ITFI20120208A1 - Soluzione per l'elettrodeposizione di una lega di oro e la lega da essa derivante. - Google Patents
Soluzione per l'elettrodeposizione di una lega di oro e la lega da essa derivante. Download PDFInfo
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Description
DOMANDA DI BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO:
SOLUZIONE PER L’ELETTRODEPOSIZIONE DI UNA LEGA DI ORO E LA LEGA DA ESSA DERIVANTE
CAMPO DELL’INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce al campo delle soluzioni per elettrodeposizione di leghe metalliche e leghe derivanti; in particolare si riferisce ad una soluzione per l’elettrodeposizione di una lega di oro e la lega da essa derivante; escludendo l'utilizzo di metalli come Nichel, Cadmio, Cromo, Cobalto ed altri metalli tossici. STATO DELL’ARTE
Le leghe metalliche ottenute per elettrodeposizione sono ampiamente utilizzate in svariati ambiti produttivi, sia per le loro qualità fisiche sia per il loro particolare aspetto estetico.
Per questo ultimo scopo risultano di interesse leghe colorate, ottenute tramite l'elettrodeposizione di metalli sia singoli che in lega tra loro; tali leghe trovano applicazioni pratiche in svariati campi: automomobilistico, arredamento, abbigliamento, gioielleria, ed in altri settori che, seppur di nicchia, richiedono oggetti aventi determinate caratteristiche estetiche.
Le leghe di Oro colorate risultano essere tra le più utilizzate in quanto permettono di ottenere una vasta gamma di colori e sfumature a seconda della formulazione utilizzata e delle condizioni di lavoro applicate per ottenerle.
Fino ad oggi à ̈ stato possibili ottenere l'intera gamma di colori e sfumature dei colori bianco, giallo e rosa utilizzando in percentuali varie insieme con l'Oro metalli come il Nickel, il Cadmio, il Cromo, il Cobalto ed altri, che sono stati riconosciuti in tempi recenti dannosi per la salute, sia come metalli sia come sali di questi.
Le limitazioni sull'utilizzo di questi metalli - siano essi materia prima, siano essi presenti nel prodotto finito - sono oggetto di molte leggi restrittive presenti in tutto il mondo, e questo pone molti ostacoli alla produzione di oggetti aventi determinate coordinate di colore: non potendo più usare certe sostanze, o potendole utilizzare solo in quantità molto ridotte, non à ̈ possibile ottenere certe leghe, o certi colori per quelle leghe.
Risulta pertanto evidente la necessità di fornire soluzioni, esenti da Nichel, Cadmio, Cromo, Cobalto ed altri metalli e sali di essi tossici o strettamente regolamentati, per elettrodeposizione di leghe di oro chiaro con coordinate di colore comprese nell'intervallo: L: 70-90; a: 1–3; b: 12–15.
SOMMARIO DELL’INVENZIONE
La presente invenzione risolve i problemi suddetti mediante una soluzione per elettrodeposizione di una lega di oro; detta soluzione comprendente un sale di Oro (Au), un sale di Ferro (Fe) ed un sale di Rame (Cu), ed opzionalmente uno o più sali di altri metalli scelti opportunamente tra i sali di Indio (In), Zinco (Zn), Stagno (Sn), Palladio (Pd), Rutenio (Ru), per modulare le sfumature del colore finale; risulta inoltre opportuno l'utilizzo in piccole quantità uno o più sali di Tellurio (Te), Gallio (Ga) o Bismuto (Bi), in qualità di brillantanti e raffinatori di grana.
Detta soluzione à ̈ esente da Nichel, Cadmio, Cromo, Cobalto ed altri metalli e sali di essi tossici.
Sorprendentemente la lega derivante dalla suddetta soluzione presenta coordinate di colore comprese nell'intervallo: L: 70-90; a: 1–3; b: 12–15.
Oggetto della presente invenzione à ̈ anche lega di oro, esente da Nichel, Cadmio, Cromo, Cobalto ed altri metalli e sali di essi tossici, avente coordinate di colore comprese nell'intervallo: L: 70-90; a: 1–3; b: 12–15, detta lega avente la seguente composizione percentuale in peso:
− Au 84-90 %;
− Fe 5-8 %
− Cu 3-6%
− In, Zn, Sn, Pd, Ru o loro miscele 0-3%.
Te, Ga, Bi o loro miscele non entrano in lega, ma hanno la sola funzione brillantante.
Oggetto dell’invenzione à ̈ anche un metodo per l’elettrodeposizione di una lega di oro come sopra descritta mediante l’impiego della soluzione suddetta.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
La soluzione preferibilmente contiene un opportuno sistema tampone, uno o più agenti complessanti che, oltre a modulare l'andamento dei metalli in lega, ne garantiscono la stabilità in soluzione, ed un agente tensioattivo che funge anche da brillantante.
Il sale di Oro può essere Oro cloruro, Oro solfito, potassio Dicianoaurato, potassio Tetracianoaurato, ammonio Cianoaurato, o una combinazione di questi.
Preferibilmente la concentrazione di Oro come metallo va da 0,2 a 3 g/L, più opportunamente tra 0,5 a 1,5 g/L, scegliendo di volta in volta la concentrazione più adatta per ottenere la tripletta di coordinate di colore desiderata compresa nell'intervallo di interesse (L: 70-90; a: 1–3; b: 12-15).
I metalli che entrano in lega con l'Oro sono principalmente Ferro e Rame, introdotti nella soluzione sotto forma dei loro più comuni sali, quali per esempio – ma non solo - solfato, carbonato, acetato, citrato e cloruro, a seconda del sistema tampone scelto e della stabilità del sale scelto nell'ambiente della soluzione.
Le concentrazioni dei sopracitati metalli vanno dai 0,01 g/L ai 1,5 g/L, scegliendo di volta in volta la concentrazione più adatta di ciascuno di essi per ottenere la tripletta di coordinate di colore desiderata compresa nell'intervallo di interesse (L: 70-90; a: 1–3; b: 12–15).
Questi metalli sono utilizzati in modo da ottenere un abbassamento dei valori delle coordinate di colore a e b rispetto ai valori tipici di un deposito Oro 24 kt (L= 84-85; a= 6-8; b= 30-31); le quantità dosate per ogni singolo metallo danno un effetto corrispondente su queste coordinate in relazione alla concentrazione.
Gli altri metalli che possono essere introdotti come sali in soluzione per modulare le sfumature di colore sono Indio, Zinco, Stagno, Palladio, Rutenio, anch'essi introdotti nella soluzione sotto forma dei loro più comuni sali, quali per esempio – ma non solo - solfato, carbonato, acetato, citrato e cloruro, a seconda del sistema tampone scelto e della stabilità del sale scelto nell'ambiente della soluzione.
Le concentrazioni di questi metalli vanno da 0,005 a 0,5 g/L, scegliendo di volta in volta la concentrazione più adatta di ciascuno di essi per ottenere la tripletta di coordinate di colore desiderata compresa nell'intervallo di interesse (L: 70-90; a: 1–3; b: 12–15).
Questi metalli sono utilizzati in modo da ottenere una modulazione dei valori delle coordinate di colore L, a e b rispetto ai valori tipici di un deposito Oro 24 kt; le quantità dosate per ogni singolo metallo danno un effetto corrispondente su queste coordinate in relazione alla concentrazione.
In particolare, abbiamo riscontrato che:
Ó il Rutenio provoca un abbassamento della coordinata L;
Ó Palladio e Stagno provocano un incremento della coordinata L;
Ó lo Zinco provoca un innalzamento della coordinata L e un abbassamento della coordinata a;
Ó l'Indio provoca un innalzamento della coordinata L e un abbassamento della coordinata b.
Abbiamo inoltre riscontrato che Tellurio, Gallio e Bismuto o loro combinazioni migliorano l'omogeneità del colore del deposito e raffinano la grana del deposito: essi sono immessi nella soluzione sotto forma dei loro sali solubili o loro complessi stabili nelle condizioni di lavoro della soluzione, in quantità comprese nell'intervallo 0,004 – 0,010 g/L come metallo.
Il pH della soluzione non à ̈ un parametro critico se non per la stabilità in soluzione dei metalli scelti e può essere compreso tra 5 e 10, più preferibilmente tra 7,5 e 9,5, e viene regolato con idrossidi di sodio o potassio, o con acidi inorganici quali per esempio, ma non solo, acido solforico, acido fosforico, acido formico.
Nelle condizioni di lavoro il pH à ̈ mantenuto stabile tramite un sistema tampone scelto tra le coppie acido/sale di acidi quali ossalico, lattico, citrico, tartarico, malonico, malico, gluconico, borico, fosforico, solfammico, solforoso ed altri, che oltre a garantire la stabilità del pH agiscono anche come complessanti nei confronti dei metalli in soluzione, favorendone la stabilità .
I sali dei suddetti acidi possono essere di sodio o potassio o di altri metalli alcalini e alcalino- terrosi solubili nelle condizioni della soluzione.
La concentrazione degli acidi e dei loro sali va da 20 g/L a 200 g/L, più opportunamente da 70 g/L a 150 g/L.
E' opportuno anche immettere nella soluzione uno o più agenti complessanti, in concentrazioni comprese tra i 20 e i 50 g/L, quali per esempio acido etilendiamminotetraacetico, acido etilendiammino tetra metilenfosfonico, acido etidronico, acido nitrilotriacetico, acido nitrilotrismetilendifosfonico, sotto forma di acido libero o sotto forma di sale.
La scelta della forma del complessante, della concentrazione e della composizione dell'eventuale miscela viene determinata dalle coordinate di colore comprese nell'intervallo di interesse (L: 70-90; a: 1 – 3; b: 12 – 15) che si vogliono ottenere.
L'agente tensioattivo à ̈ scelto tra i sali sodici degli alchilsolfonati e alchilfosfonati solubili e stabili al pH di lavoro dell'invenzione, ed à ̈ posto in quantità non superiori a 3 g/L, immessi come soluzione acquosa prediluita per evitare problemi di solubilità .
La temperatura e la densità di corrente applicate alle soluzione sono parametri che influenzano le coordinate di colore, e devono quindi essere applicate entro certi intervalli e modulate di conseguenza alle coordinate di colore che si vogliono ottenere nell'intervallo di interesse (L: 70-90; a: 1 – 3; b: 12 – 15).
La temperatura di lavoro preferita della soluzione va da 35 ai 45°C; un aumento della temperatura provoca un innalzamento delle coordinate a e b.
La densità di corrente preferita va dai 0,5 A/dmq ai 3 A/dmq, un aumento della densità di corrente applicata provoca la comparsa di bruciature e disomogeneità localizzate del colore.
La durata dell'applicazione della corrente non influenza il colore, ma trattandosi di un bagno di messa a colore i tempi di deposizione possono essere contenuti, di solito entro i 2 minuti di applicazione.
La presente invenzione potrà essere meglio compresa alla luce dei seguenti esempi realizzativi.
PARTE SPERIMENTALE
Esempio n°1
Fu preparata la seguente soluzione:
Potassio Citrato 70 g/L
Acido Citrico 20 g/L
EDTA tetrasodico 5 g/L
Oro 1 g/L immesso come Potassio Dicianoaurato
Ferro 0,150 g/L immesso come Ferro Solfato
Rame 0,030 g/L immesso come Rame Solfato
Indio 0,020 g/L immesso come Indio Citrato
Bismuto 0,008 g/L immesso come Bismuto Citrato
Sodio Laurilsolfato 0,1 mL/L della soluzione 10% p/V
Un lamierino di rame di dimensioni 10 x 10 cm, su cui era stato precedentemente deposto uno strato di Oro 24 kt, fu placcato in laboratorio con la soluzione sopra descritta nelle seguenti condizioni di lavoro:
pH 9
35°C
1 A/dmq
2 minuto
Il lamierino fu quindi risciacquato in acqua demineralizzata ed asciugato in forno a 80°c per 20 minuti, quindi lasciato raffreddare a temperatura ambiente.
Furono misurate le coordinate di colore ottenute, che risultarono essere:
L: 85 – a: 1,5 – b: 12.
Da analisi al microscopio elettronico la lega risulta avere la seguente composizione media:
Au 88,4 %
Fe 6,2 %
Cu 4,5 %
In 0,9 %
Bi non entra in lega
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Una soluzione per elettrodeposizione di una lega di oro avente coordinate di colore comprese nell'intervallo: L: 70-90; a: 1–3; b: 12–15; detta soluzione comprendente un sale di Oro (Au), un sale di Ferro (Fe) ed un sale di Rame (Cu), ed opzionalmente uno o più sali di altri metalli scelti opportunamente tra i sali di Indio (In), Zinco (Zn), Stagno (Sn), Palladio (Pd), Rutenio (Ru), per modulare le sfumature del colore finale; e comprendente inoltre piccole quantità di uno o più sali di Tellurio (Te), Gallio (Ga) o Bismuto (Bi), in qualità di brillantanti e raffinatori di grana; in cui detta soluzione à ̈ esente da Nichel, Cadmio, Cromo, Cobalto ed altri metalli e sali di essi tossici.
- 2. Soluzione secondo la rivendicazione 1 in cui la concentrazione di Au come metallo va da 0,2 a 3 g/L, più opportunamente tra 0,5 a 1,5 g/L.
- 3. Soluzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui le concentrazioni di Fe e Cu come metalli vanno da 0,01 g/L a 1,5 g/L.
- 4. Soluzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui le concentrazioni di In, Zn, Sn, Pd e Ru come metalli vanno da 0,005 a 0,5 g/L.
- 5. Soluzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui le concentrazioni di Te, Ga e Bi come metalli vanno da 0,004 a 0,010 g/L.
- 6. Soluzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui il pH à ̈ tamponato ed à ̈ compreso tra 5 e 10.
- 7. Soluzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui à ̈ presente uno o più agenti complessanti in concentrazioni comprese tra i 20 e i 50 g/L.
- 8. Soluzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui à ̈ presente un agente tensioattivo in quantità non superiori a 3 g/L.
- 9. Metodo per l’elettrodeposizione di una lega di oro avente coordinate di colore comprese nell'intervallo: L: 70-90; a: 1–3; b: 12–15; detto metodo comprendente l’uso di una soluzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti.
- 10. Una lega di oro avente coordinate di colore comprese nell'intervallo: L: 70-90; a: 1–3; b: 12–15; detta lega avente la seguente composizione percentuale in peso: − Au 84-90 %; − Fe 5-8 % − Cu 3-6 % − In, Zn, Sn, Pd, Ru o loro miscele 0-3% .
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