으로 그림 2-39와 같이 다단계 역전류 세척 생산 라인을 사용하여 도금 전에 세척합니다. 에칭의 주요 목적은 공작물 표면에 남아있을 수 있는 알칼리 용액을 중화하고, 공작물 표면의 산화막을 용해하며, 표면을 활성화하여 도금층과 모재 사이의 강력한 결합을 보장하는 것입니다. 에칭 용액의 농도는 일반적으로 1%~5%로 매우 묽고 재료의 표면 마감을 손상시키지 않으며 시간은 보통 몇 초~1분 정도에 불과합니다.
그림 2-38 전기 탈유
그림 2-39 도금 전 세척
전기 도금 작업. 구리 주얼리의 표면 전기 도금에는 일반적으로 은도금, 금도금 및 로듐 도금과 같은 여러 가지 방법이 포함됩니다. 금 도금 또는 로듐 도금의 경우 일반적으로 주얼리 표면에 니켈 층이 미리 도금되어 있습니다. 생산 중에는 도금 탱크의 전기 도금 용액과 다양한 주요 재료 지표를 정기적으로 모니터링하여 지표의 불일치를 방지하여 제품 품질 문제를 일으킬 수 있는 불일치를 방지해야 합니다.
도금 후 처리. 전기 도금 후 공작물을 먼저 도금 용액 회수 컵에 담그고 물로 헹구고 뜨거운 순수한 물에 담근 다음 스팀 세척기로 헹구고 마지막으로 열풍기로 건조합니다.
2. 구리 주얼리의 스탬핑 과정
스탬핑 공정은 구리 주얼리, 특히 흰색 주얼리 생산에 널리 사용되며, 대부분 스탬핑 공정을 사용합니다. 이 공정은 스테인리스 스틸 스탬핑 주얼리와 매우 유사하며 자세한 내용은 다른 글의 소개를 참조하세요.
3. 구리 주얼리의 전기 성형 공정
3.1 일렉트로포밍 기술 소개
그림 2-40 전기 성형 회로도
원하는 모양으로 만든 원래 금형을 음극으로, 전기 성형 재료를 양극으로 사용하고 양극 재료와 동일한 금속 염 용액에 함께 넣고 직류를가합니다. 전기 분해 작용으로 금속 전기 성형 층이 원래 금형 표면에 서서히 증착되어 원하는 두께에 도달하면 용액에서 제거되고 전기 성형 층이 원래 금형에서 분리되어 원래 금형의 모양에 해당하는 금속 복제품을 얻을 수 있습니다.
로스트 왁스 주조 공정에 비해 일렉트로포밍은 벽이 매우 얇은 대형 공작물을 생산할 수 있어 장식용 제품을 제작하는 데 특히 적합합니다. 일렉트로포밍의 가장 큰 단점은 효율성이 낮다는 점으로, 일반적으로 일렉트로포밍된 금속 층의 두께는 시간당 0.02~0.05mm입니다. 고농도 일렉트로포밍 용액을 적절히 사용하고 용액 온도를 높이며 교반을 강화하면 전류 밀도를 개선하여 일렉트로포밍 시간을 단축하여 일렉트로포밍의 효율을 높일 수 있습니다.
3.2 구리 주얼리의 전기 성형 공정
구리 주얼리의 일반적인 전기 성형 공정에는 주형 조각, 주형 복제, 왁스 주형 주입, 왁스 주형 마감, 은판 도포, 전기 성형, 마감, 왁스 제거 및 연마가 포함됩니다.
(1) 왁스 몰드 제작
왁스 몰드 제작에는 왁스 재료 디자인, 몰드 조각, 몰드 복제, 왁스 몰드 주입 및 왁스 몰드 마감 작업이 포함됩니다. 대형 공작물을 만들 때는 점토 조각 템플릿을 사용하여 실리콘 및 왁스 몰드에 복사하기도 합니다.
왁스 몰드 조각하기. 고부조, 저부조, 투각 및 선 조각 기법을 사용하여 왁스 템플릿에 조각합니다. 먼저 디자인 의도와 공정 조건에 따라 조각 도구를 사용하여 왁스 재료를 일정한 형태로 만들어 기본 형태를 결정하는 초기 러프 조각을 수행하고, 초기 러프 공정 후에는 이전 단계의 여러 단점을 보완하고 왁스 틀의 표면을 매끄럽고 광택 있게 만들기 위해 미세 조각 및 세부 마감 작업을 수행합니다.
몰드 복제하기. 검증된 조각 왁스 모델을 고무 몰드에 복사하여 대량 생산의 목적을 달성합니다.
작은 구리 보석의 경우 먼저 유리 표면에 왁스 모델을 고정하고 사포로 둘러싸고 모델과 사포 튜브 사이에 일정한 거리를두고 균일하게 혼합 된 실리콘을 진공 청소기로 청소하고 사포 튜브에 주입 한 다음 (그림 2-41) 실제 상황에 따라 접착제를 진공 청소기로 청소하고 접착제를 주입합니다. 실리콘을 채운 후 진공 기계에 넣어 진공 청소기로 청소하고 마지막으로 진공 청소기로 청소 한 사포 튜브를 적절하고 안정적인 위치에 놓아 자연 건조시킵니다.
그림 2-41 고무 몰드 복제
큰 구리 장식품의 경우 일반적으로 템플릿에 접착제를 먼저 바른 다음 석고를 사용하여 복제하는 방법이 채택됩니다. 모델을 디스크에 고정하고 브러시를 사용하여 준비된 실리콘을 템플릿에 적용합니다. 첫 번째 레이어가 자격을 갖춘 후 두께가 3~5mm가 될 때까지 브러싱을 두 번 더 반복합니다. 오일 클레이를 사용하여 더 큰 오목한 구멍을 채웁니다. 그런 다음 적당한 양의 물을 사용하여 좋은 석고 페이스트를 혼합하고 납작한 삽과 손(고무장갑 착용)으로 약 20~30mm 두께의 석고 진흙을 몰드 플레이트에 긁어내고 닦아냅니다. 긁어 내고 닦는 것은 모델 모양의 복잡성에 따라 생산의 여러 부분으로 나뉘며, 고무 몰드와 모델을 쉽게 제거 할 수 있도록 3 ~ 4 개 또는 여러 조각으로 복잡한 두 조각으로 나뉩니다. 작업 후 전체 몰드를 자연 건조시키고 고무 망치로 분해 된 석고 층을 두드려서 자연 건조시킵니다.
금형 절단. 메스를 사용하여 적절한 위치에서 실리콘 층을 자르고 모델을 제거합니다. 몰드를 절단할 때는 부은 왁스 몰드를 접시에서 쉽게 마무리(긁어내기)할 수 있도록 수리하기 쉬운 부분을 선택합니다. 사람이나 동물 조각의 얼굴 특징을 자르지 않도록 주의하세요. 몰드를 자른 후 실리콘 몰드의 품질을 확인하여 기포가 있는지, 실리콘 몰드가 서로 단단히 맞물려 있는지 확인합니다. 큰 장식물의 경우 잘라낸 실리콘 몰드를 닫고 석고를 사용하여 몰드를 분해하여 실리콘 몰드를 함께 고정하고 고정 한 다음 접착제 라인과 접착 테이프를 사용하여 단단히 고정합니다.
왁스 몰드 주입 ④ 왁스 몰드 주입. 공기 압축기의 가스를 사용하여 고무 몰드 내부의 불순물을 날린 다음 몰드를 전기 오븐에 넣고 약 5분간 예열하여 몰드의 온도가 60~65℃가 될 때까지 예열하고 수분을 제거합니다. 오븐에서 몰드를 꺼내 닫은 다음 고무 밴드로 고정하여 이음새가 완전히 밀봉되었는지 확인합니다. 철 숟가락을 사용하여 전기 가열 탱크에서 왁스를 떠서 고무 몰드에 붓고 (그림 2-42) 진공 진동 기계에 넣어 1~2 분 동안 진공 청소기로 청소하고 왁스 보충제를 제거한 다음 다시 1~2 분 동안 진공 청소기로 청소합니다. 주입, 보충, 진공 청소가 완료되면 고무 몰드를 작업대 위에 올려 자연 냉각시킵니다. 주입구가 굳으면 찬물을 채운 플라스틱 대야에 몰드를 세워 왁스 응고를 가속화합니다. 굳는 시간은 왁스의 양에 따라 다르며 일반적으로 30분 이상, 때로는 최대 하루까지 걸립니다. 고무 몰드 안의 왁스 모형이 완전히 굳으면 고무 밴드와 테이프를 풀고 고무 몰드를 열어 왁스 모형을 제거합니다.
왁스 몰드 마감. 왁스 스크레이퍼 또는 수술용 칼을 사용하여 왁스 몰드에서 플래시, 왁스 자국, 스프루 등을 제거하고(그림 2-43), 왁스 몰드의 전체 표면을 아름답고 매끄럽게 만듭니다. 전기 납땜 인두를 사용하여 왁스 몰드의 작은 구멍과 기타 결함을 채우거나 여러 왁스 부품을 연결하기 위해 왁스를 점으로 찍습니다. 왁스 몰드 표면을 휘발유로 닦아 깨끗하고 매끄럽게 만듭니다.
그림 2-42 왁스 몰드 주입
그림 2-43 왁스 몰드 마감
(2) 전기 성형
중공 전기 성형은 은판 코팅과 전기 성형 기술을 사용하여 왁스 몰드를 기반으로 주얼리 조각을 중공 전기 성형하는 공정입니다. 대형 제품이나 특별한 요구 사항이 있는 제품의 경우 표면 처리 처리를 위해 전기 도금도 필요합니다.
행잉봉을 삽입합니다. 주조 탱크의 전기 성형이 용이하고 고정 및 전도성을 달성하려면 행잉 로드를 왁스 몰드에 삽입해야 합니다.
은판(전도성 층)을 바릅니다. 왁스 몰드는 전도성 재료가 아니기 때문에 왁스 몰드 표면에 균일한 은판 층을 도포해야 합니다. 은판의 자연 건조 과정에서 용매의 아세톤이 증발하고 왁스 몰드 표면에 매우 얇은 전도성 층이 형성되어 전기 성형 공정이 준비됩니다(그림 2-44).
그림 2-44 은판 코팅
예약된 구멍을 엽니다. 왁스와 은판을 제거하고 장식품의 금속 순도를 보장하려면 후처리를 위해 예약 된 구멍을 남겨 두어야합니다. 이렇게 하면 완제품에 구멍을 뚫어 금속 손실이 증가하고 제품 스크랩이 발생할 가능성을 방지할 수 있습니다. 예비 구멍을 여는 것은 두 가지 사항을 따라야합니다. 첫째, 미학에 영향을 미치지 않아야하며 상대적으로 숨겨진 위치에 배치해야하며 둘째, 수량과 크기가 적절해야합니다. 따라서 왁스 조각, 문자 조각, 막대 삽입, 후가공 등 다양한 공정과 조화를 이루어야 하며 단독으로 할 수 없습니다.
무게 측정. 주물의 무게를 파악하고 제어하기 위해 전자 저울에 철제 걸이 막대가 달린 왁스 몰드를 올려놓습니다.
전기성형을 위해 몰드를 탱크에 넣습니다. 왁스 몰드는 탱크에 넣기 전에 깨끗한 물로 세척하여 표면의 먼지를 제거해야 하며, 그렇지 않으면 먼지로 인해 주조에 구멍이 생길 수 있습니다. 왁스 몰드에 더 많은 홈이있는 영역은 주조 실린더의 금속 메쉬를 향해야 홈에서 더 빠른 붓기 속도와 더 균일 한 주조 층을 보장합니다. 그렇지 않으면 홈의 주입 속도가 느려져 탈형 후 주조 층이 얇아져 연삭 및 왁스 제거 중에 천공이 발생할 수 있습니다.
예상 시작 시간에 계량을 위해 주물을 꺼냅니다. 무게가 필요한 범위를 충족하면 시동을 걸고 세척한 다음 주물에서 매달린 막대를 등록하고 다음 공정 작업으로 넘길 수 있습니다.
(3) 표면 처리
구리 전기 성형 부품은 일반적으로 표면에 금도금을 해야 합니다. 플러시 샌드 제품의 경우 일반적으로 구리 전기 성형 직후에 얇은 금 층을 도금합니다. 금도금 공정은 물과 제품에 대한 구리 일렉트로포밍 부품의 표면 처리 후에 이루어집니다. 일반적인 표면 처리 작업에는 마감, 드릴링, 왁스 제거, 연마 및 금도금이 포함됩니다.
마무리. 캐스트 표면에 예비 처리를 수행하여 버를 제거합니다.
왁스 제거. 주물 내부의 왁스를 제거하여 속이 빈 다층 주얼리 공예 주물을 완전한 금속 몸체로 만들 수 있습니다.
먼저 150~300℃의 전기 오븐에 보석을 20~30분간 넣어 보석의 왁스를 태웁니다. 뜨거울 때 꺼내 초음파 왁스 제거기에 넣어 남은 왁스를 제거합니다. 왁스를 제거한 후 주얼리를 꺼내 내부에 물을 부은 다음 초음파 세척기에 주얼리를 넣어 세척합니다. 수돗물로 주물 표면을 헹구고 에어건을 사용하여 주물 안팎의 물방울을 날려 보낸 후 작업대에서 자연 건조시킵니다.
오븐에서 굽기. 액세서리 표면을 청소한 후 750℃의 오븐에 약 10~20분 정도 넣어 구워 모래의 수분과 불순물을 제거하여 붉은 반점이 생기는 것을 방지하고 내부 응력을 제거하며 액세서리의 취성을 변화시켜 주세요.
연마하기. 주물의 특정 부분을 연마하여 제품이 더욱 눈에 띄고 눈부시며 고상하게 보이도록 합니다.
금도금. 주요 목적은 공작물의 표면 보호를 강화하고 공작물 표면의 변색을 방지하는 것입니다. 공작물을 화학 탈지제에 넣고 전기 탈지 탱크에서 세척하여 표면의 기름을 제거합니다. 물 세척 후 금도금 작업이 수행됩니다.
