합금

함  금 (MAKE AN ALLOY)

 

김종목

 

 

 

연구목적

귀금속산업은 타 산업에 비해 소재의 다양성이 떨어져 있으며 앞으로는 새로운 디자인과 제조방법 만으로는 발전에 한계가 있다고 믿어지며 새로운 소재가 기업경쟁력을 키우고 귀금속산업의 발전을 주도하게 될 것으로 판단된다. 따라서 지금까지의 알려진 합금방법을 통해서 많은 기업들이 귀금속의 신소재 개발에 노력 할 수 있기를 바란다.

합금(Make An Alloy) 의 개요

1 두 종류 이상의 금속이 미세한 결정으로 결합된 상태

2 원자상태로 고용된 고용체 상태

3 금속간 화합물을 형성한 상태

상기 상태를 재료학 측면에서의 합금이라 하며, 두개 이상의 다른 금속을 혼합 용해하여, 새로운 하나의 금속으로 만드는 것을 합금이라 한다.

합금의 분류

합금에 사용되는 원소의 개수에 따라 2원합금, 3원합금, 4원합금, 5원합금 이라 분류함.

합금의 목적

여러 가지 디자인의 모양을 제작함에 있어서 금속의 강약과 경도를 개선하여 가공의 용의성과 다양한 색상과 휘광성을 얻는데 목적이 있다. 합금은 만드는 금속의 종류와 배합하는 비율에 따라 단일금속으로서는  얻을 수 없는 특수한 성질을 가지는 재료를 만들 수 있다.

합금의 성질

1 경도와 강도를 증가시킨다.

2 주조성, 내열 및 내산성이 좋아진다.

3 용융점이 낮아지고, 전기 저항이 증가한다.

4 색상의 아름다움과 광택유지가 오래간다.

합금의 표시 (KARAT）

1ｋ는 4.166%의 순금 함량을 나타내며 그밖에도 천분률(750, 585)로도 표시를 한다.

(예)22K=92%(91.652%). 20K=85%(83.320%). 18K=75%(74.988%), 14K=58.5%(58.324%)

   12K=50%(49.992%). 10K=42%(41.660%),  9K=38%(37.497%)

그 외 합금의 순도와 색상에 따라  YG18K.  WG18K, RG18K등으로 한다.

백금과  은의 순도표시

백금과 은의 순도표시는 천분률로 한다.

예PT900, PT800, PT700,

예SILVER950,  SILVER925,  SILVER900,  SILVER800,  SILVER700

화이트골드와 백금( Ｗhite Ｇold ＆ Ｐlatinum)

화이트골드: 가공성의 어려움과 값비싼 백금을 대신하기 위해 개발된 금속으로 순금을 주 금속으로

                은과 파라듐등을 합금하여 만든 대용백금으로 백금과는 전혀 틀린 합금된 금속이다.

백      금: 땅속에서 채광을 할 때부터 내열성이 강한 아름다운 백색광택을 가진 백색의 금속이다.

귀   금   속   명	기호	비중	용융점℃	색상	가     공     성
금ＧＯＬＤ	Ａｕ	19.32	1063	황색	전,연성이 뛰어나며 가공성 양호
은ＳＩＬＶＥＲ	Ａｇ	10.49	960.3	백색	상동
백금ＰＬＡＴＩＮＵＭ	Ｐｔ	21.43	1773	백색	상동
팔라듐ＰＡＬＬＡＤＩＵＭ	Ｐｄ	12.03	1554	백색	상동
로듐ＲＨＯＤＩＵＭ	Ｒｈ	12.44	1966	백색	가공불가능
이리듐ＩＲＩＤＩＵＭ	Ｉｒ	22.50	2700	백색	상동
루테늄ＲＨＴＨＥＮＩＵＭ	Ｒｕ	12.20	2500	백색	상동
레늄ＲＨＥＮＩＵＭ	Ｒｅ	21.30	3167	백색	상동

 

금속의 특성

합금 계산법

합금공식 순금중량(G) ÷ 함량(%) = 합금될 총중량(G) × 모합금 함량(5) = 모합금 중량(G) 

예 순금 53.5g을 18K로 합금경우 

53.5÷0.75×0.25 = 8.917   53.5G(순금) +  8.917G(모합금) = K18 71G

기존금의 함량개선 방법

합금 또는 작업중의 실수등으로 함량이 부족하거나 넘을 경우 분석을 하게되면 많은 시간과 경비가 들게 되므로 다음과 같은 계산법을 이용하게 되면 편리하다.

상향개선 

예 73%의 금67g을 75%(K18)로 상향 개선할 경우  

중량(G)×모합금 함량(%)÷0.25 (18K모합금 퍼센트) - 본중량(G) = 추가될 순금중량(G)

67× 0.27 = 18.09 ÷ 0.25 = 72.36 - 67 = 5.36(추가될 순금중량)+67 = 18K 72.36g

하향개선

예 77%의 금67g을 75%로 하향 개선할 경우            

중량(G)×순금 함량(%) ÷ 0.75 (18K금함량 퍼센트) - 원중량(G)= 추가될 모합금 중량(G)

67 × 0.77 ÷ 0.75 = 68.79 - 67 = 1.79(추가될 모합금 중량)+67 = 18K 68.79g

비중에 따른 중량 환산법

가로 × 세로 × 두깨 × 금속비중 × 0.001                  

예 2 × 15 × 57 크기의 백금판의 중량 환산의 경우

     2 × 15 × 57 ×21.43 × 0.001 = 36.645g

합금법에 따른 구성성분

YG / RG / GYG

5원 합금	4원 합금	3원 합금	2원 합금
금, 은, 동, 아연, 파라듐	금, 은, 동, 파라듐	금, 은, 동	금, 은	금, 동

WG

5원 합금	4원 합금	3원 합금	2원 합금
금, 은, 동, 아연, 니켈	금, 은, 동, 파라듐	금, 은, 파라듐	금, 파라듐

 

18K의 함류량에 따른 색상과 성질의 변화

다음은 기본 합금법에 조사자가 그동안 공방을 운영하며 얻은 지식과 자료를 토대로 한 것

순금%	은%	구리%	아연%	니켈%	빠라%	색 상%	특              성
75	12.50	12.50				짙은황색	강도보통 광택보통 수공에 적합
＂	15.00	10.00				황색	강도보통 광택보통 수공에 적합
＂	11.00	11.00	3.00			황색	강도낮음 광택낮음 주조에 적합
＂	13.00	10.00			2.00	황색	강도높음 광택높음 수공에 적합
＂		25.00				적색	강도보통 광택보통 수공에 적합
＂	8.00	17.00				적황색	강도보통 광택보통 수공에 적합
＂	25.00					녹황색	강도보통 광택낮음 수공에 적합
＂	6.25	6.25			12.50	백색	강도높고 광택보통 수공과 주조에 고용
＂	12.50				12.50	회백색	강도보통 광택보통 수공에 적합
＂					25.00	백금백색	강도높고 광택높음 성질면에서 백금과  가장 흡사한 우수한 대용백금이다.
＂	12.50	6.25	3,125	3,125		회백색	강동높고 광택낮음 주조용에 적합

으로 보편적이 아닐 수 있으며 합금방식은 각 업체마다 다소 차이가 있음을 알려둔다.

신소재 로즈골드200 (RoseGold200특허출원중)에 대한보고

현재까지 알려졌고 사용되고 있는 합금된 귀금속은 최고22K(91.65%) ～ 최저9K(37.5%)의 순금 이 포함되어 있고 그 이하 순도의 합금금속은 금속의 색상이나 광택이 나쁘고 내산성이 약해서 쉽게 변색하고 가공성이 떨어져 가공이 어려우므로 사용되고 있지 못하고 있었으나 김종목귀금속공예연 구원에서 그동안 연구결과 얻은 합금법으로 합금된 로즈골드는 색상, 광택, 내산성, 가공성의 실험 결과와 14K이상의 우수성을 확인 받았으며 소비자 선호도 조사결과 만족한 금속으로 인정받았으며

현재 물질특허 및 실용신안 출원중이다.

경제적장점

합금금속으로는 가장 아름다운 핑크빛 적색으로 광택이 아주 뛰어나고 가공성이 매우 우수하다. K14이상의 물리적 특성을 지니면서도 가격은 같은 부피의 장신구를 제작할 때 K14의 3분의1 정도의 저 비용이면 제작이 되므로 원가절감으로 해외수출시장에서 가격경쟁의 우위를 확보할 수 있어 앞으로 수출신장에 크게 기여함은 물론이고 내수에 있어서도 엄청난 수입 대체효과를 얻을 수 있어 크게 경제적 장점을 지녔으며 젊은 여성과 신세대감각의 색상으로 새로운 패션 붐을 불러 일으켜 국내산업의 활성화에 크게 기여할 것으로 확신한다.

상  품  명	상  품  명  의     뜻	함 량  및  표 시
RoseGold200	핑크빛의 금으로 순금함량 20%함류를 의미	순금 20%  RG200

로즈골드200 성분 및 특성 (K18과의 비교표)                        작성일 2000년 9월 25일

성 분

비 중

융 점

인장력

연신률

경 도

색 도

가공성

내산성

G당가격

주

보조

11.7 AG=10.49 AU=19.32

803°   18K=960°

28.6kg   18K=21.4

5.84%   18K=24.6

151.8   18K=160

구분

RG200

K18

수공

주조

우수 K14 비교

도매기준 3,200원

L

87.85

86.28

Au Ag Cu

Pd Ni Zn

우수

우수

돈당 12,000원

A

6.45

4.95

B

15.34

23.14

L=밝기 / A=적색도 / B=황색도 (주)리골드 귀금속연구소 및 한국과학기술원 실험자료)

 

수공기법으로 제작된 금속

모든 금속은 망치로 벼림질로 작업을 하였을때 금속의 강도와 경도가 높아지고 견고성과 함께 금속고유의 아름다운 광택을 낼 수 있으며, 그 광택이 오래 유지된다. 따라서 수공에 의한 금속제품은 그 가치를 더 한층 높혀준다. 그러나 많은 제작시간을 필요로 함으로 단가가 높아지는 것이 단점이나, 작품성을 인정받을 수 있으므로 상품의 차별화를 가져 올 수 있다.

주조기법으로 제작된 금속

주조기법으로 제조된 귀금속은 금속입자의 밀도가 낮아져서 미세한 틈새를 형성하게 되고 그로 인한 기포로 금속의 강도와 경도가 낮아지고 광택이 잘 나지 않으며, 쉽게 광택이 없어지고 미세 한 틈 사이로 이 물질이 끼고 공기가 들어가면서 금속의 변색을 가져오는 등 상품가치를 떨어뜨리는 단점이 있다. 그러나 같은 디자인을 똑같이 제작하거나 다량생산이 용이해서 단가를 낮출 수 있기 때문에 생산력과 가격 경쟁력을 높일 수 있는 장점이 있다.

수공금속과 주조금속 감별법

수공법과 주조기법에 의한 금속의 차이는 확대경으로 표면관찰을 했을 때 밀도의 차이 즉 기포의 정도와 광택의 차이를 구분 할 수 있으며, 또한 각 연결부위가 용접자국이 없으면 주조기법에 의한 금속이고 용접으로 조립이 되어 있으면 수공기법에 의한 금속이다.

수공 (ＨＡＮＤ ＭＡＤＥ）

금속을 공구만을 이용 손으로 직접 만드는 기술을 말하며 보석의 생김세 또는 고객의 개성에 취향에 따라 제작할 수 있어 다양한 표현을 할 수 있고 금속 본래의 성질인 강도광택 색상을 최상의 성질을 살려 제작할 수 있으나 제작시간이 많이 걸리고 코스트가 높아지는 단점이 있으나 차별 화된 상품화로 경쟁력 있는 세일을 할 수 있다 .

주조 ( ＣＡＳＴＩＮＧ）

하나의 원본을 만들어 여러개의 상품을 반복해서 생산할 수 있는 대량생산방법으로 코스트를 낮출 수 있는 장점이 있으나 주조과정에 생기는 기포 때문에 변색이 빨리 오고 금의 끈기가 없어 금속의 강도나 광택이 덜어진다.

프레스( ＤＩＥ  ＳＴＲＩＫＩＮＧ ／ ＳＴＡＭＰＩＮＧ）

정해진 모양을 금형으로 만들어 스템핑하여 똑같은 모양을 빠른 시간 내에 생산할 수 있고 금의 색상, 광택, 강도를 높혀 주는 장점이 있으나 생산할 수 있는 디자인의 한계가 있다.

전기형성 기법(ELECTROFORMING)

위 방법은 적은 중량으로 만들기 어려운 여러 가지 모양을 왁스(초)나 기타금속으로 제작한 다음 그 위에  전기적 방법으로 금을 입히고 나서 속의 왁스나 기타금속을 태우거나 산으로 제거하는 방법이며, 정교한 디자인과 입체적인 감각의 금 장신구의 제작을 가능케 했으며, 금속으로 광택이 좋고 강도와 경도가 높은 속이 빈 할로우 금 장신구가 된다.  

금형,압형 기법(DIE STRIKING, STAMPING)

판금을 원하는 모양의 금속형에 넣고 높은 압력을 가해 부분적 혹은 전체적으로 장신구의 모양을 만드는 프레스 기법이다

 

금속의 여러 가지 마무리작업

금속의 마무리에 있어서 다음과 같은 여러 가지 기법이 있으며, 디자인에 따라 각기 다른 모양을 내는 마무리 작업을 해준다

 1.하이포리쉬HIGH POLISH

 밝게 빛나고 반사도 높게 광을 내는 마무리 기법

 2.세틴피니쉬SATIN FINISH

 페이퍼등 으로 얇고 일정한 선을 한 방향으로 만들면서 광택을 줄이는 방법  

 3.메트MATTE

 광체 대신에 은은한 빛이 돋보이도록 벨벳 효과처리

 4.피렌체FLORENTINE

 세틴 피니쉬 방법과 유사하나 선을 뚜렷하게 하고 4방향으로 무늬를 처리하는 것이 다르다

 5.단조HANDMADE

 조각용 망치를 이용 표면을 두드려서 무늬를 새겨 넣는 방법

 6.조각ENGRAVED

 조각정을 이용 여러 가지 무늬를 새겨 넣는 방법

 7.필리그리FILIGREE

 꼰철사로 늘린 금을 이용 여러 가지 무늬를 만들어 붙이는 방법

 8.그래뉼레이트GRANULATED

 작은 황금조각들을 금표면에 열을 이용 고정시키는 방법

 9.에나멜ENAMELED

 색이 든 일종의 유리를 금 표면에 열을 이용 붙이는 방법

10.엠보싱EMBOSSED 

 양각의 문양을 만드는 기법

그외 광택을 높이기 위해 DIAMOND LASER을 이용 하기도 한다.                    

금장신구의 착용방법 및 관리와 세척

금장신구는 소모품인 타제품과는 달리 그 자체가 귀중한 재산이므로 소중하게 보관하여 가치 보존에 주의하여 환금성을 떨어뜨리는 실수를 막아야 한다.   

금은 부드럽고 약한 금속이다. 계속하여 사용하다 보면 장식의 탄력이 떨어지거나 연결고리가 약해 저서 끊어지거나 보석을 물인 발이 닳아서 보석이 없어지는 경우도 있으므로 적어도 1년에 한번정도는 자동차를 점검하듯이 전문가에게 의뢰하여 점검을 하여야만 한다.

금은 딱딱한 물질이나 금속에 닿으면 표면이 긁히고 광택을 잃어버리게 되므로 부드러운 천에 싸서 여러개의 주얼리가 서로 닿지 않도록 보관해야 안전하다.

금장신구를 착용한체 목욕을 하거나 설거지등을 하면 이물질이 끼어 더렵혀지게 되므로 광채가 떨어진다.

습기, 땀, 화장품등이 오랫동안 묻어 있을 경우 화확적 반응으로 색상의 변화를 가져올 수 있으므로 주의를 하여야 한다.

금장신구를 세척하는 가장 좋은 방법은 전문가에게 의뢰하여 광택과 함께 초음파 세척을 한다.

일반적으로 가정에서의 세척은 미지근한 물에 세제와 칫솔을 이용 부드럽게 세척해 주고 물에 헹군다음 드라이기를 이용 완전하게 말린 다음 부드러운 천으로 닦아준다.