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보석에 사용되는 K 골드 합금 제작을 위한 궁극의 가이드
K금 합금의 특성과 특징에 대한 종합 가이드
소개: 소개
금 합금의 예술성을 정의하는 70가지 핵심 용어가 담긴 가이드를 통해 K 골드 주얼리의 기술을 마스터하세요. 원하는 색상과 강도를 얻기 위해 Au-Ag, Au-Cu, Au-Ni, Au-Pd의 완벽한 균형을 찾아보세요. 주조, 내식성, 피부 안전에 중요한 합금 구성의 기술도 알아보세요. 골드 필러 선택의 복잡성을 설명하는 이 가이드는 내구성이 뛰어나고 시각적으로 멋진 작품을 제작하는 방법을 알려드립니다. K 레드 골드의 깨지기 쉬운 파손 방지부터 K 화이트 골드의 백색도 개선까지, 일반적인 제작 문제에 대한 솔루션을 제공합니다. 전통과 혁신을 결합하여 시대를 초월한 우아함을 선사하는 태그호이어의 전문적인 인사이트를 통해 주얼리 제작 능력을 향상시켜 보세요.
목차
섹션 Ⅰ 금과 K 금 충전재의 합금
1. 금의 합금
금은 아름다운 색상, 뛰어난 화학적 안정성, 성형 공정 성능으로 인해 고대부터 필수적인 소재가 되었습니다. 보석 및 액세서리 소재. 순금으로 만든 보석은 소량, 고가, 휴대성 등의 장점이 있으며 가치 유지 및 장식 기능이 우수하여 역사적으로 우리나라의 다양한 민족에게 사랑받았습니다. 그러나 순금은 질감이 너무 부드러워 모양과 세팅에 적합하지 않아 전통적인 순금 주얼리는 상대적으로 단조롭고 쉽게 변형되거나 마모됩니다.
소비자들의 태도 변화에 따라 금 보석에 대한 사람들의 선호도는 더 이상 소재의 품질이 아니라 장식적인 모양과 색상의 다양성에 더 초점을 맞추고 있으며, 이는 K금 합금의 개발을 촉진했습니다. K금 합금의 개발은 금의 강도, 경도 등 기계적 특성을 개선하고 사용자의 감각적 요구 사항을 충족하며 재료비를 절감하는 것을 목표로 합니다. 순금에 일정 비율의 합금 원소를 첨가하여 해당 품질의 K 골드를 만들면 금 합금을 기본 재료로 한 K 골드 주얼리 또는 다양한 보석을 세팅한 K 골드 상감 주얼리는 순금 주얼리에 비해 색상, 품질 및 스타일이 뛰어납니다. 디자인과 가공 기술의 지속적인 발전으로 K 골드 주얼리는 개인화되고 예술적인 창의성으로 더 큰 시장 점유율을 확보하고 있습니다.
금은 첨가되는 합금 원소의 종류와 비율에 따라 물리적 특성, 화학적 특성, 기계적 특성 및 공정 성능이 달라지는 다양한 특성을 가지고 있습니다. 주얼리 금의 표준 기본 합금 시스템에는 Au-Ag 합금, Au-Cu 합금, Au-Ni 합금 및 기타 2원 합금 시스템과 Au-Ag-Cu, Ag-Ni-Cu 및 기타 3원 합금 시스템이 포함됩니다.
1.1 Au-Ag 합금
그림 3-9에는 Au-Ag 이원 합금 상 다이어그램이 나와 있습니다. 둘 다 액체 상태와 고체 상태 모두에서 무한히 용해될 수 있습니다. 금에 은을 첨가하면 녹는점이 낮아집니다. 은 함량이 증가함에 따라 녹는점은 지속적으로 감소하며, 액체와 고체 선 사이에 작은 온도 차이가 있습니다. 따라서 이 합금은 주조 성능이 우수하여 주얼리 주조의 품질을 보장하는 데 도움이 됩니다.
금에 은을 첨가하면 금의 색이 밝아지고 녹색을 띤 노란색으로 변할 수 있습니다. 은과 금은 면 중심의 입방 결정 구조를 가지고 있고 원자 반경이 거의 동일하기 때문에 금에 대한 은의 강화 효과는 두드러지지 않습니다. 예를 들어 75％Au-25％Ag로 구성된 18K 금의 경우 어닐링 경도는 HV32에 불과하고 인장 강도는 185MPa에 불과하여 상대적으로 강도와 경도가 낮습니다. 그러나 연신율은 여전히 36 %에 도달하여 우수한 유연성과 냉간 가공 성능을 보여줄 수 있습니다. 따라서 Au-Ag 합금은 보석용 K 옐로우 골드를 개발하는 데 자주 사용됩니다.
1.2 Au-Cu 합금
이진 합금 상 다이어그램은 그림 3-10에 나와 있습니다. 이 둘은 액체 상태에서 무한히 용해될 수 있습니다. 구리 함량이 증가함에 따라 합금의 융점이 급격히 감소하고 구리 함량이 20％를 초과하면 합금의 융점이 점차 다시 증가합니다. Au-Cu 합금의 응고 결정화 간격은 특히 구리 함량 15％~25％ 범위에서 작으며, 합금의 결정화 간격이 거의 없어 주조 성능이 우수하고 수축 경향이 낮습니다. 응고 후 합금은 고온 영역에서 단일 고체 용액입니다. 계속되는 냉각 과정에서 중간 온도 환경에서 주문 변형이 발생하여 AuCu [wt (Au) = 75.6％] 중간상 및 AuCu3[wt(Au) = 50.8％] 중간 단계.
Au-Cu 합금의 화학적 조성은 기계적 특성에 큰 영향을 미칩니다. 구리 함량이 증가함에 따라 고용체(담금질) 합금의 강도는 급격히 증가하여 약 25％Cu에서 정점에 이르고, 구리 함량이 더 증가하면 강도가 급격히 감소합니다(그림 3-11). 구리는 일반적으로 사용되는 K금에 효과적인 강화 원소입니다. 열처리 공정은 또한 Au-Cu 합금의 기계적 특성에 큰 영향을 미칩니다. 구성이 75％Au-25％Cu인 18K 금을 예로 들면, 고용체 경도는 HV165이고 인장 강도는 514MPa입니다. 노화 처리 후 합금에 형성된 정렬상은 인장 강도를 약 910MPa로, 경도는 약 HV200으로 증가시킬 수 있습니다. 하지만 유연성이 감소하고 합금이 부서지기 쉬워져 냉간 변형 가공에 적합하지 않습니다.
금에 구리를 첨가하면 색이 붉은색으로 변하여 K 레드 골드의 주요 합금 원소가 됩니다. 구리는 합금의 기계적 및 가공 특성을 개선하기 위해 K 골드와 K 화이트 골드에도 자주 사용됩니다.
1.3 Au-Ni 합금
그림 3-12에는 Au-Ni의 이원 합금 상 다이어그램이 나와 있습니다. 금에 일정량의 니켈을 첨가하면 합금의 융점이 낮아져 니켈 함량 18％, 약 955℃에서 융점이 가장 낮아지고 합금의 결정화 간격이 최소화되어 합금의 주조 성능을 향상시키는 데 유리합니다.
그림 3-12 Au-Ni 이원 합금 상 다이어그램
Au-Ni 합금은 고온에서 단상 고용체입니다. 이 고용체는 온도가 특정 지점 이하로 떨어지면 2상 구조로 분해됩니다. 이러한 특성을 활용하여 Au-Ni 합금을 노화 처리하면 재료의 강도와 경도를 크게 향상시킬 수 있습니다(그림 3-13).
금에 니켈을 첨가하면 색이 밝아지고, 니켈 함량이 일정 수준에 도달하면 백금에 가까운 회백색을 띠게 되어 K 화이트 골드에서 가장 효과적인 표백 원소 중 하나가 됩니다. 하지만 니켈은 민감성 원소이므로 방출량이 특정 임계값을 초과하면 피부 알레르기를 일으킬 위험이 있습니다.
그림 3-13 열처리 공정이 Au-Ni 합금 경도에 미치는 영향
1.4 Au-Pd 합금
이진 합금 상 다이어그램은 그림 3-14에 나와 있습니다. 금에 팔라듐을 첨가하면 합금의 융점이 증가하고, 팔라듐 함량이 증가함에 따라 합금의 액상 및 고상 온도가 계속 상승합니다. 금이 풍부한 쪽에서는 결정화 간격이 상대적으로 커서 팔라듐 함량이 약 17％(at)일 때 약 51℃에 이르며, 팔라듐이 풍부한 쪽으로 갈수록 점차 감소합니다. 합금은 고온에서 단일 고용체 구조를 가지며 냉각 과정에서 특정 조성 범위를 가진 합금은 주문 변형 및 형성 순서 Au3Pd 상 및 AuPd3 정렬된 상으로 합금의 강도와 경도는 향상되지만 연성과 유연성은 감소합니다.
전반적으로 Au-Pd 합금의 융점은 상대적으로 높아 주조 난이도가 높아집니다. 고용체 Au-Pd 합금의 경도는 높지 않지만 연성이 우수하여 냉간 변형 가공에 유리합니다. 팔라듐은 금에 대한 표백 효과가 우수하고 K 화이트 골드의 기본 합금 시스템 중 하나이지만 팔라듐의 높은 가격은 재료비 증가로 이어집니다.
2. K 골드 충전재
K금은 순금에 일정 비율의 중간 합금을 첨가한 합금으로, 주얼리 업계에서는 일반적으로 충전재라고 합니다. 세트 주얼리에서 일반적인 K 골드 등급으로는 8K -10K, 14K, 18K가 있으며, 색상별로 K 옐로우 골드, K 화이트 골드, K 레드 골드 등이 있습니다. 따라서 K 골드 주얼리에는 충전재를 사용하는 것이 일반적이며, 충전재의 품질은 주얼리의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.
주얼리 업체는 순금 주얼리를 생산할 때 구매한 충전재와 순금을 혼합합니다. 여러 공급업체에서 제공하는 충전재의 성능은 때때로 크게 다를 수 있으며, 동일한 공급업체의 동일한 등급의 충전재라도 성능 변동이 발생하여 주얼리 회사의 생산에 영향을 미칠 수 있습니다. K 골드 충전재를 선택할 때는 다음 요소를 고려해야 합니다.
2.1 물리적 특성
K 골드 주얼리의 표면 장식 효과는 상당합니다. K 골드 주얼리의 경우 충전재를 선택할 때 충전재의 밀도, 색상, 자성, 융점 및 기타 측면이 K 골드 주얼리에 미치는 영향에 주의를 기울여야 합니다.
(1) 밀도.
충전재로 선택되는 합금 원소의 범위는 매우 광범위하며 각 합금 원소에는 원자 질량과 해당 밀도가 있습니다. 다양한 충전재 구성으로 제조된 K 골드의 밀도는 다양합니다. 부피와 등급이 고정된 주얼리의 경우 저밀도 소재를 사용하면 주얼리의 무게를 줄이고 제품 가격을 낮출 수 있습니다.
(2) 색상.
K 골드 주얼리의 경우 색상은 기본적인 물리적 특성입니다. 장식용 금 합금은 일반적으로 색상에 따라 유색 금 합금과 화이트 골드 합금의 두 가지 주요 카테고리로 나뉩니다. 필러의 합금 조성 비율을 변경하면 다양한 유색 금 합금 소재를 얻을 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 컬러 K 금에는 세 가지 시리즈가 있습니다: K 골드, K 화이트 골드, K 레드 골드이며, 대표적인 필러는 그림 3-15에 나와 있습니다. 또한 최근 몇 년 동안 해외에서는 금과 함께 독특한 색상의 복잡하고 부서지기 쉬운 금속 간 화합물을 형성할 수 있는 몇 가지 독특한 컬러 K 골드 필러 재료도 개발되었습니다.
(a) K 골드 필러
(b) K 화이트 골드 필러
(c) K 레드 골드 필러
그림 3-15 쥬얼리용 다양한 색상의 K 골드 필러
(3) 자성.
귀금속 주얼리인 K금 주얼리는 일반적으로 소재의 진위 여부에 대한 소비자의 의심을 피하기 위해 합금에 자성 이외의 다른 성질이 나타나기를 원합니다. 금은 자성을 띠지 않으며, K금 주얼리에는 다른 많은 금속 원소가 포함되어 있습니다. 필러 소재에 Fe, Co, Ni, Ga와 같은 자성 성분이 포함되어 있으면 K 골드 소재가 자성을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, K 화이트 골드는 일반적으로 표백 원소로 니켈을 사용합니다. 그림 3-13은 합금이 솔리더스 선 아래에서 특정 온도 이상에서는 단상 고용체임을 보여줍니다. 특정 온도로 천천히 냉각되면 상 분리가 시작되어 2상 영역이 형성됩니다. 온도가 약 340℃로 떨어지면 자기 전이가 일어나고 합금은 어느 정도의 자성을 나타냅니다.
(4) 융점.
대부분의 K 골드 주얼리는 석고 몰드 주조 기술을 사용하여 생산됩니다. 석고의 고온 열 안정성이 낮기 때문에 온도가 1200℃에 도달하면 열분해가 일어나 SO2 가스가 발생하여 주물에 기공이 생깁니다. 석고 몰드가 완전히 구워지지 않아 몰드 내부에 잔류 탄소가 남거나 금속 액체가 심하게 산화되어 다량의 산화동이 형성되면 이 분해 온도가 현저히 낮아집니다. 따라서 석고 몰드 주조의 안전을 보장하기 위해서는 합금의 융점을 제어하는 것이 필요합니다. 일반적으로 K 골드와 K 레드 골드의 녹는점은 약 900℃이며 석고 몰드 주조를 사용하면 괜찮습니다. 그러나 K 화이트 골드의 경우 표백 원소로 고융점 Ni, Pd를 사용하기 때문에 합금의 융점이 K 골드 및 K 레드 골드보다 높기 때문에 석고 몰드의 열 분해 위험이 있습니다. Ni, Pd의 함량이 매우 높으면 석고 몰드는 더 이상 생산 품질을 보장 할 수 없으므로 값 비싼 인산 결합 주조 분말이 필요하므로 의심 할 여지없이 생산 비용과 어려움이 증가합니다.
2.2 화학적 특성
주얼리의 경우 화학적 안정성이 필수적입니다. K 골드 주얼리의 화학적 안정성은 주로 변색 및 부식에 대한 내성에 반영되며, 이는 K 골드에 사용되는 필러 재료와 밀접한 관련이 있습니다. K금 합금의 내식성은 구성에 따라 다르며, 일반적으로 고순도 K금은 내식성을 향상시키는 데 유리합니다. 예를 들어 18K -22K 금은 일반 단일 무기산에 대한 내식성이 우수하고 14K 금도 내식성이 우수합니다. 하지만 강산 조건에서는 표면에서 구리와 은이 침출됩니다. 9K 이하의 금 합금은 강산 부식에 강하지 않으며 열악한 환경에서는 변색 및 변색됩니다. 그러나 K금 소재의 귀금속 함량만이 변색에 영향을 미치는 유일한 요인은 아니며, 변색과 변색은 합금 소재의 화학 성분, 화학 공정, 환경 요인 및 미세 구조의 복합적인 결과입니다. 저순도 K 골드에서 필러 재료의 조성이 K 골드의 잠재력을 향상시키고 조밀한 보호막을 형성하며 합금의 미세 구조를 개선하는 데 유리한 경우 화학적 특성이 우수하고 변색에 대한 저항성이 좋은 합금을 얻을 수 있습니다. 세 가지 주요 K 골드 계열 중 K 레드 골드는 구리 함량이 높아 표면이 변색되기 쉬우므로 이를 개선하기 위해 필러 재료에 유익한 합금 원소를 활용해야 합니다.
2.3 기계적 특성
골드 주얼리는 높은 광택을 오랫동안 유지하기 위해 합금의 경도를 개선하여 내마모성 요건을 충족해야 하며, 이어핀, 이어후크, 브로치, 스프링 등과 같은 주얼리의 일부 구조 부품은 우수한 탄성이 필요하고 합금의 경도를 향상시켜야 합니다. 하지만 금 자체의 경도 강도가 높아 인레이에 필요한 요건을 충족하기가 어려울 수 있습니다. K 골드의 목적 중 하나는 재료의 강도, 경도, 인성 및 기타 기계적 특성을 향상시키는 것입니다. 세 가지 대표적인 K 골드 중 니켈 표백 K 화이트 골드는 강도와 경도가 높고 탄성이 우수하여 강도, 경도, 유연성 간의 균형이 필요하며, K 레드 골드는 주문 전환이 일어나고 유연성이 떨어질 수 있어 충전재의 구성과 제조 공정의 조정 및 개선이 필요합니다.
2.4 프로세스 성능
필러 재료의 조성 설계는 다양한 가공 기술의 성능 요구 사항을 충분히 고려해야 합니다. 예를 들어, 용융 방법은 합금의 내산화성에 영향을 미칠 수 있으며, 동일한 합금을 토치, 대기 중 유도 가열, 보호 분위기 또는 진공 상태에서 용융할 때 일관되지 않은 결과를 얻을 수 있습니다. 또한 주얼리 생산은 주조, 스탬핑, 용접과 같은 다양한 가공 방법을 활용할 수 있으며, 각 방법마다 K 골드에 대한 성능 요구 사항이 다르기 때문에 필러 재료의 합금 원소 선택과 양이 결정됩니다. 필러 재료의 구성을 설계할 때는 너무 좁은 가공 범위로 인한 운영 문제를 피하기 위해 합금의 공정 운용성을 충분히 고려해야 합니다. 가공 성능은 주로 주조 성능, 플라스틱 가공 성능, 연마 성능, 용접 성능 및 재활용 성능과 같은 측면을 찾습니다.
(1) 캐스팅 성능.
합금의 주조 성능은 주조 주얼리의 표면 품질에 큰 영향을 미칩니다. 합금의 주조 성능 품질은 용융 금속의 유동성, 수축 및 다공성 경향, 변형 중 열 균열 경향 등 여러 측면에서 평가할 수 있습니다. 주조에 사용되는 K금은 결정화 간격이 작고 산화 경향이 낮으며 유동성이 좋고 충전 성능이 우수해야 합니다. 분산 수축 및 변형 균열이 빠르게 형성되지 않아야 완전한 모양, 정확한 윤곽, 조밀 한 결정화 및 건전한 구조를 가진 주조 보석을 얻는 데 도움이됩니다.
(2) 가소성 처리 성능.
가소성 가공 기술은 K 골드 주얼리 생산에 다양하게 활용됩니다. 드로잉 및 압연 기계를 사용하여 시트, 와이어 및 파이프를 만드는 것 외에도 공작 기계 켜기, 스탬핑 기계로 스탬핑, 유압 프레스 등 주얼리를 성형하는 데 자주 사용됩니다. 가소성 가공 제품의 품질을 보장하기 위해서는 소재의 고유한 가소성 가공 성능뿐만 아니라 운영 공정 사양을 정확하고 엄격하게 준수하는 것이 필수적이며, 이는 결정적인 영향을 미칩니다. 특히 인발, 압연, 스탬핑 및 유압 프레스와 같은 작업에서 합금의 경도가 너무 높지 않아야 하고 합금의 작업 경화 속도가 느려져 작업이 용이해야 하며 재료의 유연성도 우수해야 하는 금 소재는 우수한 가소성 가공 성능을 가져야 합니다. 그렇지 않으면 균열이 발생하기 쉽습니다.
(3) 연마 성능.
보석은 표면 품질에 대한 명시적인 요구 사항이 있으며, 대부분의 보석은 거울과 같은 광택을 내기 위해 연마해야 합니다. 이를 위해서는 연마 작업을 올바르게 실행해야 할 뿐만 아니라 합금 자체의 특성에도 주의를 기울여야 합니다. 예를 들어, 공작물은 모공이나 내포물과 같은 결함이 없는 세련되고 균일한 입자의 조밀한 구조를 가져야 합니다. 공작물의 입자가 거칠고 수축이나 기공과 같은 결함이 있는 경우 오렌지 껍질, 연마 함몰 및 혜성 꼬리와 같은 현상이 빠르게 발생할 수 있습니다. 딱딱한 내포물이 있는 경우에도 스크래치 및 혜성 꼬리 결함이 빠르게 나타날 수 있습니다.
(4) 재사용성 성능.
주조 주얼리 공정의 수율은 일반적으로 약 50퍼센트 또는 그 이하에 불과합니다. 주조할 때마다 많은 양의 스프 루 시스템과 재사용을 위한 폐기물이 발생합니다. 주얼리 회사는 생산 비용과 효율성을 고려하여 항상 가능한 한 많은 재활용 재료를 사용하고자 합니다. 합금의 용융 과정에서 휘발, 산화 및 가스 흡수의 불가피한 문제로 인해 합금, 합금의 구성은 각 주조마다 어느 정도 변경되어 합금의 야금 품질과 주조 성능에 영향을 미칩니다. 재사용 공정 중 합금의 성능 저하는 작동 공정뿐만 아니라 합금의 고유 한 재사용 성능과 밀접한 관련이 있으며, 이는 주로 합금의 가스 흡수 및 산화 경향과 도가니 및 주조 재료와의 반응성에 따라 달라집니다. 가스 흡수 및 산화 경향이 작을수록 도가니 및 주조 재료와의 반응성이 낮아지고 재사용성 성능이 향상됩니다.
(5) 용접 성능.
주얼리를 제작하는 동안 별도의 생산을 위해 공작물을 여러 개의 간단한 작은 부품으로 나눈 다음 이러한 작은 부품을 함께 용접해야 하는 경우가 종종 있습니다. 좋은 용접 품질을 얻으려면 땜납을 올바르게 사용하는 것 외에도 K 금의 용접 성능을 평가해야합니다. 용접된 부품의 열전도율이 좋으면 가열 과정에서 용접 부위에 열이 빠르게 축적되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 곧 전체 공작물 전체에 걸쳐 수행되므로 땜납의 용융에 도움이되지 않습니다. K 금이 가열 중에 산화되기 쉽다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 형성된 산화물 층은 땜납의 습윤성을 감소시켜 용접 이음새에 침투하지 못하게 하고 약한 용접, 잘못된 용접 및 용접 불량과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다.
2.5 안전
장시간 인체에 직접 접촉하는 주얼리는 안전성을 주얼리 소재 선택의 중요한 요소 중 하나로 고려해야 합니다. 필러 소재에는 카드뮴, 납, 방사성 원소 등 인체에 유해한 성분은 피해야 합니다. 또한 주얼리가 피부에 닿아 발생하는 알레르기 반응도 최소화해야 하는데, 예를 들어 표백 성분으로 니켈(Ni)을 사용하는 금 주얼리는 피부 알레르기를 일으킬 위험이 있습니다. 따라서 유럽위원회와 일부 국가에서는 주얼리의 니켈 방출률에 대해 엄격한 제한을 두고 있으며, 이는 니켈이 포함된 주얼리는 니켈 방출률에 관한 관련 기준을 충족해야 한다는 것을 의미합니다.
2.6 경제적 요인
K골드는 금과 그 필러 재료로 만든 합금입니다. 필러 재료의 가격은 생산 비용에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이며, 특히 합금에 많은 필러 재료가 필요한 저캐럿 K 골드의 경우 더욱 그렇습니다. 따라서 필러 재료의 합금 원소를 선택할 때는 널리 공급되는 저렴한 재료를 사용해야 하며, 고가의 귀금속은 피하거나 최소화하여 K 골드 원가를 절감해야 합니다.
섹션 II K 옐로우 골드
K 옐로골드는 영어로 캐럿 옐로골드라고 하는 옐로우 골드 합금을 말하며, 주얼리 업계에서는 18KY, 14KY 등 일반적으로 KY로 표기합니다. K금은 전통적인 컬러 금 합금으로 오랫동안 K금 주얼리 소재에서 중요한 위치를 차지해 왔습니다. 그러나 1990년대 이후 화이트 주얼리의 인기와 함께 K 골드 주얼리의 비율은 점차 감소하고 있습니다.
그럼에도 불구하고 K금은 상대적으로 우수한 가공 및 제조 특성으로 인해 여전히 주얼리 업계에서 널리 사용되고 있으며, 일부 제조업체에서는 K금을 사용하여 주얼리 블랭크를 만든 다음 로듐(Rh)으로 도금하여 K 화이트 골드 주얼리를 대체하기도 합니다.
1. Au-Ag-Cu 시스템에서 K 옐로우 골드의 구성과 성능
Au-Ag-Cu 합금은 금의 기본 합금 시스템으로, 금의 성능을 크게 결정합니다. Ag와 Cu는 금의 주요 합금 원소이며, 생산 과정에서 합금의 성능을 향상시키기 위해 일정량의 아연과 소량의 다른 성분이 첨가되는 경우가 많습니다. 합금 원소의 다양한 비율은 K 옐로우 골드 소재의 물리적 특성, 화학적 특성, 기계적 특성 및 공정 성능에 영향을 미칩니다.
1.1 Au-Ag-Cu 시스템에서 K 옐로우 골드의 물리적 특성
(1) 색상.
K 금의 Au-Ag-Cu 시스템에서 K 금 합금의 색은 구성 성분과 밀접한 관련이 있습니다. 합금에서 Ag, Cu 및 기타 합금 원소의 비율을 조정하면 다양한 색상의 K금 합금을 얻을 수 있습니다.
Cu 함량이 증가함에 따라 합금의 전자 전이 에너지가 감소하고 반사율 곡선이 낮은 에너지로 이동하여 적색광 대역(640~750nm)에서 반사율이 크게 증가하여(그림 3-16) K금 합금의 적색 지수가 점진적으로 증가합니다.
Ag 함량이 증가함에 따라 Au-Ag 합금의 전자 전이 에너지가 증가하고, Au의 반사율 곡선은 거의 평행하게 더 높은 출력으로 이동합니다. 그 결과 가시 스펙트럼의 빨간색과 노란색 광대역뿐만 아니라 녹색, 파란색, 보라색 대역도 강하게 반사되어 궁극적으로 전체 가시 스펙트럼에 걸쳐 고체 반사가 발생합니다(그림 3-17). 이로 인해 밴드갭이 넓어지고 K금 합금의 녹색 지수가 점차 증가합니다. 반사율을 개선하는 것은 합금의 Ag 함량이 높을 때 유리합니다.
금 합금의 색상에 대한 Ag와 Cu의 종합적인 영향에 따라 Au-Ag-Cu 합금은 풍부한 색상과 톤을 표시합니다(그림 3-18). Au가 풍부한 합금은 황금빛 노란색, Ag가 풍부한 합금은 흰색, Cu가 풍부한 합금은 빨간색으로 나타납니다. Au에 Ag를 첨가하면 Ag 함량이 증가함에 따라 합금의 색이 노란색에서 녹색 황색, 연한 녹색 황색, 연한 흰색, 마지막으로 흰색으로 점차 변합니다. Au에 Cu를 첨가하면 Cu 함량이 증가함에 따라 합금의 색이 노란색에서 적황색, 분홍색, 마지막으로 빨간색으로 점차 변합니다.
특정 등급의 K 옐로우 골드에 아연을 추가하면 K 골드 합금의 색상이 연한 적황색 또는 진한 황색으로 기울어집니다.
(2) 밀도.
고정된 조성을 가진 금의 경우 이론적 밀도 또한 일정합니다. 주조 주얼리 블랭크는 생산 과정에서 밀도가 높을 수 없으므로 합금 원소 비율의 영향을 정량적으로 설명하기 위해 주조 경도를 사용하는 것은 적절하지 않습니다. 그러나 주조 밀도와 이론 밀도의 차이는 여전히 주조 조각의 밀도를 간접적으로 반영할 수 있으며 필요한 재료의 양은 합금 밀도 대 왁스 몰드 밀도의 비율에 따라 계산할 수 있습니다.
합금 원소의 비율이 다르면 K 골드 소재의 밀도에 특히 영향을 미칩니다. 삼원 합금의 밀도와 화학적 조성 사이의 대응 관계(그림 3-19)는 실선이 합금 밀도의 등고선을 나타내며, 이는 Au-Ag 축을 향해 기울어져 있음을 보여주며, 이는 Cu가 Ag보다 합금 밀도에 더 큰 영향을 미친다는 것을 나타냅니다. 합금의 등급이 높아질수록 합금의 밀도도 그에 따라 증가하며, Au 함량이 높은 합금의 경우 등고선이 평행합니다. 같은 등급의 K 금의 경우, Ag 함량이 증가함에 따라 밀도 값이 증가하고 밀도 등고선이 점차 더 높은 값으로 이동합니다.
금은 합금 원소로 아연과 합금되는 경우가 많으며, 아연 함량이 증가하면 합금의 밀도가 어느 정도 감소합니다.
(3) 융점.
그림 3-20은 Au-Ag-Cu 합금의 리퀴더스 라인 온도 윤곽을 평면에 투영한 것입니다. 합금 등급이 증가함에 따라 리퀴더스 온도가 지속적으로 상승하고, Ag와 Cu의 결합으로 인해 합금의 융점이 감소하여 융점 윤곽선이 Ag-Cu 좌표선을 향해 열리는 돔 모양의 영역을 형성하며, 합금 등급이 상대적으로 낮은 경우 최저 융점이 약 750℃로 떨어집니다.
(4) 미세 구조.
Au-Ag-Cu 합금의 상 다이어그램(그림 3-21)은 세 가지 성분인 Au, Ag, Cu가 세 가지 유형의 이원 합금을 형성할 수 있음을 보여줍니다. 하나는 액체와 고체 상태 모두에서 완전히 혼합 가능한 Au-Ag 이원 합금이고, 다른 하나는 실온에서 Ag와 Cu의 용해도가 매우 작은 전형적인 공융 합금인 Ag-Cu 이원 합금이며, 또 다른 유형은 고온 영역에서 완전히 용해되어 연속적인 고용체를 형성하는 Au-Cu 이원 합금입니다. 410℃ 이하로 천천히 냉각되면 순서 변환이 일어나 AuCu를 형성합니다.3 및 AuCu 정렬 상입니다. 따라서 Au-Ag-Cu 삼원계 합금 시스템에서는 Ag-Cu 공융계에서 파생된 Ag가 풍부한 상과 Cu가 풍부한 상이 존재하며, Au 함량이 증가함에 따라 혼합 불가능한 2상 영역이 더 깊게 발달합니다. 이 영역은 투영 평면에서 Ag가 풍부한 모서리를 향해 아치형으로 나타나며(그림 3-22), 이는 Au-Ag-Cu 삼원 합금의 구조가 합금 원소인 Ag와 Cu의 비율과 관련이 있음을 나타냅니다.
그림 3-21 Au-Ag-Cu 합금의 위상도
그림 3-22 상온에서 고상 경계의 합금 투영의 Au-Ag-Cu 등온 2상 영역 (윌리엄 S. 랩슨, 1990년)
분석의 편의를 위해 Ag와 Cu의 함량을 환산 비율인 Ag로 표시합니다:
공식에서 Ag와 Cu는 각각 Au-Ag-Cu 합금에서 Ag와 Cu의 질량 비율을 나타냅니다.
Ag'를 구성 좌표로 사용하여 그림 3-19에서 18K 14K 및 10K 세 가지 색에 해당하는 세로 섹션을 준 이진 섹션 다이어그램으로 만듭니다(그림 3-23).
그림 3-23 Au-Ag-Cu 합금의 준이진 종단면(William S. Rapson, 1990에 따름)
합금은 'Ag'와 상 분리가 일어나는 영역에 따라 여러 유형으로 나눌 수 있는데, 예를 들어 18K Au-Ag-Cu 합금은 세 가지 대표적인 유형이 있습니다.
유형 I: Ag'는 0％~20％의 풍부한 Cu 합금 상 영역으로 고온에서는 단일 고체 용액이며 저온에서는 질서 변환을 거칩니다.
유형 II: 'Ag'는 고온에서는 20％-75％의 단일 고체 용액이며 저온에서는 혼합되지 않는 두 가지 상으로 분해됩니다.
유형 III: Ag'>75％, 고온 및 저온에서 단일 고체 용액.
Au-Ag-Cu K 금 시스템에 Zn 및 기타 합금 원소를 추가하면 Zn 함량이 일정 수준에 도달하면 혼화되지 않는 2상 영역의 범위가 감소하여 2상 영역이 더 좁아지고 짧아질 수 있습니다.
1.2 Au-Ag-Cu K 금의 내식성
Au-Ag-Cu 합금의 내식성은 네 가지 영역으로 나눌 수 있습니다(그림 3-24). 영역 I의 합금은 등급이 높고 내식성이 우수하여 단일 무기산의 부식을 견딜 수 있으며, 영역 II의 합금은 내식성이 영역 I보다 떨어지지만 여전히 비교적 우수한 내식성을 가지며 고체 산에서 약간의 부식만 발생하고, 영역 III 합금은 내식성이 더욱 감소하여 강한 산 부식을 겪게 됩니다. 리전 IV 합금은 상대적으로 저항성이 떨어지고 어두워지고 변색되기 쉽습니다. 저급 Au-Ag-Cu K금에 일정량의 {{1}} 합금 원소를 첨가하면 내식성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
그러나 고체 산에서 약간의 부식만 발생하는 비교적 우수한 내식성을 지니고 있으며, 영역 III 합금은 내식성이 더욱 감소하여 강한 산성 부식에 취약합니다. 영역 IV 합금은 상대적으로 저항성이 떨어지고 어두워지고 변색되기 쉽습니다. 저급 Au-Ag-Cu K 금에 일정량의 Zn, Si, Pd 합금 원소를 첨가하면 내식성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
그림 3-24 Au-Ag-Cu 합금의 내식성(Ning Yuantao 외, 2013에 따르면)
1.3 Au-Ag-Cu K 금의 기계적 특성
Au-Ag-Cu 합금에서 Ag와 Cu의 비율은 합금의 기계적 특성에 큰 영향을 미칩니다. 조성이 다른 합금을 740℃에서 유지한 후 담금질하고 고용체 상태에서의 경도와 연신율을 테스트했습니다. 50％Au-30％Ag-20％Cu 합금의 경도는 HB150에 달해 가장 높은 반면 연신율은 25％로 가장 낮았고, 세 모서리 부근의 합금은 경도는 낮고 연신율은 높았습니다(그림 3-25, 그림 3-26).
그림 3-25 고용체 상태에서의 Au-Ag-Cu 합금의 브리넬 경도
그림 3-26 고용체 상태에서의 Au-Ag-Cu 합금 연신율
다른 성분을 가진 합금의 기계적 특성의 차이는 열처리가 합금에 미치는 영향에도 반영됩니다. Au-Ag-Cu 18KY를 예로 들면, 합금 조성이 유형 I 합금 범위 내에 있는 경우 고용체 합금을 저온에서 노화하면 강도가 향상되어 합금의 경도는 증가하지만 탄성과 유연성은 감소하는 순서 변환이 발생합니다. 유형 II 합금의 범위 내에 있는 경우, 노화 처리는 합금의 상 분리를 유발하여 합금의 강화 및 경도를 개선하여 중간 정도의 경도를 얻을 수 있습니다. 그러나 유형 III 합금의 범위 내에 있는 경우 노화 처리를 수행할 수 없으며 합금의 경도가 더 높아질 수 있습니다.
Au-Ag-Cu-Zn 사차 합금의 경우, Zn의 역할은 합금의 경도와 Au-Ag-Cu 삼원상 다이어그램에서 혼합 불가능한 고상 영역의 부피를 약간 감소시킬 수 있습니다.
1.4 Au-Ag-Cu K 금의 공정 성능
Au-Ag-Cu K 금은 융점이 상대적으로 낮기 때문에 석고 주형을 사용한 정밀 주조에 적합합니다. 합금에 Zn Si와 같은 합금 원소를 첨가하면 용융 금속의 유동성을 더욱 개선하고 산화 경향을 줄여 주조 성능을 향상시킬 수 있습니다.
Au-Ag-Cu K금은 고용체 상태의 유연성이 우수하고 경도가 상대적으로 낮으며 냉간 가공 성능이 우수하여 압연, 인발, 단조와 같은 냉간 가공 기술을 사용하여 가공할 수 있습니다. 순서 변환 및 상 분리를 거치는 합금의 경우 중간 어닐링 중 냉각 방법을 제어하여 연성 및 유연성 저하를 방지하는 것이 필수적입니다.
2. 장식용 K 골드의 일반적인 등급 및 특성
K 금의 사용은 오랜 역사를 가지고 있으며 비교적 성숙한 금 합금입니다. 장식용 K금에 대한 다양한 가공 기술의 요구 사항을 충족하기 위해 일련의 색상이 개발되었으며, 그 중 상당수가 상용화되어 기업이 시장 요구에 따라 선택할 수 있습니다. 표 3-10에는 장식용 K 금의 몇 가지 일반적인 등급과 그 특성이 나와 있습니다.
표 3-10 장식용 K 골드의 일반적인 등급 및 특성
| 순도 | 구성 요소 내용/％ | 색상 | 녹는 온도 | 밀도/ (g/cm3) | 연질 경도 HV / (N/mm2) | 연신율 / % | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 순도 | Wt(Au) | Wt (Ag) | Wt(Cu) | Wt(아연) | 색상 | 녹는 온도 | 밀도/ (g/cm3) | 연질 경도 HV / (N/mm2） | 연신율 / % |
| 22K | 917 | 55 | 28 | - | 노란색 | 995 ~ 1020 | 17.9 | 52 | |
| 22K | 917 | 32 | 51 | - | 진한 노란색 | 964 ~ 982 | 17.8 | 70 | 30 |
| 18K | 750 | 160 | 90 | - | 밝은 노란색 | 895 ~ 920 | 15.6 | 135 | 35 |
| 18K | 750 | 125 | 125 | - | 노란색 | 885 ~ 895 | 15.45 | 150 | 40 |
| 18K | 750 | 14.1 | 10 | 0.9 | 노란색 | 887 ~ 920 | 14.99 | 130 | - |
| 14K | 585 | 300 | 115 | - | 노란색 | 820 ~ 885 | 14.05 | 150 | 17 |
| 14K | 585 | 265 | 150 | - | 밝은 노란색 | 835 ~ 850 | 13.85 | 175 | 30 |
| 14K | 585 | 205 | 210 | - | 밝은 노란색 | 830 ~ 835 | 13.65 | 190 | 25 |
| 10K | 417 | 120 | 375 | 88 | 노란색 | 778 ~ 860 | 11.42 | 120(캐스트 상태) | - |
| 9K | 375 | 65 | 450 | 110 | 빨간색과 노란색 | 835 ~ 908 | 10.91 | 105(주조 상태) | - |
3. K 골드 주얼리 제작의 일반적인 문제
다른 두 가지 색상의 K 골드 소재에 비해 K 골드 소재는 주얼리 제작에서 상대적으로 더 성숙한 장인 정신을 가지고 있습니다. 그러나 K 골드는 여전히 생산 과정에서 종종 문제가 발생하며, 주로 다음과 같은 측면에 반영됩니다.
3.1 K골드의 색상 문제
대부분의 경우 K금은 표면에 추가적인 전기 도금 없이 고유의 색상을 직접 사용하기 때문에 합금의 색상이 고객의 요구 사항을 충족하고 시간이 지나도 안정성과 표면 밝기를 유지해야 합니다. 현재 수십 개의 K 골드 합금 모델이 시중에 나와 있으며 모두 노란색으로 분류됩니다. 하지만 실제 색상 인식은 진한 노란색, 밝은 노란색, 녹황색, 적황색, 청황색 등 매우 다양합니다. 14K 옐로우 주얼리는 청황색, 연황색, 적황색의 세 가지 색상을 표시합니다(그림 3-27). 생산 중 색상 편차로 인해 고객 불만이나 반품이 발생하는 경우가 종종 있습니다. 합금의 색상은 합금의 구성에 따라 다르며 검사 조건과도 관련이 있습니다.
3.2 K 골드 수지상 표면의 문제
K 금의 융점은 24K 금보다 낮지만, 인베스트먼트 주조 시 24K 금 주얼리에서는 수지상 표면이 거의 보이지 않습니다. 이와는 대조적으로 K금(특히 저급 K금) 주얼리 주조는 때때로 수지상 표면을 나타냅니다. 그 이유는 K금 합금은 특정 응고 범위를 가지며 결정화 과정에서 종종 수상돌기 모양으로 성장하여 수상돌기 사이에 잔류 용융 금속을 남기고 서로 맞물리는 수상돌기 틀을 형성하기 때문입니다. 용융 금속이 금형을 적시지 않는다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 석고가 분해되면서 이산화황 가스가 생성되어 잔류 용융 금속이 표면에서 밀려나고 수지상 골격이 남을 수 있습니다. 그 결과 전형적인 덴트리트 표면 구조가 형성됩니다. 생산 실무에 따르면 저급 K 금의 경우 다량의 산화 구리 또는 산화 아연이 형성되고 주조 또는 금형 온도가 높으면 석고 분해 가능성이 높아져 수지상 표면이 형성되기 쉽습니다.
3.3 K골드의 내포물 문제
구리와 아연은 금의 주요 합금 원소이며 제련 과정에서 산화되기 쉬워 산화물 내포물을 형성합니다. 산소가 있을 때 Zn은 Cu보다 더 쉽게 산화물을 형성하며, 산화물은 액체 슬래그로 쉽게 응집되지 않고 분말 형태로 나타나 용융 금속 표면에 떠다니거나 용융 금속 내에 남아있기 때문에 특히 문제가 두드러집니다. 결과적으로 산화 아연이 형성되면 재료에 남아 공극과 표면 결함을 유발하며 거시적으로는 고양이 발 모양의 내포물로 나타납니다(그림 3-28).
섹션 III K 화이트 골드
K 화이트 골드 또는 화이트 골드는 영어로 캐럿 화이트 골드라고 불리는 화이트 골드 합금으로, 주얼리 업계에서는 18KW, 14KW 등 KW로 표기하는 경우가 많습니다. K 화이트 골드는 강도가 높고 주조 성능이 우수하다는 장점으로 한때 백금 대체재로 사용되었으며, 세트 주얼리에 널리 사용되어 장식용 금 합금 중 중요한 소재로 자리 잡으며 유색 K 골드 소재 중 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
1. 금의 표백 및 K 화이트 골드 화이트 등급
금은 황금빛 노란색으로 나타나며, 흰색으로 보이게 하려면 표백 효과가 있는 합금 원소를 추가해야 합니다. 자연계에 존재하는 모든 금속 원소 중 금과 구리 같은 몇 가지 원소를 제외한 대부분의 금속 원소는 흰색 또는 회색으로 나타납니다. 따라서 다른 금속을 첨가하면 금 합금에 어느 정도 미백 효과를 줄 수 있습니다. 표 3-11에는 금에 대한 일부 합금 원소의 표백 능력과 표백 원소로 사용될 때의 주요 단점이 나열되어 있습니다. 표 3-11에서 K 화이트 골드의 표백 원소로 효과적으로 사용할 수 있고 보석의 기존 생산 공정 요건을 충족하는 금속이 많지 않다는 것을 알 수 있습니다. Ni, Pd, Fe, Mn과 같은 원소는 금에 대한 강력한 표백 기능을 가지고 있으며 현재까지 주요 표백제로 사용되고 있습니다.
표 3-11 금에 대한 합금 원소의 표백 기능 및 주요 단점(바그누드 외, 1996에 따름)
| 요소 | 표백 기능 | 주요 단점 |
|---|---|---|
| Ag | 일반 | 함량이 높을 경우 합금 변색이 발생할 수 있습니다. |
| Pd | 매우 좋음 | 높은 비용, 합금 융점 증가 |
| Pt | Pd와 유사한 Pd | Pd보다 높은 비용 |
| Ni | Good | 피부 민감성 |
| Cr | 약함 | 피부 알레르겐 |
| Co | 약함 | 피부 알레르겐 |
| In | 약함 | 콘텐츠가 많으면 처리 성능이 저하됩니다. |
| Sn | 약함 | 콘텐츠가 많으면 처리 성능이 저하됩니다. |
| Zn | 약함 | 함량이 높으면 합금의 휘발성이 심해져 재활용이 어려워집니다. |
| Al | 약함 | 처리 성능 저하 |
| Ti | 약함 | 처리 성능 저하 |
| V | 약함 | 독성, 처리 성능 저하, 반응성이 높고 재사용이 어렵습니다. |
| Ta, Nb | 약함 | 반응성이 높고 재사용이 어려움 |
| Fe | Good | 금에 대한 용해도가 낮은 합금은 침전물이 존재할 때 강자성을 나타내어 내식성을 손상시킵니다. 함량 10％ 초과 합금이 너무 단단하면 가공 성능이 저하되고 주조 중 산화되기 쉽습니다. |
| Mn | Good | 콘텐츠가 10％를 초과하면 반응성이 강하고 처리가 어렵습니다. |
동일한 순도의 금 합금이라도 충전 방법에 따라 색상이 달라질 수 있습니다. 수요와 공급 간의 원활한 소통을 위해 미국 주얼리 제조사 및 공급업체(MJSA)는 세계 금 위원회와 협력하여 CIELab 색상 좌표계를 사용하여 10KW, 14KW, 18KW 샘플의 색상을 테스트한 후 K 화이트 골드의 색상 등급을 정의했습니다. 'K 화이트 골드'의 황도 지수 값은 32 미만이어야 하며, 이 값을 초과하면 K 화이트 골드라고 할 수 없다고 정의했습니다. 황도 지수 값은 세 가지 레벨로 나뉩니다: 표 3-12에 표시된 것처럼 레벨 1, 레벨 2, 레벨 3입니다.
3-12 K 화이트 골드 화이트 컬러 등급
| 색상 등급 | YI 옐로우 인덱스 YI | 백색도 | 로듐 도금 |
|---|---|---|---|
| 레벨 1 | YI< 19 | 매우 흰색 | 필요 없음 |
| 레벨 2 | 19≤YI ≤24.5 | 흰색이 더 좋습니다 | 도금 가능 여부 |
| 레벨 3 | 24.5 < YI ≤ 32 | Poor | 도금해야 함 |
이 화이트 등급 표시기를 사용하면 공급업체, 제조업체 및 판매자가 K 화이트 골드의 색상 요구 사항을 정량적으로 확인할 수 있습니다.
2. K 화이트 골드 카테고리 및 특징
K 화이트 골드는 사용된 표백 원소에 따라 크게 니켈 K 화이트 골드, 팔라듐 K 화이트 골드, 니켈 + 팔라듐 K 화이트 골드, 니켈이 적거나 없는(로우) 팔라듐 K 화이트 골드 등 네 가지로 나눌 수 있습니다. 해외 조사 기관의 통계에 따르면 앞의 두 카테고리는 K 화이트 골드 주얼리 시장의 76％와 15％를 차지하고 있으며, 후자는 7％와 2％를 차지합니다.
2.1 니켈 K 화이트 골드
저렴한 가격과 우수한 표백 효과로 인해 니켈은 전통적으로 Au의 표백제로 사용되어 왔습니다. 모든 상업용 K 화이트 골드 중에서도 니켈 K 화이트 골드가 시장을 지배하고 있습니다.
Ni 함량은 K 화이트 골드의 표백 효과에 직접적인 영향을 미칩니다. Ni 함량이 9％ -12％인 Au 합금은 거의 흰색에 가깝고, Ni 함량이 점차 감소함에 따라 합금의 황색이 증가합니다. Ni 함량이 5％ 미만이면 합금의 백색도가 현저히 감소하고 색이 황색으로 변합니다.
그림 3-12의 Au-Ni 이원 합금 상 다이어그램에서 Au-Ni 합금은 고온에서 연속적인 고용체이며 저온에서 Au가 풍부한 상과 니가 풍부한 상으로 분해되어 합금의 경도를 증가시킬 수 있음을 알 수 있습니다. Ni 함량이 높은 니켈 K 화이트 골드는 가공성이 좋지 않으며 일반적으로 인베스트먼트 주조 공정을 통해 형성됩니다. Cu를 첨가하면 합금의 가공성을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 Au-Ni-Cu 합금은 주얼리 K 화이트 골드에 가장 일반적으로 사용되는 기본 합금 시스템입니다. Au-Ni-Cu 삼원 합금의 상 분해 경계선을 평면에 투영한 결과(그림 3-29)는 Cu 함량이 증가함에 따라 Au-Ni 이진 합금 시스템의 2상 분해 영역이 삼원 시스템으로 확장됨을 보여줍니다. 온도가 낮아지면 상 분해 영역의 범위가 확장됩니다.
Au-Ni-Cu 삼원 합금의 조직은 Ni와 Cu의 비율과 관련이 있으며, 분석을 용이하게 하기 위해 Cu와 Ni의 상대적인 양을 반영하기 위해 변환된 비율을 사용했습니다.
공식에서 Cu Ni는 각각 질량 분율을 나타냅니다. Cu 값이 작을수록 Ni 함량이 높고, Cu 값이 클수록 Ni 함량이 낮습니다.
그림 3-30은 18K, 14K 및 10K의 성분 좌표와 색상으로 Au-Ni-Cu'를 갖는 합금의 준이진 종단면을 보여줍니다. Cu' 값이 80％를 초과하는 경우에만 합금 구조가 단상 고용체임을 알 수 있고, 이 값 이하에서는 2상 혼화 영역이 나타남을 알 수 있습니다. 합금 색이 감소함에 따라 합금의 융점이 지속적으로 증가하고 응고 결정화 간격이 넓어지며 고체 2 상 영역의 범위도 확장됩니다.
그림 3-31에는 Au-Ni-Cu 합금의 액상 온도와 조성 사이의 관계가 나와 있으며, Ni 함량이 증가함에 따라 합금의 융점도 상승하여 합금의 주조 성능이 저하됨을 나타냅니다.
그림 3-32에는 Au-Ni-Cu 합금의 색상과 조성 사이의 관계가 나와 있습니다. 점선은 흰색과 노란색 또는 빨간색 사이의 경계를 나타냅니다. Ni 함량이 증가함에 따라 합금의 백색도가 증가합니다. 합금의 특정 백색도를 얻으려면 Ni 함량이 특정 값보다 낮아서는 안 됩니다. 18K, 14K 및 10K의 세 가지 색상의 경우 그림에서 굵은 검은색 선분에 해당하는 합금을 주얼리 제작에 사용할 수 있습니다.
Au-Ni-Cu 계열 합금의 강도와 경도는 높지만 기계 가공성은 Au-Ag-Cu 계열 합금보다 우수할 수 있습니다. 저온에서 금의 상분리에서 니켈이 풍부한 상은 금이 풍부한 상보다 경도가 훨씬 높습니다. 두 상은 재료를 압연하거나 당길 때 서로 다른 속도로 변형됩니다. Au가 풍부한 단계의 부드러운 금속은 Ni-가 풍부한 단계의 단단한 금속보다 변형이 더 간단합니다. 어느 정도 가공되면 두 상 사이에 응력이 발생하여 합금의 유연성에 영향을 미치고 냉간 가공 성능이 저하됩니다.
Au-Ni-Cu 합금의 성능을 향상시키기 위해 Zn은 종종 Cu를 첨가하여 발생하는 색채 효과를 보완하고 Ni의 미백 효과를 향상시키기 위해 보조 미백 원소로 선택됩니다. 또한 매몰 주조의 탈산제 역할을 하여 가공 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 제련 공정 중 아연의 휘발은 합금의 연성을 감소시키고 합금의 재활용에 특히 어려움을 초래합니다.
2.2 팔라듐 K 화이트 골드
Ni는 피부 알레르기를 일으킬 위험이 있으므로 팔라듐 K 화이트 골드와 주요 미백 성분인 Pd는 유럽에서 널리 사용되는 중요한 카테고리입니다.
Pd는 금에 대한 표백 능력이 좋은 백금족 원소로, 합금에 편안한 느낌의 따뜻한 회백색을 표현할 수 있습니다. 팔라듐의 가격이 비싸기 때문에 2차 표백 원소로는 종종 Ag가 사용됩니다. Au-Pd-Ag 삼원 합금은 팔라듐 K 화이트 골드의 기본 합금 시스템이며, 색상과 조성 간의 관계는 그림 3-33에 나와 있습니다. 더 나은 화이트 컬러를 표현하려면 Pd 함량이 특정 값에 도달해야 합니다. 표준 18K, 14K, 9K의 세 가지 색상의 경우 경계선 영역 내에서 함량을 선택해야 합니다. 18K 화이트 골드를 예로 들면, Pd 함량이 10퍼센트~13퍼센트인 경우 화이트 컬러가 우수하여 로듐 도금이 필요하지 않습니다.
Au-Ni-Cu 합금과 달리, Au-Pd-Ag 합금은 전체 조성 범위에서 단일 고체 용액이며 상 분리를 나타내지 않습니다. Au-Pd-Ag 합금의 액상 온도 분포는 그림 3-34에 나와 있습니다. 금에 팔라듐을 첨가하면 합금의 녹는점이 증가하고, 납 함량이 증가하면 합금의 녹는점이 계속 상승합니다. 이는 합금의 주조 난이도를 증가시킵니다. 팔라듐 함량이 매우 높으면 기존의 석고 주형 주조 공정에서는 석고 주조 분말의 열분해로 인해 주조물에 다공성 결함이 쉽게 발생할 수 있습니다.
Au-Pd-Ag 합금의 어닐링 경도 윤곽 분포는 그림 3-35에 나와 있습니다. 이 합금의 경도는 Au-Ag-Cu 합금과 비슷하며, Au-Ni-Cu 합금보다 훨씬 낮습니다. 동시에 이 합금은 상온에서 단일 연속 고용체 구조이므로 가공성이 우수하여 압연, 조각, 인레이 및 기타 작업에 적합합니다.
Pd Ag는 모든 귀금속 원소에 속하기 때문에 Au-Pd-Ag는 내식성이 우수합니다. 이 합금에 적절한 양의 다른 합금 원소를 추가하면 특정 측면에서 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
2.3 니켈-팔라듐 K 화이트 골드
이 유형의 K 화이트 골드에는 Ni와 Pd가 모두 포함되어 있으며, Ni를 기본 표백 원소로 사용하고 그 함량을 줄이기 위해 제한합니다. 니켈 알레르기가 적고 합금의 가공 성능이 향상되며, 부족한 표백 능력을 보완하기 위해 합금에 적절한 양의 Pd를 첨가하여 가공 성능이 우수하면서도 충분한 백색도를 얻을 수 있으며, 동시에 Pd를 기본 표백 원소로만 사용할 때 재료비가 지나치게 높아지는 문제를 방지할 수 있습니다.
2.4 니켈 무함유(로우) 팔라듐 K 화이트 골드
니켈의 인체 유해성을 고려하여 많은 국가와 지역에서 주얼리 소재의 니켈 방출률에 대한 규정을 마련하여 니켈이 없는 K 화이트 골드 소재의 연구 개발을 장려하고 있습니다. 표백 원소로 Pd를 사용하는 팔라듐 K 화이트 골드 외에도 Ni Pd 이외의 소재 개발도 진행 중입니다. 합금 원소를 사용한 중간에서 고품질의 K 화이트 골드 제조는 만족스러운 결과를 얻지 못했으며, 많은 경우 여전히 상당한 양의 Pd를 첨가해야 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 지금까지 상업적으로 적용된 합금 시스템은 Pt, Fe, Mn 등의 원소가 추가된 소수의 합금 시스템뿐입니다. Pt는 Au의 우수한 미백제이지만 치과용 합금에 오랜 역사를 가진 Pd와 함께 사용되는 경우도 많습니다. 주얼리 업계에서는 10％Pt, 10％Pd, 3％Cu, 2％Zn을 함유한 18K 화이트골드가 상용화되어 있으며, Pt와 Pd의 함량이 높기 때문에 가격이 상당히 비쌉니다. Fe는 두 번째 미백제로 연구되었습니다. 하지만 합금의 색상과 가공성을 유지하기 위해 많은 양의 Pd를 첨가해야 하며, 특히 14K와 같이 K 수가 낮은 합금의 경우 더욱 그렇습니다. Au-Fe 시스템은 2상 구조로 합금의 경도 및 부식 문제를 일으킵니다. Mn은 K 골드에 유망한 미백제로, 함량이 높으면 더 나은 백색도를 얻을 수 있지만 합금은 매우 부서지기 쉬우며 성능을 향상시키기 위해 일정량의 Pd가 필요합니다. 망간 K 화이트 골드는 산화되기 쉬우므로 중성 또는 환원 분위기에서 녹여야 합니다. 용융을 위해 토치를 사용할 때는 금속 주변의 산소를 소비할 수 있는 수소 가스를 선택할 수 있습니다. 망간 K 화이트 골드의 색상은 레벨 2와 3에 도달할 수 있으며, 만족스러운 색상을 얻으려면 전기 도금이 필요합니다. 화학물질과 접촉하면 변색되기 쉽습니다. 따라서 전기 도금이 필수적입니다.
K 수가 낮은 화이트 골드 합금(예: 8K, 9K, 10K )의 경우 미백제로서 높은 함량의 Ag를 사용하면 제품이 하얗게 보일 수 있습니다. 이러한 합금은 상대적으로 부드럽고 유연성이 좋으며, 성능을 향상시키기 위해 적절한 양의 Pd, Cu, Zn 또는 Ni를 첨가할 수 있습니다. 하지만 합금의 색상에 영향을 미치지 않도록 Cu와 Zn의 양을 조절해야 합니다. 이러한 합금은 내식성이 약하고 대기 중 황과의 화학 반응으로 인해 녹이 슬기 쉽습니다.
3. K 화이트 골드 성능 요구 사항
주얼리 회사의 경우 적합한 충전재를 선택하는 것이 제품 품질을 보장하고 생산 비용에 큰 영향을 미칩니다. K 화이트 골드 주얼리 소재에서 이상적인 성능을 얻으려면 여러 측면을 종합적으로 고려해야 합니다.
3.1 색상 및 내식성
K 화이트 골드는 최소한 흰색을 띠어야 하므로 YI <32의 기본 요건을 충족하고 성능에 큰 영향을 주지 않으면서 합금의 백색도를 최대한 향상시켜야 합니다. 또한 연마 시 더 나은 밝기를 얻기 위해 합금의 반사율이 높아야 합니다. 합금은 둔한 변색 및 부식에 대한 저항성이 우수합니다.
3.2 융점 및 변동성
낮은 융점은 제련과 주조에 유리합니다. K 화이트 골드 소재의 녹는점은 일반적으로 K 골드보다 높으며, 특히 백색도가 좋고 표백 성분 함량이 높은 소재의 경우 녹는점이 더 높습니다. 융점이 높은 합금은 더 높은 주입 온도가 필요하므로 석고 정밀 주조 공정에서 석고가 열분해될 위험이 있습니다. 반대로 인산 결합 주조 분말이 포함된 세라믹 몰드를 사용하면 생산 비용, 효율성 및 난이도가 증가합니다. 따라서 정밀 주조로 제작하는 주얼리의 경우 녹는점이 1050℃ 이내인 적절한 합금 소재를 선택하는 것이 좋습니다. 합금에 아연을 첨가하면 융점을 낮추는 데 도움이 되지만 과도한 아연 함량은 주조 공정 중 휘발성을 증가시켜 제품 품질과 재사용성에 영향을 미칠 수 있습니다.
3.3 입자 구조
K 화이트 골드 소재는 미세하고 조밀한 입자 구조를 얻는 데 도움이 되어야 합금의 연마 효과를 개선하고 복잡한 스팟 결함의 가능성을 줄일 수 있습니다.
3.4 경도 및 가공성
K 화이트 골드 합금 소재는 적절한 주조 및 어닐링 경도, 우수한 기계적 특성, 냉간 가공 성능, 지나치게 강한 가공 경화, 어닐링 중 열 균열 발생 경향, 응력 부식 균열 발생 경향이 낮아야 합니다.
3.5 니켈 K 화이트 골드 소재는 관련 지침 표준을 준수해야 합니다.
니켈 표백 K 화이트 골드 합금 소재의 경우 니켈 지침의 요구 사항을 충족해야 하며 니켈 방출률이 기준을 초과하지 않아야 합니다.
3.6 환경 보호 및 비용 절감 요구 사항 충족
합금 원소를 선택할 때 합금 비용을 절감하고 비용 효율성을 높이기 위해 종합적인 재료 공급원, 저렴한 가격, 환경 친화성을 따릅니다.
다양한 성능 특성의 상대적 중요성은 소재의 적용에 따라 달라지며, 위의 모든 요구 사항을 동시에 충족하는 것은 종종 어렵습니다. 때로는 이러한 요구 사항들 사이에서 타협을 통해 최대한의 최적화 효과를 얻어야 하는 경우도 있습니다.
4. 일부 K 화이트 골드의 구성 및 성능
시중에 공급되는 K 화이트 골드의 종류는 다양하며, 구체적인 성능 차이도 있습니다. 전반적으로 가공 성능을 개선하거나 재료 비용을 절감하기 위해 대부분의 상업용 K 화이트 골드는 백색도를 어느 정도 양보하여 회백색으로 보이는 경우가 많으며, 일반적으로 로듐 도금이 필요합니다. 백색도가 매우 높은 합금도 로듐 층의 색상과 비교할 수 없기 때문에 표면에도 로듐 도금을 하는 경우가 많습니다. 표 3-13과 3-14에는 각각 일부 니켈 K 화이트 골드와 팔라듐 K 화이트 골드의 성능이 나와 있습니다.
표 3-13 일부 니켈 K 화이트 골드의 구성 및 특성
| 순도 | 화학 성분(중량)/％ | 경도 HV/(N/mm2) | 인장 강도(화재 상태)/MPa | 리퀴더스 라인 온도 / ℃ | 솔리더스 라인 온도 / ℃ | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 순도 | Au | Ni | Cu | Zn | Ag | 캐스트 상태 | 저온 작업 상태(70%) | 인장 강도(화재 상태)/MPa | 리퀴더스 라인 온도 / ℃ | 솔리더스 라인 온도 / ℃ |
| 18K | 75 | 11 | 9.5 | 4.5 | - | 307 | 307 | 716 | 950 | 913 |
| 18K | 75 | 7.4 | 14 | 3.6 | - | 291 | 291 | 623 | 943 | 913 |
| 18K | 75 | 6.6 | 15.4 | 3 | - | 187 | 288 | 607 | 946 | 922 |
| 18K | 75 | 5 | 17 | 3 | - | 182 | 276 | 623 | 939 | 915 |
| 18K | 75 | 4 | 17 | 3 | - | 184 | 268 | 612 | 921 | 898 |
| 14K | 58.5 | 11 | 25.5 | 5 | - | 169 | 306 | 747 | 986 | 956 |
| 14K | 58.5 | 8.3 | 28.2 | 5 | - | 145 | 286 | 665 | 987 | 947 |
| 14K | 58.5 | 6.5 | 28.4 | 6.6 | - | 153 | 278 | 706 | 965 | 924 |
| 9K | 37.5 | 10 | 37 | 13.5 | 2 | 127 | 258 | 642 | 923 | 887 |
| 9K | 37.5 | - | 5.5 | 5.5 | 52 | 118 | 189 | 400 | 885 | 874 |
표 3-14 팔라듐 K 화이트 골드 부품의 구성 및 성능
| 순도 | 화학 성분(중량)/％ | 경도 HV/ (N/mm2) | 리퀴더스 라인 온도 / ℃ | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 순도 | Au | Pd | Ag | Cu | Zn | Ni | 경도 HV/ (N/mm2) | 리퀴더스 라인 온도 / ℃ |
| 18K | 75 | 20 | 5 | - | - | - | 100 | 1350 |
| 18K | 75 | 15 | 10 | - | - | - | 100 | 1300 |
| 18K | 75 | 10 | 15 | - | - | - | 80 | 1250 |
| 18K | 75 | 10 | 10.5 | 3.5 | 0.1 | 0.9 | 95 | 1150 |
| 18K | 75 | 6.4 | 9.9 | 5.1 | 3.5 | 1.1 | 140 | 1040 |
| 18K | 75 | 15 | - | 3.0 | - | 7.0 | 180 | 1150 |
| 14K | 58.3 | 20 | 6 | 14.5 | 1 | - | 160 | 1095 |
| 14K | 58.3 | 5 | 32.5 | 3 | 1 | - | 100 | 1100 |
| 10K | 41.7 | 28 | 8.4 | 20.5 | 1.4 | - | 160 | 1095 |
| 9K | 37.5 | - | 52 | 4.9 | 4.2 | 1.4 | 85 | 940 |
5. 니켈 K 화이트 골드 주얼리 소재의 일반적인 문제
K 화이트 골드 주얼리 제조에서 니켈은 저렴하면서도 주얼리의 밝기를 향상시킬 수 있는 합금 원소입니다. 니켈 K 화이트 골드는 색상과 물리적-기계적 특성이 우수하여 K 화이트 골드 중 가장 널리 사용되는 주얼리 소재입니다. 그러나 니켈 K 화이트 골드는 생산 및 사용 중에 종종 문제가 발생하여 소비자의 건강을 해치고 주얼리 제조 회사에 많은 문제를 야기합니다. 니켈 K 화이트 골드의 주요 문제점은 다음과 같습니다.
5.1 니켈 알레르기 문제
Ni가 사람의 피부에 잠재적인 알레르기 및 독성 영향을 미쳐 Ni 알레르기를 일으킬 수 있다는 사실이 여러 연구를 통해 입증되었습니다. Ni 알레르기는 K 화이트 골드 주얼리가 사람의 피부에 장시간 접촉할 때 발생하는 알레르기 반응을 말하며, 땀의 작용으로 합금의 Ni가 용해되어 Ni 이온이 방출됩니다. 이러한 Ni 이온은 피부에 침투하여 특정 단백질과 결합하여 알레르기 반응을 일으킬 수 있습니다. 이 입자는 피부에 발진과 국소 염증을 일으켜 습진, 가려움증(그림 3-36), 궤양까지 유발하여 사람의 건강과 외모에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다(Rushforth, 2000). Ni 알레르기 반응이 한 번 발생하면 평생 동안 이러한 반응을 경험하게 됩니다.
통계에 따르면 유럽에서는 여성의 약 10퍼센트~15퍼센트, 남성의 2퍼센트가 니켈 금속에 알레르기 반응을 보이며, 이는 다른 지역보다 높은 수치입니다. 이에 유럽위원회는 1999년 피부 접촉 시 니켈 금속을 어느 정도 방출할 것으로 의심되는 특정 제품의 판매 및 수입을 규제하는 니켈 지침 94/27/EC를 발표하여 이 문제를 적극적으로 해결했습니다. 피부에 장시간 접촉하는 장신구의 경우 니켈의 최대 방출량은 0.5g/cm로 제한됩니다.2 /주. EN1811과 EN12472라는 두 가지 테스트 표준은 특정 시간, 온도 및 인공 땀 조건에서 니켈 방출률을 테스트하여 코팅이 있는 물체와 없는 물체를 시뮬레이션하기 위해 특별히 개발되었습니다. 그 후 니켈의 감작률이 여전히 높기 때문에 더 엄격한 개정이 이루어졌고, 니켈 지침 2004/96/EC와 니켈 방출 테스트 표준 EN/811:2011이 발표되어 니켈 방출률에 대한 조정 값이 제거되었습니다. 지침 시행 후의 효과를 바탕으로 유럽 위원회는 니켈 지침을 두 차례 강화했습니다. 영국, 일본, 중국과 같은 국가에서도 K 화이트 골드에 해당하는 니켈 방출 요건을 마련했습니다. 니켈 지침은 니켈 소재 사용을 금지하는 것이 아니라 합금 및 소재의 니켈 방출률을 제한하는 것입니다. K 화이트 골드 주얼리를 생산할 때 주얼리 제조업체는 먼저 고객의 국가 또는 지역에서 니켈 방출에 대한 제한이 있는지 확인하고 그에 따라 적절한 필러 소재를 선택해야 합니다. 특히 시중에 판매되는 K 화이트 골드 필러 소재의 상당 부분이 니켈 금속 방출률 테스트를 통과하지 못합니다.
5.2 색상 문제
K 화이트 골드는 플래티넘 주얼리의 대체 소재로, 우수한 백색도가 요구됩니다. 따라서 대부분의 K 화이트 골드 주얼리는 표면에 로듐을 도금합니다. 일반적으로 로듐 도금 시간은 매우 짧아 흔히 "플래시 도금"이라고 불리며, 사용 기간이 지나면 얇은 층이 마모되어 원래의 기본 금속 색상이 드러납니다. 많은 경우 K 화이트 골드의 색상이 도금 색상과 크게 대비되어 고객 불만이나 의구심을 불러일으킵니다. 또한 오랫동안 주얼리 업계에서는 합금 색상을 설명할 때 주로 정성적인 방법을 사용해 왔기 때문에 일관되지 않은 판단으로 인해 주얼리 업체와 고객 간에 분쟁이 발생하는 경우가 많았습니다.
5.3 자기 문제
금 자체는 자성을 띠지 않지만 니켈 K 화이트 골드는 때때로 어느 정도의 자성을 나타낼 수 있습니다. 이로 인해 소재 순도를 개선해야 하고 소재에 철 등이 섞여 있다고 생각하는 소비자들의 의심과 불만이 종종 제기됩니다. 따라서 장식용 귀금속 소재인 니켈 K 화이트 골드는 일반적으로 대부분의 경우 합금에 자성이 나타나는 것을 원하지 않습니다.
자연계에서 철은 잘 알려진 자성 금속 원소이며, 이 외에도 Co, Ni, Ga와 같이 자성을 나타내는 몇 가지 다른 원소도 있습니다. 물질이 자성을 보이는지 여부는 그 물질의 구성뿐만 아니라 미세 구조에 따라 달라집니다. 같은 원소라도 구조가 다르거나 다양한 온도 범위에 있는 원소는 때때로 자성에 차이를 보일 수 있습니다. Au-Ni-Cu 합금 시스템의 경우 특정 온도 범위 내에서 상 분리가 발생하여 풍부한 Ni 상과 풍부한 Au 상이 형성되고, 풍부한 Ni 상은 어느 정도의 자성을 나타낼 수 있습니다.
5.4 처리 성능 저하 문제
K 골드 주얼리의 냉간 가공 성능은 다양한 기계적 특성을 종합적으로 나타냅니다. K 화이트 골드 주얼리는 주로 보석이 내장된 디자인으로 제작되며, 소재의 냉간 가공 성능은 임베딩 작업의 용이성에 영향을 미치는 필수 요소입니다. 소재의 강성과 항복 강도가 너무 높다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 임베딩 시 금속 집게나 모서리를 원석에 고정하기 어려워 고정이 어렵고, 심지어 임베딩 과정에서 파손될 수도 있습니다. 소재의 인성이 충분하지 않은 경우 금속 집게(못)는 임베딩 중에 쉽게 부러질 수 있습니다. 주얼리 생산에서 소재는 압연, 드로잉, 스탬핑과 같은 냉간 변형 공정을 거치는 경우가 많습니다. 소재의 연성이 좋지 않으면 균열이 발생할 가능성이 높습니다. 니켈 K 화이트 골드의 냉간 가공 성능은 K 골드보다 현저히 떨어지며, 생산 과정에서 가공 균열이나 파손 등의 문제가 자주 발생합니다.
5.5 응력 부식 균열 문제
소비자들이 니켈 K 화이트 골드 임베디드 주얼리를 착용하다가 클로가 파손되어 보석을 분실하는 사례가 빈번하게 발생하는데, 주로 스탬핑된 클로에 나타나는 니켈 K 화이트 골드에 스트레스 부식 균열이 원인인 경우가 많습니다. 롤링, 스탬핑, 용접 및 임베딩 과정에서 다양한 응력이 발생할 수 있습니다. 이러한 내부 응력을 제거하기 위한 조치를 취하지 않으면 주얼리에 잔류 응력이 형성됩니다. 표 3-15에는 클로 잔류 응력 형성의 가능한 원인이 나열되어 있습니다.
표 3-15 발톱에 잔류 응력이 형성되는 원인과 결과
| 운영 프로세스 | 잔류 스트레스의 원인 | 스트레스와 관련된 가능한 결과 |
|---|---|---|
| 링에 발톱 용접 | 용접 중 발톱의 과도한 온도 | 발톱의 스트레스와 균열은 일반적으로 육안으로 보이지 않습니다. |
| 집게발을 링에 용접 | 용접 중 클로의 가열 속도가 너무 빠릅니다. | 열 스트레스로 인해 골절이 발생할 수 있습니다. |
| 발톱을 링에 용접(균열 담금질) | 용접 후 공작물 담금질이 너무 빠름 | 외부 냉각은 빠른 반면 중앙 냉각은 느리기 때문에 열 수축이 일정하지 않아 인서트 클로에 응력과 균열이 발생합니다. |
| 삽입 집게에 구덩이 만들기 | 부적절한 작동으로 인한 과열 발생 | 프롱 설정에서 부서지기 쉬운 골절 및 균열을 유발합니다. |
| 프롱 클램프를 보석 표면에 누릅니다. | 프롱 설정의 입자 구조에 변화를 일으킵니다. | 잔류 응력 미세 균열 및 최종 골절 발생 |
한편으로 잔류 응력은 합금의 전극 전위를 감소시켜 재료의 내식성을 감소시키는 반면, 프롱 자체는 상대적으로 얇아 응력 부식 균열이 발생할 수도 있으며, 다른 한편으로 잔류 응력은 그림 3-37에서와 같이 미세 균열(노출 또는 잠복)을 유발할 수 있습니다.
이러한 미세 균열은 발견하기 쉽지 않으며 부식성 매체가 쌓이는 곳인 경우가 많습니다. 주얼리를 사용하는 동안 피지, 피부 각질, 먼지 등의 먼지가 보통 갈래 안쪽에 달라붙습니다(그림 3-38). 사람의 땀, 수돗물, 수영장의 염소, 각종 염분과 같은 다양한 부식성 매체에 주얼리가 접촉하면 피지, 피부 조각이 부식성 액체나 잔류 염분을 쉽게 흡수할 수 있습니다. 이러한 부식성 매체에서 스트레스가 높은 부위는 양극 영역이 되어 전기 화학적 부식을 일으켜 소재를 약화시키고 심지어 파손될 수도 있습니다. 부식성 매체의 농도가 높을수록, 접촉 시간이 길수록, 온도가 높을수록, 프롱이 얇을수록 프롱의 약화가 빠르게 진행되어 응력 부식 균열이 악화되고 고장으로 이어질 수 있습니다.
니켈 K 화이트 골드의 응력 부식 균열을 효과적으로 방지하려면 응력 부식에 매우 민감하지 않은 소재를 우선적으로 사용해야 합니다. 생산 과정에서 소재의 잔류 응력과 미세 균열을 제거하기 위해 노력해야 합니다. 사용 중에는 민감한 부위에 부식성 매체가 쌓이는 것을 줄이기 위해 주얼리를 정기적으로 세척하는 것도 필수적입니다.
5.6 캐스팅 결함 문제
니켈 K 화이트 골드 주조는 K 금과 은 합금에 비해 특별한 어려움이 있습니다. 기업들은 생산 과정에서 모래 구멍, 하드 스팟, 가스 구멍, 수축 공동(다공성), 고온 균열 등 주조 결함이 자주 발생하는데, 그중에서도 하드 스팟과 가스 수축 문제가 더 두드러집니다.
(1) 어려운 문제
하드 스팟은 일반적으로 스틸 샌드 또는 골드 드로스라고 하는 니켈 K 화이트 골드 주얼리 주물의 표면 또는 내부에 경도가 매우 높은 이물질이 존재하는 것을 말합니다(그림 3-39). 이는 니켈 백금에서 발견되는 전형적인 복합적인 스팟 결함입니다.
딱딱한 반점이 있는 주얼리 주물은 연마 과정에서 심한 스크래치가 발생하여 표면을 밝게 만들기가 매우 어렵습니다. 이 문제는 일반적으로 최종 연마 단계에서 발견되기 때문에 주얼리 제조 회사는 특히 작고 분산된 하드 스팟을 수리하는 데 많은 인력을 투입해야 합니다. 포인트는 종종 많은 시간이 소요되며, 결국 만족스럽게 수리하기 어렵기 때문에 주얼리를 폐기하게 됩니다.
하드포인트는 주로 다음과 같은 측면에서 발생합니다:
니 분리.
이는 주로 불완전한 용융과 고르지 않은 교반으로 인해 발생합니다. Ni의 녹는점이 높고 금보다 밀도가 낮기 때문에 녹는 시간이 너무 짧거나 교반을 주의 깊게 하지 않으면 Ni 분리가 발생하여 복잡한 점이 형성될 가능성이 높습니다.
Ni의 형성2Si 중간 화합물.
이는 합금의 Si가 Ni와 반응할 때 발생하며, Ni2Si는 경도가 높은 고밀도 금속 간 화합물입니다. 합금의 Si 함량이 높을수록 Ni2Si가 나타납니다. 용융 금속에 이산화황 가스가 존재하면 Ni와 Si의 반응이 악화됩니다.
Si 산화는 SiO를 형성합니다.2.
Si가 포함된 니켈-백금 합금을 제련할 때 산화 분위기 또는 지나치게 높은 제련 온도에 있으면 Si의 강한 반응성으로 인해 우선적으로 산화되어 SiO를 쉽게 형성할 수 있습니다.2특히 도가니에 소량의 금속 액체가 남아있을 때 더욱 그렇습니다. 후속 제련은 직접 수행되므로 Si의 산화가 더 심해집니다.
곡물 정제제 분리.
니켈 K 화이트 골드에 Ir, Co, REE를 첨가하면 융점이 높은 이질적인 핵을 형성하여 핵의 수를 늘리고 입자를 정제할 수 있습니다. 이러한 원소의 합금은 상대적으로 까다롭고 부적절한 제련 온도, 시간 및 작동 공정으로 인해 쉽게 분리되고 까다로운 반점이 형성될 수 있습니다.
외부에서 복잡한 이물질이 섞여 들어옵니다.
여기에는 오염된 재료 사용, 이물질이 묻은 제련 도구 등 다양한 측면이 포함됩니다.
따라서 생산 과정에서 복잡한 스팟 결함에 민감하지 않은 소재의 우선 순위를 정하는 것이 필수적입니다. 주조 공정에서는 원자재 및 제련 도구 및 장비 관리를 강화하고 합리적인 운영 공정 사양을 설정하고 엄격하게 구현해야합니다.
(2) 공기 수축 문제
결정의 핵 형성 및 성장은 금속의 응고에서 나타납니다. 합금의 다성분 특성과 열 흐름의 영향으로 인해 금속의 초기 결정 성장은 종종 수상돌기 모양을 나타내며 수상돌기 사이에 잔류 용융 금속이 남아 있습니다. 용융 금속이 금형을 적시지 않거나 외부 공기 압력이 있는 경우 잔류 용융 금속이 표면에서 밀려나 수지상 골격을 남기고 전형적인 공기 수축 다공성 결함을 형성합니다(그림 3-40).
공기 수축 다공성 결함의 형성은 합금의 특성 및 주조 공정과 밀접한 관련이 있습니다. K 골드 주얼리의 분실 왁스 주조에서 석고는 일반적으로 분말 재료를 주조하여 금형을 형성하기 위한 바인더로 사용됩니다. 주요 석고 성분은 CaSO입니다.4는 열 안정성이 상대적으로 떨어지는 소재입니다. 고온에서 열분해되어 이산화황 공기를 방출하여 주얼리 주조물에 기공 및 공기 수축과 같은 결함이 발생할 수 있습니다. 니켈 K 화이트 골드의 경우, 니켈은 합금의 융점을 높이기 때문에 합금을 더 높은 온도에서 주조해야 하며, 주로 합금 용융 과정에서 상당한 산화가 발생하여 CuO 및 ZnO와 같은 물질을 형성할 때 석고 분해 가능성이 높아집니다. 이렇게 하면 석고의 분해 온도가 더욱 낮아져 주물에 공기 수축 다공성이 발생하기 쉬워집니다.
따라서 니켈 K 화이트 골드 주얼리를 주조할 때는 합리적인 용융 및 주조 공정 사양을 설정해야 합니다.
섹션 Ⅶ K 레드 골드
K 레드 골드는 영어로 캐럿 레드 골드라고 하는 붉은 색의 금 합금으로, 주얼리 업계에서는 18KR, 14KR과 같이 KR로 통칭합니다. K 골드 주얼리 소재 시리즈 중 K 레드 골드는 선명한 K 옐로우 골드와 반짝이는 K 화이트 골드에 비해 우아하고 고급스러운 색상으로 인해 오늘날 국제 주얼리 업계에서 유행하는 트렌드로 자리 잡았습니다. 업계 관계자들은 이 소재의 독특한 색상을 바탕으로 인류의 영원한 사랑이라는 주제를 상징하는 '로즈 골드'라는 로맨틱한 이름을 붙였습니다. 까르띠에, 샤넬, 피아제, 티토니, 예거 르쿨트르, 지라드 페레고 등 세계적으로 유명한 주얼리 및 시계 브랜드에서 다양한 로즈 골드 주얼리 및 시계 시리즈를 출시하면서 레드 골드는 전 세계적으로 인기있는 K 골드 주얼리 테마 소재 중 하나로 자리 잡았습니다. 붉은색을 선호하는 중국의 전통적인 관습으로 인해 로즈골드는 시장에서 더욱 큰 인기를 얻으며 빠르게 발전하고 있습니다.
1. K 레드 골드 주얼리의 특성에 대한 합금 원소의 영향
1.1 K 레드 골드 주얼리의 색상에 대한 합금 원소의 영향
알려진 모든 화학 원소 중에서 유일하게 빨간색으로 보이는 원소인 Cu는 K 레드 골드에서 가장 기본적이고 주요한 합금 원소입니다. 그림 3-15의 합금 색상 영역 다이어그램(Au-Ag-Cu)에 따르면, Cu 함량이 높을수록 K 골드 색상이 더 붉어집니다. 18K 레드 골드를 예로 들면, Cu가 유일한 합금 원소인 경우 K 레드 골드 주얼리의 붉은 색은 가장 좋지만 합금의 밝기 값은 가장 낮습니다. 다른 합금 원소 비율은 주로 K 레드 골드 주얼리의 색상에 영향을 미칩니다. Ag 및 Zn과 같은 흰색 톤의 합금 원소를 추가하면 K 레드 골드 색상에 표백 효과가 발생하여 합금의 붉은 색이 점차 밝아 지지만 밝기가 증가합니다. Ag와 Zn의 총 함량이 7%로 증가하고 Cu 함량이 약 18%로 감소하면 합금의 색은 일반적으로 "로즈 골드"로 알려진 분홍색으로 나타납니다. Ag와 Zn의 총 함량이 10％로 증가하고 Cu 함량이 약 15％로 감소하면 합금의 색이 노란색으로 변합니다. 따라서 18K 레드 골드의 경우 어느 정도의 적색을 얻으려면 합금의 Cu 함량이 15％ 이상이어야 하고, 그렇지 않으면 합금을 K 레드 골드로 분류할 수 없으며, 14K 레드 골드의 경우 Au 함량이 감소하므로 Cu 함량을 다소 낮출 수 있지만 27％ 이하로 낮춰서는 안 됩니다.
1.2 합금 원소가 K 레드 골드 구조에 미치는 영향
K 레드 골드는 Cu 함량이 매우 높은 합금 시스템 Au-Ag-Cu를 기반으로 합니다. Ag와 Cu 함량 Ag의 변환 비율에 따르면 K 레드 골드의 Ag는 매우 작으며, Au-Ag-Cu 합금에서 유형 I에 속합니다. 이 합금은 고온에서 단일 고체 용액입니다. 온도가 특정 값으로 떨어지면 합금의 다양한 조성에 따라 다른 중간상이 발생합니다. 이러한 중간상은 단거리 또는 장거리 질서를 나타내는 원자 배열이 특징이며, 이는 재료 야금학에서 질서 변환입니다.
일반적인 주문 구조에는 CuAu I 유형, CuAu II 유형 및 Cu3다른 조성 범위와 온도 간격에서 발생하는 Au I 유형. 그림 3-11의 이원 상 다이어그램 Au-Cu는 CuAu I형 정렬 구조와 CuAu II형 정렬 구조가 385℃ 이하에서 형성되는 전자와 동일한 조성 범위 내에서 발생한다는 것을 보여줍니다. Cu 원자와 Au 원자는 001 결정면에 층으로 배열되어 있으며, 한 층은 전적으로 Au 원자로 구성되어 있고 인접한 층은 전적으로 Cu 원자로 구성되어 있습니다(그림 3-41).
a. 격자 상수
Cu 원자의 크기가 작아지면 원래 면 중심의 입방 격자가 왜곡되어 c/a = 0.93의 정방 격자가 형성되고, 후자는 385℃에서 410℃ 사이에 형성되어 사방 정계 격자의 장주기 구조를 나타냅니다. 단위 셀은 b를 따라 10개의 CuAu I 단위 셀을 평행하게 정렬한 것과 같습니다. 작은 단위 셀이 5개가 지나면 (001) 평면의 원자 유형이 변경되어 처음에 Au 원자로만 구성된 평면이 Cu 원자가 됩니다. 반대로, 원래 Cu 원자로 구성된 평면은 완전히 Au 원자가 되어 확장된 단위 셀의 중간 지점에 반상 영역 경계가 생깁니다(그림 3-42). 세 번째 유형은 Cu와 동일한 조성을 가진 합금입니다.3390℃ 이하로 천천히 냉각된 Au. 형성된 구조에서 Au와 Cu 원자는 질서 정연하게 배열되어 있으며, Au 원자는 면 중심의 입방 단위 셀의 모서리에 위치하며 Cu 원자는 면 중심의 위치를 차지합니다. 원자 비율은 3:1이며, 그 결과 Cu3Au I형 정렬 구조. 정렬된 구조의 형태에 관계없이, 이는 Au-Cu 합금의 기계적 특성에 큰 영향을 미칩니다. 격자 왜곡과 정렬된 도메인 경계가 존재하면 재료의 가소성 변형에 대한 저항이 증가하여 합금의 강도와 경도가 크게 향상되지만 재료의 유연성이 크게 감소하여 합금의 취성이 뚜렷하게 나타납니다.
a,b,c, 격자 상수; b1. 수평 방향으로 나란히 배열된 10개의 CuAu I 단위 셀;
M. 초격자의 반주기; δ. 수평 방향(왼쪽에서 오른쪽으로)으로 생성되는 약간의 팽창.
K 레드 골드의 구성은 순서 전이에 대한 민감도와 전이 정도에 큰 영향을 미칩니다. 비교적 넓은 범위의 조성에서 순서 전이가 발생할 수 있지만, 해당 조성 비율이 이러한 순서 구조를 충족할 때만 최고 수준의 순서가 달성됩니다. 합금 조성이 이상적인 조성 비율에서 벗어났다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 완전히 정렬된 고용체를 형성할 수 없고 부분적으로만 정렬된 고용체를 형성하여 합금의 성능을 어느 정도 향상시킬 수 있습니다. 따라서 K 레드 골드의 조성을 설계 할 때 단순히 합금에 Cu 원소를 사용하는 것이 아니라 일정량의 다른 합금 원소를 추가하여 Au, Cu 원자 비율이 이상적인 구성에서 벗어나도록해야합니다. Cu 성분의 감소는 합금의 붉은 색을 약간 약화 시키지만 합금의 가공 성능과 생산 공정 중 제어 가능성에 유리합니다.
1.3 합금 원소가 K 레드 골드의 주조 성능에 미치는 영향
K 레드 골드는 구리 함량이 높기 때문에 주조 시 산화 내포물, 기공, 수축 등의 결함이 발생하기 쉽습니다. 따라서 K 레드골드의 주조 성능을 향상시키는 데 도움이 되는 아연, Si, 희토류 등의 합금 원소를 추가해야 하는 경우가 많습니다. 이들은 K 레드 골드의 탈산화제 역할을 하여 용융 금속을 정화하고, 제련 품질을 개선하고, 충전 용량을 향상시키고, 제품의 표면 거칠기를 줄이고, 용융 금속과 금형 간의 반응을 최소화하여 더 밝은 주조 표면을 얻는 데 도움이 될 수 있습니다.
1.4 합금 원소가 K 레드 골드의 가공 성능에 미치는 영향
합금 구성이 다른 레드 골드는 주조 경도가 크게 다릅니다. 일반적으로 구리 함량이 높은 합금은 주조 경도가 더 높습니다. 18K 레드 골드를 예로 들면, Cu 함량이 18％인 경우 주조 경도는 일반적으로 HV170 이하이고, Cu 함량이 21％를 초과하면 초기 경도가 HV210을 초과할 수 있습니다. 이는 K 레드 골드에서 Cu의 강화 효과가 우세하다는 것을 나타냅니다.
K 레드 골드의 가공 성능은 주로 합금 구성과 조직 상태에 따라 달라집니다. 주조 조건에서 직접 압연하면 균열이 발생하기 쉽습니다. 가공 경화 속도는 Cu 함량과 밀접한 관련이 있으며, Cu 함량이 낮으면 상대적으로 선형적인 가공 경화 속도를 나타냅니다. Cu 함량이 일정 수준까지 증가하면 초기 가공 단계에서 가공 경화 속도가 비교적 평탄하게 나타납니다. 반대로 후반 단계에서는 합금이 빠르게 경화되어 유연성에 영향을 미칩니다.
1.5 K 레드 골드의 내식성에 대한 합금 원소의 영향
레드골드는 주로 Cu를 합금 원소로 사용합니다. Cu는 귀금속인 금보다 화학적 안정성이 떨어지고 산소, 황 등과 반응하여 CuO 또는 CuS를 형성하기 쉽습니다. Au 함량을 높이면 K 레드골드의 변색 성능을 개선하는 데 도움이 됩니다. 고품질 K 레드 골드는 저품질 K 레드 골드보다 땀에 의한 변색에 더 잘 견딥니다. 그러나 Au 함량만이 칙칙함과 변색에 대한 저항성을 결정하는 유일한 요소는 아닙니다. 칙칙함과 변색은 화학적 공정, 환경, 조직 구조의 복합적인 결과입니다. K 레드 골드 합금에 산소 활성 원소를 추가하면 합금 표면에 조밀한 투명 산화막을 형성하여 K 레드 골드의 칙칙함과 변색에 대한 저항성을 높일 수 있습니다.
2. K 레드 골드 필러 선택
합금의 구성은 성능에 결정적인 역할을 합니다. K 레드 골드 필러를 선택할 때는 합금의 성능 요구 사항에서 시작하여 다음 측면에 중점을 두어야 합니다:
(1) 색상 측면.
붉은 색이 우수하고 밝기가 좋아야 합니다. 또한 합금은 변색에 대한 저항성이 우수하여 보관 및 사용 중에 색이 변할 가능성이 적어야 하며, 전기 도금 없이 그대로 두어도 됩니다.
(2) 합금은 정제된 입자와 조밀 한 구조를 가져야하며 우수한 기계적 특성을 나타내야합니다.
K 레드 골드에서 주문 전환으로 인해 종종 발생하는 취성 파괴를 해결하려면 합금 조성을 설계할 때 가장 높은 수준의 주문을 형성하는 이상적인 조성 비율을 피해야 합니다.
(3) 다양한 가공 기술에 대한 합금의 적응성 및 공정의 조작성은 너무 좁은 가공 범위로 인한 운영 문제를 방지합니다.
(4) 합금 원소를 선택할 때 광범위한 재료 공급원, 저렴한 비용, 환경 친화적이라는 원칙을 준수하여 합금 비용을 절감합니다.
3. 일부 K 골드의 구성 및 특성
다양한 색상의 K 골드에 대한 주얼리 시장의 수요에 대응하여 업계에서는 핑크-레드 K 골드 시리즈를 개발했으며, 다양한 생산 공정 요건에 따라 주조 및 냉간 가공에 모두 적합한 K 골드를 개발했습니다. 일부 K 골드의 구성과 특성은 표 3-16에 나와 있습니다.
표 3-16 일부 K 골드의 속성
| 순도 | 화학 성분(중량)/％ | 녹는점 / ℃ | 밀도/ （g/cm3） | 연질 경도 HV/(N/mm)2） | 색상 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 순도 | Au | Ag | Cu | Zn | 녹는점 / ℃ | 밀도/ （g/cm3） | 부드러운 경도 HV/(N/mm)2） | 색상 |
| 18K | 750 | 90 | 160 | - | 880 ~ 885 | 15.3 | 160 | 핑크 |
| 18K | 750 | 45 | 205 | - | 855 ~ 890 | 15.15 | 165 | 빨간색 |
| 14K | 585 | 100 | 277 | 38 | 810 ~ 880 | 13.25 | 148 | 핑크 |
| 14K | 585 | 90 | 325 | - | 850 ~ 885 | 13.30 | 160 | 빨간색 |
4. K 레드 골드 주얼리의 일반적인 문제
레드 골드 주얼리는 제작 및 사용 중에 다음과 같은 다양한 문제가 발생하는 경우가 많습니다.
4.1 취성 골절 문제
K 레드 골드 주얼리의 취성 균열 문제는 주얼리 제조 회사들이 K 레드 골드 주얼리를 생산할 때 자주 직면하는 대표적인 문제입니다. 이 균열의 전형적인 형태는 18KR 소재로 제작되고 기존의 K 레드 골드 필러 재료를 사용하는 경우 주조 후 이러한 균열이 여러 번 발생하고 균열 근처에는 소성 변형이 없는 전형적인 취성 균열 현상을 나타냅니다(그림 3-43).
실습에 따르면 레드 K 골드 합금 주얼리의 취성 골절은 14K와 18K 모두에서 발생하며, 특히 18K에서 취성 골절이 두드러집니다. 또한 주조 냉각 과정에서만 나타나는 것이 아니라 후속 어닐링, 용접, 심지어 스톤 세팅 파이어 래커 절차의 냉각 과정에서도 재료가 부서질 수 있습니다. 이로 인해 약간의 외력이나 충격에도 주얼리가 파손될 수 있습니다. 취성이 심하면 적절한 귀금속 합금의 연성 및 가소성 특성과 달리 마른 나뭇가지처럼 쉽게 부러질 수 있어 보석 제조 기업에 심각한 문제와 가공상의 어려움을 초래할 수 있습니다.
레드 골드 주얼리의 취성 파손을 유발하는 주요 요인은 다음과 같습니다:
(1) 합금 구성의 영향.
그림 3-11의 이원 합금 상 다이어그램은 Cu 함량이 30퍼센트에서 80퍼센트 사이일 때 주조 후 주조 공정 중에 온도가 410℃ 이상일 때 Au-Cu 이원 합금이 완전히 용해된다는 것을 보여줍니다. 온도가 410℃ 이하로 떨어지면 합금의 다른 구성에 따라 재료의 유연성을 감소시키는 다른 정도의 순서 변환을 생성하여 합금을 부서지기 쉽게 만듭니다. 따라서 수리를 위해 K 레드 골드를 선택할 때는 주문 변형 정도가 상대적으로 낮은 재료를 선택하는 것이 바람직합니다.
(2) 냉각 속도의 영향.
다른 금속 소재와 마찬가지로 K 레드 골드 소재는 고온에서 저온으로 냉각하는 과정에서 열 스트레스를 받으며, 특히 급속 냉각 시에는 열 스트레스가 크게 발생하여 주얼리에 변형이나 균열이 발생할 가능성이 높습니다. 따라서 일반적으로 K 골드 및 K 화이트 골드 주얼리 가공 시 열 스트레스를 줄이기 위해 저속 냉각 방식을 채택합니다. 그러나 이 방법을 K 레드 골드 주얼리 가공에 사용하면 주문 변형으로 인해 주얼리에 조직적인 스트레스가 발생하기 쉽습니다. K 레드 골드의 무질서에서 질서로의 전환은 순간적으로 발생하는 것이 아니라 원자 이동과 재배열에 의존하는 과정입니다. 원자 확산과 이동에는 시간이 필요하기 때문에 K 레드 골드를 임계 변환 온도 이상의 온도에서 상온으로 급속히 냉각하면 질서 변환 과정의 발생이 억제되고 고온에서 무질서한 상태를 유지할 수도 있습니다.
따라서 K 레드 골드 가공에서 열 응력을 줄이기 위해 저속 냉각 방법을 채택하는 것만으로는 충분하지 않으며, 핵심은 열 응력과 구조적 응력의 합을 최소화하는 것입니다. 또한 보석의 성형 과정에서 장식품에 수리 용접을 수행하거나 구성 요소를 함께 용접해야하는 경우가 많으며 보석을 설정할 때 먼저 공작물을 가열해야하는 불 래커로 장식품을 고정해야 할 것으로 예상됩니다. 주조 중에 주문 변형이 발생하지 않더라도 가열 후 천천히 냉각하거나 일정 기간 동안 임계 온도 이하의 온도를 유지하는 등의 후속 처리에서 주문 변형이 여전히 발생합니다. 따라서 K 레드 골드 주물의 후속 가공에서는 가열 온도 범위와 가열 후 냉각 속도에주의를 기울여야합니다. 레이저 용접은 합금이 가열된 후 정렬된 고용체를 형성하여 발생하는 취성 파괴의 위험을 피하기 위해 조건이 허용되는 경우 장식품 또는 용접 연결 지점의 작은 모래 구멍을 수리할 수 있습니다.
(3) 변형 프로세스의 영향.
주얼리 제작에는 일반적으로 기계식 스탬핑 또는 유압 프레스가 성형에 사용됩니다. 합금 소재가 이미 어느 정도의 주문 변형을 거친 경우 소재의 유연성에 상당한 영향을 미칩니다. 변형 과정에서 작업 경화 효과와 결합하면 균열을 유발할 수 있습니다. 따라서 K 레드 골드를 가공할 때 잉곳은 용액 처리를 거쳐 균일하게 구성된 단상 고용체를 형성해야 합니다. 가공하는 동안 소재는 가공 경화를 거치며 소재의 유연성이 감소하므로 가공 중 발생하는 응력을 제거하기 위해 중간 어닐링 처리가 필요합니다.
4.2 색상 문제
레드 골드 주얼리에서는 전반적으로 합금의 붉은 색이 좋아야 한다는 기대가 있습니다. 알려진 모든 화학 원소 중에서 황금빛 노란색을 띠는 Au, 붉은색을 띠는 Cu, 연한 빨간색의 Bi, 연한 노란색의 Ce와 같은 몇 가지 금속 원소만 유색이고 나머지 금속 원소는 대부분 회백색 또는 은백색이라는 것은 잘 알려진 사실입니다. Cu는 금의 기계적 특성에 큰 영향을 미치므로 레드 K 골드를 얻기 위한 가장 기본적이고 주요한 합금 원소입니다. 구리 함량이 높을수록 K 골드는 더 붉은색을 띠게 됩니다.
주얼리의 경우 일반적으로 사용되는 순도는 18K와 14K입니다. 단순히 Au-Cu 이원 합금인 경우, 합금은 약간 칙칙한 붉은색을 띠며 주조 중에 산화 내포물이 발생하기 쉽습니다. 주조 후 냉각 과정에서 순도 변형이 일어나기 쉬워 합금의 취성을 초래할 수 있습니다.
더 나은 가공 및 주조 성능을 달성하기 위해 구리 이외의 다른 합금 원소를 K금에 첨가하여 상대적으로 더 밝은 붉은 색을 얻을 수 있습니다. 일부 회사에서는 주얼리 표면에 K금 층을 전기 도금하여 밝고 균일한 로즈 레드 색상을 얻을 수 있어 장식 효과가 뛰어납니다. 그러나 도금이 마모되면 외관에 영향을 미치는 색상 대비가 쉽게 발생할 수 있습니다.
4.3 칙칙함 및 변색 문제
금 장신구는 사용하거나 오래 두면 무뎌지고 변색되어 처음의 밝기와 광택을 잃는 경향이 있습니다.
18KR을 예로 들어, 표 3-17과 같이 부식 테스트를 위해 인공 땀에 담가 테스트 전후의 색상 좌표 값을 측정하고 그 변화와 색상 차이 값을 계산했습니다. 부식 시간이 길어질수록 밝기 값 L*은 지속적으로 감소하는 것을 볼 수 있습니다. 반대로 a* 및 b* 값은 상승하고 색차는 점차 증가합니다. 이는 합금의 표면이 점차 칙칙해지고 색이 점차 노란색과 빨간색으로 변한다는 것을 나타냅니다. 부식 초기 24시간 동안 합금의 밝기 및 채도 값의 변화 속도는 상대적으로 빠르며, 특히 황청 지수가 빠르게 변화합니다. 24시간이 지나면 색상 좌표의 변화가 안정화됩니다.
표 3-17 다양한 시간 동안 인공 땀에 담근 후 18KR의 색상 좌표 값 및 변화
| 담금 시간 | L* | a* | b* | △L* | △a * | △b* | 색상 차이 △E |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0시간 | 85.97 | 9.6 | 18.15 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 24시간 | 85.56 | 10.04 | 19.48 | -0.41 | 0.44 | 1.33 | 1.46 |
| 48시간 | 85.31 | 10.29 | 19.75 | -0.66 | 0.69 | 1.6 | 1.86 |
| 72시간 | 85.24 | 10.43 | 19.82 | -0.73 | 0.83 | 1.67 | 2.00 |
K 골드의 어두워짐과 색상 변화는 재료의 특성과 밀접한 관련이 있으며, 물론 제조 공정 및 사용 조건과도 관련이 있습니다. 일부 K금은 소량의 합금 원소를 첨가하여 합금 재료에 대한 내식성을 향상시켜 어둡게 변색되는 것을 방지하는 능력을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 이러한 K 골드는 생산 과정에서 우선순위를 정해야 합니다.
섹션 V 장식용 골드 솔더
1. 장식용 금 땜납의 성능 요구 사항
용접은 주얼리 제조에 가장 일반적으로 사용되는 공정입니다. 금 주얼리의 경우 주요 용접 방법은 용융 용접과 브레이징입니다. 용융 용접은 용접을 완료하기 위해 압력을 가하지 않고 공작물 표면을 용융 상태로 가열하는 것입니다. 24K 골드 목걸이와 같은 고순도 골드 주얼리 용접의 경우 일반적으로 용접 부위의 색상 품질을 보장하기 위해 용융 용접을 직접 사용합니다. 브레이징은 공작물보다 융점이 낮은 금속 재료를 필러로 사용하여 공작물과 필러를 필러 융점보다 높고 공작물 융점보다 낮은 온도로 가열하여 액체 필러가 공작물을 적시고 계면 간격을 채우고 공작물과의 원자 확산을 달성하여 용접을 완료합니다. 브레이징은 대부분의 보석 용접 공정에서 널리 사용되며, 필러는 용접 품질을 보장하는 기초입니다. 소위 필러는 주얼리 구성 요소의 연결 지점을 단단히 채워 공작물을 접착하는 데 사용되는 재료를 말합니다. 장식용 금 브레이징 필러는 금을 기본으로하고 용접 충전을 위해 추가 된 기타 합금 원소로 구성된 합금 재료이며 금 보석의 필수 구성 요소이기도합니다.
일반적으로 골드 주얼리 브레이징 필러에는 다음 요구 사항이 적용됩니다:
(1) 땜납의 금 함량은 색상 품질 요구 사항을 보장하기 위해 보석과 일치해야 합니다.
(2) 솔더는 용접 성능이 좋아야 합니다.
땜납의 용융 범위가 비교적 작고 용융 후 잘 흘러 금속 몸체를 잘 적셔 작은 이음새를 쉽게 용접하고 관통할 수 있습니다. 용접 영역은 조밀 한 구조를 가지고 있으며 금속 본체와 잘 결합되며 기공 및 내포물과 같은 결함이 발생하지 않습니다.
(3) 솔더는 물리적 및 화학적 특성이 우수해야 합니다.
색상, 내식성 및 기타 측면에서 용접된 금속 본체와 비슷해야 합니다.
(4) 보석 용접은 종종 용접 지점이 분산되어 있기 때문에 전체 조각의 조립을 완료하고 결함을 수리하려면 여러 번의 용접이 필요합니다. 이를 위해서는 땜납의 융점이 금속 본체의 최저 융점보다 낮아야 할뿐만 아니라 땜납이 융점이 다른 일련의 땜납으로 구성되어야합니다. 후속 용접에서 솔더의 융점은 이전 솔더의 융점보다 낮아야 하므로 업계에서 일반적으로 하이 솔더, 미디엄 솔더, 로우 솔더라고 부르는 솔더를 형성해야 합니다.
(5) 솔더는 우수한 기계적 특성과 처리 성능을 가져야 합니다.
주얼리 산업에서는 땜납을 얇은 시트로 말거나 가는 와이어로 뽑아 사용하는 경우가 많기 때문에 용접 부위에 취성 파괴가 발생하지 않도록 용접 부위의 금속 본체와 유사한 우수한 저온 변형 특성과 기계적 특성을 가진 땜납이 필요합니다.
(6) 땜납은 안전하고 친환경적이며 Cd 및 Pb와 같은 독성 원소를 피합니다.
Cd는 금 주얼리 땜납의 전통적인 합금 원소로, Au-Ag-Cu 계열 합금의 융점을 효과적으로 낮추고 땜납의 유동성과 충진 능력을 향상시킬 수 있습니다. Cd 함유 땜납의 기계적 특성은 우수합니다. 그러나 녹을 때 인체에 유해한 CdO 연기를 빠르게 생성하기 때문에 접촉 독성이 있으므로 사용을 제한해야 합니다. 국가 표준 "주얼리 유해 원소 제한 규정"(GB 28480-2012) 및 EU RoHS 지침(2005/618/EC)(1)에 따르면 금 보석 땜납의 유해 원소 총 함량은 표준에서 지정한 최대 제한, 즉 Cr(6가), Hg, Pb 함량 1000mg/kg 이하, Cd 함량 100mg/kg 이하, Ni 방출 0.2/ug/(cm) 이하를 초과하지 않아야 합니다.2주).
2. K 골드 주얼리 땜납의 배합
K 골드 주얼리 땜납은 Au-Ag-Cu 또는 Au-Ag-Cu-Zn 계열 합금으로 제조됩니다. Au-Ag-Cu 계열 합금 땜납을 사용하면 땜납 합금의 구성이 K 골드 주얼리 합금과 동일하여 구성과 색상의 일관성을 유지할 수 있습니다.
그러나 솔더 합금의 융점은 금 주얼리 합금의 융점보다 낮아야 하므로 Au-Ag-Cu 계열 합금에서 Ag와 Cu의 비율을 조정하여 솔더의 융점을 낮춰야 합니다. 추가 융점 감소가 필요한 경우 Zn, Sn, In, Ga와 같은 저융점 합금 원소를 추가할 수 있습니다. 그 중 Zn의 용해도는 최대 33.5％(at), Au, In, Ga에서 약 12％(at), Sn의 한계 용해도는 6.8％(at). 따라서 소량의 In, Ga, Sn을 Au에 첨가하면 합금의 액상 온도를 크게 낮출 수 있지만 너무 많이 첨가하면 솔리더스 라인이 감소하고 용융 범위가 확장되어 부작용이 발생할 수 있습니다. 표 3-18에는 금 솔더의 구성과 용융 범위가 나와 있습니다.
표 3-18 일부 K 금 솔더 합금의 구성 및 용융 범위
| 순도 | 납땜 유형 | 화학 성분(중량)/％ | 솔리더스 라인 온도 / ℃ | 리퀴더스 라인 온도 / ℃ | 녹는점 / ℃ | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 순도 | 납땜 유형 | Au | Ag | Cu | Zn | In | Ga | 솔리더스 라인 온도 / ℃ | 리퀴더스 라인 온도 / ℃ | 녹는점 / ℃ |
| 9K | 저온 | 37.5 | 31.88 | 18.13 | 8.12 | 3.12 | 1.25 | 637 | 702 | 65 |
| 9K | 고온 | 37.5 | 29.38 | 19.38 | 10.62 | 2.5 | 0.62 | 658 | 721 | 63 |
| 14K | 저온 | 58.34 | 13.33 | 15.00 | 8.75 | 4.58 | - | 669 | 741 | 72 |
| 14K | 중간 온도 | 58.34 | 14.49 | 14.25 | 9.17 | 3.75 | - | 660 | 745 | 85 |
| 14K | 고온 | 58.34 | 14.16 | 14.58 | 10.00 | 2.92 | - | 668 | 748 | 80 |
| 18K | 저온 | 75.00 | 6.25 | 8.50 | 5.50 | 4.75 | - | 730 | 765 | 35 |
| 18K | 중간 온도 | 75.00 | 5.75 | 9.50 | 6.00 | 3.75 | - | 682 | 767 | 85 |
| 18K | 고온 | 75.00 | 5.25 | 12.25 | 6.50 | 1.00 | - | 792 | 829 | 37 |
| 22K | 저온 | 91.80 | 2. 40 | 2.00 | 1.00 | 2.80 | - | 850 | 890 | 40 |
| 22K | 중간 온도 | 91.80 | 3.00 | 2.60 | 1.00 | 1.60 | - | 895 | 920 | 25 |
| 22K | 고온 | 91.80 | 4.20 | 3.00 | 1.00 | - | - | 940 | 960 | 20 |
3. 니켈 K 화이트 골드 납땜 합금의 준비
니켈 K 화이트 골드 솔더의 종류와 수량은 상대적으로 적으며, 주로 다음과 같은 합금 시스템으로 구성됩니다:
(1) Au-Cu-Ni-Zn 계열 합금.
니켈 18K 화이트 골드 땜납은 주로 Au-Ni 계열의 저융점 합금 성분을 기반으로 합니다. 그러나 대부분의 화이트 K 골드 주얼리의 경우, Au-Ni 솔더 합금의 융점은 다음과 같습니다.
여전히 상대적으로 높기 때문에 땜납으로 직접 사용하기에는 부적합합니다. 땜납의 융점을 낮추기 위해 아연을 추가하고 작업성을 개선하기 위해 Cu를 추가하는 등 다른 성분을 추가하여 Au-Cu-Ni-Zn 땜납 합금을 형성해야 합니다.
(2) Au-Ag-Cu-Ni-Zn 합금.
금 함량이 낮은 화이트 K 골드 솔더는 솔더 합금으로서 Ag 함량을 높이기 위해 표백제로 Ni와 Zn을 사용하는 Au-Ag-Cu-Ni-Zn 합금을 사용할 수 있습니다.
일반적인 Au-Cu-Ni-Zn 또는 Au-Ag-Cu-Ni-Zn 시리즈 K 화이트 골드 주얼리 솔더 공식은 표 3-19에 나와 있습니다. 상업용 솔더는 솔더 시트, 솔더 와이어, 솔더 파우더 및 솔더 페이스트와 같은 형태로 제공됩니다. 그림 3-44는 일반적인 컬러 K 골드 솔더 시트를 보여줍니다.
표 3-19 일반적인 니켈 K 화이트 골드 주얼리 땜납 공식
| 솔더 외관 | 화학 성분(중량)/％ | 용융 온도 범위 / ℃ | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 솔더 외관 | Au | Ag | Cu | Ni | Zn | 용융 온도 범위 / ℃ | |
| 18K | 75.00 | - | 1.00 | 16.50 | 7.50 | 888 ~ 902 | |
| 18K | 75.00 | - | 6.50 | 12.00 | 6.50 | 803 ~ 834 | |
| 14K | 58.33 | 15.75 | 11.00 | 5.00 | 9.92 | 800 ~ 833 | |
| 14K | 58.33 | 15.75 | 5.00 | 5.00 | 15.92 | 707 ~ 729 | |
| 10K | 41.67 | 30.13 | 15.10 | 12.00 | 1.10 | 800 ~ 832 | |
| 10K | 41.67 | 28.10 | 14.10 | 10.00 | 6.13 | 736 ~ 784 | |
| 8K | 33.30 | 42.00 | 10.00 | 5.00 | 9.70 | 721 ~ 788 | |
