ITTO20060086A1

ITTO20060086A1 - Lega di palladio ad elevata durezza per impieghi in oreficeria e gioielleria e procedimento per la sua produzione

Info

Publication number: ITTO20060086A1
Application number: IT000086A
Authority: IT
Inventors: Paolo Battaini
Original assignee: Odonto Leghe Preziose 8853 S P A
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-09
Also published as: US7749433B2; CH701166B1; US20080063556A1

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "LEGA DI PALLADIO AD ELEVATA DUREZZA PER IMPIEGHI IN OREFICERIA E GIOIELLERIA E PROCEDIMENTO PER LA SUA PRODUZIONE"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha come oggetto una lega di Palladio ad elevata durezza rispetto al Palladio puro o ad altre leghe del medesimo metallo, da impiegare in gioielleria o oreficeria, sia per l'ottenimento di semilavorati orafi che di gioielli realizzati per colaggio a cera persa. L'invenzione concerne inoltre il procedimento per la produzione della suddetta lega di Palladio a durezza elevata.

E' noto che il Palladio puro (999&) ha durezza molto bassa (circa 50 ÷ 80 Vickers) e che pertanto non può essere utilizzato nella creazione di gioielli o semilavorati orafi (fili, tubi, barre, lastre, ecc..). La durezza, che può raggiungere i valori massimi con l'incrudimento prodotto dalle lavorazioni meccaniche, risulta essere troppo bassa per evitare fenomeni di usura. In particolare, ad una scarsa durezza si accompagnano scarse proprietà meccaniche (sforzo di rottura e sforzo di snervamento del materiale). Il materiale non può essere utilizzato quale gioiello o semilavorato poiché tenderebbe a usurarsi troppo velocemente e, inoltre, si deformerebbe per semplice manipolazione o quando sottoposto a modesti sforzi.

Aggiungendo al Palladio altri elementi di lega è possibile aumentare la durezza e migliorare le proprietà meccaniche. Poiché la percentuale di Palladio ammessa dalle vigenti leggi per le leghe orafe è stabilita pari a 950 ‰ in peso, le aggiunte possibili di elementi secondari non possono superare la concentrazione di 50 3⁄4. Questo fatto limita le possibilità di intervento sulla composizione chimica della lega e rende necessario individuare elementi che siano estremamente efficienti nel variare le proprietà fisiche e meccaniche, anche con loro piccole aggiunte.

Uno scopo della presente invenzione è quello di provvedere una lega di Palladio a durezza elevata per impieghi in oreficeria e gioielleria, le cui caratteristiche meccaniche siano tali da renderla idonea alle lavorazioni meccaniche, quali la trafilatura, laminazione, tranciatura, stampaggio, imbutitura.

In particolare, scopo della presente invenzione è di provvedere una lega del tipo specificato, che presenti una durezza Vickers maggiore di 170 HV già sulla lega nelle condizioni grezze di colata.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di provvedere un procedimento di produzione di una lega di Palladio a durezza elevata per impieghi in oreficeria e gioielleria, che sia di semplice e sicura attuazione.

In vista di tali scopi la presente invenzione provvede una lega di Palladio a durezza elevata per impieghi in oreficeria e gioielleria, la cui caratteristica essenziale forma oggetto della rivendicazione 1.

Inoltre, la presente invenzione provvede un procedimento di produzione di una lega di Palladio a durezza elevata per impieghi in oreficeria e gioielleria, la cui caratteristica essenziale forma oggetto della rivendicazione 5.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

Le rivendicazioni suddette si intendono qui integralmente riportate.

La presente invenzione risulterà maggiormente dalla descrizione dettagliata che segue con riferimento alle fotografie allegate fornite a solo titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la Fig. 1 è una microfotografia mostrante la sezione trasversale di una fede (anello) in lega di palladio secondo l'invenzione;

- la Fig. 2 è una microfotografia mostrante la sezione trasversale di un filo in lega al Palladio ad elevata durezza secondo 1'invenzione;

- la Fig. 3 è una microfotografia mostrante l'aspetto generale della microstruttura della lega nelle condizioni ricristallizzate, dopo lavorazione meccanica.

La lega di Palladio a durezza elevata, secondo la presente invenzione, per impieghi in oreficeria e gioielleria appartiene alla famiglia di leghe avente le seguenti concentrazioni di e— lementi, espresse in millesimi (‰, ):

Palladio, da 948 a 990 ‰, Rame da 0,0 a 50 ‰ Indio da 0,0 a 50 ‰, Gallio da 1 a 48 ‰, Alluminio da 0,8 a 49,5 ‰, Rutenio da 0,0 a 50 ‰, Renio da 0,0 a 50 &, Silicio da 0,1 a 1,2 ‰ , Platino da 0,0 a 40 ‰, Nichel da 0,0 a 50 ‰, Iridio da 0,0 a 40 ‰. Da prove sperimentali eseguite, la combinazione migliore di elementi della lega secondo l'invenzione risulta la seguente (espressa in ‰ in peso):

Palladio 948.0 ÷ 978,0

Alluminio 8.0 ÷ 32,0

Gallio 23.0 ÷ 29,0; risp. 29,0 ÷ 42,0 Rutenio 0,01 ÷ 0,06

Indio 0,02 ÷ 1,8

Renio 0,01 ÷ 0,06

Preferibilmente il Palladio viene usato in concentrazioni comprese tra 950 e 952 ‰, al fine di garantire il titolo minimo previsto dalla legge. Il contenuto di Rutenio e di Renio è variabile tra 0,01 e 0,06 ‰, al fine di garantire un sufficiente affinamento del grano cristallino, importante in particolare quando la lega secondo l'invenzione è destinata a fusioni con il metodo del colaggio a cera persa.

Gallio e Alluminio sono gli elementi che producono un aumento della durezza della lega suddetta, sia in combinazione tra loro che singolarmente. La lega stessa presenta infatti una durezza Vickers pari a 180 HV 10/30 sul materiale grezzo di colata, quindi non ulteriormente incrudito per lavorazione meccanica. Gli esperimenti condotti mostrano che la lavorazione meccanica produce un ulteriore aumento della durezza della lega secondo l'invenzione, che può arrivare fino a 320 HV 10/30 senza che si verifichino rotture del semilavorato. Gli elementi in lega non infragiliscono la lega stessa, che mantiene ottime proprietà di lavorabilità meccanica, sia in trafilatura che in laminazione. La figura 1 mostra la microstruttura della lega tipica nella sezione di una fede (anello) ottenuta per lavorazione meccaniche di rondella tranciata da laminato. Si osserva un grano cristallino fine (dimensioni medie di 40 pm), ottenuto per ricristallizzazione del materiale in seguito a ricottura. La detta lega ha una durezza pari a 230 HV, ideale per un'ottima resistenza all'usura durante l'utilizzo dell'anello. Questa durezza è anche maggiore di quella ottenuta con leghe di platino per lo stesso tipo di prodotto. L'anello è indeformabile nelle normali condizioni d'uso.

In figura 2 si osserva la sezione trasversale di un filo nella lega al Palladio secondo l'invenzione, ottenuto per trafilatura. La durezza del filo è pari a 240 HV e il grano cristallino ha dimensioni medie di 40 pm. Le condizioni microstrutturali del filo sono ideali per l'impiego quale semilavorato nella realizzazione di gioielli.

La figura 3 mostra l'aspetto generale della microstruttura della lega secondo l'invenzione nelle condizioni ricristallizzate, dopo lavorazione meccanica. In generale, la detta lega presenta ottima omogeneità microstrutturale e assenza di fasi fragili infraglienti.

La lega secondo l'invenzione è anche idonea per essere saldata mediante saldatura ad arco gas tungsteno (TIG o GTAW) e saldatura mediante fascio di luce laser. La sua composizione chimica non presenta controindicazioni per l'applicazione di queste due tecniche di giunzione.

Nella pratica utilizzazione, gli elementi costituenti la lega secondo l'invenzione vengono posti in un crogiolo in zirconia o in nitruro di boro o in altro materiale ceramico e vengono fusi utilizzando il metodo ad induzione e impiegando una atmosfera protettiva di argon, di azoto o di altro gas inerte.

La lega può essere colata in lastra a sezione rettangolare o in barra a sezione quadra e può quindi essere lavorata per laminazione, sia in lastra che in quadro, oppure può essere trafilata utilizzando filiere con nocciolo in diamante.

In particolare, la lega secondo l'invenzione viene prodotta inserendo gli elementi di lega in forma di laminato o di gocce in un crogiolo di zirconia o di nitruro di boro. Il crogiolo, insieme al materiale, viene inserito in una bobina appartenente ad un forno fusorio ad induzione. La frequenza del campo di induzione può essere variabile da 10 KHz a 1 MHz ma, preferibilmente, pari a 10 KHz. Il materiale viene portato a fusione all'interno di una camera precedentemente evacuata e successivamente riempita con gas Argon alla pressione di 0,8 atmosfere. Avvenuta la fusione della lega, si effettua la colata, sempre in atmosfera di Argon, in staffa di rame o lega di rameberillio.

Le forme del lingotto ottenuto mediante colata possono variare dalla sezione rettangolare alla sezione quadrata o circolare. Il peso del lingotto può variare da 400 g ad alcuni Kg, in funzione della capacità del crogiolo.

Naturalmente, numerose varianti potranno in pratica essere apportate rispetto a quanto descritto ed illustrato a solo titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione e quindi dal dominio della presente privativa industriale.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Lega di Palladio ad elevata durezza per la realizzazione di semilavorati da impiegare in oreficeria o gioielli da ottenere con il metodo di colaggio a cera persa, caratterizzata dal fatto di comprendere, nelle seguenti concentrazioni, espresse in millesimi in peso (k): Palladio, da 948 a 990 k; Rame da 0,0 a 50 k; Indio da 0,0 a 50 k; Gallio da 1 a 48 k; Alluminio da 0,8 a 49,5 k; Rutenio da 0,0 a 50 k; Renio da 0,0 a 50 k; Silicio da 0,1 a 1,2 k ; Platino da 0,0 a 40 k; Nichel da 0,0 a 50 k; Iridio da 0,0 a 40 k.
2. Lega di Palladio ad elevata durezza secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere i componenti nelle seguenti concentrazioni espresse in millesimi in peso (k): Palladio da 948,0 a 978,0 k; Alluminio da 8,0 a 32,0 k; Gallio da 23,0 a 29,0 k, rispettivamente da 29,0 a 42,0 k; Rutenio da 0,01 a 0,06 k; Indio da 0,02 a 1,8 k; Renio da 0,01 a 0,06 k.
3. Lega di Palladio ad elevata durezza secondo la rivendicazione 1 e/o 2, caratterizzata dal fatto che presenta una durezza Vickers pari a 180 HV 10/30 sul materiale grezzo di colata.
4. Lega di Palladio ad elevata durezza secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che presenta un aumento della durezza a seguito della lavorazione meccanica, fino a 320 HV 10/30, senza che si verifichino rotture del semilavorato.
5. Procedimento di produzione della lega di Palladio ad elevata durezza secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli elementi componenti detta lega vengono posti in un crogiolo, rispettivamente in zirconia, in nitruro di boro o in altro materiale ceramico, e vengono fusi utilizzando il metodo ad induzione e impiegando una atmosfera protettiva, rispettivamente di argon, di azoto o di altro gas inerte.
6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta lega viene prodotta inserendo gli elementi di lega in forma di laminato, rispettivamente di gocce, in un crogiolo, rispettivamente di zirconia, di nitruro di boro o di altro materiale ceramico; detto crogiolo, insieme al materiale, viene inserito in una bobina appartenente ad un forno fusorio ad induzione, la frequenza del campo di induzione essendo compresa tra 10 KHz e 1 MHz, preferibilmente essendo pari a 10 KHz; il materiale viene portato a fusione all'interno di una camera precedentemente evacuata e poi riempita con gas Argon alla pressione di 0,8 atmosfere; avvenuta la fusione della lega, si effettua la colata, sempre in atmosfera di Argon, rispettivamente in staffa di rame o lega di rame-berillio.
7. Procedimento secondo la rivendicazione 5 e/o 6, caratterizzato dal fatto che detta lega viene colata in lastra a sezione rettangolare, rispettivamente in barra a sezione quadra, e poi viene lavorata per laminazione, sia in lastra che in quadro, rispettivamente viene trafilata utilizzando filiere con nocciolo in diamante.
8. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che il lingotto ottenuto mediante colata presenta sezione rettangolare, rispettivamente sezione quadrata, rispettivamente sezione circolare.
9. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni da 5 a 8, caratterizzato dal fatto che il peso del lingotto ottenuto mediante colata varia da 400 g ad alcuni Kg, in funzione della capacità del crogiolo. io.
Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni da 5 a 8, caratterizzato dal fatto che detta lega viene saldata mediante saldatura ad arco gas tungsteno (TIG o GTAW).
11. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni da 5 a 8, caratterizzato dal fatto che detta lega viene saldata mediante saldatura a fascio di luce laser. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.