ES2227106T3 - GOLD ALLOYS AND MOTHER ALLOYS TO GET SUCH GOLD ALLOYS. - Google Patents
GOLD ALLOYS AND MOTHER ALLOYS TO GET SUCH GOLD ALLOYS.Info
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Abstract
Description
Aleaciones de oro y aleaciones madres para obtener tales aleaciones de oro.Gold alloys and mother alloys for get such gold alloys.
La presente invención se refiere a aleaciones de oro y aleaciones madres para obtener tales aleaciones de oro, principalmente para la fabricación de objetos preciosos tales como productos de joyería y orfebrería, monedas y medallas.The present invention relates to alloys of gold and mother alloys to obtain such gold alloys, mainly for the manufacture of precious objects such as jewelry and goldsmith products, coins and medals.
Uno de los problemas fundamentales es el de obtener aleaciones de oro que presenten una buena fluidez (es decir, una buena capacidad para llenar el molde) al momento de la colada.One of the fundamental problems is that of obtain gold alloys that have good fluidity (it is say, a good ability to fill the mold) at the time of wash.
Según los procedimientos normalmente utilizados en la actualidad, esto se logra agregando a la aleación un poco de silicio, que, además de darle un efecto fluidificante a las aleaciones, también tiene un efecto desoxidante.According to the procedures normally used At present, this is achieved by adding a little bit of silicon, which, in addition to giving a fluidizing effect to the Alloys, also has a deoxidizing effect.
Durante el período del proceso en el cual el metal se mantiene en estado derretido, el silicio tiende a combinarse con el oxígeno que hay en los materiales originales y en la atmósfera circunstante.During the period of the process in which the metal remains in a melted state, silicon tends to combine with the oxygen in the original materials and in the surrounding atmosphere.
Esto da lugar a una habilidad protectora del silicio que se manifiesta durante la producción de gránulos por colada y durante el proceso para producir las piezas fundidas que comprende el derretimiento, sobrecalentamiento y llenado de la cavidad del molde hecho de material refractario.This results in a protective ability of the silicon manifested during the production of granules by casting and during the process to produce the castings that includes the melting, overheating and filling of the Mold cavity made of refractory material.
Sin embargo, el uso del silicio en aleaciones de oro también da lugar a una considerable desventaja constituida por el hecho que esas aleaciones exhiben, una vez solidificadas, un grano cristalino de tamaño relativamente grande, con consiguiente degrado de las propiedades mecánicas (especialmente en el caso de aleaciones de oro de 18 quilates), y una consiguiente fragilidad no deseada de las mismas piezas.However, the use of silicon in alloys of gold also gives rise to a considerable disadvantage constituted by the fact that these alloys exhibit, once solidified, a crystalline grain of relatively large size, consequently degradation of mechanical properties (especially in the case of 18-carat gold alloys), and a consequent fragility not desired of the same pieces.
Visto este problema, un método seguido por los operadores del sector para reducir el tamaño del grano ha sido el de agregarle a las aleaciones una adecuada cantidad de elementos tales como iridio, rutenio, cobalto, níquel y renio, que tienden a refinar el grano cristalino.Seen this problem, a method followed by sector operators to reduce grain size has been the to add an adequate amount of elements to the alloys such as iridium, ruthenium, cobalt, nickel and rhenium, which tend to refine the crystalline grain.
Sin embargo, tampoco esta solución carece totalmente de desventajas.However, this solution is not lacking either Totally disadvantages.
En primer lugar, el silicio tiende a combinarse con los elementos de refinación comúnmente usados dando lugar a la formación de siliciuros que terminan por constituir aglomerados esferoidales de compuestos ínter metálicos con alta rigidez, originando imperfecciones conocidas como puntos duros (hard spots).First, silicon tends to combine with the commonly used refining elements giving rise to the formation of silicides that end up constituting agglomerates spheroidal inter-metallic compounds with high rigidity, causing imperfections known as hard points spots).
Tales inclusiones pueden aparecer sobre la superficie de la pieza terminada después del proceso de elaboración final, lo cual lleva aparejada la reelaboración de la pieza, o su descarte.Such inclusions may appear on the surface of the finished part after the manufacturing process final, which involves the reworking of the piece, or its discard.
A partir de los documentos EP 381.994 y JP 63.169.347 se conoce también el agregado de germanio a las aleaciones de oro para mejorar su capacidad de moldeo y su fluidez bajando el punto de fusión.From documents EP 381.994 and JP 63,169,347 the addition of germanium to the gold alloys to improve its molding capacity and fluidity lowering the melting point.
En esta situación el cometido técnico que constituye la base de la presente invención es el de proporcionar aleaciones de oro y aleaciones madres para obtener tales aleaciones de oro que supere las desventajas mencionadas con anterioridad.In this situation the technical task that constitutes the basis of the present invention is to provide gold alloys and mother alloys to obtain such alloys of gold that overcomes the aforementioned disadvantages.
En particular el cometido técnico de la presente invención es el de proporcionar aleaciones de oro y aleaciones madres para obtener tales aleaciones de oro que presenten una excelente fluidez en el estado derretido incluso sin el agregado de silicio.In particular the technical role of this invention is to provide gold alloys and alloys mothers to obtain such gold alloys that present a excellent fluidity in the melted state even without the addition of silicon.
El cometido técnico específico y los objetivos mencionados se logran substancialmente mediante aleaciones de oro y aleaciones madres para obtener tales aleaciones de oro, según está descrito en las reivindicaciones que están más adelante.The specific technical task and objectives mentioned are achieved substantially by gold alloys and mother alloys to obtain such gold alloys, as is described in the claims that follow.
Un elemento alternativo al silicio es el germanio el cual, en el porcentaje de empleo descrito en la presente invención, tiene propiedades de fluidificación muy marcadas, superiores a las del silicio: tal como se describe abajo, esta característica queda claramente demostrada con experimentos de fusión comparativos entre aleaciones a base de silicio y aleaciones a base de germanio, estas últimas descritas en la presente invención.An alternative element to silicon is germanium which, in the percentage of employment described herein invention, has very marked fluidization properties, superior to those of silicon: as described below, this characteristic is clearly demonstrated with experiments of comparative fusion between silicon-based alloys and alloys based on germanium, the latter described herein invention.
Además, el baño de aleaciones a base de germanio exhibe una superficie extremadamente limpia y libre de escorias, característica debida al hecho que los óxidos de germanio que podrían estar presentes en la superficie del baño desaparecen por sublimación a temperaturas de aproximadamente 710ºC. Con respecto a las aleaciones a base de silicio, por lo tanto, se reduce drásticamente la posibilidad de inclusiones de partículas de óxido en las piezas fundidas, con el consiguiente riesgo de fragilidad.In addition, the bath of Germanium-based alloys exhibits an extremely clean and slag-free surface, characteristic due to the fact that germanium oxides that could be present on the surface of the bathroom disappear by sublimation at temperatures of approximately 710 ° C. With respect to silicon-based alloys, therefore, is reduced drastically the possibility of oxide particle inclusions in castings, with the consequent risk of fragility.
Asimismo, también se ha comprobado que concentraciones de germanio que varían entre 0,05% y 2% en peso han conducido a un aumento de la fluidez considerada mayor que aquellas provistas por el silicio en las normales concentraciones de uso, si bien exhiben un aumento del tamaño del grano, como consecuencia de dicho agregado, que es decididamente menor que el observado en las aleaciones de silicio. Por ende, en el caso de aleaciones de germanio, con bajo o nulo contenido de silicio, aparte de obtener el efecto fluidificante, superior al del silicio, también se mejoran las características mecánicas de la aleación, como se puede ver a partir de los datos ilustrados abajo.It has also been proven that Germanium concentrations that vary between 0.05% and 2% by weight have led to an increase in fluency considered greater than those provided by silicon in normal concentrations of use, if well exhibit an increase in grain size, as a result of said aggregate, which is decidedly smaller than that observed in the silicon alloys Therefore, in the case of alloys of germanium, with low or no silicon content, apart from obtaining the fluidizing effect, superior to that of silicon, is also improve the mechanical characteristics of the alloy, as you can See from the data illustrated below.
Además, se ha observado un notable efecto de mejora del germanio sobre la ductilidad de la aleación obtenida, superior al efecto del silicio.In addition, a remarkable effect of improvement of germanium over the ductility of the alloy obtained, superior to the effect of silicon.
También es interesante el uso combinado de germanio y pequeñas cantidades de silicio: esta combinación permite obtener piezas fundidas "limpias y brillantes", sin provocar el inmediato degrado de las propiedades mecánicas como se puede observar con el uso de mayores cantidades de únicamente silicio.Also interesting is the combined use of germanium and small amounts of silicon: this combination allows get "clean and bright" castings without causing the immediate degradation of mechanical properties as you can observe with the use of larger amounts of only silicon.
Por consiguiente, también se evita el problema de
la formación de puntos duros, dañinos a la hora de pulir las piezas
terminadas, impidiendo la inserción en la aleación de elementos de
refinación (con el objetivo de llevar las propiedades mecánicas a
los valores funcionales anteriores) tales como cobalto y ní-
quel.Therefore, the problem of the formation of hard, harmful points at the time of polishing the finished parts is also avoided, preventing the insertion into the alloy of refining elements (in order to bring the mechanical properties to the previous functional values) such as cobalt and nickel
quel.
El efecto de mejora del germanio sobre las propiedades mecánicas también se puede exhibir en aleaciones blancas a base de níquel, tal como se puede ver a partir de las formulaciones descritas a continuación.The improvement effect of germanium on Mechanical properties can also be exhibited in alloys nickel-based white, as can be seen from the formulations described below.
Otras características y ventajas de la presente invención se pondrán aún más de manifiesto a partir de la descripción detallada de algunas realizaciones preferidas pero no exclusivas de aleaciones de oro y aleaciones madres para obtener tales aleaciones de oro, y a partir de las figuras anexas, en las cuales:Other features and advantages of this invention will become even more apparent from the detailed description of some preferred embodiments but not exclusive of gold alloys and mother alloys to obtain such gold alloys, and from the attached figures, in the which:
- la figura 1 muestra, en forma gráfica, el efecto de diferentes elementos y compuestos sobre el tamaño del grano de una aleación de oro;- Figure 1 shows, in graphic form, the effect of different elements and compounds on the size of the grain of a gold alloy;
- la figura 2 muestra, en forma gráfica, el efecto de la cantidad de silicio y germanio sobre el tamaño del grano de la aleación de oro;- Figure 2 shows, in graphic form, the effect of the amount of silicon and germanium on the size of the gold alloy bead;
- la figura 3 muestra, en forma gráfica, el efecto de los elementos y compuestos de la figura 1 sobre la máxima carga soportable por la aleación de oro obtenida con los mismos;- Figure 3 shows, in graphic form, the effect of the elements and compounds of figure 1 on the maximum load bearable by the gold alloy obtained with the themselves;
- la figura 4 muestra, en forma gráfica, el efecto de los elementos y compuestos de la figura 1 sobre las propiedades de ductilidad (estiramiento debido a tracción) de la aleación.- Figure 4 shows, in graphic form, the effect of the elements and compounds of figure 1 on the ductility properties (stretching due to traction) of the alloy.
La aleación de oro de la presente invención está definida en la reivindicación 1.The gold alloy of the present invention is defined in claim 1.
Como se ha señalado previamente, la característica fundamental de dicha aleación es la de contener germanio como elemento fluidificante, pudiendo al mismo tiempo no contener silicio.As previously noted, the fundamental characteristic of said alloy is to contain germanium as a fluidizing element, while not being able to contain silicon
Para completar la aleación satisfaciendo de la mejor manera especiales requerimientos productivos, también se pueden utilizar otros elementos químicos.To complete the alloy satisfying the better way special production requirements, also They can use other chemical elements.
En segundo lugar, la aleación también puede contener, en una proporción que no supere el 4% del peso, al menos uno de los elementos del grupo constituido por cobalto, manganeso, estaño e indio.Second, the alloy can also contain, in a proportion not exceeding 4% of the weight, at least one of the elements of the group consisting of cobalt, manganese, Tin and Indian.
Para mejorar las calidades de la aleación, también es posible agregar uno o varios elementos desoxidantes tales como magnesio, silicio, boro y litio, cada uno de ellos en una proporción que no supere el 0,15% del peso.To improve the qualities of the alloy, It is also possible to add one or more deoxidizing elements such as magnesium, silicon, boron and lithium, each of them in a proportion that does not exceed 0.15% of the weight.
Nótese que, incluso cuando se agrega silicio a la aleación, se añade solamente en pequeñas cantidades (en particular no superiores al 0,05% del peso en aleaciones de 18 quilates, y no superiores al 0,15% del peso en aleaciones de 14 quilates) simplemente para garantizar la protección de la aleación contra la formación de óxidos, y no para mejorar su fluidez.Note that, even when silicon is added to the alloy, is added only in small quantities (in particular not exceeding 0.05% of the weight in 18-carat alloys, and not greater than 0.15% of the weight in 14 karat alloys) simply to ensure the protection of the alloy against formation of oxides, and not to improve its fluidity.
Debido a particulares exigencias productivas en las cuales se requiere un tamaño de grano sumamente reducido, la aleación también puede comprender elementos de refinación tales como rutenio, renio y platino en una adecuada cantidad y preferentemente no superior al 0,4% del peso.Due to particular productive demands in which requires a very small grain size, the alloy can also comprise refining elements such such as ruthenium, rhenium and platinum in an adequate amount and preferably not more than 0.4% of the weight.
Para la producción de objetos preciosos, además, hay dos intervalos preferenciales para la cantidad de oro presente en la aleación.For the production of precious objects, in addition, there are two preferential intervals for the amount of gold present in the alloy.
Un primer intervalo preferido es aquel asociado con la obtención de oro de 18 quilates, en el cual la cantidad de oro presente en la aleación está entre el 74% y el 77% del peso.A preferred first interval is that associated with obtaining 18 karat gold, in which the amount of Gold present in the alloy is between 74% and 77% of the weight.
Un segundo intervalo preferido es aquel asociado con la obtención de oro de 14 quilates, en el cual la cantidad de oro presente en la aleación está entre el 57% y el 60% del peso.A second preferred interval is that associated with obtaining 14 karat gold, in which the amount of Gold present in the alloy is between 57% and 60% of the weight.
Las aleaciones madres para obtener las aleaciones de oro expuestas arriba están definidas en la reivindicación 2.The mother alloys to obtain the alloys of gold set forth above are defined in claim 2.
A continuación se exponen algunos ejemplos de aleaciones de oro que se pueden obtener con una composición según la presente invención.Below are some examples of gold alloys that can be obtained with a composition according to The present invention.
Aleación de oro amarillo de 14 quilates cuya composición en términos de porcentaje de peso es la siguiente:14 carat yellow gold alloy whose Composition in terms of weight percentage is as follows:
con la aleación madre comprendiendo (como porcentaje sobre el peso de la aleación de oro):with the mother alloy comprising (as percentage on the weight of the gold alloy):
Cobre, lo necesario para alcanzar el 100% (en este caso específico, 27,09%).Copper, what is necessary to reach 100% (in this specific case, 27.09%).
Aleación de oro amarillo de 18 quilates cuya composición en términos de porcentaje de peso es la siguiente:18K yellow gold alloy whose Composition in terms of weight percentage is as follows:
con la aleación madre comprendiendo (como porcentaje sobre el peso de la aleación de oro):with the mother alloy comprising (as percentage on the weight of the gold alloy):
Cobre, lo necesario para alcanzar el 100% (en este caso específico, 9,79%).Copper, what is necessary to reach 100% (in this specific case, 9.79%).
Aleación de oro amarillo de 18 quilates cuya composición en términos de porcentaje de peso es la siguiente:18K yellow gold alloy whose Composition in terms of weight percentage is as follows:
con la aleación madre comprendiendo (como porcentaje sobre el peso de la aleación de oro):with the mother alloy comprising (as percentage on the weight of the gold alloy):
Cobre, lo necesario para alcanzar el 100% (en este caso específico, 11,71%).Copper, what is necessary to reach 100% (in this specific case, 11.71%).
Para obtener las tres mencionadas aleaciones de oro amarillo descritas en los ejemplos A, B y C, un proceso preferencial incluye las siguientes etapas:To obtain the three mentioned alloys of yellow gold described in examples A, B and C, a process Preferential includes the following stages:
- fundición en una atmósfera controlada o en un gas inerte tal como argón, de los elementos en la respectiva dosis, dentro de crisoles de grafito o de cerámica a una temperatura comprendida entre 880 y 940ºC;- foundry in a controlled atmosphere or in a inert gas such as argon, of the elements in the respective dose, inside graphite or ceramic pots at a temperature between 880 and 940 ° C;
- posterior calentamiento a una temperatura comprendida entre 970 y 1.030ºC antes de realizar la colada;- subsequent heating at a temperature between 970 and 1,030 ° C before casting;
- colada del material en apropiados moldes;- pouring of the material into appropriate molds;
- enfriamiento del molde en aire;- mold cooling in air;
- posterior enfriamiento del molde en agua.- subsequent cooling of the mold in water.
La presente invención logra importantes ventajas.The present invention achieves important advantages.
En primer lugar, los experimentos de laboratorio conducidos por la Solicitante han demostrado que el uso de germanio en concentraciones de peso comprendidas entre 0,05% y 2% conduce a un aumento de la fluidez de la aleación en el estado derretido que es incluso mayor que aquel provocado por el uso de silicio en normales concentraciones de uso.First, the laboratory experiments conducted by the Applicant have shown that the use of germanium at concentrations of weight between 0.05% and 2%, it leads to an increase in the fluidity of the alloy in the melted state that it is even greater than that caused by the use of silicon in Normal concentrations of use.
Asimismo, el aumento del tamaño del grano consiguiente al uso de germanio fue menor que el que tiene lugar en aleaciones tradicionales que contienen silicio, como se puede ver en las figuras 1 y 2.Also, the increase in grain size consequently the use of germanium was less than that which takes place in traditional alloys containing silicon, as you can see in figures 1 and 2.
La figura 1 muestra la variación de las dimensiones del grano cristalino de la aleación como consecuencia de la adición, en la misma, de los elementos y compuestos indicados en la coordenada "x". Queda claro que la influencia del silicio (CuSi) sobre el incremento del tamaño del grano es considerablemente mayor que la influencia del germanio (Ge).Figure 1 shows the variation of the dimensions of the crystalline alloy grain as a consequence of the addition, in it, of the indicated elements and compounds in the "x" coordinate. It is clear that the influence of Silicon (CuSi) on the increase in grain size is considerably greater than the influence of germanium (Ge).
La figura 2 muestra el efecto de la concentración del silicio y germanio sobre la dimensión del grano de la aleación de oro. También en este caso, es evidente que una baja concentración de silicio, en el gráfico de 0 a 300 ppm, lleva aparejado un considerable aumento del tamaño del grano cristalino, incluso superando el aumento del tamaño provocado por agregados de germanio en concentraciones 10 veces superiores.Figure 2 shows the effect of concentration of silicon and germanium on the grain dimension of the alloy of gold. Also in this case, it is evident that a low concentration of silicon, in the graph of 0 to 300 ppm, carries a considerable increase in the size of the crystalline grain, even overcoming the increase in size caused by germanium aggregates in concentrations 10 times higher.
Esto tiene repercusiones positivas sobre el funcionamiento mecánico de la aleación, como se puede ver en la figura 3, que muestra la variación (positiva o negativa) de la máxima carga soportable (medida con una prueba de tracción) por la aleación, como consecuencia de la adición a la aleación de las mismas cantidades de diferentes elementos o compuestos indicados en la coordenada "x".This has positive repercussions on the mechanical operation of the alloy, as can be seen in the Figure 3, which shows the variation (positive or negative) of the maximum load bearing (measured with a tensile test) by the alloy, as a result of the addition to the alloy of same amounts of different elements or compounds indicated in the "x" coordinate.
La figura 4 muestra el porcentaje de variación del estiramiento de la aleación de oro sometida a una prueba de tracción, en función del agregado, en cantidades iguales, de los elementos y compuestos, indicados en la coordenada "x", a la aleación.Figure 4 shows the percentage of variation of stretching the gold alloy undergoing a test of traction, depending on the aggregate, in equal quantities, of the elements and compounds, indicated in the "x" coordinate, to the alloy.
El uso de germanio en vez de silicio también ha producido efectos positivos sobre el porcentaje de estiramiento de la aleación como consecuencia de la prueba de tracción.The use of germanium instead of silicon has also produced positive effects on the stretch percentage of the alloy as a result of the tensile test.
Con respecto al uso combinado de germanio y silicio, para mejorar la fluidez y disminuir la oxidación de la aleación respectivamente, se lograron resultados muy alentadores.With respect to the combined use of germanium and silicon, to improve fluidity and reduce oxidation of the alloy respectively, very results were achieved encouraging.
El uso combinado de esos dos elementos dio lugar a aleaciones desoxidadas que al mismo tiempo muestran un muy buen funcionamiento mecánico, generalmente mejor que el exhibido por las aleaciones en la cuales se usa el silicio sea como elemento fluidificante, sea como elemento desoxidante.The combined use of these two elements resulted in to deoxidized alloys that at the same time show a very good mechanical performance, generally better than that exhibited by alloys in which silicon is used as an element fluidizer, either as a deoxidant element.
Asimismo, las aleaciones obtenidas según la presente invención (se trate de aleaciones de oro o de aleaciones madres para obtener tales aleaciones de oro), gracias al pequeño tamaño del grano cristalino, normalmente pueden no exigir el uso de otros elementos de refinación.Also, the alloys obtained according to the present invention (be it gold alloys or alloys mothers to get such gold alloys), thanks to the little crystalline grain size, usually may not require the use of Other elements of refining.
De todos modos, en el caso de ser necesario el uso de elementos de refinación para obtener dimensiones del grano aún menores, no tiene lugar la formación de siliciuros, gracias a la ausencia, o casi ausencia, de silicio.In any case, if necessary, the use of refining elements to obtain grain dimensions even smaller, silicide formation does not take place, thanks to the absence, or almost absence, of silicon.
Cabe además hacer notar que la presente invención es relativamente fácil de poner en acto y también que el costo relacionado a la puesta en acto de la presente invención sigue estando dentro de los estándares del sector.It should also be noted that the present invention It is relatively easy to implement and also that the cost related to the implementation of the present invention follows being within the standards of the sector.
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