leghe oro bianco.pdf

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34 Attualmente i metalli bianchi sono di moda: la gioielleria in oro bianco è molto richiesta sui principali mercati e ciò dà ai produttori molte buone occasioni per l’esportazione. Tuttavia, molti produttori sono confusi a causa della legislazione internazionale contro l’uso del nichel, che è già in vigore o è prossima a diventarlo, ed a causa dei problemi che sorgono nella produzione di determinati tipi di oro bianco. In questo articolo si esaminano la metallurgia e la lavorazione di leghe commerciali adatte per produrre gioielleria che sia conforme alla legislazione internazionale. In origine, le leghe di oro bianco a 18 K sono state messe a punto negli anni seguenti il 1920 per sostituire le leghe di platino. Vi sono numerosi elementi che sbiancano l’oro, ma i principali attualmente usati per le leghe ad alta caratura sono il nichel ed il palladio con l’aggiunta di argento per le leghe a caratura più bassa. Sulle leghe in oro bianco sono già stati scritti molti eccellenti articoli e rassegne, in particolare da McDonald e Sistare (1) sulle leghe al nichel, da Susz (2, 3) sulle leghe al palladio, da Normandeau (4, 5) sui compromessi nelle prestazioni e da O’Connor (6) sulle proprietà e sulla caratterizzazione delle leghe. In questo momento la sensibilizzazione al nichel è il principale problema da risolvere. E’ stato riferito che dal 10 al 15% delle donne e circa il 2% degli uomini soffrono di reazioni allergiche cutanee alle leghe contenenti nichel. Una volta sensibilizzato, chi indossa queste leghe può manifestare reazioni allergiche anche in altre parti del corpo. Perciò, per proteggere i consumatori, alcuni stati europei hanno già approvato leggi che limitano l’uso del nichel nei materiali che vengono in contatto con la pelle Leghe in oro bianco: come soddisfare le richieste della legislazione internazionale PETER ROTHERAM, C. ENG., MIM, BSC. Direttore Tecnico e per lo Sviluppo, Cookson Precious Metals Ltd, Birmingham, UK e la Comunità Europea ha ora preparato una direttiva che proibisce o limita l’uso del nichel in tutti i prodotti. Questa è nota come “Direttiva sul nichel”. Gli USA potrebbero seguire l’esempio ed in Giappone è già in vigore un sistema su base volontaria. La Direttiva sul nichel La “Direttiva sul nichel” europea è stata pubblicata nel luglio 1999. Dal gennaio 2000 questa direttiva rende obbligatorie per legge le sue norme in tutti gli stati membri per tutti i prodotti, siano essi fabbricati sul posto o importati. La direttiva stabilisce che il nichel non può essere usato nei seguenti casi: 1. Negli insiemi dei pernetti che vengono inseriti nelle orecchie o in altre parti del corpo che vengono forate, nel periodo di cicatrizzazione della ferita causata dalla foratura, sia che vengano o non vengano rimossi in seguito, a meno che questi non siano omogenei e che la concentrazione di nichel sia inferiore allo 0,05% in peso. 2. Nei prodotti destinati a venire in contatto diretto e prolungato con la pelle, se la velocità di rilascio del nichel supera 0,5 μg/cm 2 /settimana. Questi prodotti includono orecchini, collane, braccialetti, catene, bracciali da caviglia, anelli per dito, casse di orologi da polso, bracciali per orologi da polso e fibbie. 3 Nei prodotti e per gli usi di cui alla sezione 2 che hanno un rivestimento esente da nichel, a meno che questo rivestimento non sia sufficiente a garantire che il rilascio di nichel non superi 0,5 μg/cm 2 /settimana per un periodo di almeno due anni di uso normale. Ciò viene determinato sottoponendo i prodotti ad un ciclo di usura che simula 2 anni di uso. Nota: una volta pubblicate, tutte le norme di cui sopra sono disponibili presso qualsiasi Ufficio Europeo per gli Standards. I punti seguenti si riferiscono agli ori bianchi al nichel: La sezione 1 esclude da questo uso tutti gli ori bianchi al nichel. Il termine “cicatrizzazione” si riferisce alla guarigione ma non vi sono indicazioni su quando questa debba considerarsi completa o se debba anche riferirsi a lesioni del foro successive al completamento della prima fase di guarigione. Vi sono ancora alcune discussioni sull’interpretazione di “insieme del pernetto” e se le superfici anteriore e posteriore dell’orecchino, adiacenti al pernetto, siano anche incluse in questa parte della direttiva. A meno che non abbiate completa fiducia nella vostra interpretazione della Direttiva, la regola generale deve essere “nel dubbio, non usatelo”. • Anche la sezione 2 richiede una interpretazione per i risultati delle prove di rilascio del nichel. La determinazione dell’area superficiale di un oggetto può essere complicata e portare a differenze nel calcolo della velocità di rilascio di un dato oggetto, in funzione del metodo usato per calcolare l’area della sua superficie: come dovrà essere determinata l’area superficiale di un bracciale per orologio da polso fatto con elementi di catena? Un produttore ha sottoposto a questa prova tutte le sue leghe contenenti nichel ed ha trovato che tutte superano la prova con buon margine, anche con contenuto di nichel fino al 12%.

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Attualmente i metalli bianchi sono dimoda: la gioielleria in oro bianco èmolto richiesta sui principali mercatie ciò dà ai produttori molte buoneoccasioni per l’esportazione.Tuttavia, molti produttori sonoconfusi a causa della legislazioneinternazionale contro l’uso del nichel,che è già in vigore o è prossima adiventarlo, ed a causa dei problemiche sorgono nella produzione dideterminati tipi di oro bianco. Inquesto articolo si esaminano lametallurgia e la lavorazione di leghecommerciali adatte per produrregioielleria che sia conforme allalegislazione internazionale.

In origine, le leghe di oro bianco a18 K sono state messe a punto neglianni seguenti il 1920 per sostituire leleghe di platino. Vi sono numerosielementi che sbiancano l’oro, ma iprincipali attualmente usati per leleghe ad alta caratura sono il nicheled il palladio con l’aggiunta diargento per le leghe a caratura piùbassa. Sulle leghe in oro bianco sonogià stati scritti molti eccellenti articolie rassegne, in particolare daMcDonald e Sistare (1) sulle leghe alnichel, da Susz (2, 3) sulle leghe alpalladio, da Normandeau (4, 5) suicompromessi nelle prestazioni e daO’Connor (6) sulle proprietà e sullacaratterizzazione delle leghe.

In questo momento lasensibilizzazione al nichel è ilprincipale problema da risolvere. E’stato riferito che dal 10 al 15% delledonne e circa il 2% degli uominisoffrono di reazioni allergichecutanee alle leghe contenenti nichel.Una volta sensibilizzato, chi indossaqueste leghe può manifestarereazioni allergiche anche in altre partidel corpo. Perciò, per proteggere iconsumatori, alcuni stati europeihanno già approvato leggi chelimitano l’uso del nichel nei materialiche vengono in contatto con la pelle

Leghe in oro bianco:come soddisfare le richieste della

legislazione internazionalePETER ROTHERAM, C. ENG., MIM, BSC.

Direttore Tecnico e per lo Sviluppo, Cookson Precious Metals Ltd, Birmingham, UK

e la Comunità Europea ha orapreparato una direttiva che proibisceo limita l’uso del nichel in tutti iprodotti. Questa è nota come“Direttiva sul nichel”. Gli USApotrebbero seguire l’esempio ed inGiappone è già in vigore un sistemasu base volontaria.

La Direttiva sul nichelLa “Direttiva sul nichel” europea èstata pubblicata nel luglio 1999. Dalgennaio 2000 questa direttiva rendeobbligatorie per legge le sue normein tutti gli stati membri per tutti iprodotti, siano essi fabbricati sulposto o importati.

La direttiva stabilisce che il nichelnon può essere usato nei seguenticasi:1. Negli insiemi dei pernetti che

vengono inseriti nelle orecchie o inaltre parti del corpo che vengonoforate, nel periodo dicicatrizzazione della ferita causatadalla foratura, sia che vengano onon vengano rimossi in seguito, ameno che questi non sianoomogenei e che la concentrazionedi nichel sia inferiore allo 0,05% inpeso.

2. Nei prodotti destinati a venire incontatto diretto e prolungato conla pelle, se la velocità di rilascio del nichel supera 0,5µg/cm2/settimana. Questi prodottiincludono orecchini, collane,braccialetti, catene, bracciali dacaviglia, anelli per dito, casse diorologi da polso, bracciali perorologi da polso e fibbie.

3 Nei prodotti e per gli usi di cui allasezione 2 che hanno unrivestimento esente da nichel, ameno che questo rivestimento nonsia sufficiente a garantire che ilrilascio di nichel non superi 0,5µg/cm2/settimana per un periododi almeno due anni di usonormale. Ciò viene determinato

sottoponendo i prodotti ad unciclo di usura che simula 2 anni diuso.

Nota: una volta pubblicate, tutte lenorme di cui sopra sono disponibilipresso qualsiasi Ufficio Europeo pergli Standards.

I punti seguenti si riferiscono agliori bianchi al nichel:

• La sezione 1 esclude da questo usotutti gli ori bianchi al nichel. Iltermine “cicatrizzazione” siriferisce alla guarigione ma non visono indicazioni su quando questadebba considerarsi completa o sedebba anche riferirsi a lesioni delforo successive al completamentodella prima fase di guarigione. Visono ancora alcune discussionisull’interpretazione di “insieme delpernetto” e se le superfici anterioree posteriore dell’orecchino,adiacenti al pernetto, siano ancheincluse in questa parte delladirettiva. A meno che non abbiatecompleta fiducia nella vostrainterpretazione della Direttiva, laregola generale deve essere “neldubbio, non usatelo”.

• Anche la sezione 2 richiede unainterpretazione per i risultati delleprove di rilascio del nichel. La determinazione dell’areasuperficiale di un oggetto puòessere complicata e portare adifferenze nel calcolo dellavelocità di rilascio di un datooggetto, in funzione del metodousato per calcolare l’area della suasuperficie: come dovrà esseredeterminata l’area superficiale diun bracciale per orologio da polsofatto con elementi di catena? Unproduttore ha sottoposto a questaprova tutte le sue leghe contenentinichel ed ha trovato che tuttesuperano la prova con buonmargine, anche con contenuto dinichel fino al 12%.

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• La sezione 3 si applica solo se vieneusato un oro bianco al nichelrivestito poi con rodio o conqualche altro elemento. La presenzadi un rivestimento di rodio nonesonera l’oggetto dalla prova eprima della prova di rilascio essodeve essere sottoposto al ciclo diusura che simula 2 anni di uso.La Direttiva è stata pubblicata sulla

Gazzetta Ufficiale della ComunitàEuropea nel luglio 1999 e tutti gli statimembri dispongono di sei mesi perconvertire la Direttiva in leggenazionale.

ed è punibile con ammenda e/ocarcere. Come già detto, la Direttivasi applica anche ad oggetti importatinegli stati membri. E’ possibile che gliimportatori esigano la certificazioneda parte di un ente accreditato comeprova di conformità alla Direttiva.

Leghe di oro biancoIn origine le leghe di oro bianco sonostate studiate come sostituto menocostoso del platino. I metalli coloratiquando sono allo stato puro sonosolo due: l’oro ed il rame. Tutti glialtri metalli sono di colore bianco ogrigio. Perciò l’aggiunta di altrimetalli tenderà a sbiancare l’oro inmodo più o meno pronunciato. Ilnichel ed il palladio sono i dueprincipali metalli per sbiancare l’oronelle leghe ad alta caratura (14/18 K),mentre per le leghe a caratura piùbassa (8, 9, 10 K) si usa anchel’argento. Anche altri elementisbiancano l’oro, ma non con la stessaefficacia del palladio o del nichel.Spesso queste ultime leghe nonpossiedono adatte caratteristichefisiche o meccaniche.

Requisiti per le legheO’Connor (1) ha specificato i requisitiprimari e secondari per le leghe dioro bianco. Questi sono mostratinella tabella 1. E’ difficile soddisfaretutti questi requisiti in una sola lega espesso si devono accettare deicompromessi.

Dopo questo periodo, produttori,importatori e grossisti hanno sei mesiper garantire che tutti i prodottiinteressati siano conformi allaDirettiva. Trascorso questo periodosarà illegale vendere prodotti nonconformi.

Grossisti e dettaglianti disporrannopoi di ulteriori dodici mesi perliquidare tutte le giacenze di prodottinon conformi, dopo di che saràillegale vendere prodotti nonconformi.

Il mancato rispetto della Direttiva èconsiderato come infrazione penale

Requisiti Limitazioni Requisiti Limitazioniprincipali note secondari note

Buon colore e buon Basso rame Facile da brasarepotere riflettente

Durezza <200 HV e Limitazione per il Adatta per lapreferibilmente compresa nichel placcatura e la

tra 120 e 150 HV lucidatura elettrolitica

Adeguata lavorabilità Limitazione per Resistente allaa freddo, lo zinco fragilità a caldo

Allungamento >= 25%

Temperatura Esente da Facile da riciclare Esente da metallidi liquidus <= metalli refrattari reattivi o volatili

1100°C

Adatta per il colaggio Esente da metalli volatili Facile da lucidare(per il colaggio sotto vuoto)

Costo competitivo Esente da metalli del Bassa suscettibilità alla gruppo del platino macchiatura ed

alla corrosione

Tabella 1 - Requisiti per una lega di oro bianco a 18 carati per gioielleria

1600°C

1400

LIQUID

SOLID SOLUTION}(Au, Ni)

IMMISCIBILITY}(Au)+ }(Ni)

821°54.4%

1064°

-17.5

1455°

1200

1000

800

600

400Au 10

102030 40 50 60 70 80 90 95

20 30 40 50

NICKEL WEIGHT PER CENT

NICKEL ATOMIC PER CENT

60 70 80 90 Ni

}(Au)}(Ni)

Figura 1 - Diagramma di stato oro-nichel

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Page 3: Leghe oro bianco.pdf

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Il rame viene aggiunto agli oribianchi al nichel per migliorarne lalavorabilità. La caratteristica salientedel sistema oro-rame (fig. 2) è lapresenza della transizione ordine-disordine. A circa 400°C si forma lafase intermetallica dura AuCu, che faaumentare la durezza della lega.L’entità dell’aggiunta di rame è fruttodi un compromesso tra colore eduttilità. Elevate aggiunte di rameriducono l’effetto sbiancante delnichel, ma migliorano la lavorabilitàdella lega. Leghe con piccoleaggiunte di rame hanno un buoncolore, ma sono difficili da lavorare.Nella fig. 3 si può vedere che lalacuna di miscibilità si estende ingran parte del sistema ternario oro-nichel-rame.

Lo zinco viene aggiunto a questeleghe come sbiancante secondarioper compensare l’effetto colorante

Leghe di oro bianco al nichelQueste leghe si avvantaggiano di unbasso costo e di una temperatura diliquidus inferiore a 1100°C, chepermette di colarle con relativafacilità. Inoltre hanno un bel colore,anche se con l’aspetto freddodell’acciaio. E’ difficile unire un belcolore con una buona lavorabilità.

La metallurgia delle leghe diquesto tipo è stata discussa daMcDonald e Sistare (1). Queste leghesono basate sul sistema oro-rame-nichel con aggiunte di zinco e/opalladio. Il loro comportamentometallurgico è determinato daisistemi binari oro-nichel e oro-rame.

Il sistema oro-nichel (fig. 1) ècaratterizzato dalla completasolubilità reciproca allo stato solidoad alta temperatura. A temperaturapiù bassa si ha invece una lacuna disolubilità: la soluzione solida sidecompone in due fasi, una ricca dioro, l’altra ricca di nichel. Ladecomposizione fa aumentare ladurezza delle leghe e questediventano difficili da lavorare. Leleghe ad alto nichel sono molto duree si incrudiscono rapidamente, percui devono essere ricottefrequentemente. Al contrario, leleghe a basso nichel hanno coloremeno buono, ma sono più facili dalavorare. Vi sono anche problemicausati dalla scarsa resistenza allacorrosione della fase ricca in nichel.

del rame e rafforzare l’effettosbiancante del nichel. Lo zinco agisceanche da disossidante durante ilcolaggio a cera persa ed accresce labagnabilità del refrattario usato inquesto processo. Le aggiunte di zincotendono ad essere limitate poichédurante la ricottura queste leghe sonosoggette a fragilità a caldo. Inoltredurante la fusione lo zinco tende avolatilizzarsi e può creare ulterioriproblemi per il riutilizzo del rottamee con la perdita di duttilità.

La lavorazione degli ori bianchi alnichel richiede una riduzione disezione >50% tra le ricotture. Sidevono evitare riduzioni minori odisomogenee. Dopo la ricottura, leleghe devono essere raffreddateall’aria fino a che non sono piùluminose e poi devono esseretemprate in acqua.

Gli ori bianchi al nichel sono usatiper tutte le carature standard da 8 a18 K. In tabella 2 sono mostratecomposizioni tipiche: si vede che,per conservare le caratteristiche delleleghe, a mano a mano che si riduce lacaratura, è necessario aumentare leaggiunte di rame e di zinco.

LIQUID

SOLID SOLUTION}(Au, Ni)

1064°1084°1100

1050

1000

950

900

450

400

350

300

250

200

GOLD WEIGHT PER CENT

°C 10 20 30 40 50 60 70 8090GOLD ATOMIC PER CENT

Cu 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Au

911°, 80.1%

390°, 50.8% 410°, 75.6%

285°

385°

240°

AuCu3 AuCu

Figura 2 - Diagramma di stato oro-rame

Au % Cu % Ni % Zn %Durezza Liquidus

Hv °C

18K 75 2,2 17,3 5,5 220 96075 8,5 13,5 3,0 200 99575 13,0 8,5 3,5 150 950

14K 58,5 22,0 12,0 7,4 150 995

10K 41,7 32,8 17,1 8,4 145 1085

9K 37,5 40,0 10,5 12,0 130 1040

Tabella 2 - Ori bianchi al nichel tipici

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Leghe di oro bianco alternativeAggiunte di altri metalli, che hannocolore bianco/grigio, tenderanno asbiancare l’oro in modo più o menomarcato. Del nichel è stato detto cheè uno dei principali sbiancantidell’oro ed il palladio (con il platino)è l’altro principale metallo chesbianca bene l’oro. Gli altri metalliproposti o usati sono l’argento, cheha azione sbiancante moderata, lozinco, il manganese, il ferro, l’indioed il cobalto. Questi sono i piùimportanti tra gli sbiancanti secondaridell’oro.

Ori bianchi al palladioQueste leghe hanno un piacevole ecaldo colore bianco-grigio. Esse sonopoco dure, duttili e facili da lavorare.Le loro caratteristiche meccanichevariano gradualmente con lacomposizione e possiedonoeccellente resistenza alla corrosione.Tuttavia, a causa dell’attuale altoprezzo del palladio, sono costose e,per la loro alta densità, la gioielleriacon esse prodotta è più pesante econtiene più oro. Esse hanno anchealta temperatura di fusione (>1100°C). Ciò le rende più difficili dalavorare per fusione e colaggio.

La maggior parte di queste leghe è

basata sul sistema oro-palladio-argento, che è stato discusso da Susz(3) e da Normandeau (4). Essevengono mescolate con rame, zincoe nichel per ottenere le caratteristichemeccaniche e fisiche richieste. Il lorouso si va diffondendo in Europa persostituire gli ori bianchi al nichel. Sideve notare che alcuni ori bianchi alpalladio non sono esenti da nichel.

Il comportamento metallurgico diqueste leghe è determinato dallecaratteristiche dei rispettivi sistemibinari (fig. 4, 5 e 6). Tutti questisistemi mostrano completa miscibilità

allo stato solido, cioè sono tuttimonofasici. Di conseguenza nonpresentano problemi di segregazionee di indurimento da precipitazione.

Negli ori bianchi di questo tipo, perottenere un bel colore bianco, ènecessaria la presenza di 10-12% dipalladio. Nella tabella 3 sonomostrate composizioni tipicherelative al sistema oro-palladio-argento.

Ori bianchi mistiDalla tabella 3 si vede che alcuneleghe al palladio contengono anchenichel. Analogamente alcuni oribianchi al nichel contengono anchepalladio. Perciò gli ori bianchi alpalladio non sono automaticamenteesenti da nichel ed infatti molte delleleghe attualmente in uso contengonosia nichel che palladio. Si tratta di oribianchi misti. Spesso le leghe a 18 Kbasate sul palladio con bassocontenuto di nichel soddisfano irequisiti della prova di rilascio delnichel, ma non possono essereclassificate come “esenti da nichel”.

SOLID SOLUTIONa(Au,Cu,Ni)

IMMISCIBILITYa(Au-Cu)+ a(Ni-Cu)

760°

C

540°C315°C

10

Au

90

80

70

60

50

40

30

20

10

10 20 30 40 50

COPPER WEIGHT PER CENT

NIC

KEL

WEI

GH

T PE

R C

ENT

GO

LD W

EIGH

T PER C

ENT

60 70 80 90 CuNi

20

30

40

50

60

70

80

90

Figura 3 - Proiezione sul piano della temperatura ambiente del diagramma di statoternario oro-rame-nichel

Au % Pd % Ag % Cu % Zn % Ni %Durezza Liquidus

Hv °C

18K 75 20 5 100 135075 15 10 100 130075 10 15 80 125075 10 10,5 3,5 0,1 0,9 95 115075 6,4 9,9 5,1 3,5 1,1 140 104075 15 3,0 7,0 180 1150

14K 58,3 20 6 14,5 1 160 109558,5 5 32,5 3 1 100 1100

10K 41,7 28 8,4 20,5 1,4 160 1095

9K 37,5 52 4,9 4,2 1,4 85 940

Tabella 3. Leghe tipiche con palladio e argento

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Page 5: Leghe oro bianco.pdf

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Ori bianchi all’argentoPer carature basse (8, 9, 10 K) si usacome sbiancante l’argento in forteconcentrazione, che permette diottenere leghe che hanno un belcolore e sono tenere e duttili. Per migliorare le caratteristiche diqueste leghe, si possono aggiungerepalladio, rame, zinco e nichel. Questeleghe tollerano solo piccole aggiuntedi rame e zinco prima che il colorepeggiori. Esse si comportano inmodo simile all’argento sterling(92,5% Ag), nel senso che hannoscarsa resistenza alla corrosione ereagiscono con lo zolfo presentenell’atmosfera, allo stesso mododell’argento sterling, macchiandosicon una pellicola scura.

Altri tipi di oro biancoNegli ultimi 30 anni sono staticompiuti sforzi coordinati persostituire il nichel ed il palladio comeprincipali sbiancanti dell’oro. Moltialtri elementi sono stati presi inesame come sbiancanti secondari.

Vent’anni fa, in un ampioprogramma di studio, un’aziendaprese in esame 103 elementi delsistema periodico e li scartò tuttitranne 12 che si considerò avesserodelle possibilità. Dopo di che furonoesaminate con scarso successo più di60 differenti leghe, poiché la maggiorparte di esse fu scartata per via delbrutto colore e/o della scarsalavorabilità. Similmente MacCormacke Bowers (7) studiarono, con limitatosuccesso, 206 composizioni differentiper osservare l’effetto di sbiancantisecondari in leghe con palladio onichel.

LIQUID

SOLID SOLUTIONa(Au, Pd)

1064°C

1552°C1600

1500

1400

1300

1200

1100

1000

900

PALLADIUM, WEIGHT PER CENT

TE

MP

ER

ATU

RE

°C

Pd 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Au

Figura 4 - Diagramma di stato oro-palladio

LIQUID

SOLID SOLUTIONa(Ag, Pd)

1552°C

961°C

1600

1500

1400

1300

1200

1100

1000

900Ag 90 80 70 60 50

SILVER, WEIGHT PER CENT

TE

MP

ER

ATU

RE

°C

40 30 20 10 Pd

Figura 5 - Diagramma di stato argento-palladio

LIQUID

SOLID SOLUTIONa(Au, Ag)

961°C

1064°C1100

1050

1000

950

900Au 90 80 70 60 50

GOLD, WEIGHT PER CENT

TE

MP

ER

ATU

RE

°C

40 30 20 10 Ag

Figura 6 - Diagramma di stato oro-argento

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Page 6: Leghe oro bianco.pdf

Finora 5 sistemi di leghe si sonodimostrati sufficientementepromettenti. Questi includonoaggiunte di platino, ferro, manganeseed indio. Gli studi stannoproseguendo, ma si devono ancorasuperare notevoli problemi.

Il platino è un buon sbiancantedell’oro. Per molti anni esso è statousato in odontoiatria per comporredelle leghe, spesso insieme alpalladio. Queste leghe sono bianchee spesso sono dure o possono essereindurite per precipitazione, per leesigenze relative al loro uso.Attualmente in Giappone lagioielleria in oro bianco si vendebene e, nel campo dei metallipreziosi bianchi, occupa una fetta delmercato dominante della gioielleriain platino. Una lega a 18 Kcontenente 10% platino, 10%palladio, 3% rame e 2% zinco offreuna serie di caratteristiche favorevoliper l’uso nella produzione digioielleria e sta ottenendo un certosuccesso sul mercato, grazie alladifferenza di prezzo rispetto alplatino.

L’uso del ferro è stato studiato epuò trovare applicazione comesbiancante secondario, ma,particolarmente nel caso dellecarature più basse (14 K), perconservare il colore e la lavorabilitàdella lega, sono comunquenecessarie considerevoli aggiunte dipalladio. Inoltre il sistema oro-ferro èbifasico, per cui si possonopresentare problemi di indurimento edi suscettibilità alla corrosione.

L’indio in piccole quantità (2-3%),sempre in unione con il palladio, èusato come sbiancante ausiliariodell’oro. Esso ha il vantaggio di unbasso punto di fusione e contribuiscead abbassare gli alti intervalli difusione delle leghe con il palladio. Leleghe con alto contenuto di indiosono dure e difficili da lavorare. Inuna lega a 18 K al palladio,aumentando il contenuto di indio dal2,5% al 7,5%, la duttilità (misuratacome allungamento %) si riduce dal30% al 5%.

L’uso del manganese comesbiancante per le leghe d’oro è notoda molto tempo, anche se finora sonostate messe in commercio solopochissime leghe di questo tipo. Essooffre le migliori possibilità per losviluppo di nuove leghe, anche se,

per ottenere leghe adatte (8),probabilmente richiederà ancoral’uso del 5% o preferibilmente del10% di palladio. Le leghe cosìottenute sono tenere e bianche.Possono soffrire di problemi diresistenza alla corrosione a causadella formazione di un ossido moltotenace. Le leghe ad alto contenuto dimanganese sono piuttosto fragili,sono suscettibili alla rottura pertensiocorrosione e reagiscono con ilcarbonio usato nei crogioli per lafusione.

ColorePer ora non vi sono normeinternazionali relative al colore delleleghe d’oro. Naturalmente ciò porta aproblemi tra fornitori e clienti.Tuttavia attualmente in generale ilcolore viene misurato usando ilsistema CIELAB secondo il quale unospettrofotometro misura 3 coordinateL, a e b, dalle quali si ottiene unamisura del croma, C, del campione(7).

Questo sistema è utile solo nelcaso di superfici piane ed estese e,come tale, il suo grado di svilupponon è sufficiente per permetteremisure dirette su pezzi di gioielleria,che per loro natura hanno formacomplicata.

Come abbiamo visto inprecedenza, il colore delle leghe dioro bianco è spesso frutto di uncompromesso tra la composizione ela lavorabilità delle leghe. Sia le leghea basso nichel che quelle a bassopalladio hanno colore gialliccio-brunastro, per cui normalmentequeste leghe sono elettroplaccate conrodio (metallo del gruppo delpalladio), che conferisce loro uneccellente colore bianco. Se lo stratodi rodio è abbastanza spesso, ilgioiello resterà bianco per molti anni,prima che compaia il coloregialliccio-brunastro della lega d’orosottostante. A questo punto i gioiellipossono essere nuovamente rodiati.La rodiatura può causare difficoltàper la messa a misura degli anelli.Occorre eliminarla prima di mettere amisura l’anello, che deve poi esseredi nuovo rodiato, ma questo aumentail costo dell’operazione.

Leghe di oro bianco perbrasaturaLe principali leghe di oro bianco perbrasatura attualmente in commerciosi basano sul nichel come agentesbiancante primario. Spesso questeleghe hanno tenore in oro specifico,scelto per le esigenze dellamarchiatura, tipicamente 83,3%,58,0% e 50% per i vari stadi dibrasatura. Dal momento che si tendead usare le leghe per brasatura nelcampo da 650 a 850°C, in generalenon si usa il palladio che, con il suoalto punto di fusione, tende a farsalire il punto di fusione delle leghe,rendendole di uso difficile. Nelleleghe per brasatura si usano anchealtri metalli a basso punto di fusione,come zinco, indio, gallio e cadmio,più argento e/o rame come aggiunte.Il manganese, con concentrazione di3-5%, può offrire ulteriori possibilitàper preparare leghe esenti da nichel(8).

Colaggio a cera persa di oribianchiDal momento che grandi quantità digioielleria vengono prodotte con ilcolaggio a cera persa, vale la pena diconsiderare anche l’applicazione diquesto processo per l’oro bianco. Leleghe a base nichel possono reagirecon i refrattari a legante gesso,causando superfici rugose e, spesso,porosità da gas causata dallaformazione di anidride solforosa.Similmente le leghe al palladio, acausa del loro alto punto di fusione,possono reagire e danneggiare ilrefrattario.

In queste leghe, i principalielementi aggiuntivi sono argento,rame e zinco. Queste aggiunte sonofatte per migliorare le caratteristichedelle leghe, cioè la resistenza, mapossono avere considerevole effettosul comportamento al colaggio acausa delle loro reazioni con il gessodel refrattario e con l’atmosfera dicolaggio.

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Normandeau ha studiato lereazioni tra metallo e stampo (9) perle leghe di oro bianco a 14 K al nicheled al palladio. L’incidenza dellereazioni era maggiore con le leghe alnichel: con queste leghe egli haosservato danni estesi causati dallaformazione di anidride solforosagassosa. Normandeau ha avanzatol’ipotesi che lo zinco contenuto nellalega reagisca con il gesso per formareanidride solforosa. Nella lega conpalladio sembra che l’argentopresente si combini con lo zolfoderivante dalla decomposizione delrefrattario per formare solfuro diargento. Questo si presenta comeuno strato superficiale liscio sul gettoe lo protegge da una ulteriorereazione con il refrattario. Tuttaviaquesto strato superficiale è duro ed èdifficile da asportare durante leoperazioni di finitura.

Il rame tende ad ossidarsi se non èprotetto da un gas adatto comel’argon. Gli ossidi di rame durante lalucidatura sono distribuiti in tutto ilgetto e appaiono come inclusioni,deteriorando la finitura del prodotto.Lo zinco protegge il ramedall’ossidazione, ma ad altatemperatura si volatizza facilmente etende a formare sull’apparecchiaturauno strato di zinco metallico o diossido di zinco, provocando unacontaminazione delle fusionisuccessive.

L’introduzione delleapparecchiature per il colaggio sottovuoto ha portato ad unmiglioramento della qualità dei getti.Il riscaldamento a induzione, con unbuon controllo della potenza ed unpreciso controllo della temperatura,

ha contribuito a migliorare lariproducibilità del processo. Fusionee colaggio sotto vuoto permettono ditrattare le leghe in atmosfere esentida ossigeno, eliminando così ilgrosso problema dell’ossidazione delrame.

I recenti progressi nello sviluppo direfrattari con legante gesso pertemperature più alte, che possonoessere usati con successo fino a1200°C, permettono ora di colare consuccesso gli ori bianchi al palladioche fondono ad alta temperatura. Inprecedenza queste leghe reagivanocon i refrattari con legante gessotradizionali, per cui si ottenevanogetti di cattiva qualità. Così si dovevausare refrattario con legante ai fosfati,del tipo normalmente usato percolare le leghe di platino.

ConclusioniI produttori di gioielleria dispongonodi numerose leghe di oro bianco e lascelta tra queste leghe dipende daipreventivi di costo e dalle finalitàd’uso. Sono disponibili in commercioleghe bianche al nichel, che nonrichiedono rodiatura e sono pococostose rispetto alle leghe alternativecontenenti palladio; però questeleghe possono essere difficili dalavorare e non rispettano alcune partidella Direttiva Europea sul Nichel,che ne limita l’uso. Leghe con minorcontenuto di nichel, che rientranoanche in questa categoria, in generalesono più facili da lavorare, madevono essere rodiate.

Le leghe bianche al palladiorispettano la Direttiva sul Nichel. Peròi tipi di lega disponibili variano moltoin base al costo ed all’uso previsto:

attualmente il prezzo del palladio haun effetto notevole sul costointrinseco delle leghe. Sonodisponibili in commercio eccellentileghe con alto contenuto di palladio,che non richiedono rodiatura eresistono molto bene allamacchiatura. Tuttavia il loro uso puòtrovare dei limiti nel processo usatoper la lavorazione: con le leghe apunto di fusione più alto, il colaggioa cera persa può presentareproblemi. Le leghe con contenuto dipalladio più basso sono, perdefinizione, meno costose, ma ingenerale richiedono una rodiaturafinale.

Anche se tutti i tipi di leghediscussi presentano vantaggi esvantaggi, la sola cosa certa è che,qualunque sia il processo dilavorazione, il cliente ha un ampiocampo di scelta.

Bibliografia1 A.S. McDonald & G.H. Sistare,

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Ramoni, Gold Technology N°18, 11-19, aprile 1996

9 G. Normandeau & R. Roeterink,Atti del Simposio di Santa Fe del1997, 245-291

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