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주얼리 주조 공정에서 금속 사전 용융에 대해 알아야 할 사항
재료 혼합, 토치 용해 및 인덕션 용해 기술 및 스킬
주얼리용 합금 소재는 순금속과 중간 합금을 필요한 조성에 따라 혼합하여 만들어집니다. 순수 금속과 중간 합금을 직접 녹여 부으면 불균일한 조성, 심한 손실, 구멍과 같은 결함 등의 문제가 발생하기 쉽습니다. 용광로 충전에 적합한 균일한 구성을 만들기 위해서는 생산 과정에서 미리 녹여야 합니다. 주얼리 합금을 사전 용융하는 일반적인 방법에는 토치 용융과 유도 용융이 있습니다. 용융된 금속은 잉곳 또는 비드로 만들어지며, 잉곳은 주얼리 주조 재료로 분해되고 비드는 직접 사용할 수 있습니다.
이 프로젝트를 통해 재료 혼합, 토치 용해, 인덕션 용해의 기본 원리와 작동 기술을 익히고 수업 후 확장 과제 세 가지를 수행합니다.
용융용 토치
목차
섹션 I 자료 준비
1. 배경 지식
1.1 주얼리 금속 소재의 종류
전통적인 보석 재료는 주로 금, 은, 백금 및 그 합금과 같은 귀금속으로 구성됩니다. 귀금속은 유색 금속 중 밀도가 높고 생산량이 적으며 가격이 높은 귀금속을 말하며 금(Au), 은(Ag), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt) 등이 여기에 속합니다.
생활 수준이 향상됨에 따라 보석은 가치 보존과 감상에 초점을 맞추던 것에서 패션과 장식 기능을 강조하는 것으로 바뀌었습니다. 구리, 스테인리스 스틸, 팔라듐, 코발트, 아연 합금과 같은 비귀금속 소재가 보석 생산에 널리 사용되면서 보석 합금 소재의 범주도 점점 다양해지고 있습니다.
(1) 금과 그 합금
금은 색이 아름답고 화학적 안정성이 뛰어나며 미적 가치와 소장 가치가 높을 뿐만 아니라 가치 보존 및 감상 기능도 가지고 있습니다. 또한 연성이 뛰어나 예로부터 장신구, 공예품, 기념 주화 등의 장식 및 화폐 재료로 사용되어 왔습니다. 금의 녹는점은 1063℃, 상온에서의 밀도는 19.3g/cm3로 눈에 띄는 무게감을 느낄 수 있습니다.
금의 품질은 금의 순도, 즉 금의 최소 품질 함량을 의미합니다. 전통적으로 금의 품질을 표현하는 방법에는 백분율법, 천분법, K수법 등 세 가지가 있습니다. 백분율법은 금 함량을 백분율(%)로, 천분법은 금 함량을 천분의 1(‰)로 표현하며, K수법은 금의 순도 또는 품질을 계산하는 국제 공인 단위 기호인 영어 단어 캐럿에서 유래한 것으로 약칭 K로 표기합니다.
금의 품질은 24가지로 나뉘며, 순도가 가장 높은 것은 24K의 순금이고 순도가 가장 낮은 것은 1K입니다. 이론적으로 순금의 순도는 100%이며, 24K=100%로 계산하면 1K=4.16666666------%를 얻을 수 있습니다. 1K의 백분율 값은 무한히 반복되는 소수점이기 때문에 국가와 지역마다 1K의 값에 대한 규정이 조금씩 다릅니다.
금의 품질에 따라 주얼리 금은 크게 순금과 K금의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 현재 중국 시장에서 순금 주얼리를 만드는 데 사용되는 금 함량에는 크게 세 가지 종류가 있습니다: 24K 금에 해당하는 99.99% 품질의 "4-9금", 일반적으로 "999금"으로 알려진 99.9% 품질의 "3-9금", 일반적으로 "순금" 또는 "순금"으로 알려진 99% 품질의 "2-9금"이 그것입니다.
순금은 강도와 경도가 낮기 때문에 순금에 일정 비율의 중간 합금을 첨가하여 해당 품질의 K금을 만들면 금의 강도와 인성을 높일 수 있어 전 세계적으로 K금이 보석으로 인기가 높습니다. 순금 또는 기타 귀금속에 첨가되는 이러한 중간 합금을 일반적으로 '필러 재료'라고 하며, 시중에는 다양한 종류가 판매되고 있습니다. 그림 6-1은 몇 가지 대표적인 주얼리 금 소재의 외관을 보여줍니다.
표 6-1 국가 및 지역별 보석의 일반적인 금 등급
| 국가 또는 지역 | 일반 골드 등급 | 해당 최소 골드 함량 |
|---|---|---|
| 중국 | 24K 골드, 18K | 24K gold：99.9%；18K：75.0% |
| 인도 | 22K | 91.6% |
| 아랍 국가 | 21K | 87.5% |
| 영국 | 주로 9K, 소량의 22K와 18K가 있습니다. | 9K：37.5%；22K：91.6%；18K：75.0% |
| 독일 | 8K,14K | 8K：33.3%;14K：58.5% |
| 미국 | 14K,18K | 14K：58.5%；18K：75.0% |
| 이탈리아, 프랑스 | 18K | 75.0% |
| 러시아 | 9K〜18K | 37.5%〜75.0% |
| 미국 | 10K〜18K | 41.6%〜75.0% |
(2) 은과 그 합금
은은 가시광선 반사율이 94%로 모든 금속 원소 중 가장 높아 보석 생산에 널리 사용됩니다. 은의 녹는점은 960.8℃, 밀도는 10.49g/입니다.cm3 실온에서 보관하세요.
주얼리 등급의 은은 순도에 따라 순은과 스털링 실버의 두 가지 주요 카테고리로 분류됩니다. 전자는 은 함량이 99% 이상입니다. 반면 후자는 몇 가지 일반적인 순도가 있으며, 가장 널리 사용되는 925은은 일정한 경도와 연성을 가지고 있어 반지, 목걸이, 브로치, 머리핀 및 기타 보석을 만드는 데 적합하고 보석 세팅에 도움이 되는 은입니다. 또한 950은과 980은도 사용되기도 합니다. 장신구용 순은 및 은 합금의 일반적인 외관은 그림 6-2에 나와 있습니다.
(3) 백금 및 그 합금
백금의 녹는점은 1768.3℃, 상온에서의 밀도는 21.45g/입니다.cm3이 금보다 높고 은의 약 2배에 달해 눈에 띄게 무게감이 느껴집니다. 플래티넘은 전체 가시광선 스펙트럼에서 반사율이 높으며 파장에 따라 반사율이 점차 증가하여 회백색으로 보입니다.
백금은 가스, 특히 수소를 흡착할 수 있습니다. 백금의 수소 흡착 능력은 백금의 물리적 상태와 관련이 있는데, 플래티넘 블랙(금속 백금의 매우 미세한 분말)은 자기 부피의 502배에 해당하는 수소를 흡착할 수 있습니다.
백금은 내산화성과 내식성이 뛰어납니다. 염산, 질산, 황산, 유기산은 실온에서 백금과 반응하지 않습니다. 탄소는 고온에서 백금에 용해될 수 있으며, 용해도는 온도에 따라 증가합니다. 탄소는 냉각 시 침전되어 플래티늄을 부서지기 쉽게 만드는데, 이를 탄소 중독이라고 합니다. 따라서 백금을 녹일 때는 흑연 도가니를 사용할 수 없고 일반적으로 커런덤 또는 산화납 도가니를 사용하며 진공 또는 불활성 가스 보호 상태에서 용융을 진행합니다.
플래티넘 주얼리는 보석이 없는 순수 플래티넘 주얼리와 보석이 있는 플래티넘 합금 주얼리의 두 가지 카테고리로 나눌 수 있습니다. 순수 플래티늄은 부드러우며 재료의 강도 제한으로 인해 보석을 세팅하지 않고 주얼리를 제작하는 것이 일반적입니다. 플래티늄에 합금 원소를 추가하면 강도를 높일 수 있습니다. 백금 합금에는 많은 금속 원소가 사용되며, 백금에 대한 다양한 합금 원소의 강화 효과는 크게 다릅니다. 또한 동일한 합금 원소를 첨가하는 양에 따라 강화 효과도 달라질 수 있습니다. 순수 백금 및 백금 합금 주얼리의 일반적인 외관은 그림 6-3에 나와 있습니다.
(4) 구리 및 그 합금
인기 있는 보석, 특히 모조 보석과 많은 공예품에서는 구리 및 구리 합금 소재가 생산에 사용됩니다.
순수 구리는 장미빛을 띠는 금속입니다. 표면에 산화막이 형성되면 자줏빛을 띠기 때문에 자색 구리라고 불립니다. 밀도는 8.9g/cm3이고 융점은 1083℃이며, 순수 구리의 특성으로는 경도가 낮고 가소성이 우수하며 다양한 형태의 고온 및 저압 가공을 견딜 수 있어 전선, 파이프, 바 및 시트를 형성하는 능력이 있습니다. 순수 구리의 인장 강도는 상대적으로 낮기 때문에 구조용 재료로 적합하지 않습니다. 주조 성능이 떨어지고 녹을 때 일산화탄소, 이산화황과 같은 가스를 쉽게 흡수하여 가스 구멍을 형성합니다.
구리 합금에는 여러 종류가 있습니다. 현재 주얼리에 사용되는 구리 합금의 경우 국내 또는 국제적으로 구체적인 기술 표준이 없습니다. 일반적으로 산업용 구리 합금 등급이 사용되며, 적용이 매우 혼란스러워 제품 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 주얼리용 구리 합금은 더 많은 표준화가 필요합니다. 장신구에 사용되는 주요 구리 합금은 황동, 니켈, 은, 청동이며, 일반적인 외관은 그림 6-4에 나와 있습니다.
황동은 아연을 주원소로 하는 구리 기반 합금으로, 일반적인 노란색을 띠기 때문에 황동이라는 이름이 붙여졌습니다. 황동은 매력적인 색상, 우수한 장인 정신 및 기계적 특성을 가지고 있습니다. 대기, 담수 및 바닷물에서 부식에 강하고 절단 및 연마가 용이하며 용접성이 우수하고 가격이 저렴하여 보석 산업에서 널리 사용됩니다. 황동의 구성에 따라 단순 황동과 특수 황동의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다. 단순 황동은 구리와 아연으로 구성된 이진 합금입니다. 특수 황동은 단순 황동의 성능을 향상시키기 위해 주석, 알루미늄, 실리콘, 철, 망간, 니켈 등의 원소를 첨가하여 형성된 다원소 합금입니다. 주석 황동, 알루미늄 황동, 망간 황동, 알루미늄-망간 황동 등 첨가된 원소에 따라 이름이 붙여집니다.
황동은 일반적으로 문자 H로 표시되며, H 뒤의 숫자는 합금의 구리 함량을 나타냅니다. 예를 들어 H68은 구리 함량이 68%인 황동을 나타냅니다. ZH는 주조에 사용되는 황동을 나타냅니다. 그 중 H62 및 H68 황동은 가소성과 강도가 높고 성형성이 좋으며 24K 금과 유사한 아름다운 색상을 가지고 있어 주얼리용 황동의 주요 품종으로 사용됩니다. 황동의 성능은 아연 함량과 밀접한 관련이 있으며 아연 함량이 증가함에 따라 색상이 자홍색에서 노란색, 황금색, 흰색으로 점차 변합니다. 일반적으로 황동은 응고 범위가 작기 때문에 액체 금속의 유동성이 좋고 충전 능력이 뛰어나며 수축 경향이 적습니다. 제련 과정에서 아연은 큰 증기압을 생성하여 구리 액체에서 가스를 효과적으로 제거하고 황동에 기공이 생기기 어렵게 만듭니다. 황동의 용융 온도는 주석 청동보다 낮아 주조가 더 편리하며 작은 보석 조각을 쉽게 주조 할 수 있으며 구리 공예품 주조에도 일반적으로 사용됩니다.
백동은 구리에 표백 효과를 내는 합금 원소를 첨가하여 회백색을 띠기 때문에 붙여진 이름입니다. 백동의 발명은 고대 중국 야금술의 뛰어난 업적입니다. 윈난성 사람들은 세계에서 가장 먼저 백동을 발명하고 생산하여 국내외 학계에서 인정받는 세계 최초의 발명가 중 한 명입니다. 고대 윈난성에서 생산된 백동은 "윈 백동"으로 알려진 가장 유명한 백동이기도 합니다. 연구에 따르면 진나라와 한나라 시대 초기에 신강 서쪽의 다샤 왕국에서 니켈 함량이 20%인 백동 동전이 주조되었습니다. 당나라와 송나라 시대에 이미 중국의 백동은 아랍 지역으로 수출되었는데, 페르시아인들은 백동을 "중국의 돌"이라고 불렀습니다. 16세기 이후 중국 백동은 전 세계적으로 판매되어 널리 호평을 받았으며, 광저우에서 수출되어 영국 동인도 회사에 의해 유럽에서 판매되었습니다. '팍통'이라는 용어는 광둥어로 '백동'이라는 단어를 음역한 것으로, 윈난성에서 생산된 구리-니켈 합금을 가리킵니다. 17세기와 18세기에 백동은 유럽에 널리 소개되어 '중국 은' 또는 '중국 백동'으로 불리는 귀중한 품목으로 여겨졌으며, 이는 현대 서양의 화학 공정에 큰 영향을 미쳤습니다. 1823년 독일의 헤닝거 형제는 윈난성 백동을 성공적으로 복제했습니다. 그 후 서양에서는 대규모 산업 생산을 시작했고 이 합금을 "독일은" 또는 "니켈은"으로 이름을 바꾸었습니다.
화학 성분에 따라 백색 구리는 단순 백색 구리와 복합 백색 구리의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다. 일반 백색 구리는 니켈을 합금 원소로 하여 구리와 니켈이 무한히 응고되어 연속적인 고용체를 형성하는 이진 합금으로, 비율에 관계없이 항상 α 단상 합금입니다. 니켈을 녹여 보라색 구리를 만들고 그 함량이 16%를 초과하면 결과 합금은 은처럼 순수한 흰색이 되며, 니켈 함량이 높을수록 색이 더 희게 됩니다. 니켈과 결합된 순수 구리는 금속의 강도, 내식성 및 경도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 일반 백색 구리는 일반적으로 문자 B로 표시되며, 다음 숫자는 니켈 함량을 나타냅니다(예: B3\0은 30% Ni가 포함된 구리-니켈 합금을 나타냄). 모델에는 B0.6, B19, B25, B30 등이 있습니다. 복합 백동은 일반 백동에 망간, 철, 아연, 알루미늄 등의 합금 원소를 첨가하여 만든 것으로, 문자 B로 표시되며 3% Ni와 12% Mn을 포함하는 구리-니켈-망간 합금을 나타내는 BMn3-12와 같은 합금 원소가 있습니다. 복합 백색 구리에는 철 백색 구리, 망간 백색 구리, 아연 백색 구리 및 알루미늄 백색 구리와 같은 범주가 포함됩니다.
백색 구리는 보석 산업에서 널리 사용되는 매우 우수한 장식용 소재로, 모조은 및 모조 백금 보석을 만드는 데 자주 사용됩니다. 니켈이 사람의 피부에 민감하게 반응할 수 있기 때문에 니켈이 없는 백동을 개발할 필요가 있습니다. 연구원들은 구리를 표백하거나 퇴색시키는 망간의 능력을 활용하고 합금 밝기 향상, 적색 감소 및 주조 성능 개선에 망간의 장점을 최대한 활용하여 은백색이며 열간 및 냉간 가공 성능이 우수한 일련의 다원소 무니켈 백색 Cu-Mn-Zn 합금을 개발했습니다.
청동은 황동과 백동을 제외한 구리 합금을 통칭하는 용어로, 일반 청동과 특수 청동의 두 가지 주요 범주로 나뉩니다. 일반 청동은 구리와 주석의 이원 합금으로 주석 청동이라고도 합니다. 주요 특징으로는 우수한 내마모성, 높은 내식성(그러나 내산성은 낮음), 충분한 인장 강도, 상대적으로 낮은 밀도의 어느 정도의 가소성 등이 있습니다. 청동의 등급은 중국어 병음 '청'의 이니셜 'Q'와 주석 원소 및 숫자(예: 청동의 주석 함량 6.5% 및 인 함량 0.4%를 나타내는 QSn6.5-0.4)로 표시합니다.
주석 청동은 인류 역사상 위대한 발명품으로, 순수 구리와 주석 및 납의 합금이며 금속 주조 역사상 가장 초기의 합금입니다. 주석 청동의 응고 온도 범위는 최대 146%로 상당히 큽니다. 유동성은 이상적이지 않지만 주입 온도를 잘 제어하면 좋은 충전 성능을 얻을 수 있습니다. 주석 청동의 액체 금속은 산화 경향이 낮고 주조 공정이 간단합니다. 벽이 얇은 주물은 수직 상단 주입 방법을 사용하며 큰 주입 방울이 있어도 주물 내부에 산화 된 불순물이 적습니다. 주석 청동의 수축률은 황동보다 작기 때문에 상당한 수축 변형을 방지하여 주물의 모양과 치수 정확도를 보장합니다. 주석 청동 액체 금속의 응고는 페이스트와 같은 응고 방법을 따르며, 일반적으로 수축 공동이 집중되지는 않지만 분산 수축을 일으킬 수 있습니다. 주물의 벽이 두꺼울수록 수축 경향이 커지고, 반대로 벽이 얇을수록 금속 구조의 밀도가 높아져 기계적 특성이 향상됩니다. 주석 청동은 뜨겁게 갈라지는 경향이 있으므로 주조 공정에서 뜨거운 균열에 대한 예방 조치를 취해야 합니다. 주석 청동의 액체 금속은 가스를 흡수하는 경향이 있으므로 용융 공정 중 합금의 온도와 시간을 제어해야 합니다.
(5) 스테인리스 스틸
스테인리스강은 대기, 물, 산, 알칼리, 염분 또는 기타 부식성 매체와 같은 용액에서 일정한 화학적 안정성을 가진 강철을 총칭하는 용어입니다. 일반적으로 대기, 증기, 물과 같은 약한 매체의 부식에 강한 강철을 스테인리스강이라고 합니다. 이와 반대로 산성, 알칼리성, 염분성 부식성 매체의 부식에 강한 강철을 내식성 또는 내산성 강철이라고 합니다. 스테인리스 스틸은 녹에 강하지만 반드시 내식성이 있는 것은 아니며, 내식성 스틸은 일반적으로 녹에 대한 저항성이 우수합니다.
스테인리스 스틸의 성능과 미세 구조는 주로 다양한 원소가 결정합니다. 현재 알려진 화학 원소는 100가지가 넘으며, 그중 스테인리스강의 성능과 구조에 큰 영향을 미치는 원소는 탄소, 크롬, 니켈, 망간, 질소, 나트륨, 니오브, 몰리브덴, 구리, 알루미늄, 실리콘, 티타늄, 지르코늄, 붕소 등 십여 가지가 넘습니다. 이러한 원소를 추가하면 강철의 내부 구조에 변화가 생겨 강철에 특별한 특성이 부여됩니다. 스테인리스강은 합금 조성에 따라 크롬 스테인리스강, 크롬-니켈 스테인리스강, 크롬-망간-질소 스테인리스강의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 미세 구조(금속학적 구조)에 따라 페라이트계 스테인리스강, 마르텐사이트계 스테인리스강, 오스테나이트계 스테인리스강 및 기타 듀플렉스 스테인리스강으로 나눌 수 있습니다.
주얼리에 사용되는 스테인리스 스틸에는 304, 304L, 316, 316L과 같은 몇 가지 대표적인 등급이 있습니다. 304 스테인리스 스틸은 녹는점이 1454℃이고 밀도가 8g/인 다용도 스테인리스 스틸입니다.cm3. 전반적으로 우수한 성능(내식성 및 성형성)이 필요한 장비 및 부품에 널리 사용됩니다. 그 변형은 저탄소 304L 스테인리스 스틸입니다. 316 스테인리스 스틸의 녹는점은 1398%이고 밀도는 8g/입니다.cm3. 해양 및 화학 산업 환경에서 국부 부식에 대한 저항성이 304 스테인리스강보다 훨씬 우수합니다. 그중 316 스테인리스 스틸의 변형에는 저탄소 스테인리스 스틸 316L, 질소 함유 고강도 스테인리스 스틸 316N, 유황이 풍부한 절단하기 쉬운 스테인리스 스틸 316F가 있습니다. 주얼리 소재로는 그림 6-5와 같이 우수한 내식성을 보장하기 위해 316L 스테인리스 스틸을 선택하는 것이 가장 좋습니다.
(6) 티타늄 합금
철은 저밀도, 높은 비강도, 고온, 내식성 등의 우수한 특성을 가지고 있습니다. 철 합금은 로켓 엔진 케이스, 인공위성, 우주선을 만드는 데 좋은 재료로 "우주 금속"이라는 별명을 얻었습니다. 스칸듐은 강한 내식성과 높은 안정성으로 인해 인체와 장기간 접촉해도 알레르기 반응을 일으키지 않으며, 인간의 자율신경과 미각에 영향을 미치지 않는 유일한 금속입니다. 스칸듐은 독특한 의료용 응용 분야를 가지고 있으며 "생체 친화적 금속"이라고 불립니다. 탈륨은 그림 6-6과 같이 은회색 톤을 띠고 있습니다. 거울 연마, 와이어 드로잉, 샌드블라스팅에 잘 어울려 귀금속 외에 가장 적합한 장식용 금속 중 하나로 해외에서는 현대 주얼리 디자인에 자주 사용됩니다.
순수 나트륨의 밀도는 4.51g/입니다.cm3녹는점은 1668℃, 끓는점은 3287℃입니다. 나트륨은 녹는점이 높기 때문에 고온에서 제련해야 하며, 고온에서 화학적 성질이 매우 반응성이 높습니다. 따라서 제련은 불활성 가스 보호하에 수행되어야하며 산소 함유 물질을 사용하지 않아야하므로 제련 장비 및 공정에 높은 요구 사항이 부과됩니다.
1.2 금속 소재의 색상
1.3 전자 체중계
보석의 품질은 일반적으로 매우 가볍습니다. 보석과 귀금속이 포함되므로 품질 감지에 사용되는 기기는 높은 정밀도가 필요하며 생산 중에 원하는 결과를 빠르고 안정적으로 얻을 수 있어야 합니다. 기존의 기계식 계량 기기는 이러한 요구 사항을 충족할 수 없기 때문에 전자 저울이 계량에 사용되고 있습니다. 전자 저울은 전자기력의 원리를 이용하여 물체의 무게 균형을 맞추는 방식입니다. 전자 저울은 계량 팬을 자기장의 동력 코일에 연결합니다. 계량할 물체를 팬 위에 올려놓으면 아래로 향하는 중력이 코일에서 계량할 물체의 무게와 크기는 같지만 방향은 반대인 전자기력을 생성합니다. 이 시점에서 센서는 전기 신호를 출력하고, 이 신호는 정류 및 증폭되어 코일이 원래 위치로 돌아갈 때까지 코일의 전류를 변화시킵니다. 이 전류의 세기는 계량 중인 물체의 무게에 비례합니다. 생성된 전기 신호가 아날로그 시스템을 통과한 후 물질의 질량에 의해 생성된 무게가 표시됩니다. 전자 저울은 기계식 저울에 비해 빠른 계량 속도, 높은 해상도, 우수한 신뢰성, 간단한 조작 및 다양한 기능의 특성을 가지고 있습니다.
재료 계량에 사용되는 저울의 정밀도는 일반적으로 0.01g이며, 그림 6-7과 같이 필요에 따라 범위가 결정되며 일반적으로 3200g입니다. 전자 저울을 사용할 때는 진동, 기류 및 햇빛을 피하기 위해 안정적인 작업대 위에 놓고, 사용하기 전에 수평계의 기포를 중앙 위치로 조정하고, 부식성 품목을 계량 할 때는 전자 저울이 부식되지 않도록 밀봉 된 용기에 넣어야하며, 계량 중에 저울에 과부하를주지 않도록하여 손상을 방지해야합니다. 전자 저울은 계량 부서의 규정에 따라 주기적으로 교정하고 지정된 담당자가 최적의 상태를 유지할 수 있도록 관리 및 유지 보수해야 합니다. 정기 교정의 주요 내용으로는 눈금 감도 및 판별, 각 하중 지점의 최대 허용 오차(계량 선형 오차), 반복성, 편심 하중 또는 코너 오차, 밸런싱 기능 등이 있습니다. 교정 후에는 실제 교정 결과를 바탕으로 교정 인증서 또는 라벨을 발급해야 합니다.
1.4 귀금속 소재의 섬세함 및 관리
귀금속 주얼리의 경우 귀금속의 순도(즉, 순도)는 항상 소비자들의 주요 관심사였습니다. 국가 또는 지역마다 귀금속 보석의 순도에 대한 표준이 정해져 있으며, 특정 순도의 보석은 해당 최소 함량을 보장하도록 요구하고 있습니다.
주얼리 액세서리 재료의 순도는 본체와 일치해야 합니다. 강도와 탄성 요구 사항으로 인해 순도가 약간 낮은 액세서리는 허용됩니다. 하지만 순도가 22K 이상인 금 장신구, 백금 함량이 950‰ 이상인 백금 장신구, 팔라듐 함량이 900‰ 이상인 팔라듐 장신구 등 최소 요건을 충족해야 합니다. 사용된 액세서리의 금, 백금 또는 팔라듐 함량은 그 이상이어야 하며, 스털링 실버 주얼리 액세서리의 은 함량은 925‰ 이상이어야 합니다.
주얼리 재료의 금, 은, 백금 및 기타 귀금속 함량은 화학 분석 방법 또는 X-선 형광 분광법을 사용하여 검출할 수 있습니다(그림 6-8). 화학 분석은 주기가 길고 비교적 정밀도가 높은 파괴적인 테스트 방법이며, X-선 형광 분광법은 편리하고 빠르며 보석 생산 중 품질 관리에 널리 사용되는 비파괴 테스트 방법입니다.
X-선 형광 분석의 기본 원리는 여기된 샘플에서 방출되는 특징적인 X-선 스펙트럼 라인의 파장(또는 에너지)과 강도를 결정하는 전자 프로브의 원리와 유사합니다. X-선 형광 분석은 이와 유사하지만 입사광이 X-선이라는 점에서 전자 프로브와 다릅니다. 조사된 샘플은 1차 X-선을 흡수하고 여기되어 2차 X-선을 방출합니다. 다양한 2차 X-선을 X-선 형광이라고 하며, 이러한 특징적인 스펙트럼 라인의 파장(또는 에너지)과 강도를 측정하여 원소의 함량을 결정할 수 있습니다.
귀금속 보석 재료의 불순물 원소를 검출하는 데는 여러 가지 방법이 있습니다. 일반적으로 먼저 재료를 용해한 다음 화염 원자 흡수 분광법, 직류 플라즈마 원자 방출 분광법, 유도 결합 플라즈마 분광법, 질량 분광법 및 기타 방법을 사용하여 분석해야 합니다.
주얼리 생산에서는 재료의 전체 평균 함량을 감지하는 것 외에도 전자 프로브, 분광기 등을 사용하여 샘플의 특정 부분에 집중하여 국소적인 테스트를 해야 할 때가 있습니다. 예를 들어, 보석류에 특정 부위에 파손이나 딱딱한 반점과 같은 결함이 있는 경우 프로브를 사용하여 해당 부위의 성분을 분석할 수 있습니다. 이는 많은 유해한 불순물 원소가 입자 경계, 격자 왜곡 영역 등에서 분리되는 경향이 있어 해당 영역의 불순물 원소 함량이 평균 함량보다 몇 배 더 높아져 제품 품질 문제로 이어질 수 있기 때문에 특히 중요합니다.
1.5 재료 분할 도구
그림 6-9 볼트 커터
그림 6-10 파워 프레스 기계
2. 작업 구현
이 작업은 순금 잉곳과 18K 로즈골드를 사용하여 패치합니다.
(1) 원재료 준비
순금 잉곳의 크기가 크기 때문에 용광로에서 정확한 계량과 용융을 위해 작은 조각으로 잘게 쪼개야 합니다. 대형 볼트 커터는 그림 6-11과 같이 순금 잉곳을 30mm×30mm의 작은 조각으로 절단할 수 있습니다. 작동 중에는 볼트 커터를 옆으로 잡고 한쪽 끝을 바닥에 고정하고 다른 쪽 끝을 들어 올려 턱을 엽니다. 금괴를 죠에 넣고 절단 위치를 결정한 다음 상단 손잡이에 아래쪽으로 힘을 주어 절단합니다. 한 번에 잘리지 않으면 금괴를 뒤집어서 원래 절단 위치에서 다시 자르고, 이 과정을 잘릴 때까지 반복할 수 있습니다. 작동 중에는 손가락이 턱 범위 내에 들어가지 않도록 주의하세요.
압연기를 사용하여 순금 잉곳의 두께를 얇게 만든 다음 그림 6-12와 같이 작은 볼트 커터를 사용하여 금 시트를 작은 조각으로 절단할 수도 있습니다.
그림 6-11 대형 볼트 커터로 재료 절단하기
그림 6-12 롤링 프레스를 사용한 재료 절단
(2) 혼합 재료
18K 로즈골드의 경우, 최소 순도는 금 함량 75%입니다. 생산 중 조성의 변동으로 인해 품질이 저하될 수 있는 위험을 방지하기 위해 회사는 배합 과정에서 내부 관리 기준을 수립하여 금 함량 75.2%~76.0%, 즉 신소재 100g의 배합에서 그림 6-13과 같이 신소재 100g당 순금 75.2~76.0g을 추가하고 나머지는 충전재로 사용하는 등 배합 공정에서 금 함량에 따라 혼합합니다.
(3) 작업 종료
재료를 섞은 후 귀금속 재료를 제출하고 전자 저울을 끄고 작업장을 청소합니다.
섹션 II 토치 용융
1. 배경 지식
1.1 주얼리 금속 재료의 융점 및 녹는 온도 범위
녹는점은 물질이 고체(녹는)에서 액체로 변하는 온도를 말하며, 액체에서 고체로 변하는 온도를 어는점이라고 합니다. 특정 환경 조건에서 순수 금속의 녹는점은 고정되어 있습니다. 순수 금속 재료의 종류에 따라 일반적으로 녹는점이 다르며, 그 차이는 상당히 클 수 있습니다(예를 들어 순은의 녹는점은 순백금의 녹는점과 800℃ 이상 차이가 납니다). 순수 금속 재료에 다른 합금 원소를 첨가하여 합금 재료를 형성하면 합금 원소의 원자가 모재의 격자에 들어가 격자 왜곡을 일으켜 금속의 전체 내부 에너지가 증가하여 녹는점이 순수 금속과 다양한 정도로 달라집니다. 첨가되는 합금 원소의 종류와 양은 녹는점의 차이에 영향을 미칩니다. 첨가된 합금 원소가 저융점 물질이거나 모재와 공융 반응을 일으킬 수 있는 경우 합금 물질의 녹는점이 낮아집니다. 일반적으로 합금은 녹는점이 고정되어 있지 않고 일정한 범위의 녹는 온도를 가지고 있습니다.
녹는점은 금속 주얼리 생산에 있어 매우 중요한 요소입니다. 금속 재료는 용융을 통해 준비해야 하며, 용융 금속의 점도와 유동성은 온도와 밀접한 관련이 있으며 용융 금속의 온도는 합금의 융점에 의해 결정됩니다. 대부분의 주얼리 성형은 석고 몰드 인베스트먼트 주조를 사용합니다. 하지만 석고는 열 안정성이 떨어지고 고온에서 열분해되어 주물에 다공성 및 모래 구멍과 같은 결함이 발생할 수 있습니다. 따라서 석고 몰드 주조 공정에는 금속의 융점이 필요하며 백금 및 팔라듐과 같은 재료의 융점이 너무 높으면이 주조 공정은 부적합합니다. 주얼리 생산에서는 부품을 용접하거나 조립하여 결함을 수리하는 경우가 많으며, 기본 재료와 용접 재료의 융점도 중요한 공정 매개 변수입니다. 일반적으로 금속의 녹는점이 낮을수록 정제, 주조 및 용접이 더 쉽습니다.
1.2 용융 조건
(1) 버너
용융은 일반적으로 전통적인 화염 용융 방법을 사용하며 토치는 화염 용융의 기본 도구입니다. 용융에 사용되는 토치는 일반적으로 흡입식 토치로 단일 튜브형과 이중 튜브형으로 나뉘며, 그 모양과 구성 요소는 그림 6-14에 나와 있습니다. 단일 튜브 토치는 가장 일반적으로 사용되는 것으로 주로 액화 천연 가스를 연료로 사용하여 금, 은, 구리 등 중저 융점의 보석 재료를 녹이는 데 적합하며, 이중 튜브 토치는 아세틸렌을 연료로 사용하여 주로 백금, 팔라듐과 같은 고 융점 보석 합금을 녹이는 데 사용됩니다. 가스 및 산소 밸브를 물질적으로 조정하여 불꽃의 크기, 성질 및 모양을 제어할 수 있습니다.
(2) 가스
가스의 특성과 흐름, 산소의 순도와 흐름은 불꽃의 성질에 영향을 미칩니다. 주얼리 생산에서 토치로 금속 재료를 녹이는 데 사용되는 가스는 주로 아세틸렌과 액화 석유 가스의 두 가지 유형이 있습니다. 아세틸렌은 화학식이 다음과 같은 유기 화합물입니다. C2H2카바이드 또는 아세틸렌 가스로 알려져 있습니다. 알킨 화합물 중 가장 작은 화합물로 상온과 압력에서 무색이며 가연성이며 액체 및 고체 상태 또는 특정 압력 하에서 기체 형태로 폭발할 위험이 있습니다. 열, 진동, 전기 스파크 등의 요인이 폭발을 유발할 수 있으므로 가압 및 액화 후에는 보관하거나 운송할 수 없습니다. 액화 석유 가스는 유전 개발이나 정유 공장에서 석유를 분해할 때 나오는 부산물로, 주요 성분은 프로판(C3H8), 부탄(C4H10) 및 기타 소량의 탄화수소로 구성됩니다. 액화석유가스를 구성하는 탄화수소는 상온과 압력에서는 기체 상태로 존재하지만 0.8~1.5Mpa의 압력을 가하면 액체로 변하기 때문에 병에 담아 보관 및 운송하기 편리합니다. 액화 석유 가스는 공기 또는 산소와 폭발성 혼합물을 형성합니다. 하지만 폭발성 혼합 비율의 범위가 아세틸렌보다 훨씬 작고 발화점이 아세틸렌보다 높기 때문에 사용하기에 더 안전합니다. 아세틸렌과 액화 석유 가스의 주요 성분의 물리적 및 화학적 특성은 표 6-4에 나와 있습니다. 화염이 중성일 때 화염 중심부에서 프로판의 분해는 흡열 과정입니다. 화염심에서의 분해는 내부 화염에서 생성된 에너지를 소비하며, 화염심과 내부 화염의 열은 전체 열의 9%를 차지하는 반면, 내부 화염과 화염심에서 아세틸렌의 열은 49%에 불과하며 외부 화염의 길이는 옥시-아세틸렌 화염의 외부 화염보다 2.3배 더 깁니다. 이때 외부 불꽃의 부피가 크고 범위가 넓지 만 온도는 매우 낮습니다. 따라서 예열된 산소의 비율을 높여 화염 길이를 조정하여 외부 화염의 연소가 혼합 대기 확산 연소 과정의 일부가 되도록 해야 합니다.
표 6-4 아세틸렌 및 액화 석유 가스의 주요 성분의 물리적 및 화학적 특성
| 표시기 | 아세틸렌 | 프로판 | 부탄 |
|---|---|---|---|
| 분자 공식 | C2H2 | C3H8 | C4H10 |
| 분자량 | 26 | 44 | 58 |
| 밀도(15.6℃)/(kg-m) -3) | 1.099 | 1.818 | 2.460 |
| 공기 대비 상대 밀도(15.6℃) | 0.906 | 1.520 | 2.010 |
| 총 발열량/(kJ-kg-1) | 50 208 | 51 212 | 49 380 |
| 중성 화염의 산소 소비량/m3 | 2.5 | 5 | 6.5 |
| 중성 화염 온도(산소 연소 포함)/℃ | 3100 | 2520 | - |
| 화염 연소 속도(산소 연소 포함) / (m - s)-1） | 8 | 4 | - |
| 0.1MPa(산소 기준)/℃에서 점화 온도 | 416〜440 | 490〜570 | 610 |
(3) 가스통
보석 생산에서 토치 용융에 주로 사용되는 가스는 액화 석유 가스와 아세틸렌이며 산소가 산화제로 사용됩니다. 이 가스는 모두 가스통에 보관하고 운반해야 합니다.
산소 실린더는 산소를 저장하고 운반하기 위한 특수 고압 용기로, 일반적으로 그림 6-16과 같이 고품질 탄소강 또는 저합금 구조용 강철을 이음매 없는 원통형 용기로 압연하여 제작합니다. 일반적으로 사용되는 실린더 용량은 40L이며 내부 산소 압력은 15MPa로 6m3의 산소를 저장할 수 있습니다. 출고 전 산소 실린더의 모든 구성품에 대한 엄격한 검사 외에도 일반적으로 작동 압력의 1.5배의 시험 압력에서 실린더 본체의 수압 테스트도 필요합니다. 실린더 본체 상단 구형 부분에는 실린더 번호, 사용 압력, 시험 압력, 다음 시험 날짜, 검사자 직인, 제조업체 검사 부서 직인, 실린더 용량 및 무게, 제조업체 및 제조일 등이 선명한 마크로 표시되어 있습니다. 또한 산소통은 사용 중에 정기적으로 내부 및 외부 표면 검사와 수압 테스트를 받아야 합니다. 산소통의 표면은 하늘색이며 검은색 페인트로 "산소"라는 단어가 표시되어 있습니다.
아세틸렌 실린더는 아세틸렌 가스를 저장하고 운반하기 위한 특수 용기입니다. 모양은 산소통과 비슷합니다. 아세틸렌은 일반 가스통에 고압으로 압축할 수 없고 아세톤에 녹는 아세틸렌의 특성을 이용해야 하기 때문에 산소 실린더보다 구조가 복잡합니다. 먼저 강철 실린더에 석면과 같은 다공성 물질을 채워서 다공성 물질이 아세톤을 흡수하도록 한 다음 아세틸렌을 압축하여 저장 및 운송합니다. 아세틸렌 실린더의 몸체는 압연 및 용접을 통해 고품질 탄소 구조용 강철 또는 저합금 구조용 강철로 만들어집니다. 아세틸렌 실린더의 부피는 40L이며 일반적으로 6~7kg 아세틸렌을 용해할 수 있습니다. 아세틸렌 실린더의 작동 압력은 1.5MPa이고 유압 테스트의 압력은 6MPa입니다. 아세틸렌 실린더의 표면은 그림 6-17과 같이 흰색이며 빨간색으로 "아세틸렌"과 "불로부터 멀리"라고 표시되어 있으며 고무 가스 호스는 일반적으로 검은색입니다.
액화석유가스 실린더는 액화석유가스를 저장하기 위한 특수 용기입니다. 용도와 방법에 따라 실린더의 저장 용량은 10kg, 15kg, 36kg 등 여러 가지 사양으로 나뉩니다. 실린더는 16Mn, A3 강철 또는 고품질 탄소강 20호로 만들어집니다. 실린더의 최대 작동 압력은 1.6MPa이고 유압 테스트의 압력은 3MPa입니다. 테스트를 통과한 실린더는 산소 실린더의 표면과 유사한 내용을 금속 명판에 표시해야 합니다. 실린더 표면의 색상은 제한되지 않으며, 그림 6-18과 같이 "액화 석유 가스"라는 문구가 표시되어 있습니다.
그림 6-17 아세틸렌 실린더
그림 6-18 액화 석유 가스 실린더
(4) 도가니 및 액세서리
산소 연료 용해용 도가니의 주요 유형은 점토 기반과 고순도 석영 기반입니다. 전자는 고온 및 열충격 저항성이 약해 균열이 생기기 쉽고 용융 금속이 도가니 내벽으로 침입할 수 있습니다. 따라서 현재는 고순도 석영이 주로 사용되며 사용 빈도가 줄어들고 있습니다. 석영 용해 도가니는 금, 은, 백금 및 구리와 같은 금속을 녹이는 데 사용할 수 있으며, 엄선 된 용융 석영을 주원료로하고, 현대 세라믹 가공 기술을 사용하여 생산 된 99% 이상의 SiO2 함량으로 만들어져 1800 ℃의 고온을 견딜 수 있고 부식에 강하며 상온 압축 강도 70MPa 이상으로 강도가 높고 열 충격 저항성이 강하며 1100 ℃ 이하의 여러 번의 급속 담금질 후에도 균열이 발생하지 않아 수명이 길어집니다. 도가니는 일반적으로 그릇 모양이며, 따르기 쉽도록 둥근 주둥이가 있어 용융 금속이 쏟아지기 어렵습니다. 도가니는 그림 6-19와 같이 다양한 사양으로 제공됩니다.
(5) 플럭싱 에이전트
일반적으로 금속이 용융에 가까워지면 표면에 소량의 플럭싱제를 뿌립니다. 용융을 도울 뿐만 아니라 용융 금속 표면에 보호 층을 형성하여 산화를 방지하고 용융 금속 표면에 슬래그를 모으는 역할을 합니다. 사 붕산 나트륨 이수화 나트륨인 붕사(Na2B4O7-10H2O). 금, 은, 구리와 같은 보석 합금을 녹이는 데 좋은 용융제입니다. 녹는점이 낮고 결정수를 잃어 320℃로 소성하면 다공성 물질이 됩니다. 가열 및 용융 후 유동성이 좋고 용융 금속의 표면을 덮고 가스 흡수 및 금속 산화를 방지하며 무수 붕소 (B2O3). 무수붕소는 고온에서 매우 불안정하며 분리 시 금속 산화물과 격렬하게 반응합니다. 화학 반응 방정식은 다음과 같습니다:
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1.3 오일 탱크
1.4 안전 주의사항
(1) 산소통에 대한 안전 주의사항
산소통은 전용 차량을 이용하여 운송해야 하며, 산소통, 아세틸렌 실린더 또는 기타 가연성 가스는 운송해서는 안 됩니다. 적재 시 산소통은 캡과 진동 방지 고무 링을 장착하고 같은 방향으로 평평하게 눕혀서 실린더 간 충돌과 심한 진동을 피할 수 있도록 고정해야 합니다. 산소통을 바닥에 굴리는 것은 금지되어 있습니다.
생산 구역에서 산소통과 아세틸렌 발생기, 인화성 물질 또는 기타 화염 발생원 사이의 거리는 일반적으로 10미터 이상이어야 합니다. 환경 조건이 이를 허용하지 않는 경우에는 5m 이상 거리를 확보하고 추가적인 보호 조치를 취해야 합니다. 가스통은 수직으로 배치하고 사용 시 기울어지지 않도록 브래킷으로 고정해야 합니다.
실린더 밸브에 감압기를 설치할 때는 밸브 개구부에 연결된 너트를 조여 가스가 열릴 때 떨어지지 않도록 해야 하며, 본체는 밸브의 가스 배출 방향을 피해야 합니다. 압력을 받고 있는 상태에서 실린더 밸브 나사를 조이거나 누출 실린더를 처리하기 위해 감압기의 조정 나사를 치는 등의 방법을 사용하는 것은 금지되어 있습니다.
여름철에는 가스통이 햇빛에 노출되지 않도록 하는 것이 중요합니다. 실외에서 사용하는 경우 임시 대피소나 덮개를 설치해야 합니다. 또한 실린더 내부의 가스가 팽창하여 폭발을 일으키지 않도록 고온의 열원으로부터의 직접적인 복사를 피해야 합니다.
실린더 밸브에 감압기를 설치하기 전에 밸브를 열고 가스 배출구의 불순물을 날려 보내야 합니다. 그런 다음 밸브를 부드럽게 닫아야 합니다. 감압기를 설치한 후에는 밸브를 천천히 열어야 하며, 너무 빨리 열면 감압기에 불이 붙거나 폭발할 수 있습니다. 산소통 밸브, 산소통 감압기, 토치, 산소 호스 등은 화재나 폭발을 방지하기 위해 인화성 물질과 오일의 오염을 엄격히 금지하고 있습니다.
가스통의 산소가 완전히 소진되지 않아야 하며, 산소 재충전 시 가스의 성질을 파악하고 공기나 가연성 가스가 가스통으로 다시 유입되는 것을 방지하기 위해 최소 0.1~0.2Mpa의 잔류 가스를 남겨두어야 합니다. 가스통은 열원 및 전기 장비에서 떨어진 통풍이 잘 되는 곳에 보관해야 합니다.
산소통을 사용하는 동안 "가스 실린더의 안전 기술 감독에 관한 규정"(TSG R0006-2014)에 따라 정기적인 검사를 받아야 합니다. 규정을 준수하지 않는 실린더는 사용해서는 안 됩니다.
(2) 아세틸렌 실린더에 대한 안전 주의사항
아세틸렌 실린더는 폭발 위험을 피하기 위해 심한 진동과 충격을 가하지 않아야 합니다. 아세틸렌 실린더는 사용 중에 똑바로 세워서 보관해야 하며 아세톤의 유출을 방지하여 연소 및 폭발을 일으킬 수 있으므로 눕혀서 보관해서는 안 됩니다. 아세틸렌 레귤레이터와 아세틸렌 실린더 밸브 사이의 연결은 단단히 고정되어야 하며, 가스 누출 시에는 사용을 엄격히 금지합니다. 아세틸렌 실린더 밸브를 열 때는 천천히 열어야하며 밸브를 1.5 바퀴 이상 돌려서는 안되며 일반적으로 3/4 바퀴 만 돌리면됩니다. 아세틸렌 실린더의 표면 온도는 고온에서 아세틸렌의 아세톤 용해도가 감소하여 실린더 내부의 압력이 급격히 증가하므로 40 ℃를 초과해서는 안됩니다. 실린더의 아세틸렌이 완전히 소진되지 않아야 하며 최소 0.03MPa의 가스가 남아 있어야 합니다. 누출을 방지하기 위해 실린더 밸브를 단단히 닫아야 합니다.
(3) 액화석유가스 실린더에 대한 안전 주의사항
제품 품질 인증서가 있는 일반 제조업체에서 생산한 액화석유가스 실린더를 선택하고 정기적으로 검사해야 합니다. 자격이 없는 실린더 또는 장기간 검사하지 않은 실린더를 사용하는 것은 엄격히 금지됩니다. 액화석유가스 실린더는 조심스럽게 다루어야 하며, 실린더를 두드리거나 충돌하는 행위는 금지됩니다. 실린더를 토치에 연결한 후 처음 사용하기 전에 압력 조절기와 호스 연결부의 가스 누출 여부를 비눗물로 점검하세요. 누출이 발견되면 즉시 수리해야 합니다. 실린더의 밸브는 시계 방향으로 열리고 반시계 방향으로 닫히므로 혼동하지 마세요. 실린더는 반드시 똑바로 세워서 사용해야 하며 수평으로 놓거나 거꾸로 놓는 것은 엄격히 금지됩니다. 실린더는 다른 화기가 있는 공간과 같은 공간에서 사용해서는 안 됩니다. 실린더는 햇빛에 노출되는 것을 엄격히 금지하며 지나치게 온도가 높은 곳에 두어서는 안 됩니다. 실린더는 방폭형 캐비닛에 보관하여 바닥의 공기 순환을 보장해야 합니다. 사용 중 가스 누출이 감지되면 즉시 실린더 밸브를 닫고 창문과 문을 열어 환기시켜야 합니다. 호스는 고온의 물체와 열이 닿지 않도록 해야 하며 일반적으로 2년마다 교체해야 합니다.
(4) 용융 작업 시 안전 주의사항
작업자는 전문 교육을 받고 작업 절차를 엄격하게 준수해야 하며, 작업 중에는 보호 장비를 착용해야 합니다. 용융 구역 근처에는 적절한 종류와 수량의 소방 장비와 누출 비상 대응 장치도 구비해야 합니다. 작업장 내 흡연은 엄격히 금지됩니다.
흡입 토치를 사용할 때는 가스 호스를 연결하기 전에 전원을 확인하세요. 확인 방법은 산소 호스만 연결하고 토치의 가스 밸브를 열어 예열한 다음 토치의 가스 주입구에 손가락을 갖다 대는 것입니다. 흡입력이 느껴지면 흡입력이 좋은 것입니다. 그런 다음 가스 호스를 토치에 연결하기 전에 가스 호스에서 가스가 정상적으로 흘러나오는지 확인하세요.
토치에 불을 붙이기 전에 연결부와 각 가스 밸브에서 가스가 새는지 확인하세요. 산소 및 가스 밸브가 열린 후에는 산소가 가스 공급 시스템으로 역류하여 역효과를 일으킬 수 있으므로 토치 노즐을 손이나 다른 물체로 막지 마세요.
점화할 때는 먼저 가스 밸브를 열고, 점화 후에는 산소 밸브를 열어 불꽃을 조절하세요. 역화 징후가 감지되면 산소 밸브를 즉시 닫아 불꽃을 끌 수 있습니다. 단점은 처음에 검은 연기가 발생한다는 것입니다. 산소 밸브를 먼저 약간 열고 가스 밸브를 연 다음 점화가 발생하면 검은 연기를 피할 수 있습니다. 하지만 흡입식 토치의 작업 환경에서는 토치 내부에 가스가 누출되거나 노즐이 막히면 역효과가 발생할 가능성이 높습니다. 점화 전에는 토치를 약간 아래쪽으로 향하게 하여 점화 후 불꽃이 신체에 닿지 않도록 해야 합니다. 점화 시에는 특수 점화 총이나 라이터를 사용해야 합니다. 불이 붙은 토치를 작업물이나 바닥에 아무렇게나 놓아서는 안 됩니다.
역화 현상이 발생하면 가스 밸브를 즉시 닫은 다음 산소 밸브를 닫아야 합니다. 역화가 멈춘 후 압력 조절기를 해제하고 역화의 원인을 파악한 후에야 다시 점화를 시도할 수 있습니다. 점화하기 전에 토치의 호스와 혼합 가스 파이프의 연기와 재를 날려 버리고 토치를 물에 넣어 식혀야합니다.
흡입식 싱글 튜브 토치를 끌 때는 산소 밸브를 먼저 닫은 다음 가스 밸브를 닫아야 합니다. 흡입식 더블 튜브 토치의 경우 절단용 산소 밸브를 먼저 닫은 다음 가스 밸브를 닫고 마지막으로 예열용 산소 밸브를 닫아야 합니다.
토치를 사용하지 않을 때는 밀봉 상태가 좋지 않아 밸브에서 가스가 누출되어 공기와 섞여 스파크가 발생하면 폭발할 수 있으므로 구덩이, 트렌치, 작업물 아래에 두거나 공구 상자에 넣어두지 않아야 합니다. 작업이 끝날 때마다 압력 조절기와 토치를 분해하고 가스 실린더와 가스 라인의 밸브를 닫아야 합니다.
2. 작업 구현
이 작업은 토치, 액화 석유 가스, 산소를 사용하여 18K 백금을 제련하는 작업입니다.
(1) 준비 작업
주입에 사용되는 오일 탱크를 청소하여 탱크에 물, 금속 폐기물, 불순물 또는 슬래그가 섞이지 않도록 합니다. 필요한 잉곳의 크기에 따라 잉곳 크기를 조절하는 데 사용되는 강철 블록을 오일 탱크에 넣고 토치로 오일 탱크를 약 200℃로 예열합니다. 그림 6-23과 같이 약 3mm 깊이의 탱크에 소량의 식물성 기름을 부어 용융 금속을 부은 후 용융 금속의 윗면이 기름에 잠겨 잉곳 표면의 산화를 줄일 수 있도록합니다.
(2) 불꽃 조절하기
토치를 연결하고 안전 작동 규정에 따라 가스 및 산소 실린더의 압력 릴리프 밸브를 엽니다. 예열 산소 밸브를 열어 토치 가스 라인의 불순물을 배출한 다음 산소를 닫고 소량의 가스를 열고 라이터로 가스를 점화한 다음 가스 흐름을 증가시키면서 산소 흐름도 증가시켜 토치의 불꽃이 외부 불꽃, 내부 불꽃, 불꽃 중심 구조가 될 때까지 두 가지를 번갈아가며 눈에 띄는 기류 소리와 함께 불꽃이 타오르게 합니다.
(3) 순금 녹이기
바깥쪽 불꽃을 금 재료에 조준하여 가열하고 순금이 녹기 시작하면 순금에 붕사 가루를 한 숟가락 정도 뿌려 순금이 완전히 녹을 때까지 계속 가열합니다.
(4) 필러 재료 녹이기
불꽃을 제거하고 용광로 재료의 필러 재료를 용융 순금에 넣은 다음 금속 재료에 불꽃을 조준하여 가열합니다. 용융 금속을 효과적으로 보호하고 금속 원소의 산화를 줄이려면 노란색 중성 불꽃이 필요하며 용융 금속 표면에 붕사 가루 1~2스푼을 뿌립니다. 유리 막대를 사용하여 용융 금속을 저으면서 용융 금속을 계속 저으면서 충전재가 완전히 녹았는지 확인하여 충전재의 용융을 가속화하고 균일 한 조성과 온도를 보장하고 그림 6-24와 같이 슬래그가 도가니 벽으로 흐르도록합니다.
(5) 잉곳 붓기
용융 금속 표면의 상태를 관찰하고, 거울처럼 밝으면 도가니를 조심스럽게 들어 용융 금속을 부드럽게 휘저어 점도와 유동성을 관찰합니다. 도가니를 따르는 주둥이 쪽으로 살짝 기울이면서 불꽃을 움직여 주둥이를 가열합니다. 도가니의 주둥이를 기름통의 한쪽 끝에 조준하고 도가니를 더 기울여 용융 금속이 기름통으로 부드럽게 흐르도록 하면서 기름통의 길이를 따라 도가니를 고르게 움직여 기름통에서 용융 금속의 흐름 경로를 짧게 만듭니다. 용융 금속이 깨끗하게 부어지면 토치를 사용하여 잉곳의 윗면을 앞뒤로 1~2회 가열하여 그림 6-25와 같이 응고 후 잉곳의 윗면이 더 매끄럽고 밀도가 높아지도록 합니다. 도가니 내벽에 금속 구슬이 남아 있는지 확인하고, 남아 있다면 토치를 사용하여 금속 구슬을 녹인 후 주둥이 쪽으로 불어 회수합니다. 제련이 완료되면 산소 및 가스 밸브를 닫고 불꽃을 끄세요.
(6) 잉곳 분해하기
잉곳이 굳어 300℃ 이하로 식을 때까지 기다린 다음 펜치를 사용하여 잉곳을 제거하고 물에 담가 담금질하세요. 세제로 잉곳의 표면을 닦은 다음 헤어 드라이어로 말립니다. 가위를 사용하여 잉곳을 작은 조각으로 잘라 용광로에 편리하게 배치하고 공급합니다.
(7) 손실률 계산
전자 저울을 사용하여 절단된 잉곳과 용융 광미의 무게를 측정하고 초기 배치의 질량을 기준으로 용융 손실률을 계산합니다.
(8) 섬세함 테스트
주조 잉곳 세그먼트를 무작위로 선택하고, X-선 형광 분광기를 사용하여 금 함량을 감지하고, 잉곳의 품질이 표준을 충족하는지 확인하고, 균일성을 평가합니다.
(9) 작업 종료
사전 용융 작업을 완료한 후에는 모든 자재를 제출하고 액화 석유 가스와 산소통을 닫고 토치와 가스관을 지정된 장소에 적절히 보관하고 관련 전원을 끄고 작업장을 청소합니다.
섹션 III 유도 용해
1. 배경 지식
1.1 유도 용융의 원리
유도 용해 과정에서 금속의 유도 전류 분포가 고르지 않고 전하 표면에서 전류 밀도가 가장 높고 내부로 갈수록 낮아져 소위 피부 효과가 발생합니다. 피부 효과는 전류 주파수와 밀접한 관련이 있으며, 전류 주파수가 높을수록 피부 효과가 더 뚜렷하게 나타납니다. 도가니 용량이 크면 심한 피부 효과는 용융에 해 롭습니다. 따라서 도가니 용량과 전류 주파수 사이에는 일정한 상관관계가 있습니다. 금, 은 및 구리와 같이 융점이 낮은 재료의 경우 일반적으로 용융량이 상대적으로 많으며 주로 중주파 유도 전력을 사용하는 반면, 융점이 높은 백금 재료의 경우 단일 용융량이 적으며 종종 고주파 유도 전력을 사용합니다.
유도 용융에서 금속 액체는 전자기장의 작용으로 전기 역학적 효과를 생성하여 금속 액체의 순환을 촉진하고 전자기 교반 효과를 생성하여 금속 액체의 온도 및 구성의 균일성과 금속 액체 내 비금속 개재물의 상승에 유리합니다. 전류 주파수가 낮을수록 전자기 교반 효과는 더 강해집니다.
1.2 유도 용해로
용융 중에 금속은 유도에 의해 가열된 후 슬래그로 전도되므로 슬래그의 온도가 상대적으로 낮고 용광로 유형의 구조에 따라 용융 풀과 계면이 작습니다. 이러한 요소는 용융 풀과 슬래그 사이의 물리적 및 화학적 반응에 영향을 미치지 않습니다. 따라서 유도 용융에서 슬래그를 통한 정제 효과는 좋지 않으며 용융에 더 나은 원료를 사용하는 것이 좋습니다.
기본 금속을 합금 원소로 사용하는 주얼리 재료, 특히 철과 희토류와 같은 반응성 금속을 포함하는 재료의 경우 대기 중에서 직접 용융하면 쉽게 산화 손실과 야금 품질 저하로 이어질 수 있습니다. 따라서 유도 용융을 기반으로 진공 보호 조치를 추가하는 것은 업계에서 널리 채택된 방법으로, 용융 전에 먼저 용융 챔버를 배기하고 진공 상태에서 가열 및 용융하거나 배기 후 순수 아르곤 또는 순수 질소와 같은 보호 가스로 챔버를 채우는 방식입니다. 이렇게 하면 반응성 금속 원소의 산화 손실을 크게 줄이고 용융 금속에 흡수되는 가스의 양을 줄이며 용융 금속의 가스 및 비금속 개재물 함량을 낮추고 야금 품질을 개선할 수 있습니다.
1.3 과립기
1.4 녹는 도가니
주얼리 재료의 특성과 용융 금속을 붓는 방법에 따라 용해에 다양한 재료와 구조의 도가니를 사용할 수 있습니다. 용융 시 도가니 재료에 대한 요구 사항은 주로 내화성, 밀도, 열 안정성 및 용융 금속과의 반응성과 같은 측면에 중점을 둡니다. 일반적인 도가니 재료에는 흑연과 세라믹의 두 가지 범주가 있습니다.
(1) 흑연 도가니
흑연 도가니는 보석 주조에 널리 사용되며 높은 내화성, 우수한 열전도율, 높은 열효율, 낮은 열팽창률, 우수한 열충격 저항성 및 슬래그 침식에 대한 저항성을 특징으로하여 용융 금속에 특정 보호 효과를 제공하고 더 나은 야금 품질을 달성합니다. 흑연 도가니는 금, 은 및 구리와 같은 재료를 녹이는 데 적합하며 용융 금속은 표면에 우수한 비 젖음성을 나타내어 접착을 방지합니다. 흑연 도가니는 전도성이 있어 유도 전류가 통과하면 흑연의 저항으로 인해 열이 발생하여 금속 재료로의 열 전달을 돕습니다. 흑연은 가열되면 산화되므로 그림 6-29와 같이 용융 중에 석영 외피가 필요하며, 석영 외피는 일정한 보호 효과를 제공합니다. 붓는 데 사용되는 도가니의 경우 바닥이 닫혀 있고, 바닥 붓는 도가니의 경우 바닥에 구멍이 있으며 흑연 플러그를 사용하여 바닥 붓는 구멍의 개폐를 제어합니다.
흑연 도가니의 품질은 재료, 밀도 및 기타 요소와 관련이 있습니다. 고순도 흑연으로 만든 도가니는 밀도가 높고 가열 시 균일하게 산화되며 수명이 길고 금속이 잘 붙지 않아 귀금속 손실이 적은 반면, 일반 흑연으로 만든 도가니는 입자가 거칠고 밀도가 고르지 않으며 수명이 짧고 귀금속 손실이 높습니다. 생산 시 고순도 흑연 도가니를 우선적으로 고려해야 합니다.
(2) 세라믹 도가니
백금, 팔라듐, 스테인리스 스틸 및 기타 보석 합금을 녹일 때는 이러한 금속 재료가 탄소와 반응하기 때문에 흑연 도가니는 적합하지 않으며 세라믹 도가니를 사용해야 합니다. 용융 요건을 충족하려면 세라믹 도가니는 내화도, 밀도, 열충격 저항성, 용융 금속과의 반응성이 우수해야 합니다. 현재 업계에서 가장 널리 사용되는 도가니는 석영 도가니입니다. 용융량과 주입 방법에 따라 도가니는 그림 6-30과 같이 다양한 구조와 사양으로 제공됩니다.
1.5 녹는 분위기
2. 작업 구현
유도 용융 과립기를 사용하여 18 KY 골드 비즈를 생산했습니다.
(1) 준비 작업
그림 6-31과 같이 흑연 도가니의 외벽에 단열 솜을 감은 다음 도가니를 석영 외피에 삽입하고 두 개가 잘 맞는지 확인하여 흑연 도가니가 흔들리지 않도록 한 다음 도가니를 유도 코일에 넣습니다.
열전대를 흑연 플러그봉의 중앙 구멍에 삽입한 다음 플러그봉을 도가니에 넣습니다. 그림 6-32와 같이 공기 압축기를 켜고 실린더를 활성화한 다음 플러그 로드를 단단히 누르고 도가니의 바닥 주입 구멍을 완전히 밀봉합니다.
그림 6-31 흑연 도가니를 석영 외피에 넣습니다.
그림 6-32 흑연 플러그 로드 설치
(2) 순금 녹이기
장비 대시보드의 온도 컨트롤러를 사용하여 온도를 1150℃로 설정하고 전류 조절 노브를 최소로 조정합니다. 충전 호퍼를 사용해 순금 잉곳을 도가니에 넣은 다음 '시작' 버튼을 누릅니다. 전류를 시계 방향으로 조정하면 그림 6-34와 같이 LCD 화면에 가열 전력이 표시됩니다. 참고: 과열을 방지하기 위해 전원을 동시에 최대로 설정하지 마세요.
(3) 필러 재료 녹이기
순금이 완전히 녹으면 용융 금속에 필러 재료를 추가합니다. 필러 재료가 완전히 녹으면 온도 조절 게이지에서 온도를 1050℃로 설정하고 1~2분간 해당 온도를 유지한 후 잘 저어줍니다.
(4) 붓기 및 과립화
플러그 로드를 열어 용융 금속이 과립화 버킷으로 새어 나오도록 합니다. 냉수로 담금질할 때 액체는 주변의 냉수의 기화, 비등 및 캐비테이션 힘으로 인해 작은 방울로 흐릅니다. 그림 6-35 및 비디오 6-1에 표시된 것처럼 이 방울은 표면 장력의 작용으로 과립을 형성합니다.
비디오 6-1 물 과립화
(5) 구슬 건조
과립 배럴에서 수용 호퍼를 제거하여 틈새에서 물이 새는지 확인합니다. 그림 6-36 및 비디오 6-2에 표시된 대로 과립 통에서 비드를 꺼냅니다. 비드를 건조 오븐에 넣어 건조시킵니다.
비디오 6-2 비드 추출하기
(6) 손실률 계산
도가니에서 잔류 금속을 제거하고 구슬과 잔류 금속의 무게를 따로 측정한 후 사용된 재료의 양과 비교하여 손실률을 계산합니다.
(7) 순도 테스트
비드에서 무작위로 샘플을 채취하고 X-선 형광 분광기를 사용하여 순도를 테스트합니다.
(8) 작업 종료
사전 용융 작업이 완료되면 모든 재료를 제출합니다. 인덕션 용융 과립기의 온도가 100℃ 이하로 표시될 때까지 냉각기를 켜짐 위치에 유지한 다음 냉각기를 꺼도 됩니다. 공기 압축기 및 관련 전원 공급 장치를 끕니다. 각종 도구를 지정된 장소에 보관하고 장비와 작업장을 청소합니다.
