BR102022015895A2

BR102022015895A2 - PRODUCTION PROCESS OF COLORED METAL ITEMS

Info

Publication number: BR102022015895A2
Application number: BR102022015895-9A
Authority: BR
Inventors: Gilberto De Souza Freitas
Original assignee: Casa Da Moeda Do Brasil
Priority date: 2022-08-11
Filing date: 2022-08-11
Publication date: 2024-02-20

Abstract

processo de produção de artigos metálicos coloridos. a presente invenção se aplica aos campos da química e materiais e revela um processo de tratamento de superfícies de metais produzindo artigos metálicos coloridos. a invenção revela a união de superfícies metálicas, como medalhas e moedas, podendo ser in natura, e depois sendo submetidas simultaneamente a uma única etapa de anodização, gerando assim cores diferentes para cada metal e proporcionando um produto com riqueza estética e elevado valor agregado. desta forma a invenção proporciona uma alternativa de produção simples e econômica para o mercado numismático.process of producing colored metallic articles. The present invention applies to the fields of chemistry and materials and discloses a process for treating metal surfaces producing colored metallic articles. The invention reveals the union of metallic surfaces, such as medals and coins, which can be in natura, and then simultaneously subjected to a single anodizing stage, thus generating different colors for each metal and providing a product with aesthetic richness and high added value. In this way, the invention provides a simple and economical production alternative for the numismatic market.

Description

APPLICATION FIELD

[0001] A presente invenção aplica-se aos campos da química e materiais. A presente invenção revela um processo de tratamento de superfícies de metais produzindo artigos metálicos coloridos.[0001] The present invention applies to the fields of chemistry and materials. The present invention discloses a process for treating metal surfaces producing colored metallic articles.

BASICS OF THE INVENTION

[0002] A produção de artigos metálicos como, por exemplo, medalhas e moedas, é uma área que possui grande requisição no mercado numismático, tendo em vista as mais diversas aplicações. O processo de anodização eletrolítica confere aos metais uma coloração superficial resultante da refração da luz incidente provocada pelos respectivos filmes superficiais dos óxidos. Atualmente a produção de artigos bimetálicos, por exemplo, decorre por anodização eletrolítica decorre de maneira sequencial, isto é, primeiro é realizada a anodização com um metal e, sequencialmente, é realizada a anodização de um segundo metal, o que demanda tempo e possui elevado gasto energético agregado. Atualmente, de acordo com o que se conhece, a produção de artigos numismáticos anodizados se dá de suas formas principais distintas. A primeira, mais simples, envolve a anodização de peças singulares (monometálicas), compostas por um único metal “anodizável”. Basta submeter a peça ao processo de anodização eletrolítica e obter as cores desejadas, dentro daquelas possíveis de se obter por este processo, por intermédio de ajustes em seus parâmetros operacionais. A segunda modalidade envolve a fabricação de peças bimetálicas, onde o metal “anodizável” (em sua maioria o nióbio) é conjugado com outro metal “não anodizável” (mais comum a prata). Não sendo possível submeter esse segundo metal ao processo de anodização, torna-se necessário realizar a cunhagem bimetálica após a anodização do metal “anodizável”. E a obtenção do metal anodizado, cuja camada de óxido obtida suporta a deformação plástica do metal sem se deteriorar perpassa por parâmetros e técnicas adicionais ao processo de anodização que são de conhecimento e domínio restrito. Após a anodização então o metal anodizado e o “não anodizável” são unidos pela cunhagem bimetálica, que promove a gravação da peça, além da união das partes. A invenção traz o aproveitamento das propriedades similares de diferentes metais “anodizáveis”, utilizando-os para a fabricação de peças numismáticas (medalhas e moedas) bimetálicas, formadas por dois metais especiais e atípicos, por intermédio de um processo de fabricação mais simples e mais rápido.[0002] The production of metallic articles such as, for example, medals and coins, is an area that has great demand in the numismatic market, given the most diverse applications. The electrolytic anodizing process gives metals a surface color resulting from the refraction of incident light caused by the respective oxide surface films. Currently, the production of bimetallic articles, for example, is carried out by electrolytic anodization in a sequential manner, that is, first the anodization is carried out with one metal and, sequentially, the anodization of a second metal is carried out, which demands time and has a high aggregate energy expenditure. Currently, according to what is known, the production of anodized numismatic articles takes place in their main distinct forms. The first, simplest, involves the anodization of singular (monometallic) parts, composed of a single “anodizable” metal. Simply submit the part to the electrolytic anodizing process and obtain the desired colors, within those possible to obtain through this process, through adjustments in its operational parameters. The second modality involves the manufacture of bimetallic parts, where the “anodizable” metal (mostly niobium) is combined with another “non-anodizable” metal (most common silver). As it is not possible to subject this second metal to the anodizing process, it is necessary to carry out bimetallic coining after anodizing the “anodizable” metal. And obtaining the anodized metal, whose oxide layer supports the plastic deformation of the metal without deteriorating, involves additional parameters and techniques to the anodizing process that are of restricted knowledge and domain. After anodizing, the anodized metal and the “non-anodizable” metal are joined by bimetallic coining, which promotes the engraving of the part, in addition to the union of the parts. The invention takes advantage of the similar properties of different “anodizable” metals, using them to manufacture bimetallic numismatic pieces (medals and coins), formed by two special and atypical metals, through a simpler and more efficient manufacturing process. fast.

[0003] De forma a solucionar os problemas acima expostos, a presente invenção revela um processo de produção de artigos metálicos, no qual após a cunhagem de superfícies metálicas, como medalhas e moedas, as mesmas são submetidas simultaneamente a uma única etapa de anodização, gerando assim cores diferentes para cada metal e proporcionando um produto com riqueza estética e elevado valor agregado. Além disso a invenção provê como advento: substancial redução na duração do processo fabril, economia energética e fabricação de produtos com maior riqueza estética e consequente maior apelo comercial.[0003] In order to solve the problems set out above, the present invention discloses a process for producing metallic articles, in which after coining metallic surfaces, such as medals and coins, they are simultaneously subjected to a single anodizing step, thus generating different colors for each metal and providing a product with aesthetic richness and high added value. In addition, the invention provides: a substantial reduction in the duration of the manufacturing process, energy savings and the manufacture of products with greater aesthetic richness and, consequently, greater commercial appeal.

STATE OF THE TECHNIQUE

[0004] O documento CN112831818 pertence ao campo de processamento de selos e moedas coloridas e descreve um método de produção de medalhas e moedas multicoloridas compostas de tântalo, nióbio e metal precioso. O método compreende as seguintes etapas: tratar eletroquimicamente uma peça em bruto de tântalo ou nióbio ou uma liga de tântalo- nióbio em um eletrólito livre de pigmento para formar uma película de nano óxido uniforme e compacta na superfície da peça; em seguida, o tântalo ou nióbio ou liga formadora em bruto e o metal nobre formador em bruto após tratamento eletroquímico são submetidos a processamento compósito de incrustação, ligação ou cunhagem para fabricar as moedas e medalhas multimetal e multicoloridas. As moedas e medalhas multimetálicas e multicoloridas fabricadas pelo documento possuem padrões tridimensionais, cores vivas e boa resistência à corrosão, e os produtos trazem um novo visual aos consumidores.[0004] Document CN112831818 belongs to the field of processing colored stamps and coins and describes a method of producing multicolored medals and coins composed of tantalum, niobium and precious metal. The method comprises the following steps: electrochemically treating a blank of tantalum or niobium or a tantalum-niobium alloy in a pigment-free electrolyte to form a uniform and compact nano oxide film on the surface of the part; Then, the rough forming tantalum or niobium or alloy and the rough forming noble metal after electrochemical treatment are subjected to composite inlay, bonding or coining processing to manufacture the multi-metal and multi-color coins and medals. The multi-metallic and multi-colored coins and medals manufactured by the document have three-dimensional patterns, bright colors and good corrosion resistance, and the products bring a new look to consumers.

[0005] O documento acima propõe o uso de elementos semelhantes aos elementos propostos pela presente invenção, contudo os métodos e finalidades são específicas e distintas da presente invenção. O documento acima propõe a utilização de nióbio ou tântalo anodizados na produção de medalhas e moedas bimetálicas combinadas com ouro, prata ou platina. Em todas as variações apresentadas a produção de medalhas e moedas é envolve montagem de um blank (por exemplo, um anel ou um núcleo) de nióbio ou de tântalo, ou ainda de uma liga composta por tântalo e nióbio, com outro blank de metal nobre, abordando especificamente ouro, prata ou platina. Por sua vez, a presente invenção propõe a produção de artigos metálicos como medalhas e moedas por metais de transição pesados, a presente invenção não aborda o uso de metais nobres como o documento acima. O documento acima define parâmetros específicos do seu tratamento eletroquímico, tais como, composição do eletrólito, material utilizado como catodo, temperatura, tempo e faixa de tensão elétrica aplicada, já a presente invenção não determina esses parâmetros pois sua variação não interfere no conceito geral do processo de produção. A variação dos parâmetros citados pode interferir no aspecto visual das cores obtidas para cada metal, mas não tem influência sobre nenhuma limitação, vantagem ou desvantagem em relação ao método de produção como um todo.[0005] The document above proposes the use of elements similar to the elements proposed by the present invention, however the methods and purposes are specific and distinct from the present invention. The document above proposes the use of anodized niobium or tantalum in the production of bimetallic medals and coins combined with gold, silver or platinum. In all the variations presented, the production of medals and coins involves assembling a blank (for example, a ring or a core) made of niobium or tantalum, or even an alloy composed of tantalum and niobium, with another blank of noble metal. , specifically addressing gold, silver or platinum. In turn, the present invention proposes the production of metallic articles such as medals and coins using heavy transition metals, the present invention does not address the use of noble metals as the document above. The document above defines specific parameters of its electrochemical treatment, such as composition of the electrolyte, material used as cathode, temperature, time and range of applied electrical voltage, whereas the present invention does not determine these parameters as their variation does not interfere with the general concept of the production process. Variation in the aforementioned parameters may interfere with the visual appearance of the colors obtained for each metal, but does not influence any limitations, advantages or disadvantages in relation to the production method as a whole.

[0006] Além de tratarem de produtos numismáticos diferentes, a principal diferença entre os processos de produção propostos pelo documento acima (CN112831818) e pela presente invenção se dá, especificamente, no que tange ao uso de tratamento superficial eletrolítico (anodização) uma vez que o processo proposto pelo documento acima realiza a anodização em um metal de cada vez antes da conformação mecânica (cunhagem) das medalhas e moedas e a presente invenção propõe a anodização das medalhas e moedas já cunhadas, ou seja, é promovida a anodização simultânea dos dois metais após a conformação mecânica.[0006] In addition to dealing with different numismatic products, the main difference between the production processes proposed by the document above (CN112831818) and by the present invention occurs, specifically, with regard to the use of electrolytic surface treatment (anodizing) since the process proposed by the document above performs anodization on one metal at a time before the mechanical conformation (minting) of medals and coins and the present invention proposes the anodization of medals and coins already minted, that is, the simultaneous anodization of the two is promoted. metals after mechanical forming.

[0007] A patente GB 1,120,368 revela um componente elétrico formado em um substrato e compreendendo as seguintes camadas sobrepostas, uma primeira camada de tântalo ou um composto de tântalo ou nióbio. Uma camada do óxido da primeira camada e uma camada de óxido de alumínio ou óxido de silício entre a primeira camada e a camada de óxido de tântalo ou óxido de nióbio. O documento também revela um resistor compreendendo um substrato, uma primeira camada de tântalo, ou um composto de tântalo, ou nióbio depositado no substrato, uma camada de óxido de alumínio ou óxido de silício na referida primeira camada e uma camada do óxido da referida primeira camada no óxido de alumínio ou camada de óxido de silício, a presença do óxido de alumínio intermediário ou camada de óxido de silício impedindo a reação entre as outras camadas. Também é descrito um método de produção de um resistor que compreende as etapas de deposição de uma primeira camada de tântalo, ou um composto de tântalo ou nióbio sobre um substrato, anodizando a camada para produzir uma camada de óxido anódico e formando uma camada de óxido de alumínio ou óxido de silício intermediário a primeira camada e a camada de óxido anódico.[0007] Patent GB 1,120,368 discloses an electrical component formed on a substrate and comprising the following superimposed layers, a first layer of tantalum or a compound of tantalum or niobium. An oxide layer of the first layer and a layer of aluminum oxide or silicon oxide between the first layer and the tantalum oxide or niobium oxide layer. The document also discloses a resistor comprising a substrate, a first layer of tantalum, or a compound of tantalum, or niobium deposited on the substrate, a layer of aluminum oxide or silicon oxide on said first layer and an oxide layer of said first layer in the aluminum oxide or silicon oxide layer, the presence of the intermediate aluminum oxide or silicon oxide layer preventing the reaction between the other layers. Also described is a method of producing a resistor comprising the steps of depositing a first layer of tantalum, or a tantalum or niobium compound onto a substrate, anodizing the layer to produce an anodic oxide layer, and forming an anodic oxide layer. aluminum or silicon oxide intermediate the first layer and the anodic oxide layer.

[0008] O documento acima se difere da presente invenção tanto pela finalidade do processo que é proposto pelo documento acima quanto pelos fundamentos dos processos propostos. O documento britânico propõe a produção de resistores por intermédio da sobreposição de filmes metálicos e de seus respectivos óxidos. O primeiro filme aplicado sobre o substrato pode ser constituído por tântalo, por um composto de tântalo ou por nióbio. Posteriormente uma camada de óxido do constituinte dessa primeira camada é obtida por anodização, após a inserção de uma camada intermediária de óxido de alumínio ou óxido de silício. Nota- se que somente o primeiro filme envolve o uso do tântalo ou do nióbio. Um metal ou outro, mas não os dois em conjunto, como é proposto na presente invenção. Por fim, a formação da camada de óxido obtida pela anodização do tântalo (ou composto de tântalo ou nióbio) no processo descrito no documento acima se dá de forma diferente, pois acontece simultaneamente a anodização da camada intermediária (alumínio) e a do metal da camada inferior, por migração, ou seja, o filme formado na camada obtida pela anodização contém uma mistura dos óxidos dos metais das duas camadas iniciais.[0008] The above document differs from the present invention both by the purpose of the process that is proposed by the above document and by the foundations of the proposed processes. The British document proposes the production of resistors through the superimposition of metallic films and their respective oxides. The first film applied to the substrate may consist of tantalum, a tantalum compound or niobium. Subsequently, an oxide layer of the constituent of this first layer is obtained by anodization, after the insertion of an intermediate layer of aluminum oxide or silicon oxide. It is noted that only the first film involves the use of tantalum or niobium. One metal or the other, but not both together, as proposed in the present invention. Finally, the formation of the oxide layer obtained by the anodization of tantalum (or tantalum or niobium compounds) in the process described in the document above occurs differently, as the anodization of the intermediate layer (aluminum) and the metal of the base material occur simultaneously. lower layer, by migration, that is, the film formed in the layer obtained by anodization contains a mixture of metal oxides from the two initial layers.

[0009] O documento EP2602106 refere-se à produção de artigos metálicos multicamadas, que são feitos de diferentes materiais e protegidos contra falsificações, por exemplo, base composta ou moedas de coleção, fichas metálicas, medalhas, em particular, à produção de moedas compostas, fichas ou medalhas compostas de várias partes, geralmente de um disco e um anel feito de diferentes materiais. É fornecido um artigo composto de metal com várias camadas, compreendendo uma parte central circular e uma parte em forma de anel em torno dela, onde as partes central e em forma de anel são feitas de diferentes metais, sendo a parte em forma de anel feita de pelo menos um metal de válvula selecionado do grupo que consiste de alumínio, titânio, tântalo, nióbio, com uma camada superficial superior sujeita a processamento eletroquímico.[0009] Document EP2602106 refers to the production of multi-layer metal articles, which are made of different materials and protected against counterfeiting, for example, composite base or collector coins, metal tokens, medals, in particular, to the production of composite coins , tokens or medals composed of several parts, usually a disc and a ring made of different materials. A multi-layered metal composite article is provided, comprising a circular central part and a ring-shaped part surrounding it, wherein the central and ring-shaped parts are made of different metals, the ring-shaped part being made of at least one valve metal selected from the group consisting of aluminum, titanium, tantalum, niobium, with an upper surface layer subjected to electrochemical processing.

[0010] O documento acima se difere da presente invenção uma vez que o documento acima não contempla o uso conjugado de metais de transição pesados em uma mesma peça, mas sim o uso de anéis ou núcleos de alumínio, titânio, tântalo ou nióbio anodizados em conjunto com núcleos ou anéis de prata, ouro, cuproníquel, estanho ou prata níquel. Se o anel for do primeiro grupo, o núcleo será do primeiro e vice-versa. O processo de anodização proposto para alumínio, titânio, tântalo ou nióbio no documento europeu acima, acontece antes da cunhagem das peças, ou seja, antes da conformação mecânica, diferente da presente invenção que prevê a anodização conjunta dos metais em uma única etapa de anodização, que ocorre após a conformação mecânica.[0010] The above document differs from the present invention since the above document does not contemplate the combined use of heavy transition metals in the same part, but rather the use of aluminum, titanium, tantalum or niobium rings or cores anodized in set with cores or rings of silver, gold, cupronickel, tin or nickel silver. If the ring is from the first group, the nucleus will be from the first and vice versa. The anodizing process proposed for aluminum, titanium, tantalum or niobium in the European document above, takes place before the parts are minted, that is, before mechanical shaping, unlike the present invention which provides for the joint anodization of the metals in a single anodization step. , which occurs after mechanical forming.

SUMMARY OF THE INVENTION

[0011] A produção de artigos metálicos possui grande requisição no mercado numismático, contudo o atual procedimento de produção utiliza demasiado tempo e alto gasto energético.[0011] The production of metallic articles is in great demand in the numismatic market, however the current production procedure uses too much time and high energy expenditure.

[0012] Em vista deste contexto a presente invenção revela um processo de produção de artigos metálicos coloridos de forma simples e econômico tanto no âmbito energético quanto temporal.[0012] In view of this context, the present invention reveals a process for producing colored metallic articles in a simple and economical way in both energy and time.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0013] A invenção poderá ser mais bem compreendida através da seguinte descrição detalhada.[0013] The invention can be better understood through the following detailed description.

[0014] A presente invenção revela um processo de produção de artigos metálicos coloridos compreendendo as etapas de: (a) unir pelo menos duas superfícies metálicas formando uma peça única; (b) limpar das superfícies por meio de imersão da peça em solução de limpeza; (c) proceder com anodização das superfícies metálicas da peça simultaneamente; (d) lavar; e (e) secar.[0014] The present invention discloses a process for producing colored metallic articles comprising the steps of: (a) joining at least two metallic surfaces forming a single piece; (b) clean the surfaces by immersing the part in cleaning solution; (c) proceed with anodizing the metal surfaces of the part simultaneously; (d) wash; and (e) dry.

[0015] A superfície metálica pode ter diversas formas, como por exemplo, em forma de discos, retangular, triangular, oval, dentre outras, assim como também podem ser vazadas. As superfícies metálicas necessariamente precisam ter propriedades físico químicas semelhantes, como por exemplo, ter dureza compatível sendo permitida uma margem de até 12% de diferença, por exemplo, nióbio e tântalo. Cada superfície metálica é constituída de um metal e a união das superfícies metálicas é realizada em pelo menos duas superfícies metálicas distintas, isto é, contendo pelo menos dois metais. Os metais sendo selecionados do grupo que compreende: tântalo, nióbio, alumínio, titânio, molibdênio, tungstênio, vanádio, zircônio, berílio, magnésio, escândio, cromo, manganês, ítrio, háfnio e lantânio.[0015] The metal surface can have different shapes, such as, for example, in the shape of discs, rectangular, triangular, oval, among others, and can also be hollow. Metallic surfaces necessarily need to have similar physical and chemical properties, such as having compatible hardness, with a margin of up to 12% difference being allowed, for example, niobium and tantalum. Each metallic surface is made up of a metal and the joining of metallic surfaces is carried out on at least two distinct metallic surfaces, that is, containing at least two metals. The metals being selected from the group comprising: tantalum, niobium, aluminum, titanium, molybdenum, tungsten, vanadium, zirconium, beryllium, magnesium, scandium, chromium, manganese, yttrium, hafnium and lanthanum.

[0016] Opcionalmente, antes da etapa (a) é possível realizar uma limpeza prévia das superfícies a serem utilizadas para formar uma peça, quando observado sujidades na peça (óleo, gordura, partículas, etc), de forma a garantir a correta exposição do metal base ao tratamento da superfície a ser realizado, uma vez que qualquer sujidade aderida à superfície do metal pode prejudicar a efetividade do presente processo. A limpeza decorre da imersão das peças em solução de limpeza compreendendo, por exemplo, um desengraxante e/ou tensoativo e/ou volátil (como por exemplo, álcool, acetona e éter) e/ou não aquoso e/ou não volátil, que removem quaisquer sujidades aderidas à superfície do metal antes da anodização. A imersão na solução de limpeza podendo ocorrer por 30 segundos a 1 minuto. Após a imersão da peça em solução de limpeza é necessário garantir que a solução que promoveu a limpeza seja também removida da superfície da peça. Caso contrário, ela mesma pode atuar como uma sujidade e prejudicar o desenvolvimento do presente processo. Se for utilizada uma solução de limpeza volátil, basta então aguardar sua completa volatilização antes de submeter a peça à anodização. Neste caso, poderia até ser utilizado algum recurso, como ar quente (por exemplo, mas não limitativo, de 35°C a 70°C) ou ar frio, para favorecer e acelerar essa volatilização. No caso de soluções aquosas, seria necessária a lavagem da peça em água, preferencialmente água deionizada, antes da anodização, para garantir a total remoção da solução de limpeza. Essa lavagem poderia ocorrer por imersões sucessivas na água, como é feito usualmente na galvanoplastia, ou por água corrente.[0016] Optionally, before step (a) it is possible to pre-clean the surfaces to be used to form a part, when dirt is observed on the part (oil, fat, particles, etc.), in order to guarantee the correct exposure of the part. base metal to the surface treatment to be carried out, as any dirt adhering to the metal surface may impair the effectiveness of this process. Cleaning involves immersing the parts in a cleaning solution comprising, for example, a degreaser and/or surfactant and/or volatile (such as alcohol, acetone and ether) and/or non-aqueous and/or non-volatile, which remove any dirt adhered to the metal surface before anodizing. Immersion in the cleaning solution may take 30 seconds to 1 minute. After immersing the part in the cleaning solution, it is necessary to ensure that the solution that promoted cleaning is also removed from the surface of the part. Otherwise, it can act as dirt and harm the development of the present process. If a volatile cleaning solution is used, simply wait for it to completely volatilize before subjecting the part to anodization. In this case, some resource could even be used, such as hot air (for example, but not limited, from 35°C to 70°C) or cold air, to favor and accelerate this volatilization. In the case of aqueous solutions, it would be necessary to wash the part in water, preferably deionized water, before anodizing, to ensure complete removal of the cleaning solution. This washing could occur by successive immersions in water, as is usually done in electroplating, or by running water.

[0017] Na etapa (a) é realizada a união de pelo menos duas superfícies metálicas em uma única peça, que tem como objetivo preparar o objeto final, com pelo menos dois metais, que seguirá para a etapa (c) de anodização. A união das superfícies metálicas deve ser eficiente de modo a garantir o contato elétrico entre as superfícies, esta união pode decorrer por exemplo, por meio de cunhagem. Preferencialmente é realizada a cunhagem, a qual decorre da ação de três ferramentas de cunhagem: um par de cunhos e uma virola. Os cunhos são matrizes que carregam a arte grava que se pretende transferir mecanicamente para o metal cunhado. Instalados em uma prensa, os cunhos são comprimidos um contra o outro, com o metal posicionado entre eles. A pressão aplicada promove a conformação do metal, transferindo-lhe as gravações existentes nos cunhos, sendo um em cada face. O exemplo mais típico do resultado obtido são as moedas em geral. A virola é uma ferramenta em formado de coroa circular que serve tão somente para conter o metal quando é comprimido, evitando que o mesmo escoe e garantindo então o formato circular da peça final. A cunhagem tem como função principal a transferência de gravações, provenientes dos cunhos, para as superfícies das duas faces do metal e colateralmente proporciona a junção mecânica das partes de uma peça metálica (núcleo e anel). Quando ocorre a conformação mecânica dos metais submetidos à pressão de cunhagem, a deformação causada na interface entre os dois metais possibilita essa junção com satisfatória resistência. Preferencialmente os metais estão no estado in natura, se a união dos metais for realizada em metais já anodizados, pode decorrer que o filme resultante não resista à conformação mecânica do metal e apresente descontinuidades, interferindo na cor superficial. O processo de cunhagem, para fins ilustrativos, segue as seguintes etapas: 1) Limpeza e montagem do ferramental de cunhagem (limpeza simples, com pano e montagem dos cunhos e da virola na prensa); 2) Limpeza e ajuste da prensa de cunhagem (limpeza simples, com pano, etc. e ajuste da força de cunhagem); 3) Posicionamento do anel e do núcleo no local de cunhagem; 4) Acionamento da prensa e efetiva cunhagem; e 5) Retirada da medalha (ou moeda) cunhada com inspeção visual para verificar se houve algum defeito. Repetem-se os itens 3 a 5 para a cunhagem de mais peças com o mesmo ferramental.[0017] In step (a), at least two metal surfaces are joined together into a single piece, the aim of which is to prepare the final object, with at least two metals, which will proceed to step (c) of anodizing. The union of metal surfaces must be efficient in order to guarantee electrical contact between the surfaces. This union can take place, for example, by means of coining. Coining is preferably carried out, which results from the action of three coining tools: a pair of dies and a ferrule. The dies are matrices that carry the engraved art that is intended to be mechanically transferred to the minted metal. Installed in a press, the dies are pressed against each other, with the metal positioned between them. The pressure applied promotes the conformation of the metal, transferring the engravings on the dies, one on each face. The most typical example of the result obtained is currencies in general. The ferrule is a tool shaped like a circular crown that only serves to contain the metal when it is compressed, preventing it from flowing and thus guaranteeing the circular shape of the final piece. Coining's main function is to transfer engravings from the dies to the surfaces of the two sides of the metal and collaterally provides the mechanical joining of the parts of a metal piece (core and ring). When the mechanical conformation of metals subjected to coining pressure occurs, the deformation caused at the interface between the two metals makes this junction possible with satisfactory resistance. Preferably, the metals are in their natural state. If the union of the metals is carried out on metals that have already been anodized, the resulting film may not resist the mechanical conformation of the metal and may present discontinuities, interfering with the surface color. The coining process, for illustrative purposes, follows the following steps: 1) Cleaning and assembly of the coining tooling (simple cleaning, with cloth and assembly of the dies and ferrule in the press); 2) Cleaning and adjusting the coining press (simple cleaning, with a cloth, etc. and adjusting the coining force); 3) Positioning of the ring and core in the coining location; 4) Activation of the press and effective coining; and 5) Removal of the minted medal (or coin) with visual inspection to check if there were any defects. Items 3 to 5 are repeated to mint more pieces with the same tooling.

[0018] Os parâmetros mais relevantes para o processo de cunhagem são a dureza dos metais cunhados e a pressão aplicada pela prensa de cunhagem. Se o metal estiver muito duro, não ocorre a deformação necessária para a transferência do gravado nem para a fixação de peças metálicas. Por sua vez, se o metal estiver muito macio, ocorre a formação de rebarbas, entre outros defeitos. Desta forma, de forma ilustrativa e não limitativa, para fins de exemplificação, superfícies metálicas de 40mm de diâmetro possuem dureza em torno de 28 HRB. A pressão exercida pela prensa é estabelecida em função da área superficial da face da peça e ajustada por intermédio da força aplicada pela prensa, a título de exemplo, para superfícies metálicas de 40mm de diâmetro aplicasse uma força de 1200 kN. Se houver variação a dureza ou no diâmetro do material cunhado, a força precisa ser ajustada para garantir a união das partes das peças metálicas.[0018] The most relevant parameters for the coining process are the hardness of the coined metals and the pressure applied by the coining press. If the metal is very hard, the necessary deformation for transferring the engraving or for fixing metal parts does not occur. In turn, if the metal is too soft, burrs will form, among other defects. Therefore, in an illustrative and non-limiting way, for illustration purposes, metal surfaces measuring 40mm in diameter have a hardness of around 28 HRB. The pressure exerted by the press is established as a function of the surface area of the part face and adjusted through the force applied by the press, for example, for metal surfaces measuring 40mm in diameter, a force of 1200 kN would be applied. If there is a variation in the hardness or diameter of the coined material, the force needs to be adjusted to ensure the union of the metal parts.

[0019] Na etapa (b) é realizada uma limpeza na peça constituída de pelo menos dois metais onde é imergida em solução de limpeza compreendendo, por exemplo, um desengraxante e/ou tensoativo e/ou volátil (como por exemplo, álcool, acetona e éter) e/ou não aquoso e/ou não volátil, que removem quaisquer sujidades aderidas à superfície do metal antes da anodização. A imersão na solução de limpeza podendo ocorrer por 30 segundos a 1 minuto. Após a imersão da peça em solução de limpeza é removida a solução de limpeza, caso contrário, ela mesma pode atuar como uma sujidade e prejudicar a anodização. Se for utilizada uma solução de limpeza volátil, basta então aguardar sua completa volatilização antes de submeter a peça à anodização. Neste caso, poderia até ser utilizado algum recurso, como ar quente (por exemplo, de 35°C a 70°C) ou ar frio, para favorecer e acelerar essa volatilização. No caso de soluções aquosas, seria necessária a lavagem da peça em água, preferencialmente água deionizada, antes da anodização, para garantir a total remoção da solução de limpeza. Essa lavagem poderia ocorrer por imersões sucessivas na água, como é feito usualmente na galvanoplastia, ou por água corrente. Ao entrar no processo de anodização a superfície deve estar limpa, isenta de qualquer outra substância que não seja água.[0019] In step (b), the part consisting of at least two metals is cleaned and immersed in a cleaning solution comprising, for example, a degreaser and/or surfactant and/or volatile agent (such as alcohol, acetone and ether) and/or non-aqueous and/or non-volatile, which remove any dirt adhered to the metal surface before anodizing. Immersion in the cleaning solution may take 30 seconds to 1 minute. After immersing the part in the cleaning solution, the cleaning solution is removed, otherwise it could act as dirt and harm the anodizing. If a volatile cleaning solution is used, simply wait for it to completely volatilize before subjecting the part to anodization. In this case, some resource could even be used, such as hot air (for example, from 35°C to 70°C) or cold air, to favor and accelerate this volatilization. In the case of aqueous solutions, it would be necessary to wash the part in water, preferably deionized water, before anodizing, to ensure complete removal of the cleaning solution. This washing could occur by successive immersions in water, as is usually done in electroplating, or by running water. When entering the anodizing process, the surface must be clean, free from any substance other than water.

[0020] Na etapa (c) as superfícies metálicas da peça são submetidas a anodização de forma simultânea com o objetivo de proporcionar a obtenção de cores na superfície do metal, uma vez que a aplicação da corrente elétrica induz uma oxidação forçada que aumenta o filme de óxido formado sobre a superfície do metal. Esse filme, embora incolor, provoca a refração da luz que incide sobre a superfície do metal, provocando a percepção de cores, desta forma, na presente invenção, obtém-se em uma única operação, cores diferentes para cada um dos metais, o que resulta na valorização estética do produto, sem a necessidade de etapas adicionais de processo. A peça é imersa em um eletrólito em uma concentração que pode variar entre 1%p/v a 3%p/v a uma temperatura compreendida entre 20 a 25 °C e aplica-se ao catodo uma tensão desejada, de acordo com a cor de interesse, por exemplo, mas não limitativo, uma tensão entre 15 V até a tensão limite.[0020] In step (c) the metal surfaces of the part are subjected to anodization simultaneously with the aim of providing colors on the metal surface, since the application of electric current induces forced oxidation that increases the film oxide formed on the metal surface. This film, although colorless, causes the refraction of light that falls on the surface of the metal, causing the perception of colors, thus, in the present invention, different colors are obtained in a single operation for each of the metals, which results in the aesthetic enhancement of the product, without the need for additional process steps. The part is immersed in an electrolyte at a concentration that can vary between 1% w/v and 3% w/v at a temperature between 20 and 25 °C and a desired voltage is applied to the cathode, depending on the color of interest. , for example, but not limiting, a voltage between 15 V and the limit voltage.

[0021] O eletrólito é, preferencialmente, um eletrólito fraco, mais preferencialmente, é um eletrólito aquoso. O eletrólito podendo ser, por exemplo, mas não limitativo, solução de fosfato trissódico, ácido forfórico, hidróxido de amônio, silicato de sódio, carbonato de sódio, alguns ácidos orgânicos fracos, como ácido cítrico, ácido oxálico e ácido tartárico.[0021] The electrolyte is preferably a weak electrolyte, more preferably an aqueous electrolyte. The electrolyte may be, for example, but not limited to, trisodium phosphate solution, phoric acid, ammonium hydroxide, sodium silicate, sodium carbonate, some weak organic acids, such as citric acid, oxalic acid and tartaric acid.

[0022] O catodo utilizado é catodo inerte, por exemplo, mas não limitativo, catodo de aço inoxidável ou catodo de platina.[0022] The cathode used is inert cathode, for example, but not limited to, stainless steel cathode or platinum cathode.

[0023] Preferencialmente, se o catodo for de aço inoxidável, o eletrólito é composto por solução de fosfato trissódico (Na3PO4) a 3% p/v.[0023] Preferably, if the cathode is made of stainless steel, the electrolyte is composed of trisodium phosphate (Na3PO4) solution at 3% w/v.

[0024] A tensão aplicada varia de acordo com as cores desejadas, podendo ser de 15V até a tensão limite. Cada metal vai apresentar uma tensão limite, sendo esta a tensão de ruptura dielétrica do óxido formado pela anodização, isto é, a partir dessa tensão limite, o filme de óxido formado não é mais capaz de isolar a peça e interromper a ação da corrente elétrica. Então a reação eletrolítica prossegue indefinidamente, causando efeitos adversos, como a contínua oxidação do metal. Portanto, essa tensão limite será diferente em tipos diferentes de eletrólitos e diferente concentrações.[0024] The applied voltage varies according to the desired colors, ranging from 15V to the limit voltage. Each metal will present a threshold voltage, this being the dielectric breakdown voltage of the oxide formed by anodization, that is, after this threshold voltage, the oxide film formed is no longer capable of insulating the part and interrupting the action of the electric current. . Then the electrolytic reaction continues indefinitely, causing adverse effects, such as continuous oxidation of the metal. Therefore, this threshold voltage will be different for different types of electrolytes and different concentrations.

[0025] São aplicadas tensões elétricas de 15V até a tensão limite com incrementos de 5V cada. Essa tensão inicial de 15V foi implementada tendo em vista que não foi observada alteração relevante na superfície dos metais antes da mesma.[0025] Electrical voltages of 15V are applied up to the limit voltage in increments of 5V each. This initial voltage of 15V was implemented considering that no relevant changes were observed on the surface of the metals before it.

[0026] Na etapa (d) ocorre a lavagem da peça anodizada em solvente com o objetivo de remover resíduos da solução do eletrólito e assim possibilitar o livre manuseio da peça. A lavagem decorre da imersão completa da peça no solvente por 30 segundos a 1 minuto. O solvente a ser utilizado deve ser o mesmo que foi utilizado na solução do eletrólito, a fim de garantir que a lavagem seja capaz de remover os sais (ou ácidos ou bases) utilizados como eletrólito, desta forma a título de exemplo, o solvente pode ser água. A água podendo ser água da rede, uma vez que neste momento o metal está protegido contra corrosão e oxidação pelo próprio óxido formado na anodização.[0026] In step (d), the anodized part is washed in solvent with the aim of removing residues from the electrolyte solution and thus enabling free handling of the part. Washing involves completely immersing the piece in the solvent for 30 seconds to 1 minute. The solvent to be used must be the same as that used in the electrolyte solution, in order to ensure that the washing is capable of removing the salts (or acids or bases) used as the electrolyte, so by way of example, the solvent can be water. The water may be mains water, since at this point the metal is protected against corrosion and oxidation by the oxide formed during anodization.

[0027] Na etapa (e) ocorre a secagem da peça que tem como objetivo viabilizar a clara observação do aspecto visual final da peça, pois como a coloração proporcionada pela anodização é fruto da refração da luz, a presença de filmes ou gotas de água ou qualquer líquido na superfície da peça altera a percepção visual da sua cor. A secagem podendo ser por aplicação de ar quente (por exemplo, mas não limitativo, de 35°C a 70°C), ar frio, contato com papel ou tecido absorvente ou qualquer outro material que mantenha a integridade da estrutura obtida.[0027] In step (e) the part is dried, the aim of which is to enable a clear observation of the final visual aspect of the part, as the color provided by anodizing is the result of light refraction, the presence of films or water drops or any liquid on the surface of the piece alters the visual perception of its color. Drying can be done by applying hot air (for example, but not limited to, from 35°C to 70°C), cold air, contact with absorbent paper or fabric or any other material that maintains the integrity of the structure obtained.

[0028] Os resultados proporcionados pelo processo são aplicáveis à confecção de quaisquer produtos constituídos todo ou parcialmente com metais que demandem valorização estética, tais como, produtos numismáticos (medalhas e moedas), outros produtos colecionáveis, produtos decorativos, adornos de vestuários, joias e acessórios, obras de arte, etc.[0028] The results provided by the process are applicable to the manufacture of any products made entirely or partially with metals that require aesthetic enhancement, such as numismatic products (medals and coins), other collectible products, decorative products, clothing adornments, jewelry and accessories, works of art, etc.

[0029] A invenção provê a possibilidade de realizar o tratamento superficial (anodização) de diferentes metais anodizáveis em uma única etapa de processo e obtendo-se ainda como resultado uma combinação estética específica, proveniente do comportamento distinto de cada metal frente ao mesmo processo, o que não se encontrava no estado da técnica.[0029] The invention provides the possibility of carrying out the surface treatment (anodization) of different anodizable metals in a single process step and also obtaining as a result a specific aesthetic combination, resulting from the distinct behavior of each metal in the same process, which was not in the state of the art.

[0030] A invenção será elucidada pelos exemplos a seguir, sem ser limitada aos mesmos ou pelos mesmos.[0030] The invention will be elucidated by the following examples, without being limited to or by the same.

Examples Example 1: Production of bimetallic coins with niobium and tantalum

[0031] A partir de amostras de discos de tântalo e de nióbio de 2 mm foram fabricados núcleos e anéis, os quais foram submetidos ao processo de cunhagem, com os metais ainda in natura. As peças bimetálicas foram cunhadas em prensa, com cunhos e virola de 40mm de diâmetro. O posicionamento de núcleo e anel na prensa foi realizado manualmente. Foi utilizada força de cunhagem de 1200kN. A cunhagem de cada amostra se deu em uma única corrida (“batelada") com três golpes da prensa. Na sequência as medalhas foram submetidas ao processo de anodização com diversas tensões diferentes. Foram obtidas diferentes colorações para cada metal dentro da faixa de tensão aplicada, conforme tabela 1 abaixo. Tabela 1. Tensão aplicada e cores obtidas. [0031] From samples of 2 mm tantalum and niobium discs, cores and rings were manufactured, which were subjected to the coining process, with the metals still in natura. The bimetallic pieces were minted in a press, with dies and a 40mm diameter ferrule. The core and ring positioning in the press was performed manually. Coining force of 1200kN was used. The minting of each sample took place in a single run (“batch”) with three press blows. Afterwards, the medals were subjected to the anodizing process with several different voltages. Different colors were obtained for each metal within the applied voltage range , according to table 1 below. Table 1. Applied voltage and colors obtained.

[0032] Os resultados demonstram as propriedades dos óxidos dos dois metais obtidos por anodização eletrolítica, semelhantes mas não idênticas e principalmente comprovam a compatibilidade da realização da anodização de ambos em um mesmo processo sem que o comportamento de um comprometa o comportamento do outro. Enfim a capacidade de anodização de peças com dois metais diferentes unidos mecanicamente, desde que ambos possuam as propriedades físico químicas necessárias para serem submetidos ao processo de anodização eletrolítica.[0032] The results demonstrate the properties of the oxides of the two metals obtained by electrolytic anodization, which are similar but not identical and mainly prove the compatibility of carrying out the anodization of both in the same process without the behavior of one compromising the behavior of the other. Finally, the ability to anodize parts with two different metals mechanically joined, as long as both have the necessary physical and chemical properties to be subjected to the electrolytic anodization process.

[0033] Importante ressaltar que, como a coloração é causada por difração de luz, ocorrem variações da mesma causadas tanto pela intensidade e ângulo de incidência da luz quanto pelo estado da superfície do metal. Além, claro, da subjetividade da percepção de cada indivíduo. As cores descritas na tabela acima foram uma tentativa de dar maior precisão às cores percebidas durante o ensaio, principalmente nas variações de intensidade das cores percebidas pela comparação delas entre si.[0033] It is important to highlight that, as coloring is caused by light diffraction, variations occur caused both by the intensity and angle of incidence of the light and by the state of the metal surface. In addition, of course, to the subjectivity of each individual's perception. The colors described in the table above were an attempt to give greater precision to the colors perceived during the test, mainly in the variations in intensity of the colors perceived by comparing them with each other.

[0034] A presente invenção foi revelada neste relatório descritivo em termos de sua modalidade preferida. Entretanto, outras modificações e variações são possíveis a partir da presente descrição, estando ainda inseridas no escopo da invenção aqui revelada.[0034] The present invention has been disclosed in this specification in terms of its preferred embodiment. However, other modifications and variations are possible from the present description, and are still within the scope of the invention disclosed herein.

Claims

1. Process for producing colored metallic articles CHARACTERIZED by comprising the steps of: (a) joining at least two metallic surfaces forming a single piece; (b) clean surfaces by immersing the part in cleaning solution; (c) proceed with anodizing the metal surfaces of the part simultaneously; (d) wash; and (e) dry.

2. Process, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the metal surfaces have a hardness compatible with up to 12% difference; the metals being selected from the group comprising: tantalum, niobium, aluminum, titanium, molybdenum, tungsten, vanadium, zirconium, beryllium, magnesium, scandium, chromium, manganese, yttrium, hafnium and lanthanum.

3. Process, according to claim 1 or 2, CHARACTERIZED by the fact that it further comprises, before step (a), carrying out a prior cleaning of the surfaces to be used to form a part, where the cleaning occurs by immersing the surfaces in cleaning solution, comprising a degreaser and/or surfactant and/or volatile and/or non-aqueous and/or non-volatile; where immersion in the cleaning solution occurs for 30 seconds to 1 minute and, sequentially, the cleaning solution is removed by waiting for complete volatilization or applying hot/cold air or washing the piece in water.

4. Process, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that, in step (a), the union of the metallic surfaces takes place by means of coining.

5. Process, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that, in step (b), the part is immersed in a cleaning solution comprising a degreaser and/or surfactant and/or volatile and/or non-aqueous and/or non-volatile; Immersion in the cleaning solution occurs for 30 seconds to 1 minute and, sequentially, the cleaning solution is removed by waiting for complete volatilization or applying hot/cold air or washing the piece in water.

6. Process, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that, in step (c), anodization occurs by immersing the part in an electrolyte at a concentration that can vary between 1% w/v to 3% w/v at a temperature between 20 and 25 °C, where a desired voltage is applied to the cathode according to the color of interest, with electrical voltages being applied from 15V to the limit voltage in increments of 5V.

7. Process according to claim 6, characterized by the fact that the electrolyte is preferably a weak electrolyte, more preferably an aqueous electrolyte.

8. Process, according to claim 6, CHARACTERIZED by the fact that the cathode is inert.

9. Process, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that, in step (d), the anodized part is completely immersed in a solvent for 30 seconds to 1 minute, the solvent being the same as that used in the electrolyte solution .

10. Process, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that, in step (e), drying occurs by applying hot air or cold air or contact with absorbent paper or fabric or any other material that maintains the integrity of the structure obtained.