KR19980703643A - 고순도 경질화 금합금 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

고순도 금합금의 제조 공정에서 ① 미량의 원소를 첨가함, ② 열처리를 행함으로써 비교적 낮은 가공율에서 18K 정도까지의 경도화를 행하고, 고순도금의 결점인 가공성, 내열성, 내상성, 내구성 등을 개선한다.

본 발명의 고순도 금합금은 비교적 낮은 가공율에서 18K 정도까지 경질화 할 수 있고, 또 경질화한 고순도 금합금은 후공정의 납땜/용접 등의 가열 처리에 의해 극단으로 경질화하는 일이 없다. 또 소성가공하지 않는 주조 마무리의 제품에서도 소성 가공에서 경질화한 것과 같은 정도의 경도로 하는 것이 가능한 특징을 갖는다.

Description

고순도 경질화 금합금 및 그의 제조방법

고순도의 금보석 장식품은 경도가 낮고, 일상 생활에서 그 미적 가치를 장기에 걸쳐 유지하는 것은 극히 어렵다. 또한 제조 공정에서 납땜 등의 가열 처리에 의한 경도의 대폭 저하를 피할 수 없다. 장식품으로서의 적용이 한정되어 있다.

본 발명의 부재는 금 함유율이 99.85% 이상이고, 비커스 경도(Hv)가 높은 것은 주조품에서 100 이상, 가공품에서 150 이상인 것을 수득할 수 있었다. 순금이라고 할 수 있는 조성에서 주조품 100 Hv, 가공품(가공율 : 99.6%) 150Hv의 경도를 넘었다. Gd를 첨가하여 본 열처리를 행한 본 발 순금은 경도가 현저히 올라가고, 내열성도 향상하였다. 생채기나 긁힌 자국이 생기기 어렵고 또 경사 변화도 적으며 납땜 등의 가열처리에 의해서도 경도 저하가 적다.

상술한 관점으로부터 순금의 고급감을 장기간 유지하기 위해서 고순도 경화 순금을 수득하는 연구 개발을 행한 결과, 금 함유율 99.7 중량% 이상에서 합금 성분으로서 Gd 50 ppm 이상 첨가하고 또 다른 원소를 복합첨가하여 누계량 100ppm ~ 3000ppm 함유시켜서 고경도의 부재를 수득하였다. 이 부재는 열처리에 의한 경도저하도 적었다. 첨가원소가 적으면 경도도 낮다. 경도는 인장강도에 거의 비례하였다.

가열 처리법으로서 용체화(溶體化) 처리, 급냉, 시효(時效)처리를 행하여 목적한 상기의 고순도 금합금을 수득하였다. 용접, 납땜 등에 의한 경도저하가 적고 장기에 걸쳐서 높은 미적 가치를 유지할 수 있었다. 고순도 금속 장식품 부재로서 적합하다.

일반적으로 보석 장식품의 금 재료는 K14, K18 등의 합금이 있고, 이들은 경도나 항장력을 높이기 위해 Ni, Pd, Zn 등이 가해지며 그 첨가량도 많다. 이들은 순도 면에서 순금이라고는 말할 수 없다.

본 발명의 고순도 금합금은 순도가 99.7% 이상이고, 제조 공정에서 ① 미량의 원소를 첨가함, ② 열처리를 행함으로써 비교적 낮은 가공율로 18K 정도까지의 경도화를 행하고, 고순도의 결점인 가공성, 내열성, 내상성(耐傷性)등을 개선하는 것이다.

도 1은 본 발명 고순도 경화 금합금의 열처리 조건 의존성을 나타낸다. 도 2는 고순도 경화 금합금의 첨가원소 의존성을 나타낸다. 도 3은 고순도 경화 금합금의 시효처리 온도 의존성을 나타낸다. 도 4 는 고순도 경화 금합금의 열처리 유무에 따른 열처리 조건 의존성을 나타낸다.

이 발명 장식부재로서 금 함유율 99.7 중량% 이상으로 한 것은 일반적으로 금의 고급감을 내기 위해 금의 고함유율이 바람직하기 때문이다. Gd 50ppm 이상 첨가하면 열처리와 가공에 의해 경도가 올라가고, 납땜, 용접 등에 의한 경도저하도 감소하며 첨가효과도 나타났다.

미량 원소의 첨가와 열처리의 방법에 따라 경질화 효과는 캐스트품, 가공품 모두에 현저히 나타났다. 경질화한 고순도 금합금의 연화곡선은 완만해지고, 경도, 인장강도 및 내열성이 향상하였다.

제 3 원소의 선택첨가에 의해 열처리 경화와 가공경화의 선택을 할 수 있다. 캐스트품의 경우에는 ① 원소의 복합첨가와 ② 열처리에 의한 경질화를, 가공품의 경우에는 추가로 가공에 의한 경질화를 고려하면 된다. 본 발명의 경질화는 열처리 경화의 방법을 적용하고 있으므로 제조 공정의 초기에 나타난다. 가공 비용을 대폭 낮추어 가공시간의 낭비를 제거할 수 있었다.

Gd 원소와 다른 원소를 첨가하여 누계량 100ppm ~ 3000ppm의 복합첨가에서 각 성분이 공존한 상태에서 초기의 제조 공정에서 경도를 높이고, 가열에 의한 경도저하를 감소시켰다. 시간에 따른 변화도 적고, 고순도 경질화 금합금으로서 적합하다.

발명 부재를 실시예에서 구체적으로 설명한다. 도 1 ~ 도 2의 평가 시료는 고주파 진공 용해에 의해 각각 성분조성의 금합금과 순금을 용해하고 20mm × 20mm×150mm 의 인고트를 주조, 다음에 이 부재를 열처리, 롤 가공, 다이스 가공에 의해 0.8 mmΦ와이어를 작성하였다.

도 4 의 평가 시료는 고주파 용해하여 8mmΦ와이어를 연속 주조하였다. 다음에 용체화 처리, 시효처리, 롤 가공 및 다이스 가공을 행하여 경도, 인장강도 및 원소 분석을 행하였다.

주조 후에 용체화 처리하고 가공 후에 시효처리하면 경화가 현저하고, 열처리 경화가 크다는 것을 입증하고 있다.

상기 제조에서 수득한 본 발명의 금합금 장식부재와 순금 장식부재에 대하여 주조후, 열처리 전후, 가공 처리 전후에서 마이크로비커스 경도(하중 : 100g)를 측정하여 결과를 도 1에 나타낸다. Gd 첨가를 적게 하면 열처리 효과가 저하하고 내열성도 저하한다. Si 첨가를 많게 하면 가공시에 크랙을 생기게 생긴다. Gd와 Ca의 복합첨가품은 170Hv 에 달하고 Gd 단체 첨가품과 비교하여 약 40% 높고, Ca 단체 첨가품과 비교하여 약 25% 높다.

희토류원소 첨가품은 내열성이 높은 경향을 볼 수 있는데, 그 중에서 Gd가 가장 높고, 도 2에 나타내는 바와 같이 열처리 효과가 현저하다.

Gd와 Si의 복합첨가품은 캐스트에서 Hv 100 이고, Gd 첨가품과 비교하여 약 64% 높다. Si 단체첨가품은 내열성이 극도로 저하한다.

시효처리 경화가 큰 Gd (희토류)와 가공처리 경화가 큰 Ca(알칼리토류 금속)에 대해 시험 제작하여 평가하였다. 모두 효과가 크다. 본 발명의 열처리 제조 방법을 적용하면 경도가 약 30% 상승하고 있다. 원소의 복합첨가에 대해서도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

본 발명의 고순도 금합금 장식부재는 시판 순금장식부재와 비교하여 높은 경도를 나타내고, 내열성도 개선되며 가열에 의한 경도저하도 거의 볼 수 없다.

또 10개월 후에 경도, 인장강도 및 색조에 대하여 조사하였는데 시간에 따른 변화는 거의 볼 수 없고 문제는 없었다.

본 발명의 고순도 경질화 금합금 부재는 각종 장식품으로서 실용에 제공한 경우, 이들의 특성을 장기에 걸쳐서 유지하는 등 공업상 유용한 특성을 갖는 것이다.

본 발명의 고순도 경질화 금합금은 전자부품, 의료부품 등의 타 분야로의 응용도 고려될 수 있다.

Claims (6)

1. 순도 99.7 중량% 이상인 Au에 Gd를 50ppm 이상 첨가하고 다른 원소를 1 종류 이상 복합 첨가하여 누계량 100ppm ~ 3000ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 Au 고순도 경질 합금 장식부재.
2. Gd와 Ca, 또는 Gd와 Al을 함유하는 복합원소(Gd 10% 이상)를 100ppm ~ 3000ppm 첨가하는 것을 특징으로 하는 Au 고순도 경질 합금부재.
3. Gd와 Si를 함유하는 복합원소(Gd 50% 이상)를 100ppm ~ 3000ppm 첨가하는 것을 특징으로 하는 Au 고순도 경질 합금부재.
4. 순도 99.7 중량% 이상인 고순도 Au 합금부재의 제조에 있어서, ① 주조후 700℃ 이상에서 용체화처리하고, 후공정에서 150℃ ~ 350℃ 에서 시효처리하는 것, 또는 ② 이 시효처리만을 행하는 것을 특징으로 하는 Au 고순도 경질 합금부재의 제조 방법.
5. 순도 99.7 중량% 이상인 Au에 Gd를 50ppm 이상 첨가하여 주조후 700℃ 이상에서 용체화 처리하고 후공정에서 50℃ ~ 350℃ 에서 시효처리하는 것, 또는 이 시효처리만을 행하는 것을 특징으로 하는 Au 고순도 경질 합금부재의 제조 방법.
6. 순도 99.7 중량% 이상인 고순도 Au 합금부재에 희토류, 또는 알칼리토류금속, 또는 양자 복합 금속의 어느 하나늘 100ppm 이상 첨가하여 상기의 용체화 처리나 시효처리를 행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.