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주얼리 제품에 사용되는 플래티넘 그룹 금속과 그 합금에 대해 한 번에 알아보기
순백금 및 백금 합금 소재의 특성과 특징에 대한 종합 가이드
백금족 금속 원소에는 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt)이 포함됩니다. 백금족 원소 광물 중 이 여섯 원소는 일반적으로 철, 코발트, 니켈과 같은 동형 혼합물의 존재와 함께 광범위한 동형성을 나타냅니다. 보석에 일반적으로 사용되는 백금족 금속은 백금, 팔라듐, 로듐 및 소량의 이리듐입니다.
백금족 금속은 뒤늦게 발견되었지만 독특한 물리적, 화학적 특성을 지니고 있습니다. 현재 자동차, 석유, 화학, 통신, 국방, 항공우주 등 현대 산업과 첨단 기술 분야에서 널리 사용되며 "선구적인 소재"라는 칭호를 얻고 있습니다. 주얼리 산업에서 백금족 금속의 주얼리에 사용되는 주요 기본 원소는 Pt와 Pd입니다. 이와는 대조적으로 이리듐과 루륨은 때때로 주얼리 합금의 합금 원소로 사용됩니다. Os는 주얼리 산업에서 사용되지 않습니다. 백금족 금속 주얼리의 양은 금과 은보다 훨씬 적지만 우수한 물리적, 화학적 특성으로 인해 전 세계 귀금속 주얼리 분야에서 부상하고 있습니다. 이제 자동차 제조 분야에 이어 중요한 최종 사용 분야가 되었습니다.
목차
섹션 Ⅰ 백금족 금속의 물리적 및 화학적 특성
1. 백금족 금속의 물리적 특성
백금족 금속 중 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd)은 5족 5기에 위치합니다. 반면, 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt)은 6족 8족에 위치하며 모두 전이 금속에 속합니다.
백금족 금속의 주요 물리적 특성은 표 5-1에 나와 있습니다. 백금의 밀도는 금보다 높고 은의 약 2배에 달해 눈에 띄게 무거운 느낌을 줍니다. 팔라듐의 밀도는 은보다 약간 높지만 금보다 훨씬 낮습니다. 백금족 금속은 전체 가시광선 스펙트럼에서 반사율이 높고 파장이 증가함에 따라 반사율이 완만하게 증가하기 때문에 백금족 금속은 일반적으로 은백색으로 보입니다. 같은 기간의 백금족 원소 중 금속의 녹는점은 원자 번호가 증가함에 따라 감소합니다. 백금과 팔라듐의 녹는점은 금과 은의 녹는점보다 훨씬 높기 때문에 제련과 주조가 어렵습니다. 백금족 금속의 열전도도는 금과 은보다 낮으며, 예를 들어 상온(300K)에서 백금의 열전도도는 금보다 낮습니다. 따라서 백금 합금을 녹이는 데 필요한 열은 높지만 열전도율이 낮기 때문에 가열 중에 열이 방출되기 어려워 백금 주얼리 레이저 용접에 필요한 레이저 출력이 금과 은보다 낮아 백금 합금 주얼리의 조립 및 레이저 용접에 매우 유리합니다. 백금족 금속은 상자성을 나타내며 스스로 자성을 띠지 않지만, Pt 및 Pd와 같은 귀금속 원소는 Fe, CO와 같은 원소와 합금할 경우 약간의 자성을 나타낼 수 있습니다.
표 5-1 백금족 금속의 주요 물성 지표
| 물리적 속성 표시기 | 플래티넘 그룹 금속 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 물리적 속성 표시기 | Ru | Rh | Pt | Os | Ir | Pd |
| 원자 번호 | 44 | 45 | 46 | 76 | 77 | 78 |
| 상대 원자 질량 | 101.07 | 102.905 | 106.4 | 190.2 | 192.22 | 195.078 |
| 결정 구조 | 밀집된 육각형 | 얼굴 중심 큐빅 | 얼굴 중심 큐빅 | 밀집된 육각형 | 얼굴 중심 큐빅 | 얼굴 중심 큐빅 |
| 밀도(20℃)/(g/cm)3) | 12.37 | 12.42 | 12.01 | 22.59 | 22.56 | 21.45 |
| 색상 | 파란색 흰색 | 실버 화이트 | 스틸 화이트 | 파란색 흰색 | 실버 화이트 | 틴 화이트 |
| 녹는점 / ℃ | 2333 | 1966 | 1555 | 3127 | 2448 | 1768.1 |
| 끓는점 / ℃ | 4077 | 3900 | 2990 | 5027 | 4577 | 3876 |
| 용융 열/(kJ/mol) | 39.0 | 27.3 | 16.6 | 70.0 | 41.3 | 22.11 |
| 증발 열 (1 x 105 Pa)/(kJ/mol) | 649 | 558 | 377 | 788 | 670 | 565 |
| 비열 용량 (1 x 105 Pa, 25℃) /[J/(mol⸳K)]] | 24.05 | 24.90 | 26.0 | 24.69 | 25.09 | 25.65 |
| 열전도율(0℃)/[W/(m⸳K)]] | 119 | 153 | 75.1 | 88 | 148 | 71.7 |
| 저항률(25℃)/(/uΩ⸳m) | 7.37 | 4.78 | 10.55 | 9.13 | 5.07 | 10.42 |
| 열팽창 계수 (20℃)/(X10-6/) | 9.1 | 8.3 | 11.77 | 6.1 | 6.8 | 8.93 |
백금족 원소는 가스, 특히 H를 흡착하는 특성을 가지고 있습니다. 백금, 백금, 백금 블랙은 최대 502배의 H를 흡착할 수 있으며, 백금 블랙의 제조 공정의 차이로 인해 흡수되는 수소의 양은 크게 달라질 수 있습니다. 이에 비해 스펀지 백금은 자기 부피의 49.3배의 수소만 흡착할 수 있으며, 팔라듐은 자기 부피의 2800배까지 흡착하여 팔라듐-수소 고용체를 형성하여 밀도, 전기 전도도 및 강도는 감소하지만 가열하면 수소가 방출될 수 있습니다.
2. 백금족 금속의 화학적 특성
백금족 금속은 산화 및 내식성이 우수하지만 백금족 원소 간에는 산화 및 내식성에 차이가 있으며 그 차이는 상당히 큽니다.
2.1 내산화성
상온의 건조한 공기에서 백금족 금속은 우수한 산화 저항성을 나타내지만, 산소에 대한 친화력 Pt < Pd < Rh < Ir < Ru < Os 순으로 산화 성능에 상당한 차이가 있습니다. 공기 중에서 가열하면 표면에 산화막 층이 형성되어 주얼리 표면의 품질에 영향을 미칩니다. 온도가 상승하면 산화막이 분해되어 다시 금속으로 환원되어 주얼리 표면의 금속 광택이 회복됩니다.
백금은 산소와 반응하여 PtO, Pt를 생성합니다.2O3 및 PtO2. 산화 분위기에서 0.8MPa의 압력에서 백금 분말을 430℃로 가열하면 백금이 산화되어 PtO를 형성합니다.
팔라듐은 산소와 반응하여 350~790℃에서 PdO를 생성하지만 고온에서는 불안정하여 분해됩니다. 870℃ 이상으로 더 가열하면 PdO는 금속 팔라듐으로 완전히 환원됩니다. PdO2 은 진한 빨간색이며 강력한 산화제입니다. 상온에서 천천히 산소를 잃고 PdO와 O로 분해됩니다.2 200℃ 이하.
이리듐과 로듐의 표면에 600-1000℃에서 산화막이 형성됩니다.
2.2 내식성
상온에서 백금은 내식성이 강하며 염산, 질산, 황산, 유기산은 차가운 상태의 백금에 영향을 미치지 않지만 유황은 가열 시 백금에 약간의 영향을 미칩니다. 그러나 아쿠아 레지아는 차가운 상태와 뜨거운 상태 모두에서 백금을 용해할 수 있습니다. 용융 알칼리 또는 용융 산화제도 백금을 부식시킬 수 있습니다. 산화 조건에서 온도를 100℃까지 올리면 다양한 하이드로할산 또는 할로겐화물이 착화제로 작용하여 백금이 착화되어 용해됩니다. 350~600℃에서 백금은 염소와 반응하여 염화백금을 형성하며, 이를 더 가열하여 환원시킬 수 있습니다.
녹은 알칼리는 백금을 부식시킬 수 있습니다. 고온에서 탄소는 백금에 용해될 수 있으며, 온도에 따라 용해도가 증가하고 냉각 시 탄소 잔류물은 백금을 부서지기 쉽게 만드는데, 이를 "탄소 중독"이라고 합니다. 따라서 백금을 제련할 때는 흑연 도가니를 사용해서는 안 되며, 일반적으로 알루미나 또는 지르코니아 도가니를 사용하며 진공 또는 불활성 가스 보호 상태에서 공정을 진행합니다. 백금에 로듐과 이리듐을 첨가하면 내식성을 향상시킬 수 있습니다.
팔라듐은 백금족 금속 중 부식에 가장 약한 금속입니다. 질산은 뜨거운 황산과 용융된 중황산칼륨과 마찬가지로 팔라듐을 용해시킵니다. 특히 수화물 복합체(예: 아쿠아 레지아)가 있는 경우 팔라듐은 부식 및 용해에 더 취약합니다. 뜨거운 온도에서 팔라듐은 염소와 상호 작용하여 염화 팔라듐을 형성합니다. 팔라듐은 아쿠아 레지아 및 염산과 반응하여 클로로팔라듐산 또는 클로로팔라다이트를 형성합니다. 클로로팔라다이트에 암모니아를 과량 첨가하면 사염화암모니아 용액을 얻을 수 있으며, 용액에 염산을 첨가하면 밝은 노란색의 미세한 결정질 침전물인 이염화 팔라듐이 침전되어 소성 후 금속 팔라듐으로 분해될 수 있습니다. 팔라듐은 황과 반응하여 황화 팔라듐을 형성하고 셀레늄 및 텔루륨과 반응하여 셀렌화 팔라듐(텔루륨)을 형성합니다. 팔라듐이 흑연 도가니에서 녹으면 탄소 중독도 발생하여 취성 특성이 발생하고 다른 백금족 원소가 존재할 때 팔라듐의 내식성이 증가합니다.
로듐과 이리듐은 백금족 금속 중 화학적으로 가장 안정적인 금속으로, 뜨거운 아쿠아 레지아는 쉽게 용해되지 않습니다. 그러나 용융 알칼리 금속 과산화물과 알칼리는 로듐과 이리듐을 산화시킬 수 있으며, 산화된 로듐과 이리듐은 착화제에 의해 쉽게 용해될 수 있으며 용융 황산염도 로듐을 용해시킬 수 있습니다. 이리듐이 염소와 반응하면 온도에 따라 다른 염소화 이리듐 생성물이 형성됩니다. 수용액에서 염소화는 백금족 금속을 정제하는 데 중요한 가치를 가지며 이리듐 및 기타 백금족 금속의 회수 및 분리에 사용되는 염소화 이리듐을 침전시킬 수 있습니다.
특정 부식성 매체에서 백금족 금속의 부식 거동은 표 5-2에 나와 있습니다.
표 5-2 백금족 금속의 내식성 특성
| 부식성 미디어 | 백금족 금속 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 부식성 미디어 | Pt | Pd | Rh | Ir | Os | Ru | |
| 농축 H2SO4 | / | / | / | / | / | / | |
| HNO3 | 70%, 실온 | / | 강한 | / | / | 일반 | / |
| 70%, 100℃ | / | 강한 | / | / | 강한 | / | |
| 아쿠아 레지아 | 실내 온도 | 강한 | 강한 | / | / | 강한 | / |
| 끓이기 | 강한 | 강한 | / | / | 강한 | / | |
| HCl | 36%, 실온 | / | / | / | / | / | / |
| 36%, 끓는 | 약한 | 약한 | / | / | 일반 | / | |
| Cl2 | 건조 | 약한 | 일반 | / | / | / | / |
| 습식 | 약한 | 강한 | / | / | 일반 | / | |
| NaClO 솔루션 | 실내 온도 | / | 일반 | 약한 | / | 강한 | 강한 |
| 100℃ | / | 강한 | / | / | 강한 | / | |
| FeCl3 솔루션 | 실내 온도 | - | 일반 | / | / | 일반 | / |
| 100℃ | - | 강한 | / | / | 강한 | / | |
| 녹은 나2SO4 | 녹은 나2SO4 | 약한 | 일반 | 일반 | / | 약한 | 약한 |
| 용융 NaOH | 용융 NaOH | 약한 | 약한 | 약한 | 약한 | 일반 | 일반 |
| 녹은 나2O2 | 녹은 나2O2 | 강한 | 강한 | 약한 | 일반 | 강한 | 일반 |
| 녹은 NaNO3 | 녹은 NaNO3 | / | 일반 | / | / | 강한 | / |
| 녹은 나2CO4 | 녹은 나2CO4 | 약한 | 약한 | 약한 | 약한 | 약한 | 약한 |
참고: /는 비부식성, 주간은 경미한 부식, 일반은 부식, 강은 심한 부식, 1은 원본 문헌에 해당 데이터가 없음을 나타냅니다.
섹션 II 백금 및 그 합금 소재를 사용한 주얼리
1. 플래티넘 주얼리 개발의 역사
1.1 플래티넘 주얼리 개발의 역사
플래티넘은 매우 희귀한 귀금속입니다. 희귀성, 안정성, 고유성뿐만 아니라 눈부신 은백색의 금속 광택으로 인해 백금의 가치는 종종 금보다 더 비쌌습니다. 플래티넘의 인류 사용 역사는 매우 오래되었습니다;
고고학적 발견에 따르면 3000년 전 고대 이집트에서 이미 사람들이 백금을 사용하기 시작했다고 합니다. 하지만 이 귀금속 소재에 대한 과학적 이해는 200년이 조금 넘는 기간 동안만 이루어졌습니다. 역사적으로 귀금속의 사용은 공예품, 장신구, 종교적 장식품 및 도구를 만드는 데서 시작되었습니다. 백금은 자연에서 흔하지 않으며 지각에 분포하는 양이 매우 적습니다. 백금의 불용성과 안정성 때문에 백금 채굴, 선별, 정제 및 정제에 상당한 어려움이 있었습니다. 백금의 높은 융점은 특히 원시적인 방법을 사용할 때 가공을 매우 어렵게 만듭니다. 따라서 고대에 만들어진 백금 제품은 거의 없었고, 살아남은 백금 제품은 더 적다는 것을 이해할 수 있습니다.
통계에 따르면 1980년 전 세계에서 플래티넘 주얼리를 만드는 데 사용된 플래티넘의 양은 약 15톤이었으며, 1995년에는 58톤으로 증가했습니다. 백금 주얼리를 가장 사랑하고 백금 소비량이 가장 많은 나라는 일본입니다. 중국은 1920년대와 1930년대에 백금 공예품을 가공하기 시작했습니다. 하지만 중국 소비자들의 오랜 금 주얼리 선호로 인해 1990년대 이전에는 백금 주얼리 제조에 더 많은 참여가 필요했습니다. 경제 개방과 발전, 국민 생활 수준의 향상, 패션 및 플래티넘 주얼리 제조업체의 영향으로 중국 주얼리 산업은 플래티넘 주얼리 쪽으로 발전하기 시작했습니다. 2000년에 중국은 일본을 제치고 세계 최대의 플래티넘 주얼리 소비국이 되었습니다. 이후 중국의 플래티넘 주얼리 수요는 빠르게 증가하여 2012년부터 2015년까지 연간 55~60t의 수요로 정점을 찍었으며, 이는 전 세계 총 수요의 약 70%을 차지하여 세계 최대 플래티넘 주얼리 소비국이 되었고 세계 플래티넘 주얼리 시장을 지배하고 있습니다.
1.2 플래티넘 주얼리의 특징
플래티넘 주얼리는 독특한 질감, 아름다움, 리듬감으로 많은 사랑을 받고 있습니다. 플래티넘 주얼리는 작품의 전체적인 우아함과 우아함을 보여줄뿐만 아니라 예술적 취향이 풍부한 신비로운 분위기를 선사합니다. 플래티넘 주얼리가 일정 수준의 예술적 교양과 높은 문화 수준을 가진 사회 계층에서 인기가 있는 이유이기도 합니다.
플래티늄의 부드럽고 우아하며 고급스러운 색상은 순수함과 고귀함을 상징합니다. 그래서 결혼반지에는 종종 다이아몬드와 함께 세팅되어 사랑의 순수함과 영원함을 상징하는 사랑의 증표로 사용됩니다. 반짝이는 플래티넘 프레임에 세팅된 투명한 무색, 무광의 다이아몬드는 다이아몬드의 완벽한 백색과 웅장함을 더욱 돋보이게 합니다.
플래티넘 주얼리는 보석이 없는 순수 플래티넘 주얼리와 보석이 세팅된 플래티넘 주얼리의 두 가지 카테고리로 나눌 수 있습니다. 순백금은 부드러우며 재료 강도의 한계로 인해 일반적으로 보석이 없는 순백금 주얼리로 제작됩니다. 일반적인 스타일로는 주로 반지, 목걸이, 귀걸이, 브로치 등이 있습니다.
1.3 플래티넘 주얼리의 순도 표시
시장에서 인기있는 백금 보석은 이론적으로 1000‰의 순도를 가져야 하는 고순도 백금이라고도 하는 순수 백금 보석과 이론적으로 1000‰의 순도를 가져야 하는 순수 백금 보석의 두 가지 주요 카테고리로 나눌 수 있습니다. 순도는 일반적으로 1000분의 1로 표시되지만 실제로 순금이나 순백금 같은 것은 존재하지 않으며, 순백금의 순도는 항상 이 값보다 낮습니다. 다른 카테고리는 백금 합금 주얼리로, 순백금에 비스무트, 팔라듐, 구리 등 다른 금속을 첨가하여 경도와 인성을 강화한 합금입니다.
지역 및 보석 문화의 차이로 인해 여러 국가(지역)의 시장 순도 기준도 다릅니다.
일본, 홍콩: 허용되는 플래티넘 순도는 1000‰, 950‰, 900‰, 850‰이며 허용 오차는 0.5%입니다.
미국: 백금 함량이 95%를 초과하는 주얼리에는 "Pt(플래티넘 또는 플래트)"를, 백금 함량이 75%에서 95% 사이인 주얼리에는 이리듐 10%가 포함된 합금임을 나타내는 "IR-10-PAT"와 같은 백금족 금속의 마크가 스탬프 처리되어야 합니다. 백금 함량이 50%에서 75% 사이인 주얼리에는 '585 백금(585PAT)' 또는 '365 팔라듐(365PALL)' 등 포함된 백금족 금속의 함량과 명칭이 스탬프로 찍혀 있어야 합니다.
유럽: 대부분의 국가에서는 950‰의 순도를 요구하지만, 일부 국가에서는 이리듐을 백금으로 간주합니다. 독일은 다른 순도 기준을 허용합니다.
'순백금'이란 순도 990캐럿 이상의 백금을 말하며, 순백금 마크가 찍혀 있거나 실제 함량이 인쇄되어 있어야 합니다.
2. 퓨어 플래티넘
2.1 기계적 특성
순백금은 부드럽고 연성이 좋으며 가공성이 뛰어나 필요에 따라 시트 형태로 말아서 와이어로 뽑아낼 수 있습니다. 1그램의 순백금을 약 2km의 가는 와이어로 뽑아낼 수 있습니다. 순백금은 인성이 우수하여 순금, 은 및 기타 귀금속으로는 구현하기 어려운 유연한 메시 플래티넘 주얼리를 만들 수 있습니다.
어닐링 상태의 순백금은 인장 강도와 항복 강도는 순금과 순은보다 높지만 비강도(무게 대비 강도 비율)가 상대적으로 낮아 변형이 일어나기 쉽습니다. 주로 반지, 목걸이, 귀걸이 등 보석 세팅이 없는 플레인 주얼리를 만드는 데 사용됩니다.
순수 백금의 주요 기계적 특성은 표 5-3에 나와 있습니다.
표 5-3 순수 플래티넘의 주요 기계적 특성
| 기계적 특성 | 어닐링 상태 | 처리된 상태(60%) | |
|---|---|---|
| 경도 HV/(N/mm2) | 39 ~ 42 | 90 ~ 95 |
| 인장 강도 /MPa | 130 ~ 160 | 300 ~ 350 |
| 항복 강도 / MPa | 70 ~ 110 | - |
| 신장률 /% | 40 ~ 50 | 1 ~ 3 |
순백금의 경도가 낮기 때문에 백금으로 만든 주얼리는 충격과 마찰로 인해 일상적인 사용으로 인해 찌그러짐, 긁힘, 마모가 발생하기 쉬우므로 보강 처리가 필요합니다.
2.2 프로세스 성능
백금은 녹는점이 매우 높고 인베스트먼트 주조 시 온도가 일반적으로 1900℃ 이상이기 때문에 용융 및 주조 시 상당한 어려움이 있습니다. 탄소는 고온에서 플래티늄에 용해될 수 있으며, 용해도는 온도에 따라 증가합니다. 냉각 시 탄소 잔류물은 백금을 부서지기 쉽게 만드는데, 이를 탄소 중독이라고 합니다. 따라서 백금을 녹일 때는 흑연 도가니를 사용할 수 없으며, 일반적으로 알루미나 또는 산화납 도가니를 사용하고 진공 또는 불활성 가스 보호 하에 용융을 진행합니다. 백금은 P, S, Si와 같은 원소와 저융점 유텍틱을 형성하여 재료의 부서지기 쉬운 골절을 유발할 수 있습니다.
백금의 표면 장력은 금의 1.5배이고 열전도율은 금의 1/3입니다. 같은 정도의 과열에서 점도는 금보다 훨씬 높습니다(그림 5-1). 높은 표면 장력과 점도는 특히 작은 부품의 경우 용융 금속이 금형을 원활하게 채우기가 더 어렵고, 낮은 열전도율은 특히 용융 금속과 금형 사이에 큰 온도 차이가 있는 경우 용융 금속의 온도와 조성이 고르지 않게 만듭니다. 실제 생산에서는 추가적인 충진력을 제공하고 충진 성능을 개선하기 위해 원심 또는 진공 흡입 주조를 사용하는 경우가 많습니다. 주조하는 동안 기존의 석고 모델 재료는 열 안정성이 떨어지고 고온 백금 액체의 작용으로 심각한 열 분해 반응을 일으켜 주물에 다공성 및 모래 구멍과 같은 결함이 발생합니다. 따라서 인산염을 바인더로 사용하는 주조 분말 소재를 사용해야 합니다.
순수 백금 어닐링 상태 경도는 낮고 가공 경화 속도는 금과은보다 높지만 저층 결함 에너지 금속에 속합니다. 따라서 가공 경화 속도가 높지 않고 유연성과 냉간 가공 특성이 우수하며 압연, 인발, 단조 및 기타 냉간 변형 가공이 가능하며 매우가는 와이어로 당겨서 매우 얇은 백금 호일로 압연 할 수 있습니다.
3. 백금 합금
주얼리 세팅 요구 사항을 충족하기 위해 플래티넘 소재의 강도와 경도를 개선하려면 이를 강화해야 합니다. 백금 합금에는 많은 금속 원소가 사용되며, 백금에 대한 다양한 합금 원소의 강화 효과는 크게 다릅니다. 또한 동일한 합금 원소를 첨가하는 양에 따라 강화 효과의 정도도 달라집니다(그림 5-2).
주얼리 백금 합금에 일반적으로 사용되는 금속 원소에는 주로 Ir, Cu, Co, Ru, Pd 등이 있습니다. 이러한 2원소 합금을 주얼리 생산에 직접 적용하거나 이러한 합금을 기반으로 3원소 또는 다원소 합금을 형성하여 백금 합금의 전반적인 성능을 최적화할 수 있습니다.
3.1 바이너리 합금 시스템
3.1.1 Pt-Ir 합금
Pt-Ir 합금은 순수한 백금에 소량의 이리듐을 첨가하여 형성된 합금입니다. 그림 5-3에서 볼 수 있듯이 이 합금은 고온에서 연속적인 고용체이며, 이리듐 함량이 7at %를 초과하면 고온에서 975-700℃로 냉각할 때 상 분리가 일어납니다.
이리듐은 백금에 효과적인 강화제입니다. 이리듐의 양이 증가함에 따라 Pt-Ir 합금의 강도와 경도는 크게 향상될 수 있지만, Ir 함량이 30%를 초과하면 합금의 가공이 어려워집니다(그림 5-4).
Pt-Ir 합금은 은백색으로 금속 광택이 강하며 모든 백금 합금 중에서 가장 희고 밝습니다. 이리듐을 첨가하면 백금의 화학적 내식성이 향상되며, 90% Pt-10% Ir 합금의 화학적 부식 속도는 순수 백금의 58%에 불과합니다. 합금은 휘발성이 있으며, 1227 ℃에서 Pt보다 여러 번 가열 될 때 공기 중의 Ir 휘발성 손실, Pt 100 배보다 Ir 휘발성, 가열시 공기 중의 합금의 5%보다 높은 Ir을 포함하면 700 ℃ 이상에서 산화되며 합금 표면층이 파란색이됩니다. 1200℃ 이상에서는 파란색 층이 사라집니다.
Ir 함량이 낮은 Pt-Ir 합금은 주조 성능이 더 우수합니다. Ir 함량이 증가함에 따라 합금의 융점이 상승하고 주조물은 종종 수지상 결정 또는 내부 분리를 나타내어 합금 특성의 균일성이 떨어집니다.
니켈과 백금의 함량에 따라 Pt-Ir 합금은 주로 95%Pt-5%Ir, 90%Pt-10%Ir 및 85%Pt-15%Ir 세 등급을 포함하며 그 주요 특성은 표 5-4에 나와 있습니다. Pt-Ir 합금은 백금 주얼리의 중요한 재료 중 하나이며 특히 미국에서 널리 사용됩니다. 최근에는 일본과 독일에서도 Pt950Ir50 합금이 보석에 사용되고 있습니다.
표 5-4 백금-이리듐 합금의 등급별 주요 특성
| 등급 | 녹는점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 경도 HB/(N/mm2) | 인장 강도/MPa | 신율/ % | 색상 좌표 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 등급 | 녹는점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 어닐링 상태 | 처리된 상태 | 어닐링 상태 | 처리된 상태 | 어닐링 상태 | 처리된 상태 | L* | a* | b* |
| 95%Pt - 5%Ir | 1795 | 21.49 | 90 | 140 | 275 | 485 | 32 | 2.0 | 84.7 | -0.2 | 4.2 |
| 90%Pt - 10%Ir | 1800 | 21.53 | 130 | 185 | 380 | 620 | 27 | 2.5 | 85.5 | -0.1 | 4.7 |
| 85%Pt - 15%Ir | 1820 | 21.57 | 160 | 230 | 515 | 825 | 24 | 2.5 | - | - | - |
95%Pt-51TP3경도가 낮고 주조 수축 경향이 적지만 유동성이 떨어지고 입자 크기가 거칠며 연마가 쉽지 않습니다. 수공예, 스탬핑 및 기타 성형 공정에 적합합니다. 경도가 낮고 인성이 상대적으로 높기 때문에 기계 가공성이 떨어지고 공구에 달라붙는 경향이 있습니다. 이 합금은 주조, 수공예 및 스탬핑을 위한 일반 주얼리 합금으로 사용할 수 있습니다.
90%Pt-10%Ir는 대부분의 제조 기술을 사용하여 가공할 수 있는 중간 경도 합금입니다. 이 합금은 용융 상태에서 산화막이 형성되지 않아 작은 부품을 주조할 때 유리하며 주조, 수공예, 스탬핑 등 일반적인 주얼리 합금으로 사용할 수 있습니다.
3.1.2 Pt-Cu 합금
그림 5-5에서 볼 수 있듯이 Pt-Cu 합금은 고온에서 연속적인 고용체이며, 저온 (<825 ℃)에서는 PtCu와 같은 정렬 된 상을 침전시킵니다.3 및 PtCu를 사용하여 노화 강화 및 경도 증가를 초래합니다. 연구에 따르면 95%Pt-5%Cu 합금의 주조 상태는 100-400℃에서 열처리를 거치며, 합금의 경도는 Pt 형성으로 인해 더욱 증가합니다.7일부 합금이 질서정연하게 변형되어 경화 효과와 경도 증가를 가져오는 Cu 초격자 구조입니다.
Cu는 백금의 중간 강화 원소이며, 경화 효과는 처리 방법과 관련이 있습니다. 저온 시효 처리 시 고용체 Pt-Cu 합금의 경화 효과는 크지 않습니다. 하지만 고용체 합금을 냉간 변형한 후 300~500℃에서 노화시키면 경화 효과가 있습니다.
Pt-Cu 합금을 대기 중에서 가열하면 구리 성분의 선택적 산화로 인해 산화 구리 막층이 형성되어 합금이 산화 및 변색되기 쉽습니다. 따라서 용융 및 열처리는 보호 대기 또는 진공 환경에서 이루어져야 합니다.
Pt-Cu 합금은 경도가 적당하고 주조가 가능하며 일반적으로 범용 합금으로 사용됩니다. 보석에 사용되는 합금은 일반적으로 3%-5%Cu를 포함하며, 구리 함량이 5%를 초과하면 합금의 주조 성능이 저하됩니다. 95%Pt-5%Cu 합금의 주요 특성은 표 5-5에 나와 있습니다. Pt-Cu 합금 시스템을 기반으로 합금에는 4%-6% Cu 및 Co, Ni, Pd 등과 같은 기타 합금 원소가 포함되어 있습니다.
표 5-5 95%Pt-5%Cu 합금의 주요 특성
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 경도 HV/(N/mm2) | 인장 강도/MPa | 신율/ % | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 견고한 솔루션 | 어닐링 상태(800℃) | 처리된 상태(90%) | 어닐링 상태 | 가공 상태(90%) | 어닐링 상태(800℃) | 머신 디 스테이트(90%) |
| 1750 | 20.05 | 90 | 150 | 240 | 310 ~ 410 | 720 ~ 920 | 27 ~ 45 | 13 |
3.1.3 Pt-Co 합금
그림 5-6은 Pt-Co 합금이 825℃ 이상의 온도에서 무한한 고용체를 형성하고 결정 구조가 면 중심 입방체임을 보여줍니다. 이 온도 이하에서는 구성에 따라 합금이 CoPt를 나타냅니다.3 와 CoPt가 무질서한 상에서 정렬된 상으로 전환되어 경화 효과가 나타납니다. Pt-Co 합금의 경도는 열처리 공정과 큰 관련이 있습니다.
Pt-Ir 합금 및 Pt-Ru 합금에 비해 Pt-Co 합금은 융점이 낮고 낮은 온도에서 주조할 수 있으며 용융물은 다른 백금 합금에 비해 점도가 상대적으로 낮습니다(그림 5-7). 따라서 Pt-Co 합금의 유동성이 다른 합금보다 우수하고 가스 흡수 및 수축 경향이 적어 미세한 패턴의 주얼리를 주조 할 수 있습니다.
Pt-Co 합금의 주조 표면은 어느 정도 산화되어 밝은 회색-파란색을 나타냅니다. 공작물을 붕산에 담그고 주황색-노란색 온도로 가열하면 이 청색을 제거할 수 있습니다. Pt-Co 합금은 내식성이 높고 실온에서 무기산과 염기에 의해 부식되지 않으며 고온의 농축 황산에서도 부식되지 않습니다. Co 함량이 증가하면 합금의 내산화성과 내식성이 감소하고 주물 내 산화 개재물로 인한 결함 발생 확률이 증가합니다. 따라서 이 합금을 주얼리 제조에 사용하는 경우 Co 함량은 일반적으로 10%를 초과하지 않으며 95%Pt-5%Co 합금(표 5-6)이 가장 일반적입니다.
표 5-6 95%Pt-5%Co 합금의 주요 특성
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 경도 HV/(N/mm2) | 인장 강도/MPa | 색상 좌표 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 어닐링 상태 | 처리된 상태 | 어닐링 상태 | 처리된 상태 | L* | a* | b* |
| 1765 | 20.8 | 135 | 270 | 275 | 475 | 86.6 | 0.5 | 4.5 |
95%Pt-5%Co 합금은 열처리 또는 용접 시 표면에 약간의 산화가 일어나므로 보호가 필요합니다. 용접 후 붕산 알코올로 식혀서 밝은 주황색을 띠며 구연산으로 제거할 수 있습니다. 용접 전에 붕산을 보호용으로 사용해서는 안 된다는 점에 유의하세요. 붕산은 고온에서 오염 물질이 되기 때문에 이 합금은 산소-아세틸렌 토치로 용접하기가 쉽지 않으므로 물 용접기나 레이저를 사용하는 것이 가장 좋습니다.
95%Pt-5%Co 합금은 특정 온도 이하에서 자기 변환을 겪으며 약간의 자성을 나타냅니다. 가공 시 특별한 주의를 기울여야 하며, 자석을 사용하여 Pt-Co 칩과 톱밥을 분리해서는 안 됩니다.
95%Pt-5%Co 이 합금은 주조 성능이 우수하며 Pt에 첨가제로 Co를 추가하면 합금의 경도를 효과적으로 개선하여 기계적 특성이 우수하고 연마가 쉬우며 수공예, 스탬핑 및 기계 가공에 적합할 수 있습니다. 이 합금은 궁극적으로 희미한 푸른색을 띠며, 특히 다이아몬드와 잘 어울리고 유럽과 북미에서 보석으로 널리 사용됩니다.
3.1.4 Pt-Ru 합금
백금의 결정 구조는 밀집된 육각형 구조로, 본질적으로 부서지기 쉽고 가공하기 어렵습니다. 백금에 루테늄을 첨가하면 풍부한 백금 끝에서 넓은 고용체를 형성할 수 있으므로(그림 5-8) 이 합금은 노화 강화 효과가 없습니다. 그러나 루테늄은 특정 고용체 강화 효과가 있고 입자 정제제이므로 첨가하면 합금의 미세 구조를 개선 할 수 있으므로 합금 인 Pt-Ru는 강도와 경도가 우수합니다. 95%Pt-5%Ru 합금의 주요 특성은 표 5-7에 나와 있습니다. 루테늄을 첨가하면 합금의 녹는점인 Pt-Ru가 상승하고 합금은 은백색으로 나타납니다.
표 5-7 95%Pt-5%R루합금의 주요 특성
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 경도 HV/(N/mm2) | 인장 강도/MPa | 신장률/% | 색상 좌표 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm2) | 어닐링 상태 | 처리된 상태 | 어닐링 상태 | 처리된 상태 | 어닐링 상태 | L* | a* | b* |
| 1795 | 20.67 | 125 ~ 135 | 230 | 415 | 760 | 25 | 84.2 | 0 | 4.1 |
어닐링 후 Pt-Ru 합금의 경도는 약 HV130이며 안정적인 작업 경화 속도이며 궁극적으로 약 HV230에 도달 할 수 있습니다. 합금의 인장 강도도 상대적으로 높기 때문에 Pt-Ru 합금의 가공 및 연마 성능이 우수하여 Pt-Ru 튜빙으로 링을 만드는 데 적합합니다. Pt-Ru 합금은 주조에도 사용할 수 있지만 다른 백금 합금에 비해 주조에 가장 적합하지 않으며 용융 금속은 특히 산소에 대한 친화력이 좋은 가스를 흡수하는 경향이 높아 주물에 기공 및 내포물과 같은 결함을 초래합니다. 용융 금속의 유동성이 더 나빠져 수상 돌기 사이의 심각한 미세 수축, 고르지 않은 입자 크기 분포, 표면의 거친 원주 입자 등 보석의 작은 부분을 형성하기 어려울 수 있습니다. 주입 온도와 금형 온도를 높이면 충전 성능을 향상시키는 데 도움이 되지만 내열성이 좋은 내화 주조 분말을 사용해야 합니다. 옥시-아세틸렌 화염 용융은 루테늄 산화물 RuO를 생성하므로 권장하지 않습니다.2 연기는 독성이 있습니다.
Pt-Ru 합금은 미국에서 일반적으로 사용되는 백금 합금으로 원래 수제 품목을 위해 개발되었으며 95%Pt-5%Ru가 가장 일반적이며 가공 성능이 우수하고 결혼 주얼리 제조에 널리 사용되는 범용 합금으로 미국 시장에서 큰 인기를 누리고 있습니다. 스위스에서는 이 합금이 시계 제조에도 일반적으로 사용됩니다.
3.1.5 Pt-Pd 합금
그림 5-9는 Pt-Pd 합금이 고온에서 연속적인 고용체임을 보여줍니다. 770℃ 이하로 천천히 냉각하면 상 분해가 일어나 Pt가 풍부한 상과 Pd가 풍부한 상이라는 두 가지 혼합 불가능한 고체 용액이 형성됩니다.
Pt-Pd 어닐링 상태의 합금 경도는 매우 낮고 가공 성능이 우수합니다. Pd 함량이 증가함에 따라 합금의 경도와 강도는 초기에 빠르게 증가하여 최고점에 도달하고, 그 후 Pd 함량이 더 증가하면 경도와 강도가 감소합니다(그림 5-10).
Pt-Pd 합금은 내식성과 내 산화성이 높지만 Pd 함량이 증가하면 내식성과 내 산화성이 약간 감소합니다. Pt-Pd, 합금의 주조 성능은 일반적으로 Pd가 가스를 쉽게 흡수하여 대기 중에 주조할 때 주조에 핀홀이 생기기 쉽기 때문에 일반적으로 평균이며 보호 분위기에서 주조해야 합니다. Pt-Pd 합금은 일반적으로 원래 색상으로 사용됩니다. 세 가지 유형이 있습니다: 95%Pt-5%Pd, 90%Pt-10%Pd, 85%Pt-15%Pd로 다음과 같은 특징과 적용 범위가 있습니다.
(1) 95%Pt - 5%Pd 합금:
일본, 홍콩, 유럽에서 널리 사용되며 미세 부품 주조에 적합합니다. 어닐링 상태의 경도는 약 HV70, 밀도 20.98g/cm입니다.3녹는점 1765℃.
(2) 90%Pt - 10%Pd 합금:
일본과 홍콩에서 범용 합금으로 선호되는 백금은 주조, 용접, 브레이징이 가능하며 아시아에서 가장 널리 사용되는 백금 합금 중 하나입니다. 회백색을 띠며 표면은 일반적으로 로듐 도금되어 있습니다. 어닐링 상태의 경도는 약 HV80이고 가공 상태의 경도는 약 HV140으로 95%Pt-5%Ir 합금과 유사합니다. 밀도는 20.51g/cm입니다.3녹는점은 1755℃이며 주조 유동성은 좋지만 주조물은 종종 수축 결함을 나타냅니다.
(3) 85%Pt - 15%Pd 합금:
일본과 홍콩의 가공 체인에 사용되며, 어닐링 경도가 약 HV90이고 유연성이 우수합니다. 밀도 20.03g/cm3녹는점 1750℃.
요약하면, 서로 다른 합금 원소로 구성된 바이너리 백금 합금은 표 5-8에 자세히 설명된 것처럼 성능에 일정한 차이가 있으며 보석 생산의 다양한 가공 기술에 대한 적응성이 다릅니다.
표 5-8 백금 합금 계열의 일반적인 응용 분야
| 합금 유형 | 용접 | 레이징 | 유압 압력 | 스탬핑 | 정밀 주조 | 단조 | 인레이 | 체인 만들기 | 액세서리 | 조립 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pt-Co 합금 | ● | ● | ● | ● | ●●● | ● | ● | ● | ● | ● |
| Pt-Cu 합금 | ●●● | ●●● | ●●● | ●●● | ●● | ●● | ●● | ●●● | ● | ●●● |
| Pt-Pd 합금 | ●● | ●●● | ●●● | ●●● | ● | ●● | ●●● | ●● | ●● | ●●● |
| Pt-Rh 합금 | ●● | ●● | ●● | ●● | ● | ●● | ●● | ●● | ●● | ●● |
| Pt-Ru 합금 | ●● | ● | ●● | ●● | ● | ●● | ● | ●● | ●● | ● |
| Pt-Ir 합금 | ●●● | ●●● | ●● | ●● | ●● | ● | ● | ●●● | ●● | ●●● |
| Pt-W 합금 | ●●● | ●●● | ●● | ●●● | ● | ● | ● | ●● | ●●● | ●●● |
참고: ●는 권장, ●●는 허용, ●●●는 어려움을 나타냅니다.
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3.2 삼차 또는 사차 백금 합금
많은 응용 분야에서 이원 백금 합금의 경도는 여전히 개선되어야 하며 공정 성능이 향상되어야 하므로 제품 생산 및 사용 중에 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 Pt Pd-Me 합금 시리즈, Pt-Ir-Me 합금 시리즈, Pt-Ru-Me 합금 시리즈, Pt-Co-Cu 합금 시리즈 등과 같은 이원 합금을 기반으로 하는 많은 삼원 또는 사원 백금 합금이 개발되었습니다. Pt-Pd-Me 합금 계열을 예로 들면, 이는 Pt-Pd 이원 합금을 기반으로 하나 또는 여러 개의 다른 합금 원소를 추가합니다.
백금 합금은 합금 원소로 구성됩니다. Pt-Pd 합금의 경도가 매우 낮고 주조 성능이 평균적이기 때문에 Cu, Co, Ru와 같은 원소를 추가하면 합금의 전반적인 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
3.2.1 Pt-Pd-Cu 합금
Pt-Pd 합금에 소량의 Cu를 첨가하면 경도와 내마모성을 향상시키면서 합금의 비용을 줄일 수 있습니다. 과도한 Cu 함량은 합금의 색상, 부식 및 내산화성에 영향을 미칠 수 있으며 주조, 열처리, 용접 및 기타 작업 중 산화로 인해 표면이 어두워지기 쉽습니다. 따라서 Cu 첨가는 일반적으로 3%-5%로 제어되며, 이 시점에서 합금의 색상은 구리의 영향을받지 않으며 열간 가공 중에 표면에 형성된 구리 산화막은 묽은 황산에 담가서 제거 할 수 있습니다. Pt-Pd-Cu 합금의 가공 성능과 경도가 향상됩니다. 구리 함량이 증가함에 따라 합금의 경도는 특히 가공 된 형태로 사용될 때 증가하여 상대적으로 연마하기 쉬운 목걸이, 팔찌, 브로치, 귀걸이 및 펜던트와 같은 단단한 장식용 품목을 만드는 데 적합합니다. 백금 합금의 주조 성능은 일반적으로 평균이며 대기 중에서 주조할 때 가스 흡수 및 산화가 일어나기 쉽습니다. 이 합금은 상대적으로 부서지기 쉬우므로 불활성 대기 또는 진공 상태에서 주조해야 합니다. 이 합금은 중국과 일본에서 널리 사용됩니다.
3.2.2 Pt-Pd-Ru 합금
Pt-Pd 합금에 Ru를 첨가하면 경도와 내마모성을 개선하고 주조 성능을 어느 정도 향상시킬 수 있습니다. 이 합금은 내식성이 우수합니다. 이 합금은 유연성이 우수하여 다양한 성형 공정에 범용 합금으로 사용할 수 있습니다.
3.2.3 Pt-Pd-Co 합금
Co를 첨가하면 Pt-Pd 합금의 주조 성능과 가공 성능을 개선하고 합금의 경도, 강도 및 내마모성을 높이며 합금의 가공 경화 속도를 향상시킬 수 있습니다(그림 5-11). 5%로 Pt900에 Co를 첨가한 후 합금의 가공 경화 수준은 90%Pt-10%Pd 합금 및 90%Pt-10%Ir 합금보다 훨씬 높으며 18K 금보다 훨씬 높습니다. 따라서 Pt-Pd-Co 합금은 종종 가공된 상태로 단단한 장식품으로 만들어집니다. Co는 쉽게 산화되기 때문에 대기 중 어닐링 또는 용접 중에 합금 표면에 산화 된 코발트 막이 쉽게 형성 될 수 있습니다. 따라서 합금에 첨가되는 Co 함량은 일반적으로 5% 이내입니다. Pt-Pd-Co 합금은 주조 및 냉간 가공에 적합한 범용 합금으로 사용할 수 있습니다.
다양한 합금 원소와 다양한 등급의 삼원백금 합금의 주요 특성 및 응용 분야는 표에 나와 있습니다.
표 5-9 삼원 백금 합금의 주요 특성 및 응용 분야
| 합금 | 녹는점 / ℃ | 밀도 / (g/cm3) | 어닐링 경도 HV/(N/mm2) | 어닐링 상태에서의 인장 강도 강도 /MPa | 애플리케이션 | 주요 적용 분야 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 90%Pt-7%Pd-3%Cu | 1740 | 20.7 | 100 | 300 ~ 320 | 일반 애플리케이션, 가공 부품 | 일본, 중국 |
| 90%Pt-5%Pd-5%Cu | 1730 | 20.5 | 120 | 340 ~ 360 | 가공 부품 | 일본, 중국 |
| 85%Pt-10%Pd-5%Cu | 1750 | 20.3 | 130 | 350 ~ 370 | 가공 부품 | 일본 |
| 95%Pt-7%Pd-3%Co | 1740 | 20.4 | 125 | 350 ~ 370 | 일반 애플리케이션 | 일본, 중국 |
| 85%Pt-10%Pd-5%Co | 1710 | 19.9 | 145 | 500 ~ 520 | 주물, 가공 부품 | 일본 |
| 85%Pt-12%Pd-3%Co | 1730 | 20.1 | 135 | 370 ~ 390 | 주물, 가공 부품 | 일본 |
| 80%Pt-15%Pd-5%Co | 1730 | 19.9 | 150 | - | 단단한 장식 부품 | 일본 |
| 95%Pt-3%Co-2%Cu | 1765 | 20.4 | 115 | 370 | 주물, 가공 부품 | 중국 |
4. 백금 합금 주얼리 생산 시 일반적인 문제 4.
백금 합금 재료의 특수한 특성으로 인해 백금 보석의 주조는 높은 용융 온도, 액체 상태의 짧은 유지 시간, 금속 액체의 쉬운 오염과 같은 특성을 가지고있어 주조 결함이 쉽게 발생할 수 있으며 백금 보석의 경도는 상대적으로 낮은 반면 인성은 높아 금은 보석보다 생산이 훨씬 더 어렵습니다.
4.1 녹는 도가니
백금은 녹는점이 높기 때문에 용해 도가니의 내열성, 열 안정성 및 화학 반응성에 대한 요구가 높습니다. 백금을 녹이는 데 사용되는 도가니는 야금 품질과 생산 안정성을 보장하기 위해 다음과 같은 특성을 가져야 합니다.
(1) 높은 융점 및 내화성. 녹거나 부드러워지지 않고 용융 플래티넘의 고온을 견뎌내야 합니다.
(2) 열충격 저항성이 우수합니다. 유도가열 용해 및 주조 시 급격한 가열과 냉각 교대에도 열충격 균열 없이 견딜 수 있습니다.
(3) 화학적 불활성이 우수합니다. 고온에서 금속 액체의 침식에 강하고 용융 금속과 화학적으로 반응하지 않으며 용융 금속에 의해 침식되거나 천공되지 않습니다.
(4) 충분한 기계적 강도. 금속 전하 공급의 충격과 원심 주조의 외력을 견딜 수 있어 균열이나 갈라짐이 적습니다.
흑연 도가니는 일반적으로 비철금속 용융에 사용되며 금과 은 합금을 용융하는 데 선호되는 도가니 재료입니다. 그러나 백금은 용융 상태에서 다량의 탄소를 용해할 수 있고 응고 시 탄소가 입자 경계에서 섬유질 또는 벗겨진 흑연 형태로 침전되어 백금이 부서지기 쉬우므로 백금은 흑연 도가니에서 용융하기에 적합하지 않으며 산화물 도가니만 사용할 수 있습니다.
산화물 도가니의 재료 범위는 매우 광범위하지만 일부 유형의 산화물 도가니만 백금 용융에 적합합니다. 예를 들어 알루미나, 산화납, 산화마그네슘과 같은 재료는 모두 용융 온도가 매우 높아(알루미나 2050℃, 마그네슘 2800℃, 지르코니아 2680℃) 일반적으로 사용되는 도가니 재료이지만 열 충격 저항성이 떨어지고 백금 보석 주조에 사용하면 균열 및 조기 파손이 발생하기 쉽습니다.
현재 석영 도가니는 주로 플래티넘 주얼리 주조에 사용됩니다. 석영 도가니는 열 충격 저항성이 우수하며 일반적으로 유도 가열 주입 중 빠른 냉각 및 가열을 견딜 수 있습니다. 그러나 백금 용해 시 고온을 견딜 수 있도록 내화성을 개선해야 한다는 문제도 있습니다. 사용 횟수가 증가함에 따라 도가니의 측면과 바닥의 벽 두께가 계속 얇아져 사용 가능한 부피가 효과적으로 증가합니다. 동시에 도가니의 용융 영역의 외경은 약간 감소합니다(그림 5-12). 특히 원료를 사전 합금 처리를 하지 않고 도가니에서 직접 용해하는 경우, 균일한 조성을 촉진하기 위해 더 높은 용융 온도와 더 긴 용융 시간을 채택하는 경우가 많아 도가니 침식 가능성이 증가하고 용융 금속의 야금 품질이 저하될 수 있습니다.
표 5-10은 다양한 사용 횟수에 따른 도가니의 크기와 부피를 보여줍니다. 따라서 현재의 석영 도가니는 고품질 백금 주얼리의 주조 요건을 적절히 충족하지 못하며, 열충격 저항성과 내화성에 더 적합한 도가니 소재를 개발해야 합니다.
표 5-10 백금 용융 후 석영 도가니의 벽 두께 및 유효 부피 변화
| 용해로 개수/횟수 | 슬래그 라인의 측벽 두께 / mm | 도가니의 바닥 두께 / mm | 용융 영역의 외경 변화 / mm | 유효 용량 /mL |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 8.1 | 12.9 | 0 | 35.85 |
| 4 | 7.0 | 11.6 | 0.14 | 36.94 |
| 10 | 4.6 | 9.1 | 0.44 | 39.48 |
4.2 주조 재료
백금 주조 온도가 높고, 용융 금속의 상대 밀도가 크며, 사용되는 주조 재료와 함께 원심 주조가 자주 사용됩니다. 재료는 높은 내열성, 우수한 열 안정성, 용융 금속과의 낮은 반응성, 높은 금형 강도 및 특정 투과성과 같은 성능 요구 사항을 충족해야 합니다. 금과 은 주얼리의 정밀 주조에는 일반적으로 석고 몰드 재료가 사용되는데, 이는 슬러리가 빠르게 굳고 주조 후 쉽게 세척할 수 있어 매우 편리합니다. 그러나 백금 주얼리 주조의 경우 석고는 열 안정성이 떨어지고 1200℃에서 열분해가 일어나고 석고 몰드의 강도가 상대적으로 낮기 때문에 석고 몰드 재료는 부적합합니다. 백금 주조 중 용융 금속의 주입 온도는 종종 1850 ℃ 이상입니다. 석고 몰드 재료를 사용하면 주물에 다공성 및 모래 구멍과 같은 심각한 결함이 발생합니다.
따라서 백금 주조 시 인산염과 실리카 솔을 바인더로 사용하는 주형 재료는 석고 주형보다 고온 강도가 훨씬 높고 열 안정성이 우수하여 표면 품질이 우수한 주물을 얻는 데 유리하므로 채택해야 합니다. 그러나 이러한 몰드 재료로 만든 슬러리는 석고 주조 분말 슬러리처럼 빠르게 자체 응고되지 않으며, 초기 습식 강도를 얻기 위해 천천히 탈수해야 합니다. 그렇지 않으면 소성 중에 금형이 깨져 주물에 버나 모래 구멍과 같은 결함이 발생할 수 있습니다(그림 5-13). 인산염 및 실리카 졸 결합 금형의 강도는 매우 높고 유연성이 떨어지며 주조 상태의 백금 합금의 가소성이 좋지 않아 균열이 발생하기 쉽습니다. 금형의 잔류 강도가 매우 높아 주물을 청소하기가 어렵습니다.
4.3 주조 결함
플래티넘 주얼리 주조 시 다공성, 수축, 내포물 등의 결함이 발생할 수 있습니다. 그림 5-14는 Pt950 백금 링 주조품의 다공성 결함을 보여줍니다. 다공성의 발생은 합금의 특성 및 용융 및 주조 공정과 밀접한 관련이 있습니다. 백금 합금은 가스를 흡수하는 경향이 강하며, 진공이 충분하지 않은 분위기나 대기 조건에서 합금을 녹일 경우 결함이 발생할 수 있습니다.
고온에서 용융 금속은 가스를 흡수하기 쉽고 용융 금속 온도가 높을수록 가스 흡수가 더 심해집니다. 용융 금속이 금형에 부어지면 빠르게 냉각되고 용융 금속의 가스 용해도가 급격히 감소합니다. 용해되지 못한 가스는 침전되고, 침전된 가스가 제때 배출되지 않으면 주물의 표면이나 내부에 갇혀 기공을 형성하게 됩니다. 백금 합금은 용융 온도가 높고 가스를 흡수하는 특정 경향을 보이지만 합금의 종류에 따라 다양한 경향이 있습니다. 동일한 수준의 과열에서 Pt-Pd 합금의 가스 흡수 경향은 일반적으로 다른 합금보다 더 큽니다. 주물에 가스 기공이 자주 나타나는 경우 가스 흡수 경향이 작은 합금을 선택하고 용융 중 보호 기능을 강화하여 가스 흡수를 줄이는 것이 좋습니다.
그림 5-15는 플래티넘 주얼리를 주조할 때 흔히 발생하는 문제인 Pt900 링 주조 중 발생한 미세 수축 결함을 보여줍니다. 수축 결함은 보석 표면의 연마 품질을 크게 악화시키고 심한 수축은 보석의 기계적 특성인 전반적인 품질에도 영향을 미칠 수 있습니다. 그 이유는 백금 합금의 높은 융점과 용융 금속의 높은 점도로 인해 상당한 유동 저항이 발생하기 때문입니다. 용융 금속을 금형에 부으면 빠르게 냉각되고 액체 상태로 유지되는 시간이 짧습니다. 주물이 응고 수축을 겪을 때 용융 금속이 유동 저항을 극복하여 보완이 필요한 영역에 도달하지 못하면 궁극적으로 주물에 수축 결함이 남게 됩니다. 백금 합금의 결정화 간격이 넓을수록 응고 중에 형성된 수상 돌기가 더 발달하여 응고 과정에서 용융 금속이 작은 액체 영역으로 분리되기 쉽습니다. 이러한 액체 영역이 응고 수축을 겪으면 외부의 용융 금속 보충을 받기 어려워져 미세한 수축이 발생합니다. 따라서 백금 주얼리 주물은 수축 결함이 발생하기 쉬우 며 주조시 유동성이 더 좋고 결정화 간격이 작은 백금 합금을 선택하는 것이 좋으며 붓는 채널의 크기는 일반적으로 금은 주얼리보다 커야합니다.
4.4 플래티넘 폴리싱
플래티넘 주얼리 생산에서 표면 연마의 어려움은 플래티넘의 특성과 밀접한 관련이 있는 매우 일반적인 문제입니다. 국내 플래티넘 인레이드 주얼리는 주로 경도가 낮은 Pt950을 사용합니다. 주조 블랭크는 일반적으로 밀도가 충분하지 않고 공기 구멍 및 수축과 같은 결함이 있어 연마 중에 스크래치가 발생하기 쉽습니다. 연마 후 표면은 경도가 낮기 때문에 움푹 패이거나 긁히기 쉽습니다.
따라서 생산시 고용체 강화, 미세 입자 강화, 노화 강화 및 변형 강화를 통해 백금 합금의 경도를 개선하기 위해 노력해야하며 보석 블랭크의 품질을 개선하고 밀도를 높이기위한 조치를 취해야합니다. 연마 과정에서 표면 결함의 상태를 정확하게 평가하고 적절한 수정 조치를 선택하는 것이 중요합니다. 점점 더 미세한 사포를 사용하여 최종 스크래치가 매우 작고 거의 보이지 않을 때까지 표면을 반복적으로 연마합니다. 연마하는 동안 과열을 피하십시오. 그렇지 않으면 연마재가 공작물 표면에 쉽게 부착되어 다음 미세한 연마재와 혼합되어 교차 오염을 일으킬 수 있습니다.
섹션 III 팔라듐 및 그 합금을 사용한 주얼리 재료
1. 팔라듐 주얼리
1.1 팔라듐 주얼리의 개발 역사
희귀한 백색 귀금속인 팔라듐은 1940년대 초부터 보석에 사용되었습니다. 제2차 세계대전 중 백금은 정부가 전략 비축품으로 지정하면서 민간용 사용이 중단되었습니다. 미국의 티파니 앤 코와 같은 일부 유명 주얼리 브랜드는 주얼리 제작에 백금 대신 팔라듐을 사용하기로 결정했습니다. 그러나 팔라듐은 전쟁 후 보석 산업에서 널리 사용되지 않았습니다. 그 이유는 당시 백금 가격은 여전히 비교적 저렴했지만 팔라듐의 특수한 물리적 특성으로 인해 생산 공정의 난이도가 높아졌기 때문입니다. 이 때문에 팔라듐은 항상 주얼리 제작에서 '보조적인 역할'을 해왔습니다. 일본과 중국의 초기 백금 주얼리에서는 일반적으로 사용되는 필러로 알려진 합금이 팔라듐이었기 때문에 주얼리 산업에서 팔라듐이 어느 정도 적용되었습니다. 주얼리에 팔라듐이 광범위하게 사용된 것은 사실 중국에서 시작되었습니다. 백금 가격이 높았던 2003년 말, 중국은 보석 제조에 팔라듐 사용을 적극적으로 장려하기 시작했습니다. 팔라듐 보석은 빠르게 보석 시장에서 새로운 인기를 얻었으며 많은 보석 상점에서 팔라듐 보석 전용 카운터를 설치하여 팔라듐 보석 시장의 급속한 발전으로 이어져 중국은 세계 최대의 팔라듐 보석 소비국이되었습니다. 한편 미국, 일본, 유럽에서도 팔라듐 주얼리를 개발했으며 국제적으로 유명한 많은 보석상과 최고의 패션 주얼리 디자이너들은 일반적으로 팔라듐 주얼리의 광범위한 발전 전망을보고 있습니다. 국제적으로 유명한 브랜드도 팔라듐 주얼리에 집중하기 시작하여 독특한 광채와 강한 가소성을 최대한 활용하여 현대적이고 세련된 주얼리를 차례로 만들기 시작했습니다.
그러나 백금 주얼리에 비해 팔라듐 주얼리의 화학적 안정성은 상대적으로 떨어집니다. 팔라듐 주얼리를 일정 기간 착용하면 무뎌지는 경향이 있습니다. 또한 팔라듐 주얼리는 밀도가 낮기 때문에 가볍고 통풍이 잘되지 않아 질감이 좋지 않습니다. 백금보다 가공 난이도가 높고 녹는 과정에서 날아가기 쉬우며 손실률이 높습니다. 용접 시 다공성, 파손, 변색 등의 문제가 발생할 가능성이 높아 생산의 모든 측면에서 높은 요구 사항이 적용됩니다. 일반 금은방과 보석 가공 공장의 기술 수준은 팔라듐을 가공하기에 부족한 경우가 많아 대부분의 금은방은 팔라듐 보석을 매입하지 않으려 합니다. 이로 인해 국내 팔라듐 보석 시장은 잠시 영광의시기를 보낸 후 개발 병목 현상을 겪었으며, 특히 최근에는 환경 시장의 수요 급증으로 팔라듐 가격이 급등하여 백금을 크게 초과하여 팔라듐 보석의 개발을 더욱 방해하고 있습니다.
1.2 팔라듐 보석의 순도 표시
순수 팔라듐 주얼리는 이론적으로 1000‰의 등급을 가진 최고급 주얼리입니다. 순수 팔라듐 소재는 부드러우며 일반적으로 반지, 목걸이, 귀걸이 등과 같이 보석이 박히지 않은 순금 주얼리만 만들 수 있습니다. 보석을 세팅하려면 순수 팔라듐의 경도와 인성을 높이기 위해 이리듐, 루테늄 또는 구리와 같은 소량의 다른 금속을 팔라듐에 첨가해야 합니다. 따라서 대부분의 팔라듐 주얼리는 구성에 따라 고급 팔라듐과 저급 팔라듐으로 나눌 수 있는 팔라듐 합금으로 만들어집니다. 고급 팔라듐은 일반적으로 팔라듐 함량이 80% 이상이며, 95%를 함유한 합금이 가장 일반적으로 사용되며 저급 팔라듐은 일반적으로 팔라듐 함량이 50%를 초과하지 않습니다.
각 주얼리에서 팔라듐의 순도를 보장하기 위해 각 팔라듐 주얼리 품목에는 반드시 Pd 순도 라벨이 표시되어 있어야 합니다. 전 세계 대부분의 국가에서는 팔라듐 합금 주얼리의 순도를 각각 850‰, 900‰, 950‰, 990‰로 나타내는 Pd850, Pd900, Pd950, Pd990과 같이 천분의 일 단위로 품질을 표시하고 있으며, 이는 주얼리 내 Pd의 순도를 나타냅니다.
2. 팔라듐 합금 주얼리 소재
2.1 순수 팔라듐
가시광선에 대한 팔라듐의 평균 반사율은 약 62.8%로 은이나 백금보다 낮으며 회백색으로 나타납니다. 팔라듐은 모든 백금족 금속 중에서 내식성이 가장 낮지만 은보다는 여전히 우수합니다. 일반적인 대기 환경에서 팔라듐은 우수한 내식성과 변색 방지 특성을 나타냅니다. 팔라듐의 밀도는 12.02g/cm입니다.3가벼운 귀금속으로 분류되는 팔라듐은 금과 백금에 비해 같은 부피의 팔라듐 주얼리가 더 가볍습니다. 반대로 같은 무게의 팔라듐 주얼리는 부피가 더 큰 것처럼 보입니다.
어닐링 상태의 순수 팔라듐은 경도 약 HV42, 인장 강도 약 190MPa, 연신율 35%-40%로 우수한 가공 성능을 나타냅니다. 변형이 50%인 경우 경도는 HV110으로 증가하며 인장 강도는 약 350MPa입니다. 팔라듐의 가공 경화 속도는 백금보다 높습니다.
2.2 장식용 팔라듐 합금
순수 팔라듐은 강도와 경도가 낮기 때문에 주얼리 제작 시 쉽게 변형되어 마모됩니다. 따라서 실제 생산 시 강화 처리가 필요한 경우가 많습니다. 고급 팔라듐 합금은 소량 또는 미량의 합금 원소 만 포함 할 수 있으며, 이는 높은 경화 또는 강화 효과를 가져야합니다. 팔라듐에 대한 다양한 합금 원소의 강화 효과는 매우 다양하며(그림 5-16), 그 중 더 나은 경화 및 강화 효과를 가진 원소에는 Ru, Ni-Ir, Cu 등이 있습니다.
2.2.1 Pd-Ru 합금
이진 합금 상 다이어그램은 그림 5-17에 나와 있습니다. 이 합금은 페리틱계에 속하며, 팔라듐에서 루테늄의 최대 용해도는 17.2%(a)입니다.t), 페리틱 반응 온도는 1583℃, Pd-Ru입니다. 이 합금은 고온에서 단일 고체 용액입니다. 온도가 낮아지면 팔라듐에서 루테늄의 용해도가 감소하여 특정 온도에서 루테늄이 풍부한 상이 침전되어 합금의 강도가 향상됩니다.
일반적으로 사용되는 합금 원소 중 루테늄은 팔라듐에 가장 강력한 강화 효과를 가지며 합금은 높은 가공 경화율을 가지고 있습니다. Ru 함량이 증가함에 따라 고용체 Pd-Ru 합금의 경도와 강도가 크게 증가하고 합금의 가공 경화 속도가 증가합니다. Pd-Ru와 같이 루테늄 함량이 낮은 합금은 가공 성능이 우수하지만 루테늄 함량이 12% (wt), 합금의 가공 성능이 저하됩니다. 따라서 보석에 사용되는 Pd-Ru 합금은 일반적으로 루테늄 함량이 낮으며, 95%Pd-5%Ru가 가장 일반적입니다. 이 합금의 특성은 표 5-11에 나와 있습니다. 루테늄을 첨가하면 팔라듐의 가시광선 반사율을 개선하여 더 하얗게 보일 수 있으며, 팔라듐의 내식성을 향상시킬 수 있습니다.
표5-11 95%Pd-5%Ru 합금의 주요 특성
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 색상 | 경도 HV/(N/mm2) | 인장 강도/MPa | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 색상 | 견고한 솔루션 | 고체 솔루션 에이징 상태 | 처리된 상태 (50%) | 견고한 솔루션 | 처리된 상태 (50%) |
| 1590 | 12 | 실버-화이트 | 100 | 160 | 180 | 420 | 650 |
95%Pd-5%Ru는 프로파일로 가공한 후 스탬핑, 가공 및 기타 방법을 통해 보석 또는 기타 장식물로 만들 수 있으며, 로스트 왁스 주조 방법을 사용하여 보석 블랭크에 직접 주조한 후 금형 세팅을 통해 장식품으로 설정할 수도 있습니다.
2.2.2 Pd-Cu 합금
Pd-Cu의 이진 합금 상 다이어그램은 그림 5-18에 나와 있습니다. 이 합금은 고온 영역에서 연속적인 고체 용액입니다. 온도가 598℃ 이하로 감소함에 따라 팔라듐 함량이 감소하는 조성 범위 내에서 Pd-Cu 합금은 순서 변환을 거쳐 합금의 경도를 향상시키는 다른 순서 상이 형성됩니다. 구리 함량은 특정 수준에 도달한 후 합금의 색상과 내식성에 영향을 미치기 때문에 장식용 Pd-Cu 합금의 구리 함량은 일반적으로 주문 변환 영역에서 멀리 떨어진 10% 이내로 유지되며 합금 구조는 단일 고체 용액 상입니다. 구리와 팔라듐은 모두 면 중심의 입방 구조를 가지고 있으며 원자 반경 차이가 크지 않으므로 팔라듐에서 구리의 강화 효과는 그다지 두드러지지 않습니다.
참고: Ll2 는 Cu를 나타냅니다.3Pd형 정렬 상; CuPd형 정렬 상; 1D LPS는 1차원 역상 도메인 구조를, 2D LPS는 2차원 역상 구조를, 506℃는 Ll의 개시 온도를 나타냅니다.2-순 상전이, 598℃는 β-순 상전이 시작 온도를 나타냅니다.
Pd-Cu 합금 시스템에서는 95%Pd-5%Cu 합금이 가장 널리 사용되며, 주요 특성은 표 5-12에 나와 있습니다.
표 5-12 95% Pd-5% Cu 합금의 주요 특성
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 색상 | 경도 HV/(N/mm2) | 인장 강도/MPa | 신장률 /% | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 융점/°C | 밀도/ (g/cm3) | 색상 | 견고한 솔루션 | 처리된 상태 (75%) | 견고한 솔루션 | 처리된 상태 (75%) | 견고한 솔루션 | |
| 1490 | 11.4 | 실버-화이트 | 60 | 160 | 250 | 550 | 30 | |
95%Pd-5%Cu 합금의 녹는점은 Pd-Ru 합금보다 낮고 결정화 온도 범위가 매우 작아 주조 성능에 유리합니다. 그러나 팔라듐의 높은 가스 흡수 경향으로 인해 주조 중에 다공성과 같은 결함이 발생할 가능성이 여전히 높습니다.
Pd-Cu 합금의 경도가 낮기 때문에 Ni, Ga, In과 같이 경화 효과가 높은 합금 원소를 적당량 첨가하면 합금의 경도를 더욱 향상시킬 수 있습니다.
95%Pd-5%Cu 합금은 프로파일로 가공하여 주얼리를 만들 수 있으며, 로스트 왁스 주조 공정을 사용하여 주얼리로 만들 수도 있습니다. 2원 합금은 일반 금 보석을 만드는 데 사용할 수 있으며, 강화 원소가 포함된 3원소 또는 다원소 합금은 상감 보석을 만들 수 있습니다.
2.2.3 Pd-Ga 합금
Pd-Ga 이원 합금의 상 다이어그램은 그림 5-19에 나와 있습니다. 완전한 상 다이어그램은 아직 확립되지 않았지만, Ga 함량이 낮으면 응고 중에 연속적인 고용체가 형성되는 것으로 추측됩니다. 온도가 낮아지면 팔라듐에서 갈륨의 용해도가 감소하여 침전 강화를 강화하는 상이 침전됩니다. 갈륨 함량이 일정 수준에 도달하면 응고 중에 일련의 중간 단계가 형성되어 합금이 단단하고 부서지기 쉽습니다. 따라서 실제 Pd-Ga 합금 시스템에서 갈륨 함량은 일반적으로 5%를 초과하지 않으며 강화 효과는 구리보다 훨씬 더 커서 높은 경화 효과를 나타냅니다.
갈륨은 녹는점이 매우 낮으며 팔라듐에 첨가하면 합금의 녹는점도 낮아집니다. 95%Pd-5%Ga 합금의 용융 온도는 95%Pd-5%Cu 합금보다 낮지만 Pd-Ga 합금의 결정화 간격은 후자의 결정화 간격보다 큽니다. 갈륨은 끓는점이 매우 높지만 대기 중에서 쉽게 산화되므로 용융 및 주조 시 진공 또는 불활성 가스 보호가 필요합니다. 95%Pd-5%Ga는 일반 합금으로 사용할 수 있으며 가공 프로파일 또는 로스트 왁스 주조를 통해 보석으로 만들 수 있습니다. 강도가 높기 때문에 인레이드 주얼리를 만드는 데 사용할 수 있습니다.
생산 과정에서 합금의 성능을 더욱 향상시키기 위해 미국 회사 후버 앤 스트롱에서 개발한 95%Pd-5%Ga/Ag 합금과 같이 Pd-Ga 합금을 기반으로 In 및 Ag와 같은 추가 원소를 첨가합니다, 어닐링 경도가 HV125이고 결정화 온도 간격이 30℃에 불과한 95%Pd-5%Ga/In 합금, 어닐링 경도가 HV103이고 결정화 온도 간격이 50℃인 이탈리아 회사 Legor에서 개발한 95%Pd-5%Ga/In 합금 등이 있습니다. 이 합금은 주조 성능이 우수하고 주조 품질이 비교적 우수하며 재활용성이 좋습니다.
2.2.4 Pd-Ag 합금
그림 4-13에는 Ag-Pd의 이진 합금 상 다이어그램이 나와 있습니다. 이 합금은 액체와 고체 상에서 무한히 섞일 수 있어 연속적인 고용체를 형성합니다. Pd에 Ag를 첨가하면 합금의 녹는점이 낮아지고 백색도와 밝기가 증가합니다.
Pd-Ag 합금은 주조 성능이 우수하여 주얼리 생산에 유리합니다. 그림 5-16에서 볼 수 있듯이 은은 팔라듐에 일정한 경화 효과가 있지만 그 효과는 눈에 띄지 않습니다. 고품질 팔라듐 주얼리의 경우 Pd-Ag 합금의 강도와 경도로 인해 생산 요구 사항을 충족하기가 어렵습니다. 따라서 더 나은 강도 성능을 가진 3원소 또는 다원소 합금을 개발하기 위해 이 합금에 Ru, Ni, Cu, Ga 및 In과 같은 추가 합금 원소를 첨가합니다.
소련은 한때 Pd-Ag 합금에 소량의 Ni를 첨가하여 강화하여 융점 약 1450℃, 어닐링 경도 약 HB100, 우수한 내식성과 화학적 안정성, 우수한 가공 성능을 갖춘 단상 고체 용액인 85%Pd-13%Ag-2%Ni 합금을 개발했습니다.
Pd-Ag 합금에 Cu를 추가하면 경도를 어느 정도 향상시킬 수 있습니다. 하지만 고품질 팔라듐 합금의 경우, Ag와 Cu의 결합 강화 효과도 제한적입니다(그림 5-20).
3. 팔라듐 주얼리의 일반적인 문제
3.1 어둡게 변색되는 문제
팔라듐 보석을 한동안 착용하면 표면이 칙칙해지는 경우가 많습니다. 팔라듐 자체의 특성이 이를 결정합니다: 팔라듐은 화학적 안정성이 상대적으로 낮고, d전자 층이 채워져 있지 않으며, 유기 가스를 쉽게 흡착합니다. Pd의 촉매 작용으로 흡착된 유기 물질은 방향족 화합물을 지방족 화합물 또는 복합 혼합물로 전환하여 표면에 짙은 갈색 유기 고분자 필름을 형성하여 소위 "갈색 분말 효과"를 나타냅니다. 재료 및 공정의 관점에서 팔라듐 주얼리의 둔화 방지 성능을 향상시키기 위해서는 Ag, Au, Cu, Ni, Sn 등과 같은 Pd의 유기 오염에 대한 저항력을 높이기 위해 합금 원소를 추가해야 합니다. 또한 팔라듐 합금 자체의 백색도는 불충분하며 일반적으로 표면에 로듐으로 도금해야 하므로 코팅의 수명을 연장하기 위해 로듐 도금 공정을 개선해야 합니다. 사용 중에는 환경의 유기 오염원을 줄이고 톨루엔, 에테르, 페놀과 같은 유기 물질이 포함된 대기에서 사용하거나 보관하지 않는 것도 중요합니다.
3.2 캐스팅 프로세스 문제
대부분의 세트 주얼리는 주조를 통해 모양을 만들어야 하지만 팔라듐 주얼리의 주조 난이도는 금과 은 주얼리의 주조 난이도를 크게 초과합니다. 이는 팔라듐 합금의 특성과 관련이 있으며 주로 다음과 같은 측면에서 나타납니다:
(1) 흑연 도가니는 백금과 동일한 '탄소 중독' 문제가 발생하므로 팔라듐 합금을 녹이는 데 사용할 수 없으며 석영, 마그네시아 및 기타 세라믹 도가니만 사용할 수 있습니다.
(2) 팔라듐 합금은 강하게 녹고 가스를 흡수하는 경향이 있습니다. 용융 중에 용융 금속이 튀기 쉬워 손실이 많아 주조 장비와 용융 공정에 대한 요구가 높아집니다.
(3) 팔라듐 합금의 융점은 상대적으로 높으며 주조 온도는 일반적으로 1400℃ 이상이며 고급 팔라듐의 주조 온도는 1700℃에 도달할 수도 있습니다. 따라서 기존의 석고 몰드는 심각한 반응을 일으키며 인산염 바인더가 있는 세라믹 몰드를 사용해야 합니다.
3.3 팔라듐 주얼리의 유지 관리 및 재활용 문제
팔라듐 주얼리의 장인 정신은 매우 까다롭고, 제품에는 변색, 구멍 노출, 균열, 파손 등 사용 중에 노출될 수 있는 다양한 문제가 필연적으로 존재할 수밖에 없습니다. 주얼리 시장은 아직 완벽한 애프터서비스 채널이 형성되어 있지 않습니다. 일반 금은방이나 보석 공장은 하드웨어 조건과 기술적 한계로 인해 팔라듐 보석에 대한 유지 보수 또는 재활용 요구를 수행하기 어려운 경우가 많으며, 이는 의심 할 여지없이 팔라듐 보석 소비자에게 문제를 일으 킵니다.
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