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주얼리 제조에 사용되는 순금 소재 소개
순금 기능 및 주얼리용 합금 소재
소개:
옐로골드는 아름다운 색상과 우수한 화학적 안정성, 뛰어난 심미성과 소장가치를 지니고 있으며, 보존과 가치 상승에 중요한 역할을 합니다. 또한 연성이 뛰어나 예로부터 장신구, 공예품, 기념 주화의 장식 재료 및 화폐로 사용되어 왔습니다.
목차
섹션 Ⅰ 금의 기본 속성
1. 금의 물리적 특성
금의 물리적 특성 지표는 표 3-1과 같이 다양한 측면을 가지고 있습니다.
표 3-1 금의 주요 물리적 특성 및 지수 값(Ning Yuantao 등, 2013에서 일부 발췌)
| 물리적 속성 | 인덱스 값 | 물리적 속성 | 인덱스 값 |
|---|---|---|---|
| 크로마 | L* = 84.0, a* = 4.8, b* = 34.3 | 선형 팽창 계수(0 ~ 100℃) | 14.2 x 10-6/℃ |
| 밀도(18℃) | 19.31g/cm3 | 저항률(25℃) | 2.125 x 10-6 Ω - cm |
| 녹는점 | 1064℃ | 비열 용량(25℃) | 25.33 J/(mol - K) |
| 끓는점 | 2860℃ | 융합의 열기 | 12.5 kJ/mol |
| 증기압(1064℃) | 0.012 Pa | 기화 열 | 365.3 kJ/mol |
| 열 전도성(25℃) | 315 W/(m - K) | 안녕 온도 ϴp | 178 K |
| 열 확산도(0℃) | 1.25 m2/s | 자기 민감성 | -0.15x10-6 cm3/g |
전반적으로 금의 물리적 성질은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:
(1) 금은 황금색을 띠며 모든 금속 재료 중 유일하게 두 가지 색을 띠는 금속 중 하나입니다(다른 하나는 구리).
(2) 금은 밀도가 높고 무겁게 느껴집니다. 금의 밀도는 온도가 증가함에 따라 감소하고, 온도가 녹는점(녹기 직전)에 도달하면 밀도가 18.2g/cm로 떨어집니다.3완전히 녹아 액체로 변하면(녹는점에서 온도가 일정하게 유지됨) 밀도는 17.3g/cm로 떨어집니다.3.
(3) 금은 녹는점이 적당하고 녹는 열이 백금족 금속보다 상대적으로 낮아 제련, 주조 및 용접과 같은 열처리에 유리합니다.
(4) 금은 전기 및 열 전도성이 우수합니다. 금의 전기 전도도는 은과 구리에 이어 두 번째로 높으며 3위를 차지합니다. 온도가 높아지면 저항이 증가합니다. 금의 열전도율은 은의 74％로 은에 이어 두 번째에 불과합니다.
(5) 금은 휘발성이 매우 낮습니다. 1000~1300℃ 사이에서 기화되는 금의 양은 무시할 수 있을 정도로 적습니다. 금 기화 속도는 주변 대기 및 가열 온도와 관련이 있습니다. 예를 들어 1075℃, 1125℃, 1250℃의 대기 조건에서 금을 녹일 때 1시간 후 금의 손실은 0.009％, 0.10％, 0.26％이며 석탄 가스에서는 증발된 금의 손실이 공기의 6배, 일산화탄소에서는 손실이 공기의 2배에 달합니다.
(6) 금의 자기 민감도는 음으로, 반자성을 나타냅니다.
2. 금의 화학적 특성
2.1 금은 화학적 안정성이 강합니다.
(1) 항산화 특성.
금은 항산화 특성이 뛰어나며 대기 중에 수분이 있어도 화학 반응을 일으키지 않습니다. 금은 고온에서 산소와 반응하지 않는 유일한 금속으로, 1000℃의 산소 분위기에서 40시간 동안 금을 두어도 무게 감소가 관찰되지 않았습니다.
(2) 내식성.
금은 이온화 가능성이 매우 높고 화학적으로 매우 안정적입니다. 실온에서 질산, 황산, 염산, 불산 및 기타 강산과 같은 단일 무기산은 금과 반응할 수 없습니다. 대부분의 유기산(예: 타르타르산, 구연산, 아세트산 등)과 알칼리성 용액 NaOH 또는 KOH도 반응할 수 없습니다. 그러나 특정 단일 산, 혼합 산, 할로겐 가스 및 염 용액은 금에 다양한 정도의 부식을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 아쿠아 레지아(염산과 질산의 3:1 혼합물), 염소수, 브롬수, 브롬화 수소산(HBr), 요오드화 칼륨의 요오드 용액(KI +I) 등이 있습니다.2), 알코올성 요오드 용액(C2H5OH + I2), 염산에 염화철 용액(FeCl3 + HCl), 시안화 용액(NaCN, KCN), 염소(420 K 이상 온도에서), 티오우레아(NH2⸳CS⸳NH2), 아세틸렌(C2H2), 셀레닉산과 텔루르산 또는 황산의 혼합산은 모두 금과 상호 작용할 수 있습니다(753K 온도에서). 다양한 부식성 매체가 금에 미치는 영향은 표 3-2에 나와 있습니다.
표 3-2 다양한 부식성 매체에서 금의 거동
| 부식성 미디어 | 중간 상태 | 온도 | 금 부식 정도 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 부식성 미디어 | 중간 상태 | 온도 | 부식이 거의 없음 | 약간의 부식 | 중간 정도의 부식 | 심각한 부식 |
| 황산 | 98％ | 실내 온도 - 100℃ | 예 | |||
| 질산 | 70％ | 실내 온도 - 100℃ | 예 | |||
| 질산 | 스모키 > 90% | 실내 온도 | 예 | |||
| 염산 | 36％ | 실내 온도 - 100℃ | 예 | |||
| 하이드로 불산 | 40％ | 실내 온도 | 예 | |||
| 아쿠아 레지아 | 75％ HC1 + 25％ NO3 | 실내 온도 | 예 | |||
| 과염소산 | 70-72％ | 실내 온도 -100℃ | 예 | |||
| 인산 | > 90% | 실내 온도 - 100℃ | 예 | |||
| 염소 | 건조 염소 | 실내 온도 | 예 | |||
| 염소 | 습식 염소 | 실내 온도 | 예 | |||
| 구연산 | 실온 ~ 100℃ | 예 | ||||
| 셀레늄산 | 실내 온도 - 100℃ | 예 | ||||
| Mercury | 실내 온도 | 예 | ||||
| 염화철(III) 용액 | 실내 온도 | 예 | ||||
| 수산화나트륨 용액 | 실내 온도 | 예 | ||||
| 암모니아 솔루션 | 실내 온도 | 예 | ||||
| 시안화 칼륨 용액 | 실내 온도 - 100℃ | 예 | ||||
| 용융 수산화나트륨 | 350℃ | 예 | ||||
| 용융 과산화나트륨 | 350℃ | 예 | ||||
| 알코올에 함유된 요오드 용액 | 실내 온도 | 예 | ||||
2.2 금은 다양한 화합물을 형성할 수 있으며, 화합물에서 +1 또는 +3의 산화 상태로 존재합니다.
염화 금에는 삼염화 금(AuCl3) 및 단염화물(AuCl). 무수 AuCl3는 빨간색이고, AuCl3⸳2H2O는 주황색 노란색입니다. 금 분말을 염소에서 140-150℃로 가열하면 AuCl을 생성할 수 있습니다.3. 아쿠아 레지아 또는 염소 함유 수용액에 금을 용해하면 AuCl도 생성됩니다.3. AuCl3와 같은 다른 염화물과 쉽게 복합체를 형성하는 M[AuCl4], H[AuCl4], 금은 안정된 AuCl에 존재할 수 있습니다.4 형태입니다. 이것이 금 추출의 염소화 방법의 기초입니다. 금은 철염, 이산화황, 옥살산 등을 사용하여 금 함유 염화물 용액에서 침전시킬 수 있습니다.
시안화 금에는 시안화 금(AuCN), 금 디시아나이드[Au(CN)]가 포함됩니다.2등 염산 또는 황산을 시안화칼륨 칼륨으로 가열[KAu(CN) 2은 AuCN을 생성할 수 있습니다. 암모니아, 폴리황화암모늄, 알칼리 금속 시안화물 및 티오황산염에 용해될 수 있는 레몬색 결정성 분말입니다. 단순 금 시안화물은 알칼리 금속 시안화물과 쉽게 반응하여 Na[Au(CN)]와 같은 금 시안화물 착물을 형성합니다.2], K[Au(CN)2등; 산소가 존재하면 시안화물 용액의 금도 위의 복합체를 형성 할 수 있으므로 금이 Au(CN)을 안정화시킬 수 있습니다.) 2가 용액에 존재합니다. 이는 시안화 금 추출에 매우 중요한 요소인 Au(CN) 2용액의 금은 환원제에 의해 침전되기 쉽습니다.
황화 금에는 이황화 금(II)(Au2S), 이황화금(II)(Au2S2), 삼황화 금(II)(Au2S 3) . Au 2S는 KCN 용액과 알칼리 금속 황화물에 용해될 수 있습니다.
금 산화물에는 금(II) 산화물(Au2O) 및 금(III) 산화물(Au2O 3). 금은 산소와 직접 반응하지 않기 때문입니다,
금 산화물은 금 함유 용액에서만 얻을 수 있습니다. 냉각된 희석 금염화물을 가성소다로 처리하면 금산화물의 수화물인 진한 보라색 분말을 생성할 수 있으며, 이를 가열하면 금(Au)이 생성됩니다. 2O. 언제 Au 2O가 물과 접촉하면 Au로 분해됩니다.2O 3.
금의 수산화물은 3가 [Au(OH)]를 가지고 있습니다. 3)와 1가(AuOH)로 나뉘며, 전자가 더 안정적입니다.
2.3 금 화합물은 빠르게 원소 금으로 환원됩니다.
금을 감소시킬 수 있는 가장 강력한 금속은 마그네슘, 아연, 알루미늄입니다. 이러한 특성은 금 추출을 위한 시안화 공정에서 아연 분말을 대체물로 사용하는 데 활용됩니다. 포름산, 옥살산, 하이드로퀴논, 히드라진, 아세틸렌 등과 같은 유기 물질도 금을 환원시킬 수 있습니다. 금 화합물에는 고압의 수소, 금보다 전위가 높은 금속, 과산화수소, 황산철, 염화철, 산화납, 이산화망간, 강염기, 알칼리 토금속의 과산화물 등 많은 환원제가 있습니다.
3. 금의 기계적 특성
3.1 낮은 경도
어닐링 상태의 금의 경도는 HV 25-27에 불과합니다. 주조 상태에서도 경도는 HV30 정도에 불과합니다. 냉간 변형 상태에서 변형률이 60％인 경우 경도는 약 HV60입니다.
3.2 내마모성 저하
경도가 낮기 때문에 손톱에 긁히거나 이빨에 물려 자국이 남을 수 있습니다. 골드 주얼리는 매일 착용하는 동안 충격과 마찰로 인해 찌그러짐, 긁힘, 마모 문제가 빠르게 발생할 수 있습니다.
3.3 높은 연신율, 우수한 연성
주조 상태의 연신율은 30퍼센트에 달하고 어닐링 상태의 연신율은 45퍼센트에 달할 수 있습니다.
3.4 낮은 강도, 작은 탄성 계수, 변형하기 쉬움
상온에서 고순도 금의 항복 강도는 3.43MPa에 불과하고 탄성 계수는 79GPa에 불과합니다.
4. 금의 공정 성능
4.1 좋은 캐스팅 성능
금의 융점은 적당하고 용융 금속의 주조 온도는 일반적으로 1200℃를 초과하지 않으므로 수축 및 진공과 같은 주조 결함이 발생하지 않는 석고 주형을 사용한 정밀 주조 공정에 적합합니다. 금의 휘발성은 매우 낮으며 1100℃-1300℃ 사이에서 제련할 때 금의 휘발 손실은 0.01％-0.025％에 불과하며 휘발 손실량은 전하 및 제련 대기의 휘발성 불순물 함량과 관련이 있습니다. 가스 중 금의 증발 손실은 공기 중 손실의 6배, 일산화탄소 손실은 공기 중 손실의 2배입니다.
4.2 우수한 냉간 가공 성능
금은 강도가 낮기 때문에 상온에서 압연, 인발, 단조 등의 과정을 통해 고대 유물의 형태를 쉽게 만들 수 있습니다. 선조, 직조, 망치질, 조각과 같은 냉간 가공 기술을 사용하여 만든 수많은 금 장식품과 금 장신구가 있습니다. 보통 순금 1g을 320m 길이의 와이어로 뽑아낼 수 있습니다. 최신 가공 기술을 이용하면 순금 1g을 3420m 길이의 가느다란 와이어로 만들 수도 있습니다. 순금은 0.1 x 10 두께의 금박에 망치로 두드려서 만들 수 있습니다.-3 mm로 현미경으로도 매우 조밀하게 보입니다. 그러나 납, 비스무트, 텔루륨, 카드뮴, 안티몬, 비소 및 주석과 같은 불순물이 존재하면 부서지기 쉬우며, 예를 들어 비스무트가 0.05％ 함유된 금박은 손으로 으깨어 버릴 수 있습니다. 납의 영향은 더욱 뚜렷하게 나타나며, 순금에 50 x 10-6 의 납은 금의 가소성에 영향을 미치며 납 함량이 0.01％에 도달하면 연성이 완전히 사라집니다.
4.3 우수한 용접 성능
금의 우수한 고온 화학적 안정성으로 인해 용접 성능이 우수하고 용접 시 금속 연결에 영향을 미치는 산화막 층이 형성되지 않으며 내포물이 형성되는 경향이 없습니다.
4.4 금은 변동성이 매우 낮습니다.
1000℃ 이하에서 금을 산소 분위기에서 40시간 동안 두었더니 무게 감소가 관찰되지 않았습니다. 1075℃, 1125℃, 1250℃에서 금을 공기 중에 녹인 결과 1시간 후 금의 손실은 0.009％, 0.10％, 0.26％에 불과했으며 이는 산화가 아닌 휘발로 인한 손실입니다.
섹션 II 금의 순도 및 측정 단위
1. 금의 순도
1.1 순도 표시 방법
금의 순도는 금의 함량, 즉 금의 최소 품질 함량을 의미합니다. 전통적으로 금의 순도를 표시하는 방법에는 백분율법, 천당법, K수법 등 세 가지가 있습니다. 퍼센트 방식은 금 함량을 퍼센트(％)로, 1000당 방식은 금 함량을 1000당(‰)으로 표현하며, K수 방식은 금의 순도 또는 품질을 계산하는 국제 공인 단위 기호인 영어 단어 '캐럿'에서 유래하여 K로 약칭합니다.
K수법: 금의 순도를 24개로 나누어 가장 높은 순도인 순금을 24K, 가장 낮은 순도를 1K로 표시하는 것으로 이론적으로 순금의 순도는 100%이며, 24K = 100％에서 파생된 K = 4.16666666 ％로 계산할 수 있습니다. 1K의 백분율 값은 무한히 반복되는 소수점이기 때문에 국가와 지역마다 1K의 값에 대한 규정이 조금씩 다릅니다.
1.2 주얼리용 금의 순도
장신구용 금은 순도에 따라 크게 순금과 K금 두 가지로 나눌 수 있습니다.
(1) 순금 카테고리
순금 카테고리의 금 함량은 99퍼센트 이상입니다. 시중에서 흔히 말하는 순금, 순금, 999금, 9999금, 레드 골드, 24K 금은 순금 범주에 속합니다.
순금은 순도 1,000분의 1의 금을 말합니다. 실제로 순금 1,000분의 1을 달성하는 것은 불가능합니다. "금은 완전히 순수할 수 없고 완벽한 사람은 없다"는 속담이 있듯이 말입니다. 절대 순금은 존재하지 않습니다. 현재 세계에서 가장 진보된 기술 수준에 따르면,
가장 순도가 높은 금은 99.999999％에 불과하며, 특히 표준 시약의 '시약 금'으로 사용됩니다. 시약 등급의 고순도 금을 생산하려면 많은 양의 원료와 연료가 필요하기 때문에 국제 귀금속 거래 시장에서 순금보다 가격이 몇 배나 높습니다. 특정 산업에서도 비용 증가와 폐기물 발생을 피하기 위해 시약 등급의 금을 소금 한 알과 함께 사용합니다. 또한 보석의 사용 가치 측면에서 볼 때 실질적인 의미가 없습니다.
현재 시장에서 순금 주얼리 제작에 사용되는 금은 금 함량에 따라 크게 세 가지 종류가 있습니다:
"순도 99.99％의 24K 금인 '포 나인 골드'를 사용했습니다;
"순도 99.9％의 '쓰리 나인 골드'는 흔히 999골드로 알려져 있습니다;
순도 99％의 "투 나인 골드"는 "99 골드" 또는 "순금"으로 널리 알려져 있습니다.
(2) K 골드 유형
순금의 강도와 경도가 너무 낮기 때문에 순금에 일정 비율의 합금 원소를 첨가하여 합금을 만들어 해당 순도의 K 금을 형성하여 금의 강도와 인성을 높일 수 있으며 국제적으로 유명한 보석용 금이되었습니다.
동양과 서양 문화의 차이로 인해 장신구 및 장식품 제작에 사용되는 금 함량은 국가와 지역에 따라 다릅니다. 그러나 보석 등급의 금은 전 세계 국가에서 채택하는 표준은 8K 이하이며, 표 3-3에 표시된 대로 각 등급에 대한 최소 금 함량을 보장해야 합니다.
표 3-3 국가 및 지역별 보석의 일반적인 금 등급
| 국가 또는 지역 | 일반 골드 등급 | 해당 골드 콘텐츠 |
|---|---|---|
| 중국 | 순금, 18K | 99.9％ , 75％ |
| 인도 | 22K | 91.6％ |
| 아랍 국가 | 21 K | 87.5％ |
| 영국 | 주로 9K, 소량의 22K와 18K가 있습니다. | 37.5％, 91.6％, 75.0％ |
| 독일 | 8K , 14K | 33.3％ , 58.5％ |
| 미국 | 14K , 18K | 58.5％ , 75.0％ |
| 이탈리아, 프랑스 | 18K | 75.0％ |
| 러시아 | 18K - 9K | 75.0％ ~ 37.5％ |
| 미국 | 10K - 18K | 41.6％ ~ 75.0％ |
국제표준화기구(ISO)는 장신구에 사용되는 금의 순도에 대한 요구 사항을 정하고 있으며, 그 특성은 대략 다음과 같습니다:
22K 골드,
는 순금보다 경도가 약간 높기 때문에 더 큰 단일 보석을 세팅하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 소재의 강도가 약하기 때문에 주얼리 디자인은 단순해야 하며, 주얼리 업계에서는 널리 사용되지 않습니다.
18K 골드,
적당한 경도와 이상적인 연성으로 다양한 보석 세팅에 적합하며 완제품이 쉽게 변형되지 않아 주얼리 업계에서 가장 널리 사용되는 K 골드 소재입니다.
14K 골드,
질감이 단단하고 인성이 높으며 탄성이 강해 다양한 보석을 세팅할 수 있고 장식성이 좋으며 가격도 적당합니다.
9K 골드,
는 경도가 높고 연성이 좋지 않아 단일 보석을 세팅하는 단순한 모양의 보석을 만드는 데만 적합합니다. 가격이 저렴하고 트렌디한 보석, 메달, 상패 등을 만드는 데 자주 사용됩니다.
1.3 보석 순도 마크 및 라벨
금 보석의 경우 순도는 천분의 1(K 숫자)과 금, Au 또는 G의 조합으로 표시됩니다. 예를 들어 순도가 18K인 금의 경우 다음 중 하나로 표시할 수 있습니다: 골드 750 18K 골드, Au750(그림 3-1), Au18K, G750, G18K.
24K 골드 주얼리의 제품 라벨에는 제품의 순도를 과장하여 소비자를 오도하는 것을 방지하기 위해 "24K 골드", "999 골드" 또는 "9999 골드"로 표시하든 "24K 골드"로 표시해야 합니다. 명목상 금 함량을 표시해야 한다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 등록된 기업 표준에 따라 라벨의 다른 위치(제품명 앞이나 뒤가 아닌)에 명목상 금 함량을 명확하게 표시할 수 있습니다.
그림 3-1 링의 컬러 스탬프
2. 금 측정 단위
2.1 금 무게 측정 단위
국제적으로 인정되는 금 측정 단위에는 그램, 킬로그램, 온스, 트로이 파운드, 페니웨이트 등이 있습니다. 일반적으로 사용되는 금의 측정 단위는 표 3-4에 나와 있습니다.
표 3-4 일반적인 금 측정 단위 환산표(국제적으로 인정된 약어 기호 포함)
| 품질 | 골드 밸런스(gr.) | 페니 무게(dwt.) | 트로이 온스(t. oz.) | 어보어두푸아 온스(평균 온스) | 평균 파운드(평균 파운드) | 그램(g) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 금 1온스 | 1 | 0.041666 | 0.0020833 | 0.00228571 | 0.000142857 | 0.0648 |
| 1페니 무게 | 24 | 1 | 0.05 | 0.0548571 | 0.00342857 | 1.5552 |
| 1 트로이 온스 | 480 | 20 | 1 | 1.0971428 | 0.0685714 | 31. 1035 |
| 1 트로이 파운드 | 5760 | 240 | 12 | 13.165714 | 0.822857 | 373.248 |
| 아비르두포아 1온스 | 437.5 | 18.2292 | 0.911458 | 1 | 0.0625 | 28.35 |
| 아부르두푸아 1파운드 | 7000 | 291.666 | 14.58333 | 16 | 1 | 453.6 |
| 1 mg | 0.015432 | 0.000643 | 0.00003215 | 0.000035274 | 0.0000022046 | 0.001 |
| 1 g | 15.432 | 0.643 | 0.03215 | 0.035274 | 0.0022046 | 1 |
| 1kg | 15432 | 643 | 32.15 | 35.274 | 2. 2046 | 1000 |
2.2 국제 금 가격 측정 단위
1933년 이전에는 미국 달러, 영국 파운드, 프랑스 프랑 등 다양한 통화로 금 가격이 책정되었습니다. 1944년 각국은 브레튼우즈 체제에 도달하여 달러와 금을 직접 연동했습니다. 달러는 점차 세계 통화가 되었고, 금 1트로이온스는 35달러와 같은 고정 환율을 적용하여 각국이 달러를 금으로 교환할 수 있게 되었습니다. 1970년대까지 미국의 느슨한 통화 정책은 결국 브레튼우즈 체제의 붕괴로 이어졌고, 금 가격은 더 이상 트로이온스당 35달러로 고정되지 않아 중앙은행이 제한 없이 돈을 찍어낼 수 있게 되었습니다. 그러나 미국이 세계 최대의 경제 및 군사 강국으로 부상하면서 달러가 금 가격의 기준이 되었습니다. 현재까지 국제 금 가격 측정 단위는 온스당 달러입니다.
제3절 장식용 순금의 재료 및 변형
1. 순금 주얼리의 시장 지위와 일반적인 이슈
중국에서 수천 년 동안 전해 내려온 견해에 따르면 금은보석은 부와 귀족의 상징을 상징합니다. 동시에 고대 황제들은 노란색을 신분을 나타내는 색으로 인식하여 궁전의 보상은 종종 다양한 금은 보석으로 대체되었습니다. 따라서 금 보석은 특히 조화로운 결혼의 아름다운 의미를 담고 있기 때문에 고귀함과 부의 깊은 의미를 지니고 있습니다. 전통적인 결혼식 관습에서 금 장신구는 거의 없어서는 안 될 필수품입니다. 그 결과 순금 주얼리는 고대부터 여러 나라에서 대중의 사랑을 받아왔으며 오늘날에도 여전히 주얼리 시장에서 큰 비중을 차지하고 있습니다.
그러나 전통적인 순금 장신구도 생산, 가공 및 착용에 몇 가지 문제가 있으며, 일반적인 문제는 다음과 같습니다.
1.1 순도 보장
보석 업계에서 순금의 범주는 비교적 모호하며 일반적으로 24K 금, 999 금, 순금이라고 불리는 것은 모두 순금으로 분류됩니다. 24K 금의 금 함량은 99.99 % 이상이며 최근 몇 년 동안 시장에서 주장되는 "9999 순금"은 24K 금에 속하며 순금의 금 함량은 99 % 이상이며 천 순금의 금 함량은 99.9 % 이상입니다.
주얼리 회사는 일반적으로 순금 주얼리를 생산할 때 순금 잉곳을 원료로 구매합니다. 합법적인 상업용 순금 잉곳은 표면에 제조업체, 품질, 순도, 일련 번호 등을 나타내는 표시가 있어야 합니다(그림 3-3).
그림 3-3 순금 잉곳
국제표준화기구(ISO)는 표 3-5와 같이 순금 너겟의 불순물 원소를 제한하고 있습니다.
표 3-5 순금 잉곳의 불순물 함량 요구 사항.
| 등급 | Au 콘텐츠 ％ | 불순물 함량 / X 10-6 | 총 불순물 함량 X 10-6 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 등급 | Au 콘텐츠 ％ | Ag | Cu | Fe | Pb | Bi | Sb | Pd | Mg | Sn | Cr | Ni | Mn | 총 불순물 함량 X 10-6 |
| IC - Au99. 995 | ≥99.995 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤3 | ≤3 | ≤3 | < 50 |
| IC - Au99. 99 | ≥99.99 | ≤50 | ≤20 | ≤20 | ≤10 | ≤20 | ≤10 | ≤30 | ≤30 | - | ≤3 | ≤3 | ≤3 | ≤100 |
| IC - Au99. 95 | ≥99.95 | ≤200 | ≤150 | ≤30 | ≤30 | ≤20 | ≤20 | ≤200 | - | - | - | - | - | 500 |
| IC - Au99. 50 | ≥99.50 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 5000 |
생산 과정에서 제련, 주조, 용접, 냉간 가공 등의 과정에서 불순물이 섞일 수 있습니다. 용접 시 녹는점이 낮은 땜납을 사용하면 금의 품질에 영향을 미칩니다. 시장에서 가장 큰 시장 점유율을 차지하고 있는 Au999(순금) 주얼리를 예로 들어 품질을 보장하기 위해 생산 공정 및 관리를 강화하는 것 외에도 구매되는 금 원재료는 일반적으로 IC-Au99.99를 권장합니다.
1.2 러스트 스팟 문제
Au999는 내식성이 뛰어나지만 금 장신구 표면에 녹이 발생한다는 보고가 드물지 않습니다. 그림 3-4는 Au999 금 장신구 표면의 '녹 반점'을 보여줍니다(그림 3-4). 금 장신구 표면에 심각한 '녹 반점' 영역이 여러 개 나타났습니다. "녹 반점"의 분포는 고르지 않고 크기가 다양하며, 대부분의 반점은 육안으로 보거나 저배율 현미경으로 볼 수 있습니다. "녹 반점"의 색상은 주로 다음과 같이 영역에 따라 다릅니다.
빨간색, 갈색, 진한 갈색, 검은색이 Au999 순금 배경과 대비를 이룹니다. 대부분의 반점에는 적갈색 고리가 있으며, 변색이 심할수록 반점들이 연결되어 바깥쪽으로 확장되는 경향이 있는 녹 반점을 형성합니다.
그림 3-4 Au999 금 주얼리 표면의 "녹 반점"
주사 전자 현미경으로 관찰하면 '녹점'의 중앙 영역에 있는 미세 구멍의 개수가 다양합니다. 그림 3-5와 같이 '녹반'의 넓은 영역에는 더 많거나 더 큰 미세 구멍이 있습니다.
그림 3-5 "녹점" 영역 중앙의 미세 구멍
금 보석의 화학 분석 결과 전체 금 함량이 Au999 표준을 충족하는 것으로 나타났습니다. XPS 광전자 분광법을 사용하여 녹 반점 영역을 감지한 결과, Au 외에도 Ag2S 및 NaCl 불순물 오염 물질, 미량의 SiO2 미세 구멍의 내벽에 오염 물질이 나타납니다. 따라서 금 보석의 표면 녹반 문제는 주로 생산 현장의 부적절한 관리로 인한 것입니다. 예를 들어, 현장 레이아웃이 충분히 합리적이지 않고 금은 제품의 생산 영역과 공정 간의 구분이 불충분하고, 제련 및 산 처리 공정이 분리되지 않고, 심지어 고속 회전 연삭 도구를 사용하여 완성 된 유압 영역에서 금형을 수리하고, 현장 위생이 충분히 깨끗하지 않고, 생산 작업자가 작업 중 골드 바 및 금형 표면 청소에 대한 공정 요구 사항을 엄격하게 따르지 않는 경우입니다. 금 보석의 생산 공정에는 제련, 압연, 절단, 유압, 연마 등 여러 공정이 포함되며 때로는 순은 제품도 동일한 생산 시설에서 생산되기 때문에 은 파편이나 입자가 순금 제품 표면에 눌려 변색을 유발할 수 있습니다. 오랜 기간 생산 공정이 진행되면 생산 영역에 먼지나 오물이 필연적으로 쌓이게 됩니다. 압연 및 스탬핑 공정 중에 작업 영역을 제대로 청소하지 않으면, 특히 근처에서 연마 작업을 할 때 먼지나 오물이 쉽게 휘저어져 골드바 표면에 눌려 이질적인 반점을 형성할 수 있습니다. 금 주얼리를 산으로 처리하면 산이 이질적인 반점을 부식시켜 미세한 구멍으로 만듭니다. 작업물을 세척하는 동안 산 세척 제품이 완전히 제거되지 않거나 미세 구멍에 잔류 산이 남아 있으면 이질적인 반점이 계속 침식됩니다. 산 세척으로 제거되지 않은 금속 불순물은 특정 조건에서 금 기판과 쉽게 마이크로 배터리를 형성하여 양극으로 작용하여 전기 화학적 부식을 일으킬 수 있습니다. 금 장신구를 보관하는 동안 부식 생성물은 천천히 바깥쪽으로 이동하여 궁극적으로 '녹 반점'과 변색을 일으킵니다.
1.3 변형 문제
순금의 강도는 매우 낮습니다. 기존 기술을 사용하여 순금으로 만든 주얼리는 제작 및 착용 중에 변형되기 쉬우며 보석을 세팅하는 데 적합하지 않습니다. 주얼리의 변형 방지 기능을 향상시키기 위해 벽 두께를 늘려야 하는 경우가 많으며, 이로 인해 금의 무게가 증가하고 각 조각이 더 비싸지게 됩니다.
1.4 마모 및 파손 문제
순금의 경도는 매우 낮습니다. 기존 기술을 사용하여 순금으로 만든 주얼리는 착용 중에 쉽게 부딪히고 긁히기 때문에 표면에 찌그러짐과 흠집이 생기고 점차 광택이 사라집니다.
1.5 스타일 문제
순금은 강도와 경도가 낮기 때문에 복잡한 모양, 복잡한 패턴, 높은 가공 정밀도 및 보석 세팅을 갖춘 주얼리를 만들기가 쉽지 않습니다. 이로 인해 전통적인 순금 주얼리는 거칠고 예술적 가치가 부족한 어색한 위치에 놓이게 되어 주얼리의 개발과 확장에 일정한 제한이 가해져 고급 소비재로서의 예술적 가치가 제한되었습니다.
2. 변형된 순금 재료 및 생산 공정
2.1 전기 성형 하드 순금 주얼리
장식용 주얼리의 기능이 점점 더 부각되고 국제 금 가격이 지속적으로 급등하는 상황에서 속이 빈 얇은 순금 주얼리는 큰 형태와 가볍고 개당 가격이 저렴하기 때문에 상당한 시장 경쟁력을 갖추고 있습니다. 주조 및 스탬핑과 같은 기존의 주얼리 성형 공정으로는 이러한 수요를 충족하는 데 한계가 있습니다. 따라서 전기 성형은 중공 금 주얼리의 주요 성형 공정이 되었습니다. 그러나 전통적인 전기 성형 공정으로 만든 순금 주얼리는 변형과 붕괴가 일어나기 쉬워 웨어러블 주얼리보다는 전시용 아이템으로만 적합했습니다. 10여 년 전부터 업계에서는 전기 증착 원리를 활용한 전기 성형 경질 순금 공정을 도입하기 시작했습니다. 일렉트로포밍 용액의 배합을 조정하고 일렉트로포밍 공정 조건을 개선함으로써 금 이온은 전기장의 영향을 받아 전도성 음극 몰드로 이동합니다. 코어를 제거한 후 그림 3-6과 같이 벽이 얇고 속이 빈 단단한 순금 조각이 생성됩니다.
그림 3-6 일반적인 전기 성형 하드 골드 주얼리
2.1.1 전기 성형 하드 순금 주얼리의 특성
전통적인 순금 주얼리와 비교하여 전기 성형 하드 순금 주얼리는 다음과 같은 특징이 있습니다:
(1) 고순도.
금 함량은 99.9퍼센트를 초과하여 일반적으로 금 순도에 대한 관련 국제 표준을 완전히 준수하는 동시에 금 순도 Au999에 대한 시장 수요를 충족합니다. 화학 성분 테스트를 위해 세 가지 전기 성형 하드 골드 주얼리 샘플을 무작위로 선택했으며 그 결과는 표 3-6에 나와 있습니다.
표 3-6 전기 성형 경질 금의 화학적 조성(2012)
| 화학 원소 | 콘텐츠 / % | 화학 원소 | 콘텐츠 / % |
|---|---|---|---|
| Ag | 0.001 ~ 0.0036 | Pd | < 0.0003 |
| Cu | 0.0025 ~ 0.0046 | Mg | < 0.0003 |
| Fe | 0.0003 ~ 0.0012 | As | < 0.0003 |
| Pb | 0.0003 ~ 0.0004 | Sn | < 0.0003 |
| Bi | < 0.0005 | Cr | < 0.0003 |
| Sb | < 0.0003 | Ni | < 0.0003 |
| Si | < 0.0020 | Mn | < 0.0003 |
(2) 높은 경도.
전기 성형 용액의 구성, 전기 성형 공정 및 코팅 두께에 따라 주조 상태의 경도는 일반적으로 HV80 이상에 도달할 수 있으며, 일부는 기존 순금의 4배 이상인 18K 금의 경도에 해당하는 HV140-160에 도달하기도 합니다.
(3) 웨어러블.
경도가 크게 증가함에 따라 주얼리의 변형 저항성이 향상되어 액세서리로 착용할 수 있어 기존의 속이 빈 금 주얼리가 장식품으로만 사용할 수 있다는 문제를 해결했습니다.
(4) 내마모성.
기존 순금 주얼리의 부드러움의 한계를 뛰어넘는 내마모성으로 기존 순금 제품보다 훨씬 뛰어난 내마모성을 자랑합니다.
(5) 가벼운 무게.
중공 전기 성형 공정을 사용하여 벽 두께가 일반적으로 220μm 이내로, 동일한 외관과 부피의 기존 순금 주얼리에 비해 무게를 크게 줄였습니다.
그러나 전기 성형 하드 골드는 경도가 비교적 높지만, 특성상 상대적으로 부서지기 쉽습니다. 속이 비어 있기 때문에 착용 시 날카로운 물체와의 충돌을 피하기 위해 주의해야 합니다. 또한 일렉트로포밍 하드 골드의 스타일과 제품 구조에는 여전히 일정한 제한이 있습니다.
2.1.2 전기 성형 하드 골드의 재료 강화 메커니즘
경질 금의 전기 성형 공정은 IC-Au9.99 순금을 원료로 사용하여 복잡한 합금 이온을 포함하는 전기 성형 용액으로 준비합니다. 일렉트로포밍 용액의 첨가제와 일렉트로포밍 공정의 조건을 개선하여 금 층의 결정화 방법을 개선하여 입자가 미세하고 조밀한 구조의 주조 구조를 만듭니다. 전기 성형된 경질 금의 결정 구조도 일반 금의 결정 구조와 다릅니다(그림 3-7). 이러한 미세하고 조밀한 구조는 전기 성형 하드 골드의 경도가 높은 근본적인 이유입니다.
그림 3-7 전기 성형된 경질 24K 골드와 일반 24K 골드 간의 X-선 회절 비교
2.2 마이크로 합금 고강도 24K 골드
24K 골드 소재는 강도와 경도가 낮기 때문에 복잡한 모양, 복잡한 패턴, 높은 가공 정밀도, 보석이 박힌 주얼리를 제작하기가 쉽지 않습니다. 또한 주얼리는 착용 중에 변형되기 쉽고 쉽게 마모되어 광택을 잃을 수 있습니다. 물질적, 문화적 생활 수준이 향상됨에 따라 소비자들은 이전보다 24K 골드 주얼리에 대한 기대치가 높아져 주얼리의 구조, 스타일 및 성능에 대한 높은 순도와 기대치를 요구하고 있습니다. 따라서 미세 합금 고강도 24K 골드 소재 및 생산 공정에 대한 연구 개발이 업계에서 화제가 되고 있습니다.
2.2.1 미세 합금 24K 금의 강화 방법
앞서 언급했듯이 귀금속 재료의 강화 방법에는 고용체 강화, 미세 입자 강화, 변형 강화, 침전 강화, 분산 강화 및 상 변환 강화가 포함됩니다. 미세 합금 금의 개발에서도 위의 강화 방법 중에서 적절한 방법을 선택해야 하며, 첨가되는 합금 원소의 양이 매우 적기 때문에 좋은 강화 결과를 얻으려면 여러 강화 경로의 종합적인 효과가 필요합니다.
야금 원리의 관점에서 볼 때 미세 합금 원소는 매우 광범위합니다. 알칼리 금속을 제외한 일부 내화 금속과 저융점 금속, 단순 금속, 전이 금속, 경금속 및 금속로이드는 모두 Au의 미세 합금 원소가 될 수 있으며, 기존 농도에서 유해한 것으로 간주되는 원소도 주요 미세 합금 원소로 사용될 수 있습니다. 합금 원소를 선택할 때는 일반적으로 다음 요소를 고려합니다.
(1) 고체 용액 강화의 효과.
순금에서 합금 원소의 고용체 강화 효과는 원자 크기 차이, 전기 음성도 차이, 결정 구조 차이 및 합금 원소의 함량과 같은 요소와 관련이 있습니다. Au에 대한 합금 원소의 고용체 강화 효과는 고용체 강화 파라미터를 사용하여 측정할 수 있으며, 파라미터 값이 클수록 고용체 강화 효과가 더 좋습니다. 일반적으로 Li, Be, Na, K, Mg, Ca, Sr과 같이 원자량이 작은 경금속 원소와 원자 크기가 큰 희토류 원소는 고용체 강화 파라미터 값이 더 높습니다.
(2) 미세 입자 강화 효과.
순금의 입자 정제에는 용융 금속의 응고 결정화 과정 중 1차 입자 정제와 열처리 과정 중 재결정화 및 입자 성장 억제가 모두 포함됩니다. 희토류 원소 및 일부 고융점 합금 원소와 같은 일부 합금 원소는 응고 결정화 중에 효과적인 입자 정제제 또는 개질제 역할을 할 수 있습니다. 산소에 대한 친화력이 강한 희토류 원소는 용융 금속을 정화하고 응고 결정화 중에 효과적인 입자 정제제 역할을 할 수 있으며 코발트는 금 합금의 재결정 온도를 높이고 재결정 발생을 억제 할 수 있습니다.
(3) 노화 강화 효과입니다.
온도가 낮아짐에 따라 Au의 합금 원소 용해도가 감소하면 고용체 노화 처리를 통해 전이성 또는 안정한 2상이 침전되어 합금의 침전 강화가 발생할 수 있습니다. 소량의 Ti, REE, Co, Sb, Ca 등 많은 원소가 Au에서 효과적인 침전을 생성할 수 있으며, 이는 모두 금의 노화 침전 강화 효과로 이어질 수 있습니다.
(4) 스트레인 경화의 역할.
이는 미세 합금 금이 상당한 강화 효과를 얻기 위해 필요한 방법입니다. 금의 다양한 합금 원소의 가공 경화 속도는 근본적으로 결정립 경계와 전위, 용질 원자와 전위, 2상 입자와 전위, 전위와 전위 간의 상호 작용에 따라 달라지는 전위 미끄러짐의 차이로 인해 다양합니다.
2.2.2 미세 합금 고강도 금의 품질
l Au999 금의 품질은 99.9％ 이상으로 유지되어 금 품질에 대한 시장의 수용도를 충족합니다. 미량 합금 원소를 추가하고 냉간 변형 가공과 결합하여 기존 24K 금보다 훨씬 더 높은 강도와 경도를 얻을 수 있습니다. 시장에서 소위 '5G 하드 골드'라고 불리는 것은 마이크로 합금 24K 골드에 속합니다. 그림 3-8은 튜브 드로잉, 굽힘 및 용접을 통해 형성된 벽 두께가 0.2mm에 불과한 "5G" 하드 24K 골드 중공 팔찌로, 가볍고 경도가 높으며 탄성이 좋은 것이 특징입니다.
그림 3-8 "5G" 하드 24K 골드 중공 팔찌
합금 원소 0.1％의 도입이 불충분하기 때문에 첨가된 합금 원소에 따라 주조 경도는 일반적으로 HV40~HV60 범위입니다. 압연 및 인발과 같은 냉간 변형 가공 후 경도는 일반적으로 HV80 ~ HV120 범위입니다. 경우에 따라 특정 합금의 경도가 더 좋은 경우도 있습니다. 외국에서도 표 3-7과 같이 일반 Au999에 비해 경도와 강도가 크게 향상된 미세 합금 Au999를 개발하여 상용화하고 있습니다.
표 3-7 미세 합금 고강도 Au999의 특성(Christopher W. Corti, 1999에서 일부 발췌)
| 자료 | 제조업체 | 순도 | 주조 경도 HV/(N/mm2) | 어닐링 경도 HV/(N/mm2) | 처리 경도 HV/(N/mm2) | 인장 강도 / MPa | 적합한 공예 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5G 하드 골드 | 중국 | 99.9％ | 40 ~ 60 | - | 80 ~ 110 | - | 캐스터블 |
| 고강도 순금 | 일본 미쓰비시 | 99.9％ | - | 55 | 123 | 500 | 캐스터블 |
| TH 골드 | 일본 도쿠리키 본점 | 99.9％ | - | 35 ~ 40 | 90 ~ 100 | - | 캐스터블 |
| 일반 순금 | - | 99.9％ | - | 30 | 50 | 190 ~ 380 |
2.2.3 마이크로 합금 고강도 Au995
Au995의 합금 원소 함량이 Au999보다 약간 높기 때문에 선택할 수 있는 합금 원소가 더 많습니다. 여러 가지 강화 메커니즘을 조합하여 사용하면 상당한 강화 효과를 얻을 수 있습니다. 표 3-8에는 미세 합금 Au995의 몇 가지 특성이 나열되어 있으며, 종합 처리 후 일부 합금의 경도는 22K 금 또는 18K 금에 도달할 수 있습니다.
표 3-8 미세 합금 Au995의 성능(Christopher W. Corti, 1999에 따름)
| 자료 | 제조업체 | 순도 | 주조 경도 HV/(N/mm2) | 어닐링 경도 HV/(N/mm2) | 처리 경도 HV/(N/mm2) | 노화 상태 경도 HV/(N/mm)2) | 적합한 공예 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24K 하드 골드 | 아프리카 민텍 | 99.5％ | - | 32 | 100 | 131 ~ 142 | 연령 제한 가능 |
| 순금 | Japan Three O Co. | 99.7％ | - | 63 | 106 | 145 ~ 176 | 숙성 및 주조 가능 |
| Uno-A- 오류 24K 골드 | 우노아- 에레 이탈리아 | 99.6％ | - | 33 | 87 | - | 콜드 프로세싱 |
| Uno-A- 오류 24K 골드 | 우노아- 에레 이탈리아 | 99.8％ | - | 62 | 118 | - | 콜드 프로세싱 |
| 디아우름 24 | 영국 타이탄 | 99.7％ | 60 | - | 95 | - | 캐스터블 |
2.2.4 99％ Au - 1％ Ti 하드 골드
1980년대에 세계금협회는 경금에 대한 연구를 지원하여 합금 원소로 1％ Ti를 사용하는 Au990 경금을 개발하는 데 성공했으며, Ti의 미세 입자 강화 효과와 과포화 고용체인 Au에서 확산되어 2상을 형성하는 Ti의 노화 침전 강화 효과를 활용하여 표 3-9와 같이 합금의 강도 및 경도를 크게 향상시켰습니다.
표 3-9 크리스토퍼 W. 코르티에 따른 경질 금의 99％Au - 1％Ti 성능, 1999
| 성능 | 고체 용액 상태(800℃, 1시간, 담금질) | 냉간 작업 상태(처리 속도 23％) | 숙성 상태(500℃, 1시간, 담금질) |
|---|---|---|---|
| 경도 HV/N/mm2 | 70 | 120 | 170- ~ 40 |
| 항복 강도 / MPa | 90 | 300 | 360 ~ 660 |
| 인장 강도 /MPa | 280 | 340 | 500 ~ 700 |
| 신장률 / % | 40 | 2 ~ 8 | 2 ~ 20 |
99％Au-1％ Ti는 유망한 미세 합금 고강도 금 소재입니다. 그러나 이 합금 시스템은 Ti의 존재로 인해 진공 상태에서 녹여야 하므로 공정이 더 어렵고 색상이 기존 금과 약간 달라서 응용 분야에 제한이 있습니다.
