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주얼리 생산에 사용되는 품질 검사 기기 및 장비
품질 검사 도구 및 장비에 대한 종합 가이드
소개
주얼리 생산의 품질 검사 과정에서 검사 작업을 완료하기 위해서는 다양한 기기, 장비, 도구가 필요합니다. 품질 검사자는 이러한 검사 방법을 숙지하는 것이 필수적입니다. 주얼리 품질 평가 방법에 따르면 주얼리 제품 품질의 주요 검사 내용에는 다음과 같은 측면이 포함됩니다.
(1) 귀금속 함량: 즉, 귀금속의 함량입니다;
(2) 보석 품질: 보석의 진품 여부와 등급을 포함합니다;
(3) 무게: 귀금속의 무게, 보석의 무게 등을 포함합니다;
(4) 치수: 보석의 크기와 모양을 포함합니다;
(5) 외관 품질: 인쇄, 패턴, 부드러움, 밝기, 색상 등을 포함합니다;
(6) 성능: 금속 강도, 가소성, 내마모성, 임베딩 안정성, 충격 저항, 비틀림 저항, 내식성, 변색 방지 성능 등;
(7) 안전성: 피부 알레르기, 금속 독성, 박테리아 운반 등
따라서 검사 시 사용되는 기기 및 장비는 주로 위의 검사 내용을 바탕으로 선정됩니다.
목차
섹션 1 일반적으로 사용되는 색상 품질 검사 도구 및 장비
귀금속 주얼리를 생산할 때 미세도 관리는 품질 관리의 중요한 측면이며, 검사를 강화해야 합니다. 일반적으로 사용되는 섬도 검사 방법에는 큐펠레이션 방법과 X-선 형광 분광법이 있습니다.
1. 컵셀링 방법
큐펠법이란 귀금속을 분석하는 고전적인 방법으로, 화재 분석법을 사용하여 물질의 귀금속을 농축한 다음 그 함량을 별도로 측정하는 방법입니다. 원리는 납을 채취제로 사용하여 검사할 시료에 적정량의 은을 첨가하고 다공성 큐펠에 넣은 다음 고온 용광로에서 산화시키는 것입니다. 큐펠은 납 산화물과 불순물을 흡수하고 금과 은은 남아서 귀금속 구슬로 녹습니다. 그런 다음 이를 평평하게 두드려서 작은 코일로 말아서 질산에 넣어 은을 분리하면 금 덩어리가 얻어집니다. 동시에 표준 금을 비교 분석에 사용하여 분석 과정의 체계적인 오류를 제거합니다.
큐펠레이션 방법은 적용 범위가 넓고 정확도가 높아 다양한 소재의 귀금속을 측정하는 표준 검사법입니다. 또한 공급자와 수요자 간에 순도 관련 분쟁이 발생하여 중재 검사가 필요할 때 사용되는 검사 방법이기도 합니다. 그러나 큐펠레이션법은 재료 준비, 용융, 분리 등 3단계의 과정을 거쳐 금과 은의 분리 측정을 완료해야 하기 때문에 완제품 주얼리의 순도 검사에는 적합하지 않은 파괴적인 검사입니다. 또한 분석 주기가 길고 분석 비용이 많이 든다는 단점이 있습니다.
큐펠레이션 방법을 사용하여 금 함량을 측정하려면 "ISO11426:1997, 금 주얼리 합금의 금 측정 - 큐펠레이션 방법(화염 분석)" 또는 GB/T 9288 - 2006 "금 합금 주얼리의 금 함량 측정 - 큐펠레이션 방법(화염 분석)" 요건에 따라 수행해야 합니다.
금 테스트의 컵셀레이션 방법에 사용되는 주요 계측기는 주로 다음과 같은 측면을 포함합니다.
(1) 초미세 균형.
0.01mg의 감도와 2등급의 정밀도로 시료의 질량을 계량하는 데 사용되며, 구체적인 내용은 이 장의 전자 저울 섹션에서 확인할 수 있습니다.
(2) 고온 분석로.
주로 시료 용융 및 로스팅 도가니에 사용되며, 최대 1300℃의 연속 산화 분위기와 ±20℃의 온도 제어 정확도를 제공해야 합니다.
(3) 크러셔.
주로 샘플을 분쇄하는 데 사용됩니다.
(4) 재떨이.
애쉬트레이의 성능은 시료 및 불순물의 흡수율에 따라 달라질 수 있으며, 이는 애쉬트레이 방법을 사용한 금 및 은 함량 측정에도 영향을 미쳐 결과의 정확성과 신뢰성을 크게 저하시킬 수 있습니다. 생산 과정에서 골재 재질의 재떨이 또는 마그네시아 재질의 재떨이를 선택할 수 있습니다. 재떨이는 원통형과 판형 등 다양한 모양으로 제공됩니다. 과거에는 직경 22mm로 납 6g을 흡수할 수 있는 원통형 재떨이와 26mm로 납 10g을 흡수할 수 있는 판형 재떨이가 더 많이 사용되어 왔으며, 판형 재떨이의 흡수 능력은 비슷합니다. 현재 유럽과 미국의 고급 금 검사 기관과 홍콩, 마카오, 대만, 싱가포르의 귀금속 검사 기관에서는 모두 이 유형의 판형 재떨이를 사용하고 있습니다.
또한 그레이 혈액법 분석 시 도자기 도가니, 금 분리 플라스크, 스테인리스 집게, 스테인리스 핀셋, 철 모루, 망치, 정제 프레스, 나일론 브러시 등의 도구와 질산, 납 호일, 은 및 표준 금과 같은 시약도 사용됩니다. 재료의 금 함량은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:
공식에서: WAu 는 시료의 금 함량(%)이고, d는 재화 중 표준 금의 평균 손실(g)입니다.1 는 회분 값 이전의 시료 질량이고, m2 는 회화 후 샘플의 질량(g)입니다.
2. X-선 형광 분광기
각 원소의 X-선 형광은 해당되는 특징적인 에너지 또는 특징적인 파장을 가지고 있습니다. 따라서 엑스레이의 에너지 또는 파장을 측정하여 원자의 종류와 원소의 조성을 확인할 수 있습니다. 해당 파장에서의 형광 X선의 강도에 따라 해당 원소의 함량을 정량적으로 측정할 수 있습니다. X-선 형광은 분석 시료를 처리할 필요가 없고 시료를 채취하지 않으며 시료의 상태, 크기, 모양에 제약을 받지 않는 비파괴 분석 방법이며 분석 속도가 빠릅니다. 일반적으로 몇 분 안에 시료의 주원소와 부원소를 확인할 수 있으며, 분석 범위가 넓어 시료의 모든 원소를 한 번에 확인할 수 있습니다.
X-선 형광 분광기에는 에너지 분산형 ED-XRF와 파장 분산형 WD-XRF의 두 가지 유형이 있습니다. 두 유형의 기기에 대한 신호 생성 방법은 동일하며 결과 스펙트럼도 비슷합니다. 그러나 WD-XRF는 분광 결정을 사용하여 형광 빔을 분산시켜 다양한 원소의 특징적인 X선 파장과 강도를 측정하여 그 함량을 결정합니다. 반면 ED-XRF는 고해상도 고감도 반도체 검출기와 다채널 분석기를 사용하여 광자 에너지에 따라 분산되지 않은 X-선 형광을 분리하여 에너지 레벨에 따라 각 원소의 양을 측정합니다. 검출 원리가 다르기 때문에 기기의 구조와 기능도 다릅니다. 주얼리 기업에서는 일반적으로 생산 품질 검사 및 관리에 ED-XRF를 사용하여 생산 요구를 충족할 수 있습니다.
2.1 보석 산업에서 일반적으로 사용되는 몇 가지 가정용 X-선 형광 분광기
중국의 제조 기술이 지속적으로 발전함에 따라 여러 X-선 형광 분광기 제조업체가 등장했습니다. 이들의 제품은 비교적 보석 산업에서 널리 사용되고 있으며, 여기에는 Tianjin Bozhi Weiye Technology Co, 에서 생산한 에너지 분산 형광 분광기인 EDX1800, EDX2800 및 EDX3000B와 같은 에너지 분산 형광 분광기; 그리고 심천 시판 기술 유한회사에서 생산한 EXF9600S, EXF9600U, EXF9600, EXF9500 및 EXF8000S와 같은 금 테스트 분광기입니다. 보즈웨이예 X- 3680A 금 검사기를 예로 들면, 저전력 소형 X-선 튜브를 여기 소스로 사용하고 고해상도 통합 X-123 반도체 검출 시스템을 다양한 콜리메이터 및 필터와 결합하여 강력한 검출 기능, 고해상도 및 짧은 검출 시간을 특징으로 합니다. (그림 3-1).
그림 3-1 보즈웨이예 X-3680A 골드 테스트 장비
그림 3-2 American Thermo QUANT의 형광 분광기
2.2 보석 산업에서 일반적으로 수입되는 몇 가지 X-선 형광 분광기
미국의 Thermo Fisher, 영국의 Oxford, 미국의 Xenemetrix, 네덜란드의 Panalytical, 일본의 Seiko, 미국의 Amptek, 독일의 SPIKE, 일본의 Shimadzu, 미국의 EDAX, 일본의 Horiba 등 일부 국제 브랜드 회사에서 개발 및 생산하는 X-선 형광 분석기가 국내 시장에 널리 소개되고 있습니다. Thermo Fisher에서 생산한 QUANT'X 형광 분광기를 예로 들면 고감도, 고정밀, 높은 안정성을 갖추고 있어 다양한 금속 및 비금속 물질의 조성을 검출하는 데 이상적인 방법으로 특히 귀금속 조성 분석에 적합합니다(그림 3-2). 이 장치는 Si(Li) 고체 검출기가 장착된 분광기로, 원소 분석 범위는 Na-U이고 농도 범위는 ppm -100%입니다。
[사례 3-1 ] 18K 금의 성분을 검출하기 위해 Thermo Fisher QUANT' X 형광 분광기를 사용.
알려진 18K 금 성분의 표준 샘플을 사용하여 작업 곡선을 만든 다음 테스트할 샘플의 표면을 세척하고 테스트 챔버의 지정된 위치에 배치한 다음 챔버 도어를 닫습니다. 테스트 파라미터가 설정되고 스펙트럼이 수집됩니다(그림 3-3). 수집 시간이 끝나면 장치는 표 3-1과 같이 자동으로 결과를 분석합니다.
표 3-1 테스트 샘플의 성분 분석 결과
| 요소 | Au | Ag | Cu |
|---|---|---|---|
| 콘텐츠 (wt%) | 75.07 | 12.45 | 12.48 |
2.3 측정 결과에 영향을 미치는 요인
보석 제품의 특수한 상황과 검출 방법 원칙의 한계로 인해 이 방법을 사용하는 직원은 테스트 결과에 영향을 미치는 다음 요인을 이해하고 숙지해야 합니다. 이러한 영향 요인은 다양한 조건에서 특징적인 스펙트럼 라인 강도 수집에 상당한 영향을 미칠 수 있으며, 심지어 오판으로 이어질 수도 있습니다.
2.3.1 기계 자체의 성능.
구매한 기기의 하드웨어 기능에 따라 결정됩니다.
2.3.2 보정 곡선.
간단히 말해, 보정 곡선은 원소의 X-선 강도와 시료에 포함된 원소의 질량 백분율 사이의 관계 곡선입니다. 보정 곡선은 측정에서 얻은 특징적인 X-선 강도를 농도로 변환합니다. 따라서 보정 곡선은 측정 결과에 큰 영향을 미칩니다. 측정할 원소의 농도, 측정 대상 원소, 기기 보정 계수, 원소 간 흡수 향상 효과에 대한 보정 값뿐만 아니라 보정 곡선을 만드는 데 사용되는 표준 샘플, 보정 곡선의 오프셋 여부, 보정 곡선의 적용 범위와도 관련이 있습니다.
(1) 보정 곡선을 생성하기 위해 샘플을 사용했습니다.
X-선 형광 분석은 기본적으로 상대 측정이므로 측정 기준이 되는 표준 시료가 필요합니다. 따라서 표준 샘플과 테스트할 샘플의 기하학적 조건이 일치해야 합니다. 표준 시료는 충분한 균일성과 안정성을 가져야 합니다. 시료의 정제 공정이나 분석 방법이 분석 시료와 다르다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 값을 역추적할 수 없고 균일성과 안정성을 보장할 수 없습니다. 따라서 분석 시료와 유사한 화학적 및 물리적 특성을 가진 표준 시료를 선택하여 해당 교정 곡선을 만들어야 합니다. 여기에는 분석 요소 함량 범위와 적절한 기울기 유지가 포함되며, 분석 요소의 함량은 정확하고 신뢰할 수 있는 방법을 사용하여 결정해야 합니다. 오늘날 많은 기기 제조업체는 시장 경쟁력을 높이기 위해 현장 분석 시 표준 시료의 필요성을 줄이기 위해 기기가 출고되기 전에 사용자가 분석하고자 하는 물질의 유형에 따라 몇 가지 일반적인 교정 곡선을 미리 그려 놓는 경우가 많습니다. 그러나 이러한 곡선은 일반적인 곡선이기 때문에 매우 다양하기 때문에 '정밀도'를 동시에 달성하기 어렵다는 것은 부인할 수 없는 사실입니다. 따라서 분석의 정확성을 보장하려면 하나의 기질에 해당하는 하나의 표준 샘플 세트를 보유하는 것이 좋습니다.
(2) 작업 커브의 오프셋.
일반적인 곡선은 기기를 제조할 때 또는 작동을 시작할 때 준비됩니다. 하지만 이 곡선이 원래 상태와 일치하는지는 현장에서만 확인할 수 있습니다. 모든 분석에 대해 작업 곡선을 다시 그릴 수는 없으므로 추적 가능한 표준 샘플로 주기적으로 점검하여 작업 곡선의 이동 여부를 확인해야 합니다. 이동이 발생하고 그 양이 지정된 허용 범위 내에 있는 경우 작업 곡선을 보정해야 합니다. 시프트가 허용 범위를 초과하는 경우 작업 곡선을 다시 그려야 합니다.
(3) 작업 커브의 적용 범위.
작업 곡선을 선택할 때는 일반적으로 곡선을 그리는 데 사용되는 표준 시료의 농도 범위 내에서 적용 가능한 범위에 주의를 기울여야 합니다. 예를 들어 곡선을 그리는 데 사용되는 표준 시료의 농도가 500~1000/ug/g인 경우 시료에서 테스트할 요소의 함량은 500~1000/ug/g 이내여야 합니다. 테스트 지점이 작업 곡선의 연장선을 벗어나면 측정 결과에도 오류가 발생합니다.
2.3.3 테스트 샘플의 형태 및 크기.
여기에는 다음이 포함됩니다:
(1) 테스트 샘플의 모양과 크기
X-선 형광 분광기의 스폿 크기에 따라 스폿이 샘플을 완전히 덮을 수 있고 샘플 두께가 요구 사항을 충족하면 측정을 위해 테스트 챔버에 직접 배치 할 수 있으며, 스폿이 샘플을 완전히 덮을 수없는 경우, 즉 샘플이 스폿보다 작으면 샘플 컵에 넣고 일정량에 도달 한 다음 틈을 남기지 않고 압축 한 다음 분석해야합니다. 얇은 샘플(X선이 투과할 수 있는 샘플)은 효과적인 분석을 위해 최소 샘플 두께 제한을 달성하기 위해 함께 쌓아야 합니다. 테스트 샘플의 형태는 다양할 수 있으며, 고체 샘플은 테스트 표면을 매끄럽게 연마할 수 있으며, 연마된 표면은 측정 정확도에 영향을 줄 수 있는 기름 오염을 피하기 위해 손으로 만지지 않아야 합니다. 분말 샘플은 샘플 컵에 넣거나 태블릿을 사용하여 준비할 수 있습니다. 액체 샘플은 특정 샘플 컵에 붓고 특수 밀봉 재료로 밀봉한 후 측정을 위해 테스트 챔버에 넣어야 합니다.
(2) 샘플의 균질성.
비균질 시료는 표면에 기름 얼룩이나 중금속 오염이 있거나 코팅 또는 전기도금 층이 있는 경우가 많습니다. 전자의 경우 측정 전에 이러한 기름 얼룩이나 중금속을 제거해야 합니다. 후자는 테스트 전에 표면 코팅을 가능한 한 많이 긁어내야 합니다. 보석에 납땜 지점이 여러 개 있으면 균일성에 영향을 줄 수 있습니다.
(3) 샘플 표면의 영향.
시료 표면은 공기에 노출되어 산화됩니다. 동시에 X-선 형광 분광기는 표면 분석 방법이기 때문에 시료의 분석 결과가 시간이 지남에 따라 지속적으로 증가하는 추세를 보일 수 있습니다. 측정 전에 산화막을 연마해야 하며, 시료 표면의 광택 수준도 분석 결과에 큰 영향을 미칩니다. 시료 표면이 매끄럽지 않고 요철이 있는 경우 측정 결과에 영향을 미치므로 가능한 한 표면을 매끄럽게 해야 합니다.
(4) 간섭 요소의 영향.
간섭 원소의 존재로 인해 간섭 원소의 스펙트럼 라인이 시료 분석 중에 측정할 원소의 스펙트럼 라인과 겹쳐서 측정된 강도가 과대 평가되고 분석 결과에 편향이 생깁니다. 일반적으로 원소 스펙트럼 라인의 간섭을 관찰하는 것은 비교적 쉬운데, 먼저 간섭하기 쉬운 몇 가지 일반적인 원소 스펙트럼 라인의 위치와 간섭의 성질을 이해해야 합니다. 시료의 테스트 스펙트럼을 판단할 때 중요한 점은 특정 원소가 존재하는 경우 다양한 위치에 여러 스펙트럼 라인이 동시에 존재해야 한다는 것입니다. 간섭 원소의 영향을 극복하려면 분석을 위해 비간섭 스펙트럼 라인을 선택하고, 기기 측정 조건을 적절히 선택하고, 기기의 해상도를 개선하고, 디지털 보정을 수행하여 간섭 요소 스펙트럼 라인의 생성을 방지하기 위해 X-선 튜브 전압을 간섭 요소의 여기 전압 아래로 낮춰야 합니다.
2.4 X-선 형광 분석 테스트 방법 및 요구 사항
이 방법은 국가 표준 GB/T 18043-2008 "X-선 형광 분광법에 의한 귀금속 함량 측정"에 따라 검출에 사용해야 합니다.
(1) 기기 보정:
캘리브레이션은 기기의 특정 요구 사항에 따라 수행해야 합니다.
(2) 테스트 조건:
실험실의 환경 조건은 해당 기기의 요구 사항을 충족해야 하며, 기기가 안정적인 상태에 도달한 경우에만 측정을 수행할 수 있습니다.
(3) 테스트 방법:
최소 3개의 테스트 지점을 선택해야 하며, 측정값은 모든 측정 결과의 평균값이어야 합니다.
2.5 X-선 형광 분광기의 선택
다양한 에너지 분산 형광 분광기는 외국산 또는 중국산 모두 기술 수준은 다르지만 RoHS 테스트 요건을 충족하기에 충분합니다. 사용자는 요구 사항 충족, 우수한 성능, 저렴한 구매 비용 등의 원칙을 참고하여 자신의 역량에 따라 해외 또는 중국산 중 하나를 선택해야 합니다.
2.5.1 사용 요건 충족은 가장 기본적인 요소입니다.
필터는 샘플을 정확하고 올바르게 걸러내기 위해 필요합니다. 적격, 불합격, 불확실 세 가지 유형이 있으며, 불확실한 부분을 최대한 최소화하면서 정해진 정확도를 보장하고 최대한 빠르게 탐지해야 합니다.
2.5.2 성능은 분광기를 평가하는 데 매우 중요한 지표입니다.
분광기의 검출 안정성은 X-선 튜브 노화, 주변 온도 및 전력 변동과 같은 요인에 의해 영향을 받습니다. 성능이 우수한 분광기는 검출 정밀도가 높고 정확도가 좋습니다. 성능이 떨어지는 분광기는 납과 비소를 구별하지 못할 수 있으며 카드뮴의 특징적인 스펙트럼 라인이 X-선 튜브의 로듐 전극의 특징적인 스펙트럼 라인과 겹쳐서 오판, 오류 또는 판단 불능으로 이어질 수 있어 불가피하게 비용과 위험이 크게 증가하게 됩니다. 일부 분광기에는 심각한 X-선 누출이 발생하여 작업자의 안전을 위협하는 경우도 있습니다. 따라서 X선 형광 분광기를 구매할 때는 다음과 같은 몇 가지 주요 성능 요소를 고려해야 합니다:
(1) X-선 튜브의 전극 재질.
X-선 형광 분광기는 로듐 표적 X-선 튜브를 사용하며, 일부는 텅스텐 표적 X-선 튜브를 사용합니다. 로듐(Rh)의 특징적인 스펙트럼 라인은 카드뮴의 특징적인 스펙트럼 라인과 겹치고, 로듐 전극의 방출 강도가 충분히 높지 않아 카드뮴 검출에 부적합합니다. 텅스텐(W) 타겟의 특징적인 스펙트럼 라인은 5가지 RoHS 원소의 특징적인 스펙트럼 라인과는 거리가 멀고 스펙트럼 라인이 겹치지 않으며 방출 강도가 높아 원소의 검출 한계를 향상시킬 수 있습니다.
(2) 감지기.
초기 분광기는 액체 질소 냉각식 검출기를 사용했는데, 매번 액체 질소를 소모하고 불편했습니다. 전기 냉각식 Si-PIN 검출기가 등장한 후, 이 검출기가 분광기 검출기의 주류가 되었습니다. 일부 브랜드의 전기 냉각식 검출기는 거의 ppb 수준에 도달했지만 경금속 원소 검출 감도는 더 좋을 수 있습니다. 따라서 SDD 전기 냉각식 검출기는 경금속 원소에 대한 감도를 개선하기 위해 개발되었으며 실리콘과 같은 비금속 원소도 감지할 수 있습니다. 그러나 구형 SSD 검출기는 실리콘-리튬 검출기로서 드리프트가 크고 검출 감도가 낮습니다. 반면, 새로운 SDD 검출기는 고순도 실리콘 검출기로 안정성이 우수하고 검출 감도가 높습니다.
(3) 탐지 방법 및 소프트웨어.
여기에는 FP 방법, 부분 보정선 방법, 보정된 상대 보정선 방법이 포함됩니다. 처음 두 가지 방법은 안정성이 떨어지는 반면, 후자는 환경 조건 변화, X-선 튜브 노후화, 전원 공급 장치 변화 및 기타 요인이 감지 데이터에 미치는 영향을 자동으로 보정할 수 있습니다.
(4) X-선 빔 스폿 직경.
현재 스팟 직경은 0.1mm에서 15mm까지 다양합니다. 작은 스팟은 샘플 면적의 제약을 받지 않는 반면, 큰 스팟은 물질 불균일성의 영향을 덜 받습니다. 스팟의 크기는 X-선 빔의 에너지 효율을 간접적으로 반영합니다. 큰 스팟(수 밀리미터에서 10밀리미터 이상)은 일반적으로 콜리메이터를 사용하여 빔을 형성하므로 방해되는 부분이 낭비되고, 1밀리미터 미만의 작은 스팟은 도관을 사용하여 빔을 형성하므로 에너지 손실이 적습니다. 스폿의 크기는 실제 측정 필요에 따라 선택되며, 빔의 에너지 손실은 일반적으로 제조업체에서 소프트웨어, 필터 및 기타 측면에서 보정합니다.
2.5.3 비용.
구매자는 분광기에 대한 철저한 이해가 필요하며 가격, 사용 비용, 구매 후 유지보수 비용을 살펴봐야 합니다. 사용 비용은 종종 간과되는 암묵적 비용이지만 견적 가격을 훨씬 초과하는 비용입니다. 분광기에 반영된 사용 비용은 다음과 같은 측면에서 나타납니다:
(1) 감지 속도.
이는 노동 시간, 기기 감가상각, 프로젝트 진행 상황과 같은 직접 비용의 경제적 효율성을 반영합니다.
(2) 감도.
이에 따라 검사 범위와 물리적 및 화학적 분석의 축소 또는 제거가 가능한지 여부가 결정됩니다.
(3) 서비스 수명.
예를 들어, 유효 방사선 여기 시간이 약 2시간이고 하루 8시간씩 작동하는 5000시간의 수명을 가진 디바이스는 8년의 유효 작동 시간을 의미합니다. 측정 메커니즘이 다르기 때문에 서비스 수명은 크게 달라질 수 있습니다. 이 분광기에서는 샘플을 한 번만 여기시키면 되지만, 저 분광기에서는 세 번 여기시켜야 합니다. 세 번의 여기가 필요한 분광기의 경우 서비스 수명은 3년 미만입니다.
(4) 운영 비용.
운영의 단순성과 복잡성에 따라 운영자 교육 및 급여를 포함한 운영 비용에 차이가 발생할 수 있습니다.
(5) 유지 관리 비용.
일부 분광기는 검출기에 액체 질소 냉각 시스템을 장착해야 하는 반면, 다른 분광기는 간단한 펠티에 냉각만 하면 됩니다. 또한 일부 분광기는 작동 중에 보정이 필요한 경우도 있고, 측정 전에 자동으로 보정하는 분광기도 있습니다. 이들 간의 유지보수 비용도 다릅니다. 장비의 효율적인 작동을 보장하고 잠재력을 극대화하려면 애프터서비스의 적시성과 완전성이 필수적입니다. 작업 시간 손실은 예기치 않은 비용 증가로 이어질 수 있습니다.
2.5.4 안전.
RoHS 규정의 근본적인 출발점은 환경 보호와 건강이며, X-선 누출이 없는 기기는 개인의 안전을 보장할 수 있습니다. 데이터는 최종 감지 결과이며, 데이터 보존과 정확성은 항상 최우선 순위입니다.
2.5.5 기타 측면.
작고 가벼운 이 소프트웨어는 용도를 확장할 수 있으며 대규모 샘플의 테스트 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
섹션 II 일반적으로 사용되는 보석 품질 검사 도구 및 장비
완성된 보석을 식별하기 위해서는 보석을 손상시키지 않고 검사한 보석을 식별하는 것이 필수적입니다. 생산 기업의 경우 일반적으로 보석 핀셋, 펜형 스포트라이트 손전등, 돋보기, 이색경, 굴절계, 자외선 형광 램프, 찰스 필터, 보석 현미경, 열전도도 측정기 등 일반적으로 사용되는 소형 보석 식별 장비만 갖추고 있습니다. 전문 테스트 기관에서는 흡수 분광기, 적외선 분광기, X-선 회절기, 전자 프로브 등도 자주 사용됩니다.
섹션 III 일반적으로 사용되는 중량 검사 장비
보석의 무게는 일반적으로 매우 가볍고 귀중한 보석과 금속이 포함되므로 무게 측정에 사용되는 기기는 높은 정밀도가 필요하며 생산 중에 원하는 결과를 빠르고 안정적으로 얻을 수 있어야 합니다. 기존의 기계식 계량 기기는 이러한 요구 사항을 충족할 수 없으며, 그림 3-4와 같이 일반적으로 '전자 저울'로 알려진 전자 저울이 계량에 사용되고 있습니다.
1. 전자 저울의 원리
전자 저울은 전자기력의 원리를 사용하여 계량할 물체의 무게의 균형을 맞추고, 계량 팬을 동력 코일에 연결합니다. 계량할 물체를 팬 위에 올려놓으면 중력이 아래쪽으로 작용하여 코일에서 무게와 크기가 같고 방향이 반대인 전자기력이 생성됩니다. 이 시점에서 센서는 전기 신호를 출력하고, 이 신호는 정류 및 증폭되어 코일이 원래 위치로 돌아올 때까지 코일의 전류를 변화시킵니다. 전류의 세기는 계량되는 물체의 무게에 비례합니다. 물질의 질량이 이 무게를 생성하고 아날로그 시스템은 결과 전기 신호를 처리하여 물체의 무게를 표시합니다. 전자 저울은 기계식 저울에 비해 빠른 계량 속도, 높은 해상도, 우수한 신뢰성, 간단한 조작, 다양한 기능 등의 장점이 있습니다.
2. 전자 저울의 종류
전자 저울은 일반적으로 정확도와 범위에 따라 크게 분석 저울과 정밀 저울로 분류됩니다.
분석 균형:
여기에는 초소형 전자 저울, 마이크로 저울, 세미 마이크로 및 표준 전자 저울이 포함되며, 계량 범위는 몇 그램에서 200g까지, 분해능은 최대 10%입니다.-5-10-6.
정밀한 균형:
이는 정확도 수준이 클래스 II인 전자 저울의 일반적인 용어로, 계량 범위는 수십 그램에서 수 킬로그램이며 분해능은 최대 10입니다.-2-10-4.
3. 전자 저울 선택
전자 저울을 선택할 때는 다음과 같은 여러 측면을 고려하는 것이 중요합니다.
(1) 정확도 수준.
전자 저울의 정확도 수준은 절대 및 상대 측정이 가능합니다. 일부 전자 저울은 상대 정확도를 표시하지만 기업에서는 0.1mg 정확도 또는 0.01g 정확도와 같이 절대 정확도(눈금 값 e )를 선택하는 것이 더 직관적입니다. 전자 저울 판독값의 안정성, 감도, 정확성 및 불변성도 고려해야 합니다. 안정성은 저울의 정확도를, 감도는 저울 판독값의 반응 속도를, 정확도는 판독값의 정확도를, 불변성은 판독값의 변동 범위를 의미하며 변동 범위가 작을수록 불변성이 우수함을 나타냅니다.
(2) 범위.
생산 요구에 따라 적절한 최대 계량 용량을 선택하고, 일반적으로 최대 하중과 약간의 안전 계수를 고려하며, 큰 것이 항상 좋은 것은 아닙니다. 주얼리 생산에서 보석의 캐럿 단위 계량 범위는 일반적으로 500캐럿 이내이며, 전자 저울로 귀금속을 계량하는 경우 일반적으로 3200g 이내입니다.
(3) 기능.
전자 저울에 특정 기능이 있으면 생산에 편리함을 가져올 수 있습니다. 예를 들어 디스플레이를 통해 신뢰할 수 있는 판독값을 쉽게 얻을 수 있고, 프린터에 연결할 수 있으며, 조각 계수, 백분율 계량 등을 수행할 수 있고, 보석 업계에서 일반적으로 사용되는 여러 계량 단위(캐럿, 그램, 온스, 홍콩 틸 포함) 간에 전환할 수 있습니다.
(4) 비용 효율성.
성능 요구 사항이 충족된다면 가격도 중요한 고려 사항입니다.
세계적으로 유명한 전자 저울 브랜드로는 스위스의 메틀러-톨레도, 미국의 세트라, 스위스의 프레시사, 독일의 사토리우스, 일본의 안드로이드(A&D) 등이 있습니다.
4. 전자 저울의 사용 및 유지 관리
(1) 전자 저울은 진동, 기류, 직사광선을 피할 수 있도록 안정적인 작업대 위에 놓아야 합니다.
(2) 레벨 조정.
수평 게이지를 관찰하고 기포가 중앙에서 벗어난 경우 수평 조절 받침대를 조정하여 기포가 수평 게이지의 중앙에 위치하도록 합니다.
(3) 예열.
전원을 켜고 지정된 시간 동안 예열한 후 디스플레이를 켜서 작동할 수 있습니다.
(4) 저울의 기본 모드 선택.
계량 단위 설정 및 기타 작업은 매뉴얼에 따라 수행할 수 있습니다.
(5) 보정.
저울은 설치 후 처음 사용하기 전에 보정해야 합니다. 오랜 보관 시간, 이동, 환경 변화 또는 정밀한 측정 부족으로 인해 일반적으로 저울을 사용하기 전에 캘리브레이션이 필요합니다.
(6) 무게 측정.
계량 버튼을 누르고 0이 표시되면 계량 항목을 저울 팬에 올려놓습니다. 숫자가 안정될 때까지 기다렸다가 디스플레이 왼쪽 하단의 "0" 표시가 사라지면 계량 항목의 질량 값을 읽을 수 있습니다. 부식성 품목을 계량할 때는 전자 저울의 손상을 방지하기 위해 밀폐된 용기에 넣어야 하며, 계량 중 저울에 과부하가 걸리지 않도록 하여 손상을 방지하세요.
(7) 용기 무게 측정.
TARE 버튼을 눌러 0을 누르고 저울 팬 위에 용기를 올려놓으면 저울에 용기의 질량이 표시됩니다. TARE 버튼을 다시 누르면 0이 표시되어 용기 무게가 제거됩니다. 그런 다음 계량 항목을 용기에 넣거나 원하는 질량에 도달할 때까지 계량 항목(분말 또는 액체)을 용기에 서서히 추가합니다. 디스플레이 왼쪽 하단의 "0"이 사라질 때까지 기다리면 이 시점에서 디스플레이에 계량 품목의 순 질량이 표시됩니다.
(8) 계량이 완료되면 디스플레이를 끄고 전원을 분리합니다.
전자 저울은 계량 부서의 규정에 따라 주기적으로 교정해야 하며, 최적의 상태를 유지하기 위해 지정된 유지보수 담당자가 보관해야 합니다. 정기 교정의 주요 내용에는 저울의 감도 및 판별력, 각 하중 지점의 최대 허용 오차(계량 선형 오차), 반복성, 편심 하중 또는 코너 오차, 밸런싱 기능 등이 포함됩니다. 교정 후에는 실제 교정 결과를 바탕으로 교정 인증서 또는 라벨을 발급해야 합니다.
섹션 IV 일반적으로 사용되는 외관 품질 검사 기기 및 장비
보석은 외관 품질에 대한 요구 사항이 높기 때문에 외관 품질 검사는 생산 공정에서 중요한 검사 내용이되었습니다. 전체적인 효과는 육안으로만 관찰할 수 있으며, 외관 효과를 정량화하거나 표면 결함을 심층적으로 관찰하기 위해서는 색도계, 돋보기, 실체현미경, 주사전자현미경 등 몇 가지 필요한 도구와 장비가 필요합니다.
1. 색도계
과거에는 주얼리 업계에서 합금의 색상을 판단할 때 육안에 의존하는 경우가 많았는데, 이는 주관적인 판단이 개입될 여지가 높았습니다. 일관되지 않은 색상 판단으로 인해 주얼리 회사와 고객 간에 분쟁과 반품이 자주 발생했습니다. 이러한 문제를 줄이기 위해 주얼리 업계에서는 몇 가지 조치를 취했습니다. 예를 들어, 일부 제조업체는 일련의 색상 샘플을 생성하여 확인 된 색상 샘플에 따라 대량 생산 전에 고객이 확인하고 일부 제조업체는 광원이 색상 판단에 미치는 영향을 인식하고 광원 검사를 개선 및 조정했습니다. 일부 회사는 표준 라이트 박스를 도입하여 특정 색온도 및 거리에서 검사를 규정했습니다. 이러한 조치는 색상 검사의 가변성을 어느 정도 개선하여 주얼리 업계에서 급속한 진흥으로 이어졌습니다. 그러나 여전히 육안으로 색상을 판단하기 때문에 주관성과 가변성이 불가피하게 도입될 수밖에 없습니다. 최근 몇 년 동안 업계의 몇몇 회사는 색도계 ( (그림 3-5))를 도입하여 색상 샘플 및 제품의 색상을 정량적으로 감지하고 매일 생산에서 일정 비율의 무작위 검사를 수행하여 기술, 생산 및 품질 검사 부서의 색상 판단 및 개선을 안내하여 좋은 결과를 얻었습니다.
색상을 정량적으로 감지하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 그 중 가장 일반적으로 사용되는 것은 그림 3-6과 같은 CIELab 시스템입니다. 이 시스템은 L*, a*, b*의 세 가지 좌표를 사용하여 색상을 설명하는데, 여기서 L*는 밝기를 나타내고, a*는 빨강-녹색 색상 축을, b*는 노랑-파랑 색상 축을 나타냅니다. 합금의 모든 색상은 3차원 색상 공간에서 표현할 수 있습니다.
그림 3-5 CM2600d 색도계
그림 3-6 CIELab 색상 좌표계
비색계는 합금의 색상 차이를 정량적으로 설명할 수도 있습니다. 두 합금의 색상 좌표가 L1*, a1*, b1* 및 L2*, a2*, b2*인 경우, 두 합금의 색상 차이 △E는 다음과 같습니다:
비색계를 사용하여 보석의 색상을 감지할 때는 기기 자체의 구조와 정확도, 검사 조건, 샘플 조건과 같은 요인도 감지 결과에 영향을 미칩니다.
[사례 3-2] 색도계를 사용하여 고강도 순금의 색 변화 저항성을 테스트합니다.
방법은 다음과 같습니다: 순금 너겟을 시트에 말아서 10x10x1mm 크기의 샘플을 자르고, 샘플 표면을 연마하고, 기름을 제거하고, 세척하고, 건조시킵니다. CM2600d를 사용하여 샘플의 초기 색상을 테스트하고 세 번 측정한 후 평균을 구합니다. 색상 변화 테스트를 위해 샘플을 인공 땀에 담그고 인공 땀의 비율과 매개 변수는 다음과 같습니다: CO(NH2)21.00 ± 0.01 g/L, NaC15.00 ± 0.05 g/L, C3H6031.00 ± 0.01 g/L, 나머지는 새로 준비한 탈이온수로 0.1%의 NaOH 희석 용액으로 pH 값을 6.5 ± 0.05로 조정합니다. 담그는 동안 일정한 간격으로 시료를 꺼내 색 변화를 감지하고 그림 3-7과 같이 색 지수 변화 곡선을 그리고 위의 공식 △E를 사용하여 색차를 계산하여 그림 3-8과 같이 색차 변화 곡선을 그립니다.
그림 3-7 인공 땀에 담근 후 샘플의 색상 지수 변화율
그림3-8 인공 땀에 담근 후 시료의 색차 변화율 △E
부식 시간이 길어질수록 소재의 밝기 값 L*은 약간 감소하는 반면, * 값과 b* 값은 약간 증가하여 소재의 표면이 점차 칙칙해지고 색상이 점차 노란색과 빨간색으로 변하는 것을 볼 수 있습니다. 그러나 전반적으로 소재의 색차 변화는 매우 작아 우수한 변색 방지 성능을 보여줍니다.
2. 돋보기
주얼리 외관 품질 검사에서는 세밀한 부분의 품질을 검사해야 하는데, 사람의 눈은 일반적으로 0.15 - 0.30mm 범위 내에서 객관적인 물체의 세부 사항을 식별하는 능력이 매우 낮기 때문에 돋보기, 현미경과 같은 관찰 도구를 사용하는 것이 필수적입니다.
돋보기는 물체의 디테일을 관찰하는 데 사용되는 간단한 시각 광학 장치입니다. 눈의 근점보다 훨씬 작은 초점 거리를 가진 수렴 렌즈입니다. 배율의 원리는 사람의 눈 망막에 형성되는 이미지의 크기가 눈에서 물체가 기울어지는 각도(시야각)에 비례한다는 것입니다. 시야각이 클수록 이미지가 커지고 물체의 세부 사항을 더 많이 구분할 수 있습니다.
돋보기를 사용할 때는 한 손으로 돋보기를 한쪽 눈앞에 가까이 대고 사용합니다. 반대로 다른 손은 검지와 엄지 손가락으로 보석을 잡고 원하는 부분을 볼 수 있을 때까지 돋보기 가까이 가져갑니다. 물체를 가까이 가져가면 시야각이 커질 수 있지만 눈의 초점 조절 능력으로 인해 제한됩니다. 주얼리 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 배율은 그림 3-9와 같이 10배율입니다. 이 돋보기는 3개의 렌즈로 구성되며, 검증된 돋보기는 선명도가 높고 보석 관찰에 영향을 미치는 구면 및 색수차를 제거할 수 있어야 합니다.
그림 3-9 보석 검사용 돋보기
3. 입체 현미경
실체현미경은 정확한 이미지로 입체적인 시야를 제공하는 시각 기기입니다. 광학 구조 원리는 물체를 이미징한 후 형성된 두 개의 광선이 두 세트의 중간 렌즈(줌 렌즈라고도 함)에 의해 입체 각도라고 하는 특정 각도(일반적으로 12~15도)로 분리되는 공유 대물렌즈를 포함합니다. 각 빔은 접안 렌즈를 통해 이미지를 형성하여 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 3차원 이미지를 제공합니다. 배율은 중간 렌즈 그룹 사이의 거리를 변경하여 적절하게 조정할 수 있습니다. 실체현미경은 아이피스를 통한 현미경 관찰에만 사용할 수 있습니다. 하지만 그림 3-10과 같이 다양한 디지털 인터페이스, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 전자 접안 렌즈 및 이미지 분석 소프트웨어와 연결하여 컴퓨터와 연결된 디지털 이미징 시스템을 구성하여 디스플레이 화면에서 실시간 동적 이미지를 관찰하고 필요한 이미지를 편집, 저장 및 인쇄할 수 있습니다.
그림 3-10 디지털 이미징 시스템을 갖춘 실체현미경
입체 현미경에는 다음과 같은 특징이 있습니다:
(1) 필드 직경이 크고 초점 심도가 커서 검사 대상의 모든 층을 쉽게 관찰할 수 있습니다;
(2) 배율은 기존 현미경만큼 높지는 않지만 작동 거리가 매우 깁니다;
(3) 접안렌즈 아래의 프리즘이 이미지를 반전시켜 똑바로 세우고 조작하기 쉽게 만듭니다.
보석 검사용 실체현미경의 일반적인 기술 파라미터는 다음과 같습니다: 접안 렌즈 배율 10배, 시야 Φ20mm, 대물 렌즈는 회전 드럼을 사용하여 0.7-4.5배 범위의 연속 줌, 총 배율은 7-45배, 줌 비율은 6.5:1입니다.
[사례 3-3] 2개의 다이아몬드가 멀티 스톤 파베 세팅에서 균열을 보였습니다.
그림 3-11과 같이 실체현미경으로 관찰하면 손상된 부위와 심각도를 명확하게 볼 수 있고 쉽게 기록할 수 있습니다.
그림 3-11 입체 현미경으로 관찰한 손상된 돌의 상태
4. 금속 현미경
금속 현미경은 주로 금속 및 합금의 미세 구조의 크기, 모양, 분포, 양 및 특성을 검사하고 합금 원소 간의 관계, 조성 변화 및 미세 구조 변화에 미치는 영향, 열처리 및 냉간 가공으로 인한 변화 패턴을 조사하는 데 사용되며 표면 미세 상태 검사, 품질 관리 및 제품의 고장 분석 등에도 사용할 수 있습니다. 우수한 안정성, 선명한 이미징, 고해상도, 넓고 평평한 시야각이 특징입니다.
금속현미경의 광학 시스템은 두 단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계는 대물렌즈로, 여전히 매우 작아 육안으로 식별할 수 없는 확대된 반전된 실제 이미지를 생성하므로 두 번째 확대가 필요합니다. 두 번째 단계의 배율은 접안렌즈를 통해 이루어지며, 첫 번째 단계로 확대된 반전된 실상이 접안렌즈의 초점 내에 들어오면 사람의 눈은 접안렌즈를 통해 두 번째로 확대된 직립형 가상 이미지를 관찰할 수 있습니다. 금속현미경은 시료 관찰 표면의 방향에 따라 직립형과 반전형으로 분류됩니다.
디지털 금속현미경 시스템은 광전 변환을 통해 기존의 광학 현미경과 컴퓨터 및 디지털 카메라를 통합하여 아이피스를 통한 현미경 관찰과 컴퓨터(디지털 카메라) 디스플레이 화면에서 실시간 동적 이미지 관찰을 가능하게 합니다. 또한 그림 3-12와 같이 필요한 이미지를 편집, 저장 및 인쇄할 수 있습니다.
그림 3-12 디지털 메탈그래픽 현미경 시스템
금속현미경의 일반적인 기술 파라미터는 아이피스 배율은 보통 10배, 대물렌즈 배율은 4배, 10배, 20배, 40배, 60배, 80배, 100배, 총 광학 배율은 40배, 100배, 200배, 400배, 600배, 800배 또는 1000배입니다.
[사례 3-4] 한 공장에서 어닐링 프로파일을 사용하여 생산한 링이 연마 후 주황색 껍질 표면이 나타나 그림 3-13과 같이 적격 상태에 도달하기 어렵다는 사실을 발견했습니다.
그 이유를 파악하기 위해 금속 현미경을 사용하여 재료의 금속학적 구조를 관찰한 결과, 그림 3-14와 같이 비정상적으로 거친 입자가 관찰되었습니다. 소재의 어닐링 공정을 조사한 결과, 800℃의 고온 어닐링이 사용되었는데, 이는 18K에 비해 너무 높은 온도임이 분명합니다. 프로파일 어닐링 시 지나치게 높은 어닐링 온도 또는 지나치게 긴 어닐링 시간을 사용하면 입자가 과도하게 성장하고 거친 입자 구조는 우수한 광택 표면을 얻는 데 불리하게 작용할 수 있습니다.
그림 3-13 링 표면은 연마 후 주황색 껍질 상태를 보여줍니다.
그림 3-14 어닐링 온도가 지나치게 높으면 입자가 거칠어집니다.
5. 주사 전자 현미경
주사 전자 현미경은 재료의 3차원 형태 관찰 및 분석, 미세 영역 조성 분석, 제품 결함 원인 분석 등이 가능한 우수한 성능을 갖춘 다기능 기기입니다. 현재 재료 과학, 산업 생산의 제품 품질 식별 및 생산 공정 제어에 널리 사용되며 재료 과학의 다양한 생산 부서에서 품질 관리에 없어서는 안 될 도구 중 하나로 자리 잡았습니다.
5.1 주사 전자 현미경의 작동 원리
그림 3-15와 같이 전자총의 음극에서 전자빔의 직경 20 ~ 30nm, 가속 전압 사이의 음극과 양극에 의해 거울 배럴에 발사 된 전자총의 음극에서 응축기 거울과 수렴 효과의 대물 렌즈를 통해 전자 프로브의 직경이 약 수 밀리미터로 좁혀졌습니다. 대물렌즈 상부의 스캐닝 코일의 작용에 따라 전자 프로브는 샘플 표면에서 격자 스캔을 수행합니다. 대물렌즈 상단의 스캐닝 코일은 격자 형태로 시료 표면을 스캔하여 다양한 전자 신호를 여기시킵니다. 이러한 전자 신호는 해당 검출기에 의해 감지되고 증폭, 변환, 전압 신호로 변환되어 최종적으로 픽처 튜브의 게이트로 전송되어 픽처 튜브의 밝기를 변조합니다. 형광 스크린의 튜브에있는 전자 빔은 래스터 스캐닝을 위해서도이 스캐닝 이동과 전자 빔 스캐닝 이동의 샘플 표면이 엄격하게 동기화되어 라이너의 정도와 스캐닝 전자 이미지에 해당하는 수신 신호 강도가이 이미지가 샘플 표면 지형 특징을 반영하도록합니다.
그림 3-15 주사 전자 현미경의 작동 원리
5.2 주사 전자 현미경의 구조
주사 전자 현미경의 구조에는 다음과 같은 시스템이 포함됩니다.
(1) 전자 광학 시스템:
전자 총, 콘덴서 렌즈(제1, 제2 콘덴서 렌즈 및 대물 렌즈), 대물 조리개.
(2) 스캐닝 시스템:
스캐닝 신호 발생기, 스캐닝 증폭 컨트롤러, 스캐닝 편향 코일.
(3) 신호 감지 및 증폭 시스템:
이차 전자, 후방 산란 전자 및 기타 전자 신호를 감지합니다.
(4) 이미지 표시 및 녹화 시스템:
초기 SEM은 음극선관, 카메라 등을 사용했습니다. 디지털 SEM은 이미지 표시 및 기록 관리를 위해 컴퓨터 시스템을 사용합니다.
(5) 진공 시스템:
진공 레벨이 10보다 높음-4 Torr. 기계식 진공 펌프, 확산 펌프, 회전식 분자 펌프가 일반적으로 사용됩니다.
(6) 전원 공급 시스템:
고전압 발전기, 고전압 오일 탱크.
5.3 주사 전자 현미경의 특성
광학 현미경 및 렌즈에 비해 주사 전자 현미경은 다음과 같은 특징이 있습니다. 샘플 표면의 구조를 직접 관찰 할 수 있고, 샘플 준비 과정이 간단하고 얇은 섹션으로자를 필요가 없으며, 샘플 챔버 내의 3 차원 공간에서 샘플을 이동 및 회전 할 수있어 다양한 각도에서 관찰 할 수 있으며, 심도가 넓고 이미지가 3 차원 적으로 풍부합니다. 주사 전자 현미경의 피사계 심도는 광학 현미경보다 수백 배, 투과 전자 현미경보다 수십 배 더 크며 배율 범위가 넓고 해상도가 상대적으로 높아 광학 현미경과 투과 전자 현미경 사이에 속합니다; 수십 배에서 수십만 배까지 확대 할 수 있으며 기본적으로 돋보기와 광학 현미경에서 투과 전자 현미경에 이르는 확대 범위를 포괄하며 전자 빔으로 인한 샘플의 손상 및 오염이 상대적으로 낮으며 형태를 관찰하는 동안 샘플에서 방출되는 다른 신호도 미세 영역 구성 분석에 사용할 수 있습니다.
사례 3-5] 925은의 변색 방지 성능을 연구할 때 시험편을 특정 농도와 온도의 황화 칼륨 용액에 일정 기간 담근 후 꺼내어 표면의 부식 형태를 관찰하는 가속 부식 테스트가 자주 사용됩니다.
그림 3-16은 입체 현미경, 금속 현미경, 주사 전자 현미경으로 관찰한 표면 부식 상태를 보여줍니다. 입체 현미경으로 보면 은색 조각이 완전히 짙은 검은색으로 변한 것을 볼 수 있습니다. 금속 조직 현미경에서는 표면에 많은 미세 부식 지점을 볼 수 있습니다. 주사 전자 현미경으로 관찰하면 장기간 부식 후 은 조각의 표면에 심한 꽃 모양의 부식 층이 형성되어 느슨하고 다공성이있어 기판에 대한 보호 효과를 잃는 것으로 관찰됩니다.
(a) 입체 현미경
(b) 금속 현미경
(c) 주사 전자 현미경
그림 3-16 황화칼륨 용액에 담근 후 925은의 표면 상태를 다양한 현미경으로 비교한 결과
섹션 V 일반적으로 사용되는 크기 검사 기기 및 장비
주얼리 제작 및 품질 검사에서는 다양한 크기를 확인해야 하는 경우가 많습니다. 사용되는 검사 도구에는 캘리퍼, 링 게이지, 자, 게이지가 있으며, 그 중 캘리퍼와 링 게이지가 가장 일반적으로 사용됩니다.
1. 캘리퍼스
1.1 측정 원리 및 판독 방법
캘리퍼스는 길이, 내경 및 외경, 깊이를 측정하는 데 사용되는 측정 기기입니다. 그림 3-17에 표시된 것처럼 주 눈금과 주 눈금에 부착된 슬라이딩 버니어로 구성됩니다. 주 눈금은 일반적으로 밀리미터 단위이며 버니어는 10, 20 또는 50 단위로 나뉩니다. 버니어 캘리퍼스는 분할에 따라 10분, 20분, 50분으로 분류할 수 있습니다. 주 눈금과 버니어에는 내부 측정 죠와 외부 측정 죠라는 두 쌍의 이동식 측정 죠가 있습니다. 내부 측정 턱은 일반적으로 내경을 측정하는 데 사용되며, 외부 측정 턱은 일반적으로 길이와 외경을 측정하는 데 사용됩니다.
그림 3-17 단순 버니어 캘리퍼스
주 눈금과 버니어 눈금 모두 눈금이 있습니다. 읽을 때는 먼저 버니어의 영 눈금선을 참조하여 주 눈금에서 밀리미터 단위의 정수 부분인 정수 밀리미터를 읽습니다. 그런 다음 버니어 눈금 선이 주 눈금의 눈금 선과 일치하는지 확인합니다. 예를 들어 n번째 눈금선이 주 눈금 눈금선과 정렬되어 있으면 버니어 눈금의 판독값은 나눗셈 값 nx입니다. 오차가 0인 경우 위 결과에서 오차 0을 뺍니다.
그림 3-18 및 3-19에 표시된 것처럼 일반적인 버니어 캘리퍼에는 단순형 외에도 포인터형과 디지털형도 있습니다. 전자는 랙과 피니언을 사용하여 주 눈금의 선형 변위를 포인터의 각도 변위로 변환하는 원리로 작동합니다. 포인터가 한 작은 나눗셈을 움직이면 변위는 캘리퍼스의 한 나눗셈 값에 해당합니다. 후자는 측정값을 화면에 표시하여 직접 읽을 수 있도록 합니다.
그림 3-18 포인터형 버니어 캘리퍼스
그림 3-19 디지털 캘리퍼스
1.2 사용 시 주의사항
측정하기 전에 부드러운 천으로 캘리퍼의 측정 죠를 닦아 닫혀 있는지 확인합니다. 버니어와 주 눈금의 영점 눈금선이 정렬되어 있는지 확인합니다. 정렬되어 있으면 측정을 계속할 수 있습니다. 그렇지 않은 경우 영점 오차를 확인합니다. 버니어의 영점 눈금선이 주 눈금의 영점 눈금선 오른쪽에 있으면 양의 영점 오차, 왼쪽에 있으면 음의 영점 오차라고 합니다.
측정하는 동안 먼저 캘리퍼의 이동식 측정 죠를 열어 공작물에 자유롭게 고정합니다. 고정된 측정 죠에 공작물을 놓은 다음 눈금 프레임을 움직이고 약간의 압력을 가하여 이동식 측정 죠가 공작물에 닿도록 하여 판독합니다. 두 개의 측정 죠를 측정된 치수보다 너무 가깝거나 작게 조정하여 죠를 부품에 강제로 고정하지 않도록 주의하십시오. 그렇게 하면 죠가 변형되거나 측정 표면이 조기에 마모되어 정확도가 떨어질 수 있습니다.
캘리퍼의 두 측정 표면을 연결하는 선은 측정 표면과 수직이어야 합니다. 기울어지면 잘못된 측정 결과가 나올 수 있습니다. 때로는 캘리퍼를 가볍게 흔들어 수직으로 제대로 정렬되었는지 확인할 수 있습니다.
1.3 일반적인 캘리퍼 브랜드
스위스 테사, 독일 아시메토, 스웨덴 클리펜, 일본 미투요 등 해외 브랜드와 하량, 청량, 청량, 상공 등 중국 브랜드가 포함되어 있습니다.
2. 반지 크기
2.1 반지 사이즈 표시 방법
반지 사이즈의 표준은 손 사이즈라고도 하며, 일반적으로 숫자로 표시되며 치수가 없는 값으로 특정 치수와 직접적으로 동일시할 수 없습니다. 지역마다 크기를 표시하는 방법이 다르며, 일반적으로 홍콩, 미국, 일본 사이즈가 있으며 각각 다른 직경과 둘레에 해당합니다. 현재 중국에서는 주로 홍콩 사이즈를 사용합니다. 다른 지역의 손 사이즈 숫자와 측정치 사이의 해당 관계는 표 3-2에 나와 있습니다.
표 3-2 국가별 링 크기 비교 표
| 미국 | 중국 | 영국 | 일본 | 독일 | 프랑스 | 스위스 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 9 | J 1/2 | 9 | 15.75 | 49 | 9 |
| 6 | 12 | L 1/2 | 12 | 16.5 | 51.5 | 11.5 |
| 7 | 14 | O | 14 | 17.25 | 54 | 14 |
| 8 | 16 | Q | 16 | 18 | 56.5 | 16.5 |
| 9 | 18 | S | 18 | 19 | 59 | 19 |
| 10 | 20 | T l/2 | 20 | 20 | 61.5 | 21.5 |
| 11 | 23 | V1/2 | 23 | 20.75 | 64 | 24 |
| 12 | 25 | Y | 25 | 21.25 | 66.5 | 27.5 |
2.2 반지 사이즈 측정
손 사이즈는 일반적으로 반지 안쪽 원의 크기를 측정하는 데 사용되는 주얼리 전용 검사 도구인 링 사이저(링 스틱이라고도 함)를 사용하여 측정합니다. 일반적으로 황동, 알루미늄 합금 등으로 만들어지며 가늘어지는 막대 모양을 하고 있습니다. 그림 3-20과 같이 일부 링 사이저는 특정 국가(지역)의 크기만 표시합니다. 홍콩, 미국, 일본, 유럽에서 일반적으로 사용되는 크기를 나타내는 그림 3-21의 4-in-1 링 사이저와 같이 다른 국가(지역)의 크기와 해당 둘레 및 치수를 함께 표시하는 링 사이저도 있습니다.
그림 3-20 일반적으로 사용되는 HK 링 눈금자
그림 3-21 4-in-1 링 사이저
3. 반지 크기
고객이 반지를 구매하거나 맞춤 제작하기 전에 손가락 사이즈를 확인해야 합니다. 간단한 방법 중 하나는 손가락에 실을 감은 다음 실을 자르고 곧게 펴서 자로 길이를 측정한 다음 이전 손 사이즈 참조 차트와 비교하는 것입니다. 또 다른 방법은 그림 3-22와 같이 크기가 다른 일련의 강철 링으로 구성된 링 사이즈 게이지를 사용하는 것으로, 손가락에 직접 끼워 크기를 확인할 수 있습니다.
그림 3-22 일반적으로 사용되는 링 게이지
4. 캘리퍼스
주얼리 프로토타입을 제작하는 과정에서 원본 모델의 다양한 부품의 두께, 내부 홈의 너비, 표준 캘리퍼스로 측정할 수 없는 기타 치수를 측정해야 하는 경우가 많습니다. 내부 및 외부 게이지를 포함한 다양한 게이지를 사용해야 합니다. 전자는 공작물의 내부 구멍, 내부 홈 및 기타 측정하기 어려운 내부 치수를 측정하는 데 적합하고, 후자는 외부 원, 외부 홈 및 기타 측정하기 어려운 외부 치수를 측정하는 데 적합합니다. 게이지에는 다양한 판독 형태가 있으며, 그림 3-23과 같이 간단한 게이지의 경우 캘리퍼, 자 등과 결합하여 치수를 측정해야 하는 반면, 스케일이나 다이얼이 있는 게이지의 경우 직접 판독할 수 있습니다.
(a) 단순 게이지
(b) 다이얼이 있는 게이지
그림 3-23 다양한 형태의 납땜 규칙
섹션 VI 일반적으로 사용되는 물리적 성능 테스트 기기 및 장비
1. 수분 밀도 측정기
납땜용 합금 원소의 선택 범위는 금, 은, 백금, 팔라듐 등 같은 색의 귀금속 합금의 경우 매우 광범위합니다. 각 합금 원소에는 원자 질량과 해당 밀도가 있으며, 솔더 구성에 따라 밀도가 달라집니다. 부피가 고정된 보석의 경우 같은 색상의 합금 밀도가 다르면 사용되는 귀금속의 양도 달라집니다. 따라서 합금의 밀도를 테스트하는 것은 의미가 있습니다. 또한 생산 과정에서 재료의 밀도는 블랭크의 콤팩트함을 결정하는 데에도 사용할 수 있습니다.
합금의 밀도는 그림 3-24와 같이 주로 감도가 0.0001g 이상인 전자 저울, 서스펜션 프레임, 비커 등을 포함하는 수분 밀도 측정기라는 원리로 작동하는 배수 방법을 사용하여 테스트합니다.
그림 3-24 일반적으로 사용되는 수분 농도계
먼저, 재료의 무게를 공기로 측정합니다.1을 누른 다음 물에 담근 재료의 무게를 측정합니다.2를 클릭하고 아래 공식을 사용하여 재료의 밀도를 계산할 수 있습니다:
공식을 사용하여 재료의 밀도를 계산합니다:
[사례 3-6] 주얼리 공장에서는 주형 주입 시 왁스 트리의 무게를 기준으로 금속의 무게를 계산하기 위해 왁스와 금속의 밀도를 정확하게 파악해야 합니다.
물 농도계를 사용하여 두 밀도를 모두 감지하여 표 3-4에 표시된 데이터를 얻었습니다. 이를 통해 금형 내 금속 무게와 왁스 트리 무게의 비율을 9.2로 계산할 수 있습니다.
표 3-4 수분 밀도 방법 감지 결과
| 자료 | 공기 중 무게(g) | 물 무게(g) | 밀도 계산(g/cm3) |
|---|---|---|---|
| 왁스 블록 | 2.07 | -0.18 | 0.92 |
| 금속 블록 | 5.24 | 4.62 | 8.45 |
물의 밀도 방법을 사용하여 물질의 밀도를 감지할 때는 다음 사항에 유의해야 합니다:
(1) 정적 수분 밀도 감지 방법은 단단한 보석만 감지할 수 있으며 속이 빈 보석과 상감 보석은 정확하게 감지할 수 없으므로 상당한 오류가 발생할 수 있습니다.
(2) 물에 잠겼을 때 기포가 발생하기 쉬운 디자인의 경우 결과값에 오류가 있을 수 있습니다.
(3) 측정하기 전에 표면에 기름, 먼지 및 기타 잔여물이 묻지 않도록 공작물을 철저히 청소해야 감지 정확도에 영향을 줄 수 있습니다.
(4) 테스트할 제품을 물탱크의 바구니에 넣은 후 표면에 부착된 기포가 제거되었는지 확인한 후 테스트합니다.
2. 차동 열 분석기
대부분의 보석은 석고 몰드 주조 기술을 사용하여 생산되며 용융 금속의 충전 성능은 주입 온도와 큰 관련이 있습니다. 주입 온도를 결정하는 기준은 합금의 녹는점이며, 일반적으로 녹는점에 어느 정도의 과열을 가하여 설정합니다. 또한 석고의 고온 열 안정성이 좋지 않기 때문에 용융 금속의 온도가 지나치게 높으면 석고가 쉽게 열 분해되어 SO2 가스를 발생시키고 주물에 다공성을 유발합니다. 따라서 주얼리 주물의 품질을 보장하려면 합금의 융점을 제어해야 합니다.
주얼리 제조 회사가 합금 소재를 구매할 때 공급업체는 일반적으로 합금의 용융 온도와 주입 온도를 제공합니다. 합금의 녹는점을 테스트하고 싶지만 전문 테스트 장비가 부족한 경우, 온도 제어 장치가 있는 주조기나 용융기를 사용하여 양방향 용융 및 응고 방법을 통해 특정 온도에 서서히 접근하는 간단하고 대략적인 방법을 사용할 수 있습니다. 그러나 합금의 녹는점을 정확하게 파악하려면 차동 열 분석기와 같은 전문 장비를 사용하여 테스트해야 합니다. 그림 3-25는 일반적인 차동 열 분석기를 보여줍니다. 주로 가열로, 차동 열전대, 시료 홀더, 차동 열 신호 및 온도를 표시하는 디스플레이 기기로 구성됩니다. 측정하는 동안 알루미늄 산화물을 기준 물질로 사용하여 오른쪽 편향된 핫 엔드에 해당하는 알루미나 샘플 홀더에 작은 입자 샘플을 배치하고 샘플 홀더를 가열로 중앙에 배치합니다. 가열 속도가 설정되고 샘플의 가열 과정에서 기기는 자동으로 차동 열 곡선을 기록하고 표시 할 수 있습니다. 차동 열 곡선으로부터 합금의 융점 범위와 고체 상전이 온도 범위를 정확하게 결정할 수 있습니다.
그림 3-25 일반적인 차동 열 분석기
[사례 3-7] 수리를 위해 준비된 특정 18 KY 합금의 용융 온도를 감지하기 위해 차동 열 분석기를 사용하여 표 3-5에 표시된 데이터를 얻은 결과 합금의 용융 온도 범위가 877.7 - 908.5℃이며 약 31℃의 간격으로 주조에 유리한 것을 알 수 있습니다.
표 3-5 특정 18 KY 합금의 차동 열 분석 특성 값(단위: ℃)
| Te | Tg | Tm | Tc |
|---|---|---|---|
| 877.7 | 885.9 | 900.9 | 908.5 |
참고: 표에서 Te는 물질이 녹기 시작하는 온도, Tg는 물질이 50%로 분해되는 온도, Tm은 물질이 녹는점에 도달하는 피크 온도, Tc는 추정된 종결 온도를 나타냅니다.
섹션 VII 일반적으로 사용되는 화학적 특성 테스트 기기 및 장비
주얼리 합금 소재의 화학적 특성은 주로 변색 및 부식에 대한 내성에 반영되며, 이는 주얼리에서 매우 중요합니다. 주얼리 소재 또는 완제품의 화학적 특성은 주로 전기 화학 테스트, 가속 침수 부식 테스트 및 염수 분무 부식 테스트를 통해 감지할 수 있습니다.
1. 전기 화학 테스트
재료의 부식은 주로 전기화학적 부식으로 나타납니다. 재료의 전기화학적 특성을 감지하면 재료의 부식 경향을 반영할 수 있습니다.
재료의 전기화학적 특성은 그림 3-26과 같이 전기화학 워크스테이션을 사용하여 측정할 수 있습니다. 전기화학 워크스테이션은 전위 신호 발생기와 해당 제어 소프트웨어를 통합하여 개방 회로 전위 모니터링, 정전위(전류) 분극, 동적 전위(전류) 스캐닝, 순환 전압 측정, 정전위(전류) 사각파, 정전위(전류) 단계, 전기화학 노이즈 모니터링 등 다양한 테스트 기능을 모두 컴퓨터 제어하에 수행할 수 있도록 합니다. 이 과정에서 데이터를 기반으로 실시간 플로팅을 수행하여 전위-전류 곡선의 다양한 평활화 및 디지털 필터링이 가능하며, 그래픽을 벡터 형식으로 직접 출력할 수 있습니다.
그림 3-26 전기 화학 워크스테이션
[사례 3-8] 전기화학 워크스테이션을 사용하여 37℃ 인공 땀에서 변색 방지 925은의 편광 곡선을 감지합니다.
전기화학 셀에 작업 전극(테스트 표면), 기준 전극(포화 칼로멜 전극), 카운터 전극(백금 시트 전극)을 배치한 3전극 시스템을 사용하여 검출합니다. 전해질은 새로 제조된 인공 땀을 사용하며, 땀의 온도는 항온 수조에서 37℃로 안정화됩니다. 시스템의 개방 회로 전위를 먼저 측정하고 개방 회로 전위가 안정화되면 전위 스캔이 시작되고 그림 3-27과 같이 분극 곡선이 얻어집니다. 위의 그림에서 표 3-6과 같이 인공 땀에 포함된 각 합금의 분극 전위와 분극 전류를 도출할 수 있습니다.
그림 3-27 인공 땀에서 은 합금의 편광 거동
표 3-6 인공 땀에서 은 합금의 자체 부식 전위 및 자체 부식 전류 밀도
| 샘플 번호 | Ecorr /mV | Icorr /mA - cm2 |
|---|---|---|
| 스털링 실버 | -521 | 2.98E - 04 |
| 1 # 변색 방지 은색 1개 | -253 | 4.20E - 05 |
| 2# 변색 방지 실버 | -247 | 4.36E - 05 |
| 3# 변색 방지 실버 | -250 | 6.86E - 05 |
| 4 # 변색 방지 실버 | -232 | 6.93E - 05 |
기존 스털링 실버에 비해 변색 방지 실버 Ecorr의 부식 전위가 양으로 이동하고, 특히 자기 부식 전류 밀도가 낮은 합금 3 # 및 4 #의 경우 자기 부식 전류 밀도가 감소하여 더 나은 변색 저항성을 반영하는 것을 볼 수 있습니다.
2. 용액 침수 테스트
용액 침지 방법을 사용하여 합금이 어두워지고 변색되는 경향도 감지할 수 있습니다. 침지 용액에는 인공 땀, 황화나트륨 용액, 염화나트륨 용액 등이 포함될 수 있습니다. 그림 3-28과 같이 테스트 피스를 특정 온도에서 용액에 현탁시킵니다. 일정 시간이 지나면 꺼내어 동일한 재료의 침지 전후의 색상 변화 또는 다른 재료 간의 변색 정도는 재료의 내식성을 반영 할 수 있습니다.
그림 3-28 황화나트륨 용액 침지 방법
[사례 3-9] 황화나트륨 용액 침지 방법을 사용하여 변색 방지 실버와 기존 스털링 실버의 변색 저항성 차이를 비교하는 실험을 진행했습니다.
황화나트륨 용액의 농도는 0.5%, 온도는 35℃, 2분간 침지한 후 샘플을 꺼내 그림 3-29와 같이 표면의 변색 상태를 관찰합니다. 그림에서 가장 심하게 변색된 것은 스털링 실버이고, 나머지는 변색 방지 실버의 다른 모델입니다.
그림 3-29 황화나트륨 용액에 담근 후 다양한 은 합금의 표면 변색
3. 염수 분무 부식 테스트
표면 전기 도금, 아노다이징 또는 기타 표면 처리를 거친 보석 금속 재료 또는 보석의 경우 재료 또는 코팅의 내식성은 중요한 품질 지표입니다. 염수 분무 부식 시험 방법은 가장 널리 사용되는 시험 방법 중 하나로, 그림 3-30과 같이 염수 분무 부식 시험 챔버를 사용하여 테스트합니다. 염수 분무 부식 시험 챔버에서 염수 분무 장치는 인위적으로 시뮬레이션 된 염수 분무 환경 조건을 생성하여 해당 환경에서 제품 또는 금속 재료의 내식성을 평가할 수 있습니다. 염수 분무 부식 시험 챔버의 염화물 염의 농도는 일반적인 자연 환경의 몇 배 또는 수십 배일 수 있기 때문에 부식 속도가 크게 증가하여 결과를 얻는 시간을 크게 단축 할 수 있습니다.
그림 3-30 염수 분무 부식 테스트 챔버
주얼리 도금 층 테스트는 일반적으로 GB / T 10125-1997 표준의 요구 사항에 따라 수행되며, 농도 5% 및 pH 값 6-7의 염화나트륨 중성 용액을 사용하여 테스트 온도 35 ℃, 습도 95% 이상, 염수 분무 증착 속도 1-2ml / 80cm 사이의 소금 스프레이를 형성하는 데 사용됩니다.2. 염수 분무가 테스트 시편에 가라앉도록 하고 일정 시간이 지난 후 표면 부식 상태를 관찰합니다. 각 시료의 내식성은 시료가 부식을 나타내는 데 걸리는 시간으로 정의되며, 시간이 길수록 내식 성능이 우수합니다.
섹션 VIII 일반적인 기계적 성능 테스트 기기 및 장비
엔지니어링 분야처럼 복잡하거나 가혹한 하중 조건을 견딜 필요는 없지만, 보석에 사용되는 금속 소재는 보석 사용에 대한 기능적 요구 사항을 잘 충족해야 합니다. 특정 기계적 성능 지표도 평가해야 합니다. 금속 소재의 기계적 성능을 평가하는 지표에는 탄성, 강도, 경도, 가소성, 인성, 피로 성능, 파단 인성 성능 등이 있습니다. 이러한 기계적 특성을 테스트하는 데는 다양한 수단과 방법이 있습니다.
1. 힘
주얼리는 착용하는 동안 고유의 형태를 유지하여 변형이나 파손에 강해야 하며, 보석이 세팅된 주얼리의 경우 금속 세팅이 보석을 제자리에 고정할 수 있는 충분한 강도를 가져야 하고 목걸이와 팔찌의 용접은 분리 및 파손을 방지할 수 있는 견고해야 합니다. 이러한 요건을 충족하려면 주얼리에 사용되는 소재나 주얼리 제품의 구조가 적절한 강도 성능을 갖춰야 합니다. 강도는 금속 소재가 정적 하중 하에서 변형 및 파손에 견디는 능력을 말합니다. 강도 지표는 일반적으로 단위 면적당 하중(σ)으로 표시되며 단위는 MPa로 표시됩니다. 다양한 사용 시나리오에 따라 강도 평가의 초점은 달라집니다. 보석류에 가장 일반적으로 사용되는 강도 지표는 항복 강도와 인장 강도입니다. 항복 강도는 금속 재료가 외부 힘에 의해 항복하기 시작하는 응력 또는 소성 변형이 시작되는 최소 응력 값을 의미하며, σ로 표시됩니다.s. 인장 강도는 금속 재료가 인장력을 받아 분리되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력 값을 말하며, σ로 표시됩니다.b.
재료의 강도 지표는 범용 시험기(전자 인장 기계라고도 함)를 사용하여 테스트합니다. 이러한 유형의 장비는 일반적으로 힘 센서, 서보 드라이버, 마이크로프로세서, 컴퓨터 및 프린터로 주로 구성된 메카트로닉 설계를 사용합니다. 테스트 하중의 크기에 따라 몇 킬로그램에서 수천 톤까지 분류할 수 있습니다. 금속 재료의 강도를 테스트하려면 그림 3-31과 같이 기존의 전자 인장 기계를 선택하고, 보석 구조의 강도를 감지하려면 소형 인장 테스트 기계를 선택할 수 있으며, 금속 재료 강도와 보석 구조 강도를 모두 고려해야하는 경우 기존 전자 인장 기계에 고정밀 센서를 구성 할 수 있습니다.
그림 3-31 일반적으로 사용되는 전자 인장 기계
그림 3-32 포인터형 당김력 게이지
세팅 주얼리에서 세팅의 견고성은 일반적으로 보석의 안정성을 측정하는 데 사용됩니다. 소위 세팅 견고성은 주얼리 마운트(세팅)에 세팅된 주보석을 분리하는 데 필요한 힘을 말하며, p로 표시됩니다. 이론적으로는 세팅 견고성이 클수록 좋지만 재료와 제품 구조의 차이로 인해 세팅 견고성 테스트를 위한 통일된 기준을 마련하기는 어렵습니다. 현재까지 24K 골드 세팅에서 보석이 쉽게 빠지는 문제에 대해서만 업계 표준인 QBT 4114-2010, "24K 골드 세팅 보석의 세팅 견고성"이 제정되어 있습니다. 세팅 견고성은 일반적으로 그림 3-32와 같이 포인터형 푸시풀 힘 게이지 또는 손으로 조작하는 테스트 기계를 사용하여 테스트합니다. 샘플의 보석 뒷면 바닥에 균일한 수직 압력을 가하고 보석이 마운트에서 분리될 때 힘 게이지 p에 기록된 힘이 세팅 견고성입니다.
2. 경도
경도는 재료의 부드러움과 단단함, 특히 단단한 물체의 침투에 저항하는 재료 표면의 능력을 측정하는 성능 지표입니다. 주얼리 소재와 제품에서 경도는 매우 중요합니다. 경도가 높은 소재는 생산 과정에서 높은 밝기를 쉽게 얻을 수 있고 내마모성이 우수하여 사용 중 찌그러짐, 긁힘, 변색이 적어 밝기를 오랫동안 유지할 수 있습니다. 따라서 주얼리 소재를 선택할 때는 경도를 테스트해야 하며, 생산 과정에서 다양한 강화 방법을 사용하여 경도를 높여야 합니다.
재료 경도를 측정하는 지표에는 거시 경도와 미세 경도가 있습니다. 전자는 로크웰 및 브리넬 경도와 같이 일반적으로 사용되는 지표를 포함하며, 후자는 비커스 경도를 의미합니다. 브리넬 경도와 비커스 경도는 귀금속 주얼리 재료에 가장 일반적으로 사용되는 지표입니다. 브리넬 경도는 시험 대상 금속 표면에 특정 직경의 경화강 볼 또는 경질 합금 볼로 특정 하중을 가하고 지정된 시간 동안 유지한 다음 하중을 해제하여 표면에 남은 홈의 지름을 측정하여 결정합니다. 하중을 압흔의 표면적으로 나눈 값은 브리넬 경도 값(HB)이며 단위는 N/mm입니다.2. 모든 경도 테스트 중 가장 큰 홈이 있는 방법입니다. 시료의 미세 분리 및 고르지 않은 구성에 영향을 받지 않고 재료의 포괄적인 성능을 반영할 수 있습니다. 비커스 경도는 미세 분석에 적합합니다. 최대 120kg의 하중과 정점 각도가 136도인 다이아몬드 정사각형 피라미드 압자를 재료 표면에 압착하여 사용합니다. 하중 값을 압흔의 표면적으로 나눈 값은 비커스 경도 값(HV)을 N/mm 단위로 제공합니다.2. 비커스 경도 테스트에서 경도 값은 압자의 크기와 하중 값에 독립적이므로 재료의 부드러움이나 경도에 따라 압자를 변경할 필요가 없습니다. 또한 정사각형 압자 프로파일은 가장자리가 선명하여 측정하기 쉽습니다.
표 3-7과 같이 브리넬 경도와 비커스 경도 사이에는 특정 범위 내에서 일정한 변환 관계가 있으며, 이는 재료의 강도 특성과도 일치합니다. 따라서 경도는 순수한 물리적 양이 아니라 재료의 탄성, 가소성, 강도 및 인성을 반영하는 종합적인 성능 지표입니다.
표 3-7 브리넬 경도, 비커스 경도 및 인장 강도 간의 대응 관계
| 인장 강도 Rm(N/mm)2) | 비커스 경도 HV | 브리넬 경도 HB | 인장 강도 Rm(N/mm)2) | 비커스 경도 HV | 브리넬 경도 HB |
|---|---|---|---|---|---|
| 250 | 80 | 76.0 | 865 | 270 | 257 |
| 285 | 90 | 85.2 | 900 | 280 | 266 |
| 320 | 100 | 95.0 | 930 | 290 | 276 |
| 350 | 110 | 105 | 965 | 300 | 285 |
| 380 | 120 | 114 | 1030 | 320 | 304 |
| 415 | 130 | 124 | 1060 | 330 | 314 |
| 450 | 140 | 133 | 1095 | 340 | 323 |
| 480 | 150 | 143 | 1125 | 350 | 333 |
| 510 | 160 | 152 | 1155 | 360 | 342 |
| 545 | 170 | 162 | 1190 | 370 | 352 |
| 575 | 180 | 171 | 1220 | 380 | 361 |
| 610 | 190 | 181 | 1255 | 390 | 371 |
| 640 | 200 | 190 | 1290 | 400 | 380 |
| 675 | 210 | 199 | 1320 | 410 | 390 |
| 705 | 220 | 209 | 1350 | 420 | 399 |
| 740 | 230 | 219 | 1385 | 430 | 409 |
| 770 | 240 | 228 | 1420 | 440 | 418 |
| 800 | 250 | 238 | 1455 | 450 | 428 |
| 835 | 260 | 247 | 1485 | 460 | 437 |
브리넬 및 비커스 경도계는 다양한 모델로 제공되며, 기업은 생산 요구 사항에 따라 선택할 수 있습니다. 현재 디지털 경도계가 널리 사용되고 있으며, 측정값을 자동으로 계산하고 시각적으로 표시할 수 있습니다. 그림 3-33 및 3-34는 디지털 브리넬 및 비커스 경도계입니다.
그림 3-33 디지털 브리넬 경도 시험기
그림 3-34 디지털 비커스 경도 시험기
3. 연성
가소성이란 재료가 외부의 힘에 의해 영구적인 변형을 겪으면서도 그 완전성을 잃지 않는 능력을 말합니다. 가소성은 재료의 변형 처리 과정에서 중요한 지표로, 일반적으로 일축 인장 시험 중 파단 시 연신율 δ 또는 면적 Ψ의 감소로 표시되며 가소성 지수라고도 하는 소성 가공 중 허용되는 소성 변형의 정도를 특징짓는 지표입니다. 재료의 가소성은 범용 시험기를 사용하여 강도 지표와 함께 얻을 수 있습니다.
재료의 인성은 소성 변형과 파단 전 파단 작용을 흡수하는 능력을 의미하며, 균열 전파에 대한 재료의 저항성을 나타냅니다. 충격 인성과 파단 인성으로 나눌 수 있습니다. 인성은 강도와 가소성을 종합적으로 나타내는 지표로, 인성이 높을수록 취성 골절의 가능성이 낮아집니다. 재료의 충격 인성의 크기는 충격 테스트를 통해 결정됩니다. 그림 3-35는 일반적으로 사용되는 진자 충격 시험기를 보여주는데, 이 시험기는 시료를 한 번 타격하여 재료의 충격 인성 값으로 사용되는 시료의 단위 면적당 소모되는 충격 작업 값을 측정합니다.
그림 3-35 진자 충격 테스트 기계
4. 탄력성
오픈 뱅글, 오픈 링과 같은 주얼리나 뱅글 클립, 팔찌(목걸이) 걸쇠, 이어후크와 같은 주얼리 액세서리는 착용 후 원래 모양으로 돌아가기 위해 어느 정도의 탄성이 필요합니다. 탄성이란 재료가 일정한 한도 내에서 외부의 힘을 받아 변형되고 그 힘을 제거한 후 원래 상태로 돌아가는 능력을 말합니다. 재료 탄성 평가에는 영 계수, 전단 계수, 비례 한계, 탄성 한계와 같은 지표가 포함되며, 그 중 가장 일반적으로 사용되는 것은 탄성 한계입니다. 이는 재료가 영구적인 변형을 일으키지 않고 탄성 변형을 유지하면서 견딜 수 있는 최대 응력을 의미하며, σ로 표시됩니다.e단위는 MPa(또는 N/mm2 )입니다. 탄성 한계는 범용 테스트 기계를 사용하여 테스트할 수 있습니다.
섹션 IX 보석류에 대한 일반적인 안전 테스트 방법
안전성은 사람의 피부에 직접 닿거나 신체의 다른 부위를 관통하는 주얼리에 대한 테스트의 중요한 측면으로, 주로 금속 알레르기, 금속 독성 및 주얼리의 박테리아 오염에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 검사는 일반적으로 전문 검사 기관에서 실시합니다. 가장 일반적인 테스트는 금속 알레르기 테스트와 금속 독성 테스트입니다.
1. 금속 알레르기 및 검사 방법
장신구에 일반적으로 사용되는 금속 재료 중 니켈은 가장 두드러진 민감성 금속 원소입니다. 주얼리에서 니켈 알레르기를 평가하는 테스트 방법에는 비색, 패치 및 니켈 방출 테스트가 있습니다.
1.1 발색 테스트 방법
암모니아 용액에서 니켈은 디벤조일 옥심과 반응하여 분홍색에서 체리 레드에 이르는 특징적인 색상의 가용성 복합체를 형성합니다. 따라서 테스트 면봉의 색상 변화는 재료에 니켈이 존재하는지, 주얼리가 니켈 방출 요구 사항을 충족하는지, 기본 재료가 준수하는지 또는 전기 도금 또는 코팅 처리를 했는지 여부를 나타낼 수 있습니다. 그러나 디벤조일 옥심 테스트의 결과는 일련의 조건에 영향을 받으며, 심각한 니켈 방출원을 배제하기 위한 예비 판단에만 적합하며 선별 방법으로만 사용됩니다. 보석의 니켈 방출 수준이 요구 사항을 충족하는지 확인하려면 완전한 니켈 방출 테스트가 필요합니다.
1.2 패치 테스트
패치 테스트는 100년이 넘는 역사를 가지고 있습니다. 주얼리 소재를 피부에 직접 접촉시켜 주얼리에 대한 피부 알레르기 여부를 관찰하는 것으로, 자극 테스트로 분류됩니다. 기본적인 방법은 알레르기 접촉 피부염을 유발하는 환경을 인위적으로 모사하여 소량의 희석된 알레르겐을 피부의 특정 부위에 특정 시간(일반적으로 48시간) 동안 부착한 후 패치 샘플을 제거하는 것입니다. 알레르기 반응이 발생했는지 여부는 패치 부위의 피부 변화를 기준으로 판단합니다. 패치 테스트는 접촉 알레르겐을 확인하는 간단하고 신뢰할 수 있는 방법입니다. 하지만 그 결과가 전신 면역 반응의 발생과 필요한 관계가 있는지에 대해서는 의견이 분분합니다.
1.3 니켈 방출 테스트
방법. EN1811:1998은 표면에 코팅이 없는 주얼리에 사용됩니다. EN12472:1998은 표면에 코팅이 있는 주얼리에 사용되며, 2년의 일반적인 사용 기간 동안 코팅된 주얼리의 마모와 부식을 시뮬레이션하기 위해 사용됩니다. 이 표준은 2005년에 개정되어 EN12472:2005가 되었습니다. 여전히 높은 니켈 감응률로 인해 표준이 강화되었고, 이후 니켈 지침 2004/96/EC, 니켈 방출 테스트 표준 EN1811:1998 + A1:2008 및 더 엄격한 니켈 방출 테스트 표준 EN1811:2011이 발표되어 니켈 방출률 조정 값이 제거되었습니다.
가장 일반적으로 사용되는 EN1811:1998을 예로 들어 테스트 방법은 다음과 같습니다: 신선한 인공 땀(인공 땀은 0.5% 염화나트륨, 0.1% 젖산, 0.1% 요소가 포함된 탈이온 식염수 용액으로 pH 값은 6.5입니다)을 준비합니다. 처리된 샘플을 뚜껑이 있는 유리 용기에 넣고 피펫을 사용하여 인공 땀을 용기에 추가하여 샘플이 땀에 완전히 잠기도록 합니다. 용기를 항온 수조에 넣고 30℃의 안정된 온도를 유지한 후 168시간 동안 그대로 둡니다. 담근 후 원자 흡수 분광기를 사용하여 용액의 니켈 함량을 테스트합니다. 테스트를 위해 각 시료 번호별로 3개의 시료를 준비하고 동일한 방법으로 블랭크 테스트를 수행합니다. 화염 원자 흡수 분광 분석 결과를 바탕으로 아래 공식에 따라 시료의 니켈 방출률을 계산합니다:
공식에서 d는 실제 니켈 방출 속도(/ug/cm)입니다.2/주); V는 테스트 용액의 부피(mL); C1 및 C2 는 각각 시험 용액과 블랭크 시험 용액의 니켈 함량(ug/L)이고, A는 시험 시료의 표면적(cm)입니다.2)
[사례 3-10] 다양한 상태의 18K 금의 니켈 방출률 감지 및 니켈 민감성 위험 평가.
18KW를 1mm 두께의 시트로 압연하고, 시트에서 10x10mm의 샘플을 여러 개 잘라냅니다. 샘플은 연마, 샌드 블라스팅, 모래 밀어 넣기 등 다양한 표면 처리를 거친 후 위의 방법에 따라 니켈 방출 테스트를 수행하여 아래 표와 같은 결과를 얻습니다.
| 표면 상태 | 평균값(ug/cm2/주) | EN1811:1998+ A1:2008 준수 | EN1811:2011 준수 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 표면 상태 | 평균값(ug/cm2/주) | 피부에 장시간 직접 닿는 주얼리 | 장식용 액세서리 착용 시 | 피부에 장시간 직접 닿는 주얼리 | 장식용 액세서리 착용 시 |
| 광택 상태 | 0.83 | 자격을 갖춘 | 자격을 갖춘 | 결론 없음 | 자격 없음 |
| 샌드블라스트 상태(140 메시) | 3.49 | 자격을 갖춘 | 자격 없음 | 자격 없음 | 자격 없음 |
| 모래 상태 밀기(1200 #) | 1.80 | 자격을 갖춘 | 자격을 갖춘 | 자격 없음 | 자격 없음 |
눈에 보이는 물질의 표면 상태는 방출률에 큰 영향을 미치며, 매끄러운 표면의 니켈 방출률은 거친 표면의 니켈 방출률보다 낮습니다. 기존 표준에 따라 니켈 방출에 적합한 것으로 간주되는 제품은 더 엄격한 새 표준에 따라 부적합하거나 결정적이지 않은 것으로 간주될 수 있습니다.
2. 보석의 독성 금속 성분 테스트
국가 표준 GB28480-2012에서는 장신구의 독성 금속 원소는 주로 니켈, 비소, 카드뮴, 크롬, 납, 수은, 안티몬, 셀레늄 등을 포함하여 사용 중 인체 건강이나 환경에 해를 끼칠 수 있는 화학 원소를 말한다고 규정하고 이러한 원소의 총 함량 또는 침출량에 대한 명확한 규정을 명시하고 있습니다.
니켈 침출을 측정하려면 앞서 소개한 방법을 따르세요. 다른 독성 원소를 확인하려면 GB/T 28020 방법에 따라 총 함량에 대한 예비 테스트를 수행할 수 있습니다. 예비 테스트 결과를 바탕으로 비소, 카드뮴, 납, 수은의 총 함량과 비소, 카드뮴, 크롬(6가), 납, 수은, 셀레늄의 침출량을 GB/T 28021의 규정에 따라 테스트해야 합니다. 6가 크롬의 총 함량은 GB/T 28019 및 기타에 따라 결정되어야 합니다.
독성 금속 원소의 침출량을 측정할 때 금속 재료로 만든 보석류는 기존의 산 분해 방법을 사용하여 직접 처리할 수 있습니다. 다른 재료로 만든 보석류는 밀폐형 고온 압력 용기 산 분해 방법을 사용해야 합니다. 시료의 비소, 카드뮴, 납, 수은은 산 분해 용액에 용해성 염으로 용해됩니다. 소화 용액을 희석한 후 불꽃 원자 흡수 분광법 또는 유도 결합 플라즈마 분광법을 측정에 사용할 수 있습니다.
비소, 카드뮴, 크롬, 납, 수은, 안티몬, 셀레늄의 침출량을 검사해야 하는 시료를 특정 농도의 염산 용액에 2시간 동안 담가 삼킨 후 일정 시간 동안 위산과 접촉하는 조건을 모방하여 시료의 침출량을 측정합니다. 염산 용액에 포함된 비소, 카드뮴, 크롬, 납, 수은, 안티몬, 셀레늄 이온의 농도는 화염 원자 흡수 분광법 또는 유도 결합 플라즈마 분광법을 사용하여 측정할 수 있습니다.
섹션 X 보석 생산의 품질 검사를 위한 일반적인 소형 도구
1. 유성 펜
일반적으로 그림 3-36과 같이 파란색, 빨간색, 검은색 등 다양한 색상으로 구분됩니다. 발송물에서 재처리가 필요한 부분은 유성 펜으로 표시합니다. 예를 들어, 가공이 필요한 부분은 파란색 유성 펜으로, 연마 자국은 빨간색 유성 펜으로, 모래 밀기가 부족하거나 경계를 초과한 부분은 검은색 유성 펜으로 표시합니다. 이렇게 하면 작업자가 QC에서 반송된 공작물을 받을 때 수리가 필요한 부분과 수리 방법을 쉽게 파악할 수 있습니다.
그림 3-36 다채로운 유성 펜
2. 양방향 드릴 척
그림 3-37과 같이 한쪽 끝은 둥근 바늘이고 다른 쪽 끝은 납작한 삽입니다. 주로 돌 입자의 매립이 안정적인지 확인하는 데 사용됩니다. 돌이 느슨한 경우 작은 납작한 삽으로 돌 입자의 가장자리에서 약간의 금을 긁어내어 돌을 단단히 누를 수 있습니다.
그림 3-37 양방향 클램프
3. 스틸 프레스
주얼리 제품은 일반적으로 고광택 표면이 필요합니다. 그러나 생산 공정 중에 융기, 긁힘 및 마찰과 같은 요인으로 인해 특히 고급 저경도 주얼리 합금의 경우 연마된 제품 표면에 미세한 스크래치가 나타납니다. 미세 스크래치의 경우 스틸 프레싱을 사용하여 국소 연마를 할 수 있으며(그림 3-38), 재연마를 위해 작업자에게 반환할 필요가 없습니다. 그러나 스틸 프레스를 사용할 때는 힘과 방향을 적절히 제어해야 하며, 그렇지 않으면 반대 효과가 발생할 수 있습니다. 명백한 스크래치, 모래 구멍 및 기타 결함이 있거나 금속 재료의 경도가 매우 높은 경우 강철 프레스 사용의 효과가 좋지 않습니다.
그림 3-38 보석 연마에 사용되는 스틸 프레싱.
