KR20230149943A - 금 합금의 비파괴 함량 분석방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금 합금 시료를 세척하는 단계; 상기 시료에 대한 X-선 형광분석(XRF) 장비를 이용한 스펙트럼 분석을 통하여 시료의 금 함량 범위를 확인하는 단계; 상기 금 함량 범위가 확인된 시료에 대하여 와전류식 전도도 측정기로 주파수별로 전도도를 측정하여 그 값들의 상대표준편차(RSD)를 구하는 단계; 상기 상대표준편차가 미리 설정된 값 이하가 되면 상기 시료의 표면과 내부가 균일한 금 합금인 것으로 판정하는 단계; 상기 시료가 균일한 금 합금으로 판정되면 XRF 장비를 이용하여 상기 시료에 대한 X-선 형광 분석을 측정하여 상기 시료에 포함된 금 함량을 산출하는 단계;를 포함하는 금 합금의 비파괴 함량 분석방법을 개시한다.
Description
본 발명은 금 합금의 비파괴 함량 분석방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금 합금 시료를 세척하는 단계; 상기 시료에 대한 X-선 형광분석(XRF) 장비를 이용한 스펙트럼 분석을 통하여 시료의 금 함량 범위를 확인하는 단계; 상기 금 함량 범위가 확인된 시료에 대하여 와전류식 전도도 측정기로 주파수별로 전도도를 측정하여 그 값들의 상대표준편차(RSD)를 구하는 단계; 상기 상대표준편차가 미리 설정된 값 이하가 되면 상기 시료의 표면과 내부가 균일한 금 합금인 것으로 판정하는 단계; 상기 시료가 균일한 금 합금으로 판정되면 XRF 장비를 이용하여 상기 시료에 대한 X-선 형광 분석을 측정하여 상기 시료에 포함된 금 함량을 산출하는 단계;를 포함하는 금 합금의 비파괴 함량 분석방법에 관한 것이다.
귀금속은 금, 백금 및 은으로 만들어진 제품을 통칭하는 것이며, 귀금속 가공제품은 귀금속 또는 그 합금을 사용하여 여러 가지 형태로 가공되어진 제품을 말한다. 귀금속 산업은 환금성 자산가치의 축적이 가능한 고부가가치 산업이다.
금은 구리 다음으로 가장 먼저 사용된 금속으로서, 전성과 연성이 뛰어나 가공이 쉽고 변하지 않으며, 피부에 닿아도 해가 없다는 특징이 있다. 그래서 금을 얇은 박이나 가는 실로 만들어 몸에 지니는 장신구로 사용해 왔다. 금은 이러한 인류의 역사와 더불어 화폐 자산의 성격을 가지게 되었고, 부분적으로는 상품으로서의 기능도 수행하고 있다. 또한, 금의 가치는 시간이 지나면 지날수록 더욱 상승하며, 국제적으로 통용성이 높은 재화이다.
근래에는 금은 특정 부유층만이 향유하는 사치성 소비재가 아닌 일반적인 상품, 패션 등 넓은 영역에서 활용되고 있다.
한국의 경우 뛰어난 세공기술, 예술적 감각, 풍부한 인적 자원을 보유하고 있어 한류열풍 및 브랜드, 디자인, 패션, 신소재, loT 융합산업과 연계할 경우 미래성, 희소성, 가치 저축성을 동시에 보유하는 분야로 세계적 귀금속 산업으로 성장하여 고부가가치 창출이 가능한 산업이다.
그러나 귀금속 품질관리 및 감정에 대한 신뢰기반 취약으로 소비자 보호가 미흡하다는 문제점이 있다.
국내 금시장은 합법적인 유통이 이루어지는 정상 거래와 밀수 및 무자료 거래가 성행하는 암시장 거래의 이원화 구조이다. 이러한 유통구조의 후진성으로 순도 함량 미달의 귀금속 제품을 유통해 소비자 불만 및 불신이 깊어졌다. 이에 따라 더 높은 품질의 표준화와 거래의 투명화, 양성화가 요구되고 있다.
금은 순금 제품과 합급 제품으로 나뉘며, 금의 무른 성질 때문에 경도와 가공성을 높이기 위해 14K, 18K 등으로 합금된 후 제품화하여 시장에서 유통되고 있다. 금 합금은 도금 제품을 제외한 금 금속 이와의 다른 금속 또는 비금속을 첨가하여 만든 금속을 말한다.
가장 흔히 사용되는 합금은 금, 은 및 구리의 세 가지 금속을 적정량 합금하여 사용되며, 현재까지 다양한 합금방법들이 개발되어 사용되고 있다.
이러한 금 합금(999‰~333‰)의 품질 함량분석을 위해서는 큐펠법(Cupellation)과, XRF(X-ray Fluorescence Spectrometers)를 이용한 함량분석법이 있다. 큐펠법은 『KS D ISO 11426』한국산업표준에 따라서 큐펠 도가니에 금합금을 열처리하여 순수한 금만 회취한 후 무게 변화를 통해 함량을 구하는 신뢰성 있는 방법이다. 하지만 한번 시행에 기본적으로 6시간 이상이 소요되고 파괴검사이며, 질산 용액 등 부산물의 환경적 처리 문제의 단점이 있다. 이에 따라 분석 비용도 비싸고, 금 함량만 분석할 수 있는 시험법이라 귀금속 산업 특성상 널리 통용하여 사용하기 어려운 분석법이다.
합금 함량분석을 위한 시금석, 원자 흡수 분광법(AAS), 유도결합 플라즈마 분광법(ICP), 전위차 적정 등의 분석법과 한국산업표준이 존재하지만, 모두 큐펠법과 마찬가지로 시간이 많이 소요되고 전처리가 복잡하며, 결정적으로 파괴 분석법이다. 또한, 이 모든 분석법이 큐펠법보다 정확성이 떨어진다는 단점이 있다.
엑스선 형광 분석은 X-선을 이용한 형광 분석기를 이용한 형광 분석법으로, 비파괴 분석이 가능하여 산업 전반에 폭넓게 사용되고 있다. XRF는 장비 내부에 설치된 X-ray tube에 전압을 가해 X-선을 분석하고자 하는 시료의 표면에 조사시킨다. 이때 시료 표면 원자의 내각 전자로부터 방출되는 2차 형광 X-선을 검출한다. 모든 원소를 각각 고유한 에너지와 전자 수를 가지고 있기 때문에 각 원소의 고유한 에너지에 다른 파장을 분석함으로써 시료에 들어 있는 원소를 정성적 및 정량적으로 분석할 수 있다.
XRF를 이용한 함량분석법은 X-선을 시료 표면에 조사시키고 발생하는 원소별 특성 형광 X-선을 분석하므로, 큐펠법과 비교하였을 경우 모든 귀금속 합금(Ag, Pt)을 분석 가능하며, 비파괴적이고 5분 이내로 매우 신속하게 분석할 수 있는 방법이다.
XRF는 크게 각 성분 원소들을 에너지 값에 따라 분리하는 ED-XRF(에너지분산형 XRF)와 파장에 따라 분리하는 WD-XRF(파장분산형 XRF)로 나뉜다. WD-XRF의 경우 상대적으로 검출한계가 낮고 분해능이 높다는 장점이 있지만, 경원소 분석용이므로 백금족원소인 귀금속 분석에는 과사양이며, 전처리가 필요하고, 부속 장비가 추가로 필요하다. 그러나 ED-XRF는 WD-XRF에 비해 상대적으로 간단하게 구성되어 있어 쉽고 간편하게 있으므로 본 발명에서는 WD-XRF 사용이 적절하다.
본 발명은 XRF를 이용한 귀금속 제품의 비파괴 성분분석을 통해 고가의 금 합금의 훼손이 없고 세척 외의 복잡한 전처리 과정 없이 현장에서 빠르게 실시간으로 품질 모니터링이 가능한 경제적인 시험법을 개발하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 귀금속용 금 및 금 합금의 판상 시료에 대해 X선 형광 분석 방법에 관하여 유효성을 확인 후 시험인증평가 방법을 확립하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 금 합금의 비파괴 함량 분석방법은 금 합금 시료를 세척하는 단계; 상기 시료에 대한 X-선 형광분석(XRF) 장비를 이용한 스펙트럼 분석을 통하여 시료의 금 함량 범위를 확인하는 단계; 상기 금 함량 범위가 확인된 시료에 대하여 와전류식 전도도 측정기로 주파수별로 전도도를 측정하여 그 값들의 상대표준편차(RSD)를 구하는 단계; 상기 상대표준편차가 미리 설정된 값 이하가 되면 상기 시료의 표면과 내부가 균일한 금 합금인 것으로 판정하는 단계; 상기 시료가 균일한 금 합금으로 판정되면 XRF 장비를 이용하여 상기 시료에 대한 X-선 형광 분석을 측정하여 상기 시료에 포함된 금 함량을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 시료가 균일한 금 합금으로 판정된 후, 상기 시료의 금 함량 범위를 포함하는 적어도 2개 이상의 표준물질을 XRF 장비로 측정하여 XRF를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 금 함량을 산출하는 단계는 상기 시료의 형상에 따라 최소 5구간 이상으로 나누어 각 구간 내에 하나의 포인트를 정하여 측정하되, 각 포인트당 3회씩 반복 측정한 후 측정값을 평균하여 금 함량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 금 합금을 비파괴 방식으로 신속하게 금 함량을 측정할 수 있으며, 시료의 훼손이나 복잡한 전처리 과정이 없이 신속하게 금 함량을 측정할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 금 합금의 비파괴 함량 분석방법의 흐름도.
도 2는 본 발명에 사용되는 XRF 장비의 구성도.
도 3은 본 발명에 사용하는 와전류 전도도 측정기의 원리를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 와전류 전도도 측정기의 주파수별 침투깊이를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 시료의 형상에 따른 측정 포인트의 예시를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 사용되는 XRF 장비의 구성도.
도 3은 본 발명에 사용하는 와전류 전도도 측정기의 원리를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 와전류 전도도 측정기의 주파수별 침투깊이를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 시료의 형상에 따른 측정 포인트의 예시를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 금 합금의 비파괴 함량 분석방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 금 합금 시료를 세척하는 단계; 상기 시료에 대한 X-선 형광분석(XRF) 장비를 이용한 스펙트럼 분석을 통하여 시료의 금 함량 범위를 확인하는 단계; 상기 금 함량 범위가 확인된 시료에 대하여 와전류식 전도도 측정기로 주파수별로 전도도를 측정하여 그 값들의 상대표준편차(RSD)를 구하는 단계; 상기 상대표준편차가 10% 이하가 되면 상기 시료의 표면과 내부가 균일한 금 합금인 것으로 판정하는 단계; 상기 시료가 균일한 금 합금으로 판정되면 XRF 장비를 이용하여 상기 시료에 대한 X-선 형광 분석을 측정하여 상기 시료에 포함된 금 함량을 산출하는 단계;를 포함한다.
먼저, 금 합금에 포함된 금 함량을 측정하기 위해 금 합금의 시료를 준비하고 시료의 표면을 세척한다. 시료의 표면에 알려지지 않은 오염이 있을 경우 시험에 오류가 생길 수 있기 때문이며, 알콜 유기 용매를 이용하여 세척하거나 기름 흡착제 등을 사용하여 오염을 제거한다.
본 발명에서는 금 합금 시료의 X-선 형광분석을 위한 XRF 장비 및 시료의 표면 및 내부가 균일한 합금인지를 측정하기 위한 와전류 전도도 측정기를 사용하는데, 도 2 및 3에는 XRF 장비 기본 구성 및 와전류 전도도 측정기의 원리가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, XRF 장비는 X-선을 조사하는 X-ray tube가 장착되고, 조사된 X선은 일차필터(Primary filter)를 통과한 후 X-선의 조사범위를 조절하는 콜리메이터를 통과한 후 시료에 조사된다. 시료에서 반사된 형광 X－선을 검출하여 연산하게 되면 시료의 원소 성분을 측정할 수 있고, 중금속 함유량과 토양 성분 분석, 농수산물의 중금속 오염 분석, 도금 및 필름의 정밀 두께 측정, 초미세 원소의 변화 등 산업 전반에 널리 활용되고 있다.
도 3에는 와전류 전도도 측정기의 원리가 도시되어 있는데, 측정기의 프로브를 시료에 대고 고주파 전류를 흘려 와전류를 발생시킨 후 전도도를 측정하는 것이다.
와전류 전도도의 측정에서는 도 4에 도시된 바와 같이 주파수가 높을수록 와전류 침투깊이가 깊이지므로 각 주파수별로 시료의 앞뒤를 각각 측정한다.
각 주파수별, 즉, 깊이에 따라 전도도가 동일하다면 표면과 내부가 동일한 합금으로 이루어졌다는 것이고, 주파수별로 전도도에 차이가 많다면 깊이 따라 합금의 함량이 균일하지 않다는 것을 의미한다.
본 발명에서 시료의 표면과 내부가 균일한 합금인지 여부는 전도도 측정값의 상대표준편차(Relative Standard Deviation, RSD)에 의해 정한다.
본 발명에서는 RSD 값 10%를 기준으로 하며, RSD가 10%를 초과할 경우에는 표면과 내부 물질이 균일한 합금이 아니라고 판단하여, 더 이상 시험을 진행하지 않고 종료한다.
와전류 전도도 측정에서 RSD가 10% 이하인 경우에는 시료의 표면과 내부물질이 균일한 합금이라고 판정하며, 이 경우 XRF 장비를 이용하여 X-선 형광분석을 통해 금 합금 제품의 금 함량을 측정한다.
정확한 분석을 위해, X-선 형광분석을 하기 전에 먼저 금 함량이 특정된 표준물질의 이용하여 XRF를 보정한다.
이후 시료에 대해 X-선을 조사하여 형광분석하는데, X-선의 조사 부위는 여러 구간별로 나누어 하되, 시료의 형상에 따라 최소 5구간 이상으로 나누어 각 구간에 포인트를 정하여 측정한다.
이때 각 포인트 당 3회 이상씩 반복하여 측정한 후에 평균 데이터를 산출함으로써 신뢰성을 높인다.
본 발명의 일실시예 따른 금 합금 비파괴 분석방법을 설명하면 다음과 같다.
1. 적용 범위
X-선 형광 분석을 기반으로 한 X-ray tube를 장착한 에너지 분산형 XRF(X-ray Fluorescence Spectrometry) 장비를 이용하여 표면이 균일하고 판상인 금(Au) 34.0~93.0% 합금 제품의 비파괴 함량분석에 적용된다.
2. 목적
판상의 금 합금을 비파괴 방식으로 신속하게 함량을 측정할 수 있는 XRF 분석방법으로, 시료의 훼손이나 전처리 과정이 불가한 현장에서 빠르게 실시간으로 금 함량을 측정하는데 활용한다.
3. 시험의 원리
와전류를 이용한 전기 전도도는 금속 또는 합금의 구성 및 구조를 추론할 수 있다. 금속이 같은 원소의 합금으로 이루어져 있지 않고 균열이 있다면 와전류의 흐름에 영향을 주기 때문에 구별할 수 있다. 이러한 원리를 이용하여 판상의 깨끗하고 균일한 표면에 와전류를 발생시켜 전기 전도도를 측정하면 금 합금의 내부 구성을 확인할 수 있다. 표면과 내부가 균일한 금 합금으로 확인될 시, XRF를 이용하여 시료에 높은 에너지의 X-선 빔을 조사한다. 이때 시료 표면 원자의 내각 전자로부터 방출되는 2차 형광 X-선을 검출한다. 표준 물질과 비교하여 금 합금의 함량을 구한다.
4. 시험 분야 및 범위
4.1. 금 합금 시료의 적용 범위
4.1.1. 금 합금은 도금제품을 제외한 금 금속 이외의 다른 금속 또는 비금속을 첨가하여 만든 금속을 말한다.
4.1.2. 금 합금 시료의 함량은 『KS D 9537 귀금속 및 그 가공제품』 한국산업표준에서 규정한 순도의 함량을 따른다
4.1.3 금 합금 시료의 함량 표시문자 및 순도 예시
표 1에는 금 합금의 함량별 순도가 기재되어 있다.
| 종류 | 표시문자 | 순도 | 비고 |
| 금 합금 | 22K 또는 916 | 91.6% 이상 | 합금제품 |
| 18K 또는 750 | 75.0% 이상 | ||
| 14K 또는 585 | 58.5% 이상 | ||
| 10K 또는 416 | 41.6% 이상 |
4.1.4. 금 합금 시료의 모양은 판상이며 크기는 보유한 와전류식 전도도 측정기 프로브 지름 이상으로 한다.
4.1.5. 금 합금 시료의 표면은 균일해야 한다.
4.1.6. 금 합금 시료는 표면과 내부 물질이 균일한 구성의 합금이어야 한다.
5. 사용 장비 성능 및 규격
5.1. XRF 장비의 사양은 아래 표 2의 성능 및 규격과 동등 또는 이상을 사용한다.
| 성능 및 규격(Performance and Specification) | ||
| 1 | X-ray Source | 1) 최대전압: 50kV 또는 동등 이상 2) 최대전류: 1mA 또는 동등 이상 3) 튜브 타겟: No material X-ray light tube 또는 W타겟 |
| 2 | X-ray 투과방식 | 1) 투과방식: Collimator 2) Collimator 크기: 3mm 또는 동등 이상 3) 조사방향: 해당 없음 |
| 3 | 검출기 | 1) 타입: 50㎟ silicon drift detector 또는 동등 이상 2) 분해능(Resolution): 140eV(fwhm at Mn-Kα) 또는 동등 이상 |
| 4 | 소프트웨어 | 1) 원소별로 다른 에너지 피크(스펙트럼)를 방출 및 분석하여 피크의 높낮이 차이를 수학적 연산하는 제조업체 소프트웨어 2) 수학적 보정작업이 포함된 제조업체 소프트웨어 |
| 5 | 안정 | 1) 엑스선 장비에 대한 국가 규정에 따라 제조된 장비 2) 방사선발생장치(RG) 판매허가를 취득한 업체의 공급 장비 |
5.2. 와전류식 전도도 측정기 장비의 사양한 아래의 표 3의 성능 및 규격과 동등 또는 이상을 사용한다.
| 성능 및 규격(Performance and Specification) | ||
| 1 | 측정 | 1) 측정방식: 비파괴 와전류 방식 2) 측정단위: MS/m 3) 측정범위: (0.29~62.64) MS/m |
| 2 | 주파수 | 1) 최소 15 kHz 동등 또는 이하 2) 최대 120 kHz 동등 또는 이상 |
| 3 | 온도 센서 | 1) 내장, 정밀도 ±0.5% 동등 또는 이상 |
| 4 | 소프트웨어 | 1) 주파수별, 물질별 전도도를 수학적 연산하는 제조업체 소프트웨어 2) 수학적 보정작업이 포함된 제조업체 소프트웨어 |
5.3. 표준물질은 금이 함유된 인증표준물질(CRM) 또는 SI 단위를 바탕으로 하며 국제적으로 인정된 기관의 인증을 받은 표준물질(RM)을 사용한다.
6. 시험 절차
6.1. 시료의 표면 세척
시료 표면에 알려지지 않은 오염이 있을 경우 알콜 유기 용매를 이용하여 세척하거나 기름 흡착제 등을 사용하여 제거한다.
6.2. XRF 장비 사용 전 주의사항
XRF 장비 제조사의 메뉴얼을 따른다.
6.3. 프로그램 실행
XRF 장비 제조사의 메뉴얼을 따른다.
6.4. 시료의 함량 범위 확인
선행 작업으로 고객이 요청한 금 함량을 XRF 장비 제조사의 메뉴얼에 따라 스펙트럼 분석을 통해 스캐닝하여 함량 범위를 확인한다.
6.5. 시료의 내부 구성 확인
6.5.1. 고객이 요청한 금 합금 시료의 표면과 내부 물질이 균일한 합금인지 와전류식 전도도 측정기를 이용하여 확인한다.
6.5.2. 와전류식 전도도 측정기 장비 제조사의 매뉴얼에 따라 각 주파수별로 표준물질을 이용하여 보정한 후 측정한다.
6.5.3. 주파수가 높을 수록 와전류 침투 깊이가 얕아지고, 주파수가 낮을 수록 와전류 침투깊이가 깊어지므로 모든 주파수에서 시료의 앞뒤를 측정한다.
6.5.4. 주파수별 전도도 측정결과 RSD 값이 10% 이상일 경우 표면과 내부물질이 균일한 합금이 아니라고 판단하여 더 이상 시험을 진행하지 않는다.
표 4에는 표면과 내부 물질이 균일한 91.6% 금 합금 측정 데이터가 예시되어 있다.
| 구분 | 1회 | 2회 | 3회 | 4회 | 5회 | RSD(%) | |
| 15 kHz | 앞면 | 8.16 | 8.17 | 8.18 | 8.16 | 8.17 | 2.22 |
| 뒷면 | 8.09 | 8.02 | 8.13 | 8.13 | 8.00 | ||
| 30 kHz | 앞면 | 8.66 | 8.66 | 8.65 | 8.65 | 8.66 | |
| 뒷면 | 8.58 | 8.58 | 8.58 | 8.58 | 8.58 | ||
| 60 kHz | 앞면 | 8.36 | 8.35 | 8.35 | 8.36 | 8.36 | |
| 뒷면 | 8.29 | 8.30 | 8.29 | 8.28 | 8.30 | ||
| 120 kHz | 앞면 | 8.39 | 8.38 | 8.38 | 8.38 | 8.38 | |
| 뒷면 | 8.27 | 8.28 | 8.27 | 8.29 | 8.28 | ||
표 5에는 표면과 내부 물질이 균일하지 않은 금 합금 측정 데이터가 예시되어 있다.
| 구분 | 1회 | 2회 | 3회 | 4회 | 5회 | RSD(%) | |
| 15 kHz | 앞면 | 13.21 | 13.29 | 13.54 | 13.58 | 13.51 | 26.28 |
| 뒷면 | 14.69 | 14.59 | 14.62 | 14.58 | 14.65 | ||
| 30 kHz | 앞면 | 9.75 | 9.73 | 9.74 | 9.74 | 9.73 | |
| 뒷면 | 10.44 | 10.46 | 10.42 | 10.48 | 10.45 | ||
| 60 kHz | 앞면 | 7.80 | 7.81 | 7.80 | 7.82 | 7.85 | |
| 뒷면 | 8.14 | 8.12 | 8.10 | 8.11 | 8.10 | ||
| 120 kHz | 앞면 | 7.62 | 7.60 | 7.60 | 7.60 | 7.59 | |
| 뒷면 | 7.63 | 7.62 | 7.62 | 7.62 | 7.67 | ||
6.5.5. 표면과 내부 물질이 균일한 금 합금으로 판정되면 XRF 장비를 사용한 함량측정 시험을 진행한다.
6.6. XRF 장비 보정
6.6.1. XRF 장비 제조사 매뉴얼을 따른다.
6.6.2. 보정에 사용되는 표준물질은 시험하려는 시료의 금 함유량 수준을 커버할 수 있는 상한과 하한을 포함하는 방식으로 최소 2개 이상을 사용하여 보정한다.
6.6.3. 보정이 완료되면 보정 범위에 대하여 표준물질을 10회 이상 측정하여 RSD 값이 5% 이내로 들어오는지 확인하여 보정을 검증한다.
6.7. XRF 함량 측정
6.7.1. XRF 장비 제조사 매뉴얼을 따른다.
6.7.2. 시료 측정시 주의사항
시료의 형상에 따라 시료의 정가운데를 포함하여 도 5와 같이 최소 5구간으로 나누어 각 구간에 있는 포인트에 대하여 측정하되, 각 포인트 당 3회씩 반복 측정한 후에 평균 데이터를 산출한다.
도 5에서 보는 바와 같이, 시료가 별 모양인 경우에는 가운데 1개 포인트와 각 꼭지점 부분 5개 포인트의 전체 6개의 포인트에 대하여 측정하고, 원형의 경우에는 가운데 1개 포인트와 주변의 5개 포인트로 총 6개 포인트에 대해어 측정하고, 사각형의 경우 가운데 1개 포인트와 네 꼭지점 부분에 하나씩 4개 포인트를 포함하여 5개 포이트에 대해 측정한다.
시료의 끝부분 측정시에는 형상에 따라 콜리메이터가 벗어나지 않도록 주의하여 측정한다.
7. 결과 표시
7.1. 결과값의 표시는 소수점 이하 둘째 자리까지 산출하여 소수점 이하 첫째 자리로 끝맺으며, 단위는 %로 한다.
7.2. 고객의 캐럿(Karat) 단위 요청시 『KS D 9537 귀금속 및 그 가공제품』 한국산업표준에서 규정한 순도의 함량에 준하여 사용하며, % 단위로 표시하되 괄호안에 캐럿 단위로 작성한다.
Claims (3)
- 금 합금 시료를 세척하는 단계;
상기 시료에 대한 X-선 형광분석(XRF) 장비를 이용한 스펙트럼 분석을 통하여 시료의 금 함량 범위를 확인하는 단계;
상기 금 함량 범위가 확인된 시료에 대하여 와전류식 전도도 측정기로 주파수별로 전도도를 측정하여 그 값들의 상대표준편차(RSD)를 구하는 단계;
상기 상대표준편차가 미리 설정된 값 이하가 되면 상기 시료의 표면과 내부가 균일한 금 합금인 것으로 판정하는 단계;
상기 시료가 균일한 금 합금으로 판정되면 XRF 장비를 이용하여 상기 시료에 대한 X-선 형광 분석을 측정하여 상기 시료에 포함된 금 함량을 산출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 금 합금의 비파괴 함량 분석방법.
- 제1항에 있어서, 상기 시료가 균일한 금 합금으로 판정된 후,
상기 시료의 금 함량 범위를 포함하는 적어도 2개 이상의 표준물질을 XRF 장비로 측정하여 XRF를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금 합금의 비파괴 함량 분석방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금 함량을 산출하는 단계는,
상기 시료의 형상에 따라 최소 5구간 이상으로 나누어 각 구간 내에 하나의 포인트를 정하여 측정하되, 각 포인트당 3회씩 반복 측정한 후 측정값을 평균하여 금 함량을 산출하는 것을 특징으로 하는 금 합금의 비파괴 함량 분석방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150143200A (ko) | 2014-06-13 | 2015-12-23 | 조명기 | 금속 전기 전도도 측정기의 위상각 측정 장치 및 측정 방법 |
| KR20180073257A (ko) | 2016-12-22 | 2018-07-02 | 주식회사 포스코 | 금속 시료의 성분 측정 장치 및 방법 |
| KR20200035403A (ko) | 2017-08-07 | 2020-04-03 | 우에무라 고교 가부시키가이샤 | 형광 x선 분석의 측정 방법 및 형광 x선 분석의 측정 장치 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20180073257A (ko) | 2016-12-22 | 2018-07-02 | 주식회사 포스코 | 금속 시료의 성분 측정 장치 및 방법 |
| KR20200035403A (ko) | 2017-08-07 | 2020-04-03 | 우에무라 고교 가부시키가이샤 | 형광 x선 분석의 측정 방법 및 형광 x선 분석의 측정 장치 |
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