KR102024585B1

KR102024585B1 - 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금

Info

Publication number: KR102024585B1
Application number: KR1020180007864A
Authority: KR
Inventors: 송오성; 송정호
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-09-24
Also published as: KR20190089411A

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 귀금속용 그린 골드 합금은, 귀금속용 그린 골드 합금에 있어서, 30 중량% 내지 45 중량%의 금(Au)과, 24 중량% 내지 26 중량%의 구리(Cu)와, 3 중량% 내지 5 중량%의 인듐(In)과, 잔부인 은(Ag);을 포함함으로써, 인체에 유해한 금속을 사용하지 않고, 금의 함량을 최대한으로 줄이면서도 그린 골드의 구현이 가능하며, 동일한 금 함량을 가진 금 합금과 비슷한 수준의 내구성을 가진 그린 골드 귀금속의 제조가 가능하다.

Description

저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금{GREEN GOLD ALLOY FOR JEWELRY HAVING LOW GOLD CONTENT}

본 출원은, 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금에 관한 것이다.

장신구로써 사용되는 금 합금은 주로 색상구현, 내구성의 향상 목적을 위해 귀금속인 금(Au) 외에 은(Ag)이나 구리(Cu) 등이 합금되고 있다.

특히, 현재는 금의 본연의 색인 옐로우 외에, 화이트, 핑크가 가장 많이 제조되고 있으나, 소비자의 다양한 요구에 따라 추가적인 색상의 제품이 개발될 필요가 있다.

금 합금 중에서 구현 가능한 색상 중 그린 색상의 합금은 아직까지 대중화가 이루어지지 않은 색상으로, 제품화 및 대중화가 될 경우 가장 최근 개발된 핑크색상의 골드 합금재와 같이 큰 시장성을 확보할 가능성이 있다.

상술한 그린 골드 합금의 제품화를 위해서는 전제 조건으로, ① 인체에 유해한 성분이 포함되지 않아야 하며, ② 적은 금 함량을 통해 가격이 저렴할 필요가 있고, ③ 동일한 금 함량을 가진 합금 대비 비슷한 수준의 내구성을 확보할 필요성이 있다.

일본공개특허 특개 2007-107040(“귀금속류용 그린 골드 합금”, 공개일: 2007년4월26일)

본 발명은, 인체에 유해한 금속을 사용하지 않고, 금의 함량을 최대한으로 줄이면서도 그린 골드의 구현이 가능하며, 동일한 금 함량을 가진 금 합금과 비슷한 수준의 내구성을 가진 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 귀금속용 그린 골드 합금에 있어서, 30 중량% 내지 45 중량%의 금(Au); 24 중량% 내지 26 중량%의 구리(Cu); 3 중량% 내지 5 중량%의 인듐(In); 및 잔부인 은(Ag);을 포함하는 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금을 제공한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상기 은(Ag)은, 24 중량% 내지 43 중량%일 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상기 귀금속용 그린 골드 합금의 Lab 색지수의 L 값은 90 이상 94 이하이며, a 값은 음수, b 값은 25 이하일 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상기 귀금속용 그린 골드 합금의 비커스 경도는, 255 내지 265 사이의 값을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상기 귀금속용 그린 골드 합금의 젖음각은, 80도 내지 93도 사이의 값을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 30 중량% 내지 45 중량%의 금(Au); 24 중량% 내지 26 중량%의 구리(Cu); 3 중량% 내지 5 중량%의 인듐(In); 및 잔부인 24 중량% 내지 43 중량%의 은(Ag);을 포함하며, 상기 귀금속용 그린 골드 합금의 Lab 색지수의 L 값은 90 이상 94 이하이며, a 값은 음수, b 값은 25 이하이고, 상기 귀금속용 그린 골드 합금의 비커스 경도는 255 내지 265 사이의 값을 가지며, 상기 귀금속용 그린 골드 합금의 젖음각은, 80도 내지 93도 사이의 값을 가지는 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금이 제공된다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 30 중량% 내지 45 중량%의 금(Au)을 포함하는 금(Au)-은(Ag)-구리(Cu)의 3원 합금에 인듐(In)을 추가함으로써, 인체에 유해한 금속을 사용하지 않고, 금의 함량을 최대한으로 줄이면서도 그린 골드의 구현이 가능하며, 동일한 금 함량을 가진 금 합금과 비슷한 수준의 내구성을 가진 그린 골드 귀금속의 제조가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 제조된 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금과 다른 샘플들의 매크로 이미지를 비교 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 제조된 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금과 다른 샘플들의 젖음각을 비교 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 귀금속용 그린 골드 합금은, 30 중량% 내지 45 중량%의 금(Au)과, 24 중량% 내지 26 중량%의 구리(Cu)와, 3 중량% 내지 5 중량%의 인듐(In)과, 잔부인 24 중량% 내지 43 중량%의 은(Ag);을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에서 금의 함량을 30 중량% 내지 45 중량%로 한정한 이유는 금의 가격을 고려하여 기존의 14K나 18K보다 저 함량으로 그린 골드를 구현하기 위함이며, 인듐의 함량을 3 중량% 내지 5 중량%로 한정한 이유는 3 중량% 미만의 소량의 인듐을 넣을 경우 물성의 향상이 미미하며, 5 중량%를 초과하여 넣을 경우 주조나 가공 특성(workability)이 나빠지는 문제, 즉 깨지는 문제가 발생하기 때문이다.

하기 비교 실시예에서는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 귀금속용 그린 골드 합금은, 30 중량%의 금(Au)과, 25 중량%의 구리(Cu)와, 5 중량%의 인듐(In)과, 40 중량%의 은(Ag);을 포함한 그린 골드 합금을 적용하였다.

비교를 위해 하기의 표 1과 같은 조성에 대해 마그네시아 도가니에 토치를 이용하여 용해 및 합금을 진행하였다. 마그네시아 도가니 내에 미세 구멍(pore)으로 합금 원소가 흡수되어 함량에 영향을 미칠 수 있는바, 붕사를 이용하여 사전에 마그네시아 도가니 내부를 코팅하였다.

비교 실시예

샘플번호	금(Au)	은(Ag)	구리(Cu)	인듐(In)	비고
#1	75	20	5	-	18K 그린 골드
#2	75	15	5	5	18K 그린 골드에 인듐(In) 추가
#3	30	45	25	-	8K 그린 골드
#4	30	40	25	5	8K 그린 골드에 인듐(In) 추가

표 1에서 샘플 #1은 75wt%의 금(Au), 20wt%의 은(Ag), 5wt%의 구리(Cu)로 구성된 18K 그린 골드 합금이며,

표 1에서 샘플 #2는 75wt%의 금(Au), 15wt%의 은(Ag), 5wt%의 구리(Cu), 5wt%의 인듐(In)으로 구성된 18K 그린 골드 합금이며,

표 1에서 샘플 #3은 30wt%의 금(Au), 45wt%의 은(Ag), 25wt%의 구리(Cu)로 구성된 8K 그린 골드 합금이며,

표 1에서 샘플 #4는 30wt%의 금(Au), 40wt%의 은(Ag), 25wt%의 구리(Cu), 5wt%의 인듐(In)으로 구성된 8K 그린 골드 합금이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 제조된 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금과 다른 샘플들의 매크로 이미지를 비교 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 샘플 #1 내지 샘플 #4는 육안상 모두 그린 색상으로 구현된 것을 확인할 수 있다.

특히, 저 함량의 8K 그린 골드 합금인 샘플 #3 내지 샘플 #4의 경우는, 고 함량의 18K 그린 골드 합금인 샘플 #1 내지 샘플 #2과 대비하여, 적은 금 함량으로도 그린 골드 색상 구현이 가능함을 확인할 수 있다.

한편, 하기의 표 2는 상술한 표 1의 각 샘플에 대한 Lab 컬러 색지수를 도시한 것으로, 추가 비교를 위해 기존 상업화된 18K의 옐로우 골드(#5)에 대한 Lab 컬러 색지수를 추가하였다.

샘플 번호	L	a	b	색차(CD)	비고
#1	91.96	-0.91	23.28	0	18K 그린 골드
#2	93.30	-2.79	22.09	2.60	18K 그린 골드에 인듐(In) 추가
#3	91.45	-1.30	18.36	4.96	8K 그린 골드
#4	91.15	-0.30	19.51	3.85	8K 그린 골드에 인듐(In) 추가
#5	91.10	2.30	26.25	-	18K 상업적 옐로우 골드

상술한 표 2의 Lab 지수의 L은 0~100의 범위 내에서 시료의 밝기를 나타내며, a는 그린(green) ~ 레드(red)의 정도를 나타내며, b는 블루(blue) ~ 옐로우(yellow)의 정도를 나타낸다.

a의 경우 (-)로 작아질수록 그린(green)이 진해지며, (+)로 커질수록 레드(red) 색상이 진해지며, b의 경우 (-)로 작아질수록 블루(blue) 색상이 진해지며, (+)로 커질수록 옐로우(yellow) 색상이 진해짐을 나타낸다.

따라서 이론상 L 지수의 경우 금 합금이기 때문에 반사도가 높아 명도인 L 값은 높아야 하며(90 이상), a 값은 음수, b 값은 25 이하의 값을 가져야 그린색을 가질 수 있다.

샘플 #1의 경우 통상적인 18K 그린 골드 합금으로, a값은 음수, b값은 23.28을 나타내었다.

샘플 #2의 경우 인듐(In)이 소량 추가됨에 따라 L/a/b 값은 93.30/-2.79/22.09로 소폭 변동되었으나, 샘플 #1 대비 2.60의 색차를 보여 차이가 없음을 알 수 있다.

　한편, 샘플 #3, 샘플 #4의 경우 L/a/b 값은 각각 91.45/-1.30/18.36, 91.15/-0.3/19.51을 나타내어 그린 색의 발현이 가능함을 정량적으로 확인하였다.

색차(CD: Color Difference)의 경우 5 이하일 경우 육안상 구별이 불가능한데, 각각 4.96, 3.85를 나타내어 육안상 구별은 불가능함을 알 수 있다.

샘플 #1 ~ 샘플 #4와 비교하기 위해 기존 상업적인 18K의 옐로우 골드(샘플 #5)를 추가하였다. 옐로우 골드인 샘플 #5의 경우 a 지수가 양수를 나타내었고, 옐로우(yellow) 색과 관련 있는 b 지수의 경우 양의 값을 나타내어 전형적인 옐로우색상을 띠는 것을 확인하였다.

한편, 하기 표 3은 상술한 표 2의 각 샘플에 대한 비커스 경도를 나타낸 것이다.

샘플 번호	비커스 경도
#1	107.30
#2	169.00
#3	232.38
#4	259.33
#5	121.46

샘플 #1의 경우 비커스 경도는 107.3을 나타내었으며, 인듐이 추가된 샘플 #2의 경우 169.0을 나타내어 단순한 3원 합금의 샘플 #1보다 비커스 경도가 월등히 높아진 것을 알 수 있다. 이는 인듐(In)의 추가에 따라 고용체 강화가 더 크게 일어나서 생긴 것으로 판단된다.

한편, 샘플 #3의 경우 비커스 경도는 232.38을 나타내었는데, 이는 금(Au)보다 경도가 비교적 큰 은(Ag)이나 구리(Cu)의 함유량이 많아졌으며, 각 원소의 혼입비가 달라짐에 따라 고용체 강화가 더 크게 일어나는 것으로 판단된다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 샘플 #4의 경우 259.33을 나타냄으로써, 샘플 #3보다 비커스 경도가 높은 것을 알 수 있는데, 이는 인듐(In)의 추가적인 투입에 따라 고용체 강화가 더 크게 일어난 것으로 판단된다.

마지막으로, 상업적인 18K 옐로우 골드 합금인 샘플 #5의 경우 비커스 경도가 121.46을 나타내었다. 통상적인 금 합금의 경우 100~150 정도의 비커스 경도를 나타낸다고 보고되어 있으며, 샘플 #5은 해당 범위에 들어가는 것을 확인하였다. 이러한 샘플 #5의 경우 샘플 #1보다는 비커스 경도가 높았으나, 인듐(In)이 투입된 다름 샘플들 #2 내지 #4보다는 낮은 비커스 경도를 가진 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 샘플 #4인 8K 골드 합금은 기존 18K 골드 합금보다 경도향상에 따른 내구성이 향상되는 것을 확인하였다.

또한, 경도가 높을수록 표면 연마에 따른 광택도가 높아져(표면 조도의 저하) 제품의 부가가치가 향상될 수 있으며, 이에 따라 제안된 8K 골드 합금은 기존 옐로우 골드 및 18K 그린 골드보다 더 좋은 물성의 최종제품을 얻을 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 제조된 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금과 다른 샘플들의 젖음각(wetting angle)을 비교 도시한 도면이다. (a)는 표 2의 샘플 #1, (b)는 표 2의 샘플 #2, (c)는 표 2의 샘플 #3, (d)는 표 2의 샘플 #4, (e)는 표 2의 샘플 #5의 젖음각이다.

샘플 #1의 경우 106.5도의 젖음각을 나타내었으며, 샘플 #1의 경우 94.7도로 젖음각이 소폭 감소하였는데, 이는 인듐(In) 추가에 의한 것으로 판단된다.

샘플 #3의 경우 젖음각은 93도로 샘플 #1, #2에 비해 감소하였으며, 샘플 #4의 경우 젖음각은 85도로 샘플 #1 내지 #4 중 가장 작은 값을 가진다.

샘플 #5의 경우 젖음각은 97도를 나타내어 샘플 #1 시료를 제외하고 가장 높은 젖음각을 나타내었다.

따라서, 인듐(In)이 포함된 그린 골드 합금(샘플 #2, #4)의 경우 옐로우 골드보다 주조능이 뛰어날 것으로 예상되며, 특히 인듐(In)이 추가된 샘플 #4의 8K 그린 골드 합금의 경우 샘플 #1 내지 #3에 비해 높은 주조능을 가져 기포와 같은 주조 불량이 저감될 수 있고 이에 따라 후처리 비용이 감소될 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 30 중량% 내지 45 중량%의 금(Au)을 포함하는 금(Au)-은(Ag)-구리(Cu)의 3원 합금에 인듐(In)을 추가함으로써, 인체에 유해한 금속을 사용하지 않고, 금의 함량을 최대한으로 줄이면서도 그린 골드의 구현이 가능하며, 동일한 금 함량을 가진 금 합금과 비슷한 수준의 내구성을 가진 그린 골드 귀금속의 제조가 가능하다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

Claims

귀금속용 그린 골드 합금에 있어서,
30 중량% 내지 45 중량%의 금(Au);
24 중량% 내지 26 중량%의 구리(Cu);
3 중량% 내지 5 중량%의 인듐(In); 및
잔부인 은(Ag);을 포함하는 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금.
제1항에 있어서,
상기 은(Ag)은,
24 중량% 내지 43 중량%인 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금.
제1항에 있어서,
상기 귀금속용 그린 골드 합금의 Lab 색지수의 L 값은 90 이상 94 이하이며, a 값은 음수, b 값은 25 이하인 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금.
제1항에 있어서,
상기 귀금속용 그린 골드 합금의 비커스 경도는,
255 내지 265 사이의 값을 가지는 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금.
제1항에 있어서,
상기 귀금속용 그린 골드 합금의 젖음각은,
80도 내지 93도 사이의 값을 가지는 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금.
귀금속용 그린 골드 합금에 있어서,
30 중량% 내지 45 중량%의 금(Au);
24 중량% 내지 26 중량%의 구리(Cu);
3 중량% 내지 5 중량%의 인듐(In); 및
잔부인 24 중량% 내지 43 중량%의 은(Ag);을 포함하며,
상기 귀금속용 그린 골드 합금의 Lab 색지수의 L 값은 90 이상 94 이하이며, a 값은 음수, b 값은 25 이하이고,
상기 귀금속용 그린 골드 합금의 비커스 경도는 255 내지 265 사이의 값을 가지며,
상기 귀금속용 그린 골드 합금의 젖음각은, 80도 내지 93도 사이의 값을 가지는 저 함량의 귀금속용 그린 골드 합금.