Leghe in oro bianco

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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
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
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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/cm2/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/cm2/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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Tabella 1 - Requisiti per una lega di oro bianco a 18 carati per gioielleria
Requisiti
principali
Limitazioni
note
Requisiti
secondari
Buon colore e buon
potere riflettente
Basso rame
Facile da brasare
Durezza <200 HV e
preferibilmente compresa
tra 120 e 150 HV
Limitazione per il
nichel
Adatta per la
placcatura e la
lucidatura elettrolitica
Adeguata lavorabilità
a freddo,
Allungamento >= 25%
Limitazione per
lo zinco
Resistente alla
fragilità a caldo
Temperatura
di liquidus <=
1100°C
Esente da
metalli refrattari
Facile da riciclare
Adatta per il colaggio
Esente da metalli volatili
(per il colaggio sotto vuoto)
Facile da lucidare
Costo competitivo
Esente da metalli del
gruppo del platino
Bassa suscettibilità alla
macchiatura ed
alla corrosione
NICKEL ATOMIC PER CENT
°C
10 20 30 40 50 60
70
80
90
1600
Limitazioni
note
Esente da metalli
reattivi o volatili
95
1455°
1400
1064°
SOLID SOLUTION
}(Au, Ni)
1000
-17.5
800
600
821°
54.4%
}(Au)
400
Au
}(Ni)
IMMISCIBILITY
}(Au)+ }(Ni)
10
20
30
40
50
Leghe di oro bianco
In origine le leghe di oro bianco sono
state studiate come sostituto meno
costoso del platino. I metalli colorati
quando sono allo stato puro sono
solo due: l’oro ed il rame. Tutti gli
altri metalli sono di colore bianco o
grigio. Perciò l’aggiunta di altri
metalli tenderà a sbiancare l’oro in
modo più o meno pronunciato. Il
nichel ed il palladio sono i due
principali metalli per sbiancare l’oro
nelle leghe ad alta caratura (14/18 K),
mentre per le leghe a caratura più
bassa (8, 9, 10 K) si usa anche
l’argento. Anche altri elementi
sbiancano l’oro, ma non con la stessa
efficacia del palladio o del nichel.
Spesso queste ultime leghe non
possiedono adatte caratteristiche
fisiche o meccaniche.
Requisiti per le leghe
O’Connor (1) ha specificato i requisiti
primari e secondari per le leghe di
oro bianco. Questi sono mostrati
nella tabella 1. E’ difficile soddisfare
tutti questi requisiti in una sola lega e
spesso si devono accettare dei
compromessi.
LIQUID
1200
ed è punibile con ammenda e/o
carcere. Come già detto, la Direttiva
si applica anche ad oggetti importati
negli stati membri. E’ possibile che gli
importatori esigano la certificazione
da parte di un ente accreditato come
prova di conformità alla Direttiva.
60
70
80
90
Ni
NICKEL WEIGHT PER CENT
Figura 1 - Diagramma di stato oro-nichel
• La sezione 3 si applica solo se viene
usato un oro bianco al nichel
rivestito poi con rodio o con
qualche altro elemento. La presenza
di un rivestimento di rodio non
esonera l’oggetto dalla prova e
prima della prova di rilascio esso
deve essere sottoposto al ciclo di
usura che simula 2 anni di uso.
La Direttiva è stata pubblicata sulla
Gazzetta Ufficiale della Comunità
Europea nel luglio 1999 e tutti gli stati
membri dispongono di sei mesi per
convertire la Direttiva in legge
nazionale.
Dopo questo periodo, produttori,
importatori e grossisti hanno sei mesi
per garantire che tutti i prodotti
interessati siano conformi alla
Direttiva. Trascorso questo periodo
sarà illegale vendere prodotti non
conformi.
Grossisti e dettaglianti disporranno
poi di ulteriori dodici mesi per
liquidare tutte le giacenze di prodotti
non conformi, dopo di che sarà
illegale vendere prodotti non
conformi.
Il mancato rispetto della Direttiva è
considerato come infrazione penale
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°C
1100
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del rame e rafforzare l’effetto
sbiancante del nichel. Lo zinco agisce
anche da disossidante durante il
colaggio a cera persa ed accresce la
bagnabilità del refrattario usato in
questo processo. Le aggiunte di zinco
tendono ad essere limitate poiché
durante la ricottura queste leghe sono
soggette a fragilità a caldo. Inoltre
durante la fusione lo zinco tende a
volatilizzarsi e può creare ulteriori
problemi per il riutilizzo del rottame
e con la perdita di duttilità.
GOLD ATOMIC PER CENT
10
20
30
40 50 60 70 80 90
1084°
1064°
1050
LIQUID
1000
950
SOLID SOLUTION
}(Au, Ni)
900
911°, 80.1%
450
390°, 50.8%
400
410°, 75.6%
385°
La lavorazione degli ori bianchi al
nichel richiede una riduzione di
sezione >50% tra le ricotture. Si
devono evitare riduzioni minori o
disomogenee. Dopo la ricottura, le
leghe devono essere raffreddate
all’aria fino a che non sono più
luminose e poi devono essere
temprate in acqua.
Gli ori bianchi al nichel sono usati
per tutte le carature standard da 8 a
18 K. In tabella 2 sono mostrate
composizioni tipiche: si vede che,
per conservare le caratteristiche delle
leghe, a mano a mano che si riduce la
caratura, è necessario aumentare le
aggiunte di rame e di zinco.
350
AuCu3
AuCu
285°
300
250
240°
200
Cu
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Au
GOLD WEIGHT PER CENT
Figura 2 - Diagramma di stato oro-rame
Leghe di oro bianco al nichel
Queste leghe si avvantaggiano di un
basso costo e di una temperatura di
liquidus inferiore a 1100°C, che
permette di colarle con relativa
facilità. Inoltre hanno un bel colore,
anche se con l’aspetto freddo
dell’acciaio. E’ difficile unire un bel
colore con una buona lavorabilità.
La metallurgia delle leghe di
questo tipo è stata discussa da
McDonald e Sistare (1). Queste leghe
sono basate sul sistema oro-ramenichel con aggiunte di zinco e/o
palladio. Il loro comportamento
metallurgico è determinato dai
sistemi binari oro-nichel e oro-rame.
Il sistema oro-nichel (fig. 1) è
caratterizzato
dalla
completa
solubilità reciproca allo stato solido
ad alta temperatura. A temperatura
più bassa si ha invece una lacuna di
solubilità: la soluzione solida si
decompone in due fasi, una ricca di
oro, l’altra ricca di nichel. La
decomposizione fa aumentare la
durezza delle leghe e queste
diventano difficili da lavorare. Le
leghe ad alto nichel sono molto dure
e si incrudiscono rapidamente, per
cui
devono
essere
ricotte
frequentemente. Al contrario, le
leghe a basso nichel hanno colore
meno buono, ma sono più facili da
lavorare. Vi sono anche problemi
causati dalla scarsa resistenza alla
corrosione della fase ricca in nichel.
36
Il rame viene aggiunto agli ori
bianchi al nichel per migliorarne la
lavorabilità. La caratteristica saliente
del sistema oro-rame (fig. 2) è la
presenza della transizione ordinedisordine. A circa 400°C si forma la
fase intermetallica dura AuCu, che fa
aumentare la durezza della lega.
L’entità dell’aggiunta di rame è frutto
di un compromesso tra colore e
duttilità. Elevate aggiunte di rame
riducono l’effetto sbiancante del
nichel, ma migliorano la lavorabilità
della lega. Leghe con piccole
aggiunte di rame hanno un buon
colore, ma sono difficili da lavorare.
Nella fig. 3 si può vedere che la
lacuna di miscibilità si estende in
gran parte del sistema ternario oronichel-rame.
Lo zinco viene aggiunto a queste
leghe come sbiancante secondario
per compensare l’effetto colorante
Tabella 2 - Ori bianchi al nichel tipici
Au %
Cu %
Ni %
Zn %
Durezza
Hv
Liquidus
°C
18K
75
75
75
2,2
8,5
13,0
17,3
13,5
8,5
5,5
3,0
3,5
220
200
150
960
995
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
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allo stato solido, cioè sono tutti
monofasici. Di conseguenza non
presentano problemi di segregazione
e di indurimento da precipitazione.
Negli ori bianchi di questo tipo, per
ottenere un bel colore bianco, è
necessaria la presenza di 10-12% di
palladio. Nella tabella 3 sono
mostrate composizioni tipiche
relative al sistema oro-palladioargento.
Au
10
90
80
CE
PE
R
HT
WE
IG
50
50
IMMISCIBILITY
a(Au-Cu)+ a(Ni-Cu)
60
40
70
76
0°
C
30
80
C °C
0° 5
54 31
90
Ni
10
Ori bianchi misti
Dalla tabella 3 si vede che alcune
leghe al palladio contengono anche
nichel. Analogamente alcuni ori
bianchi al nichel contengono anche
palladio. Perciò gli ori bianchi al
palladio non sono automaticamente
esenti da nichel ed infatti molte delle
leghe attualmente in uso contengono
sia nichel che palladio. Si tratta di ori
bianchi misti. Spesso le leghe a 18 K
basate sul palladio con basso
contenuto di nichel soddisfano i
requisiti della prova di rilascio del
nichel, ma non possono essere
classificate come “esenti da nichel”.
T
EN
EL
60
40
RC
PE
CK
70
30
HT
IG
WE
NI
LD
GO
NT
20
20
20
SOLID
SOLUTION
a(Au,Cu,Ni)
60
70
30
40
50
COPPER WEIGHT PER CENT
80
10
90
Cu
Figura 3 - Proiezione sul piano della temperatura ambiente del diagramma di stato
ternario oro-rame-nichel
Leghe di oro bianco alternative
Aggiunte di altri metalli, che hanno
colore bianco/grigio, tenderanno a
sbiancare l’oro in modo più o meno
marcato. Del nichel è stato detto che
è uno dei principali sbiancanti
dell’oro ed il palladio (con il platino)
è l’altro principale metallo che
sbianca bene l’oro. Gli altri metalli
proposti o usati sono l’argento, che
ha azione sbiancante moderata, lo
zinco, il manganese, il ferro, l’indio
ed il cobalto. Questi sono i più
importanti tra gli sbiancanti secondari
dell’oro.
Ori bianchi al palladio
Queste leghe hanno un piacevole e
caldo colore bianco-grigio. Esse sono
poco dure, duttili e facili da lavorare.
Le loro caratteristiche meccaniche
variano gradualmente con la
composizione
e
possiedono
eccellente resistenza alla corrosione.
Tuttavia, a causa dell’attuale alto
prezzo del palladio, sono costose e,
per la loro alta densità, la gioielleria
con esse prodotta è più pesante e
contiene più oro. Esse hanno anche
alta temperatura di fusione (>
1100°C). Ciò le rende più difficili da
lavorare per fusione e colaggio.
La maggior parte di queste leghe è
basata sul sistema oro-palladioargento, che è stato discusso da Susz
(3) e da Normandeau (4). Esse
vengono mescolate con rame, zinco
e nichel per ottenere le caratteristiche
meccaniche e fisiche richieste. Il loro
uso si va diffondendo in Europa per
sostituire gli ori bianchi al nichel. Si
deve notare che alcuni ori bianchi al
palladio non sono esenti da nichel.
Il comportamento metallurgico di
queste leghe è determinato dalle
caratteristiche dei rispettivi sistemi
binari (fig. 4, 5 e 6). Tutti questi
sistemi mostrano completa miscibilità
Tabella 3. Leghe tipiche con palladio e argento
Au %
Pd %
Ag %
75
75
75
75
75
75
20
15
10
10
6,4
15
5
10
15
10,5
9,9
14K
58,3
58,5
20
5
10K
41,7
28
9K
37,5
18K
Cu %
Zn %
Ni %
0,9
1,1
7,0
Durezza Liquidus
Hv
°C
100
100
80
95
140
180
1350
1300
1250
1150
1040
1150
3,5
5,1
3,0
0,1
3,5
6
32,5
14,5
3
1
1
160
100
1095
1100
8,4
20,5
1,4
160
1095
52
4,9
4,2
85
940
1,4
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1552°C
1500
TEMPERATURE °C
LIQUID
1400
1300
1200
SOLID SOLUTION
a(Au, Pd)
1100
1064°C
1000
900
Pd
90
80
70
60
50
40
30
PALLADIUM, WEIGHT PER CENT
20
10
Au
Figura 4 - Diagramma di stato oro-palladio
1600
1552°C
1500
TEMPERATURE °C
LIQUID
1400
1300
1200
SOLID SOLUTION
a(Ag, Pd)
1100
1000
961°C
900
Ag
90
80
40
30
70
60
50
SILVER, WEIGHT PER CENT
20
10
Pd
Figura 5 - Diagramma di stato argento-palladio
TEMPERATURE °C
1100
1064°C
1050
LIQUID
1000
961°C
SOLID SOLUTION
a(Au, Ag)
950
900
Au
90
80
70
60
50
40
30
GOLD, WEIGHT PER CENT
Figura 6 - Diagramma di stato oro-argento
38
20
10
Ag
Ori bianchi all’argento
Per carature basse (8, 9, 10 K) si usa
come sbiancante l’argento in forte
concentrazione, che permette di
ottenere leghe che hanno un bel
colore e sono tenere e duttili.
Per migliorare le caratteristiche di
queste leghe, si possono aggiungere
palladio, rame, zinco e nichel. Queste
leghe tollerano solo piccole aggiunte
di rame e zinco prima che il colore
peggiori. Esse si comportano in
modo simile all’argento sterling
(92,5% Ag), nel senso che hanno
scarsa resistenza alla corrosione e
reagiscono con lo zolfo presente
nell’atmosfera, allo stesso modo
dell’argento sterling, macchiandosi
con una pellicola scura.
Altri tipi di oro bianco
Negli ultimi 30 anni sono stati
compiuti sforzi coordinati per
sostituire il nichel ed il palladio come
principali sbiancanti dell’oro. Molti
altri elementi sono stati presi in
esame come sbiancanti secondari.
Vent’anni fa, in un ampio
programma di studio, un’azienda
prese in esame 103 elementi del
sistema periodico e li scartò tutti
tranne 12 che si considerò avessero
delle possibilità. Dopo di che furono
esaminate con scarso successo più di
60 differenti leghe, poiché la maggior
parte di esse fu scartata per via del
brutto colore e/o della scarsa
lavorabilità. Similmente MacCormack
e Bowers (7) studiarono, con limitato
successo, 206 composizioni differenti
per osservare l’effetto di sbiancanti
secondari in leghe con palladio o
nichel.
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Finora 5 sistemi di leghe si sono
dimostrati
sufficientemente
promettenti. Questi includono
aggiunte di platino, ferro, manganese
ed indio. Gli studi stanno
proseguendo, ma si devono ancora
superare notevoli problemi.
Il platino è un buon sbiancante
dell’oro. Per molti anni esso è stato
usato in odontoiatria per comporre
delle leghe, spesso insieme al
palladio. Queste leghe sono bianche
e spesso sono dure o possono essere
indurite per precipitazione, per le
esigenze relative al loro uso.
Attualmente in Giappone la
gioielleria in oro bianco si vende
bene e, nel campo dei metalli
preziosi bianchi, occupa una fetta del
mercato dominante della gioielleria
in platino. Una lega a 18 K
contenente 10% platino, 10%
palladio, 3% rame e 2% zinco offre
una serie di caratteristiche favorevoli
per l’uso nella produzione di
gioielleria e sta ottenendo un certo
successo sul mercato, grazie alla
differenza di prezzo rispetto al
platino.
L’uso del ferro è stato studiato e
può trovare applicazione come
sbiancante
secondario,
ma,
particolarmente nel caso delle
carature più basse (14 K), per
conservare il colore e la lavorabilità
della lega, sono comunque
necessarie considerevoli aggiunte di
palladio. Inoltre il sistema oro-ferro è
bifasico, per cui si possono
presentare problemi di indurimento e
di suscettibilità alla corrosione.
L’indio in piccole quantità (2-3%),
sempre in unione con il palladio, è
usato come sbiancante ausiliario
dell’oro. Esso ha il vantaggio di un
basso punto di fusione e contribuisce
ad abbassare gli alti intervalli di
fusione delle leghe con il palladio. Le
leghe con alto contenuto di indio
sono dure e difficili da lavorare. In
una lega a 18 K al palladio,
aumentando il contenuto di indio dal
2,5% al 7,5%, la duttilità (misurata
come allungamento %) si riduce dal
30% al 5%.
L’uso del manganese come
sbiancante per le leghe d’oro è noto
da molto tempo, anche se finora sono
state messe in commercio solo
pochissime leghe di questo tipo. Esso
offre le migliori possibilità per lo
sviluppo di nuove leghe, anche se,
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per ottenere leghe adatte (8),
probabilmente richiederà ancora
l’uso del 5% o preferibilmente del
10% di palladio. Le leghe così
ottenute sono tenere e bianche.
Possono soffrire di problemi di
resistenza alla corrosione a causa
della formazione di un ossido molto
tenace. Le leghe ad alto contenuto di
manganese sono piuttosto fragili,
sono suscettibili alla rottura per
tensiocorrosione e reagiscono con il
carbonio usato nei crogioli per la
fusione.
Colore
Per ora non vi sono norme
internazionali relative al colore delle
leghe d’oro. Naturalmente ciò porta a
problemi tra fornitori e clienti.
Tuttavia attualmente in generale il
colore viene misurato usando il
sistema CIELAB secondo il quale uno
spettrofotometro misura 3 coordinate
L, a e b, dalle quali si ottiene una
misura del croma, C, del campione
(7).
Questo sistema è utile solo nel
caso di superfici piane ed estese e,
come tale, il suo grado di sviluppo
non è sufficiente per permettere
misure dirette su pezzi di gioielleria,
che per loro natura hanno forma
complicata.
Come
abbiamo
visto
in
precedenza, il colore delle leghe di
oro bianco è spesso frutto di un
compromesso tra la composizione e
la lavorabilità delle leghe. Sia le leghe
a basso nichel che quelle a basso
palladio hanno colore giallicciobrunastro, per cui normalmente
queste leghe sono elettroplaccate con
rodio (metallo del gruppo del
palladio), che conferisce loro un
eccellente colore bianco. Se lo strato
di rodio è abbastanza spesso, il
gioiello resterà bianco per molti anni,
prima che compaia il colore
gialliccio-brunastro della lega d’oro
sottostante. A questo punto i gioielli
possono essere nuovamente rodiati.
La rodiatura può causare difficoltà
per la messa a misura degli anelli.
Occorre eliminarla prima di mettere a
misura l’anello, che deve poi essere
di nuovo rodiato, ma questo aumenta
il costo dell’operazione.
Leghe di oro bianco per
brasatura
Le principali leghe di oro bianco per
brasatura attualmente in commercio
si basano sul nichel come agente
sbiancante primario. Spesso queste
leghe hanno tenore in oro specifico,
scelto per le esigenze della
marchiatura, tipicamente 83,3%,
58,0% e 50% per i vari stadi di
brasatura. Dal momento che si tende
ad usare le leghe per brasatura nel
campo da 650 a 850°C, in generale
non si usa il palladio che, con il suo
alto punto di fusione, tende a far
salire il punto di fusione delle leghe,
rendendole di uso difficile. Nelle
leghe per brasatura si usano anche
altri metalli a basso punto di fusione,
come zinco, indio, gallio e cadmio,
più argento e/o rame come aggiunte.
Il manganese, con concentrazione di
3-5%, può offrire ulteriori possibilità
per preparare leghe esenti da nichel
(8).
Colaggio a cera persa di ori
bianchi
Dal momento che grandi quantità di
gioielleria vengono prodotte con il
colaggio a cera persa, vale la pena di
considerare anche l’applicazione di
questo processo per l’oro bianco. Le
leghe a base nichel possono reagire
con i refrattari a legante gesso,
causando superfici rugose e, spesso,
porosità da gas causata dalla
formazione di anidride solforosa.
Similmente le leghe al palladio, a
causa del loro alto punto di fusione,
possono reagire e danneggiare il
refrattario.
In queste leghe, i principali
elementi aggiuntivi sono argento,
rame e zinco. Queste aggiunte sono
fatte per migliorare le caratteristiche
delle leghe, cioè la resistenza, ma
possono avere considerevole effetto
sul comportamento al colaggio a
causa delle loro reazioni con il gesso
del refrattario e con l’atmosfera di
colaggio.
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Normandeau ha studiato le
reazioni tra metallo e stampo (9) per
le leghe di oro bianco a 14 K al nichel
ed al palladio. L’incidenza delle
reazioni era maggiore con le leghe al
nichel: con queste leghe egli ha
osservato danni estesi causati dalla
formazione di anidride solforosa
gassosa. Normandeau ha avanzato
l’ipotesi che lo zinco contenuto nella
lega reagisca con il gesso per formare
anidride solforosa. Nella lega con
palladio sembra che l’argento
presente si combini con lo zolfo
derivante dalla decomposizione del
refrattario per formare solfuro di
argento. Questo si presenta come
uno strato superficiale liscio sul getto
e lo protegge da una ulteriore
reazione con il refrattario. Tuttavia
questo strato superficiale è duro ed è
difficile da asportare durante le
operazioni di finitura.
Il rame tende ad ossidarsi se non è
protetto da un gas adatto come
l’argon. Gli ossidi di rame durante la
lucidatura sono distribuiti in tutto il
getto e appaiono come inclusioni,
deteriorando la finitura del prodotto.
Lo zinco protegge il rame
dall’ossidazione, ma ad alta
temperatura si volatizza facilmente e
tende a formare sull’apparecchiatura
uno strato di zinco metallico o di
ossido di zinco, provocando una
contaminazione delle fusioni
successive.
L’introduzione
delle
apparecchiature per il colaggio sotto
vuoto
ha
portato
ad
un
miglioramento della qualità dei getti.
Il riscaldamento a induzione, con un
buon controllo della potenza ed un
preciso controllo della temperatura,
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ha contribuito a migliorare la
riproducibilità del processo. Fusione
e colaggio sotto vuoto permettono di
trattare le leghe in atmosfere esenti
da ossigeno, eliminando così il
grosso problema dell’ossidazione del
rame.
I recenti progressi nello sviluppo di
refrattari con legante gesso per
temperature più alte, che possono
essere usati con successo fino a
1200°C, permettono ora di colare con
successo gli ori bianchi al palladio
che fondono ad alta temperatura. In
precedenza queste leghe reagivano
con i refrattari con legante gesso
tradizionali, per cui si ottenevano
getti di cattiva qualità. Così si doveva
usare refrattario con legante ai fosfati,
del tipo normalmente usato per
colare le leghe di platino.
Conclusioni
I produttori di gioielleria dispongono
di numerose leghe di oro bianco e la
scelta tra queste leghe dipende dai
preventivi di costo e dalle finalità
d’uso. Sono disponibili in commercio
leghe bianche al nichel, che non
richiedono rodiatura e sono poco
costose rispetto alle leghe alternative
contenenti palladio; però queste
leghe possono essere difficili da
lavorare e non rispettano alcune parti
della Direttiva Europea sul Nichel,
che ne limita l’uso. Leghe con minor
contenuto di nichel, che rientrano
anche in questa categoria, in generale
sono più facili da lavorare, ma
devono essere rodiate.
Le leghe bianche al palladio
rispettano la Direttiva sul Nichel. Però
i tipi di lega disponibili variano molto
in base al costo ed all’uso previsto:
attualmente il prezzo del palladio ha
un effetto notevole sul costo
intrinseco delle leghe. Sono
disponibili in commercio eccellenti
leghe con alto contenuto di palladio,
che non richiedono rodiatura e
resistono
molto
bene
alla
macchiatura. Tuttavia il loro uso può
trovare dei limiti nel processo usato
per la lavorazione: con le leghe a
punto di fusione più alto, il colaggio
a cera persa può presentare
problemi. Le leghe con contenuto di
palladio più basso sono, per
definizione, meno costose, ma in
generale richiedono una rodiatura
finale.
Anche se tutti i tipi di leghe
discussi presentano vantaggi e
svantaggi, la sola cosa certa è che,
qualunque sia il processo di
lavorazione, il cliente ha un ampio
campo di scelta.
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