MX2007012881A - Metodo para agregar boro a aleaciones metalicas. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un metodo para refinar grano y desoxidar una aleacion de metal precioso o una aleacion madre que incluye las etapas de formar una fusion precursora (10) que consiste esencialmente de constituyentes de la aleacion de metal precioso o aleacion madre e impurezas inevitables; (b) dispersar (14) un compuesto seleccionado del grupo que consiste de hidrocarburos de metal que contienen boro, fluoruros de metal que contienen boro y mezclas de los mismos en toda la fusion precursora; y (c) solidificar (20) la aleacion madre o aleacion de fusion preciosa que contiene boro. Un compuesto adecuado es borohidruro de sodio solido (tetrahidroborato de sodio). Para minimizar la evaporacion del boro en contacto con la fusion de aleacion precursora, el borohidruro de sodio se puede envolver en una chapa metalica formada de constituyentes de la aleacion madre o aleacion de metal precioso. Se ha encontrado que la aleacion madre o aleacion de metal precioso fundida tiene un numero reducido de puntos duros y contaminacion de silicio reducida cuando se compara con los metodos de fundicion convencionales.

Description

MÉTODO PARA AGREGAR BORO A ALEACIOB3ES METÁLICAS Campo de la Invención Esta invención se refiere a un proceso para manufacturar aleaciones madre y aleaciones de metal precioso que contienen boro. Más particularmente un compuesto sólido que es ya sea un hidruro metálico que contiene boro, y preferiblemente un tetrahidroborato sólido, o un fluoruro metálico que contiene boro se dispersa en toda una aleación madre o aleación de metal precioso fundido.

Antecedentes de la nvención Las aleaciones para joyería de metal precioso frecuentemente son trabajadas en formas ornamentales complejas. Para resistir el extenso trabajo sin fractura, las aleaciones de metal precioso requieren alta ductilidad y alta resistencia. La alta ductilidad y alta resistencia se facilitan por una aleación que tiene un bajo contenido de oxígeno y una estructura de grano fino. El boro es conocido tanto por desoxidar y refinar el grano de aleaciones de metal precioso. Cuando el boro depura el oxígeno de una fusión y otros óxidos en la fusión, limpia las superficies del metal. La Patente de los Estados Unidos No . 5,384,089 de Diamond describe el uso de boro como un desoxidante para aleaciones a base de oro. Esta patente Ref. 186763 describe que el boro causa puntos duros . La Patente de los Estados Unidos No. 6,168,071 de Johns describe una aleación de plata-cobre-germanio unible por difusión que puede contener hasta 20 partes por millón de boro como un refinador de grano. El boro se describe cuando se adiciona como un componente de una aleación madre de cobre-2%, en peso, boro. En toda esta solicitud de patente, todos los porcentajes son porcentajes en peso, a menos que se especifique de otra forma. Un método convencional para introducir boro en una aleación madre o aleación de metal precioso es a través del uso de aleación madre de 98% cobre-2% boro. Sin embargo, el uso de tal aleación madre frecuentemente introduce puntos duros en los productos. Estos puntos duros se cree que son partículas de CuB2 de fase no en equilibrio que se forman en cobre saturado con boro cuando se enfrían de la fase líquida a la fase sólida. Los puntos duros también pueden formarse con otros compuestos de boruro de metal tales como boruros de hierro (por ejemplo Fe5B2 y FeB2) . Los puntos duros frecuentemente no se detectan hasta después que la aleación para joyería de metal precioso se pule e inspecciona resultando en gasto inútil para el procesamiento del producto finalmente insatisfactorio. Las aleaciones madre de cobre-2% boro son frecuentemente contaminadas con silicio. La contaminación por silicio puede conducir a fragilidad, como un resultado de la formación de compuestos intermetálicos frágiles, óxidos y eutécticos de baja fusión. Un bajo contenido de silicio es requerido para oro blanco fino y plata fina. Una desventaja adicional con el uso de una aleación madre de cobre-2% boro es que el alto porcentaje de masa de cobre puede no ser deseado para el producto de aleación. El exceso de cobre puede causar que una aleación de base plata sea sujeta a deslustre y/o manchas por oxidación. Permanece, por lo tanto, una necesidad de una forma más efectiva de introducir boro como un refinador de grano y depurador de oxígeno/óxido en una fusión de metal precioso.

Breve Descripción de la Invención De conformidad con la invención, se proporciona un método para producir una aleación madre o aleación de metal precioso. Este método incluye las etapas de (a) formar una aleación precursora fundida de la aleación madre o aleación de metal precioso, (b) dispersar un compuesto que contiene boro en toda la aleación precursora fundida, y (c) solidificar la aleación precursora que contiene boro. La característica de la invención es que el compuesto que tiene boro es ya sea un hidruro de metal que contiene boro o un fluoruro de metal que contiene boro. Cuando es un hidruro de metal que contiene boro, el metal puede ser sodio, litio, potasio, calcio, zinc y mezclas de los mismos. Cuando es un fluoruro de metal que contiene boro, el metal es sodio. Muy preferido como un compuesto que contiene boro es boro-hidruro de sodio. Otra característica de la invención es que más de 20 ppm de boro se puede incorporar en una aleación de base plata, u otro metal precioso, sin el desarrollo de puntos duros . Los detalles de una o más modalidades de la invención se describen en las figuras acompañantes y la descripción posterior. Otras características, objetos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la descripción y figuras, y de las reivindicaciones.

Breve Descripción de las Figuras La figura 1 ilustra en representación de diagrama de flujo una secuencia de procesamiento inicial para las aleaciones de la invención. La figura 2 ilustra en representación de diagrama de flujo el procesamiento subsiguiente de las aleaciones de la invención de conformidad con una primera modalidad de la invención. La figura 3 ilustra en representación de diagrama de flujo el procesamiento subsiguiente de las aleaciones de la invención de conformidad con una segunda modalidad de la invención. La figura 4 gráficamente ilustra la velocidad de pérdida de boro en un proceso en lote de la invención. Los números de referencia similares y designaciones en las diversas figuras indican elementos similares.

Descripción Detallada de la Invención Las siguientes definiciones se usan en toda esta solicitud de patente: Aleación Madre - Constituyentes de una aleación de metal precioso omitiendo el metal precioso predominante. Por ejemplo, una aleación amarilla de 10, 14 ó 18 quilates puede contener tanto plata como oro, solamente el oro podría ser omitido en la aleación madre. La plata podría estar presente. Para una aleación de plata fina, la plata podría ser omitida y podría no haber constituyente metálico presente. Las aleaciones madre usualmente son enviadas a un usuario final quién adicional la cantidad requerida de metal precioso. Aleación de Metal Precioso - Una aleación que tiene una composición deseada para aplicaciones de joyería. La aleación incluye cantidades requeridas de oro, plata, paladio y/o platino. Aleación Precursora - Una composición ligeramente fuera de especificación para una aleación madre o aleación de metal precioso deseada. La adición de una chapa metálica que contiene compuesto boro coloca la composición en especificación. Si el compuesto boro no es envuelto en chapa metálica, por ejemplo envuelto en papel o no envuelto, la composición de aleación precursora está en especificación para la aleación de metal precioso o aleación madre deseada. El proceso de la invención es útil para adicionar boro a aleaciones de metal precioso y a aleaciones madre con una formación mínima de puntos duros. Ejemplares de las aleaciones de metal precioso son aleaciones de plata fina y aleaciones de plata que contienen en exceso de 75% plata con el resto siendo elementos de aleación, incluyendo, pero no limitados a, cobre y zinc, e impurezas inevitables. Las aleaciones de plata y aleaciones de plata fina que tienen entre 80% y 97% de plata son más beneficiadas por el proceso de la invención. El proceso también es útil para aleaciones para joyería de oro que tienen al menos 33%, en peso, de oro (8 quilates) con el resto siendo elementos de aleación incluyendo, pero no limitados a plata, níquel, cobre y zinc así como impurezas inevitables. Más beneficiadas por el proceso de la invención son aquellas aleaciones de oro que tienen entre 37.5% y 77% de oro. La figura 1 ilustra en representación de diagrama de flujo una secuencia de procesamiento inicial de las aleaciones de la invención. Una fusión precursora de la aleación madre o aleación de metal precioso se forma fundiendo 10 cantidades apropiadas del metal precioso y elementos de aleación en un crisol adecuado. Como se describe posteriormente, un compuesto que contiene boro se puede envolver en una chapa metálica formada ya sea del metal precioso o uno de los elementos de aleación y adicionada a la fusión precursora. Por consiguiente, el contenido de metal adicional de la chapa se toma en consideración y la composición de la fusión precursora es típicamente ligeramente diferente que la composición del producto final deseado . La aleación se funde 10 en un crisol adecuado. Para aleaciones de plata, un crisol adecuado se forma de arcilla-grafito y para aleaciones de oro un crisol adecuado es de cerámica. Otros crisoles adecuados para aleaciones a base de plata y a base de oro incluyen arcilla-grafito, sílice fusionada, carburo de silicio, grafito y circona. Los metales se calientan a una temperatura efectiva para licuar completamente y que fluya la mezcla, típicamente en el intervalo desde 1066°C (1950°F) a 1260°C (2300°F) , con una temperatura nominal en el orden de 1177°C (2150°F) . La temperatura de fusión incluye en la cinética de evaporación de boro la cual determina la concentración de boro final en la aleación madre o aleación de metal precioso fundida. La temperatura seleccionada deberá estar suficientemente arriba de la temperatura líquida de la aleación para prevenir el congelamiento en un troquel durante la fundición continua o congelamiento en una caja de granos durante la fabricación de grano. Mientras que las aleaciones son fácilmente fundidas a presiones atmosféricas, presiones mayores o menores no deberán afectar los beneficios de la invención, sino afectarán la cinética de evaporación de boro. Para reducir la formación de una escoria de óxido, la aleación precursora fundida deberá ser cubierta para aislar la superficie de metal del oxígeno. Las cubiertas de gas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, llama de monóxido de carbono, llama de gas protector, argón, nitrógeno, llama de hidrógeno y llama de gas natural. Las cubiertas sólidas en polvo adecuadas incluyen, pero no se limitan a, bórax, ácido bórico, grafito y carbón vegetal. Una vez que la fusión precursora está a la temperatura de fusión deseada, un compuesto que contiene boro se adiciona 12 a la fusión precursora. El boro se incorpora en las aleaciones de metal precioso como un depurador de oxígeno y, para aleaciones de plata, adicionalmente o alternativamente como un refinador de grano. Se puede adicionar a la plata fundida burbujeando un borano gaseoso, por ejemplo diborano en la aleación en mezcla con un gas no reactivo tal como argón, introduciendo en la aleación un borano el cual es sólido a temperatura ambiente, por ejemplo decaborano B?0H? (punto de fusión = 100°C, punto de ebullición = 213°C) , o adicionando un borano alquilado, por ejemplo trietilborano o tri-n-butil borano, aunque los últimos reactivos son espontáneamente combustibles y requieren cuidado en el manejo. Cuando se adiciona al metal precioso en la fase gas, el compuesto boro es ventajosamente una mezcla con un gas portador que ayuda en la creación de una acción de agitación en la aleación fundida y dispersión del contenido de boro de la mezcla de gas en la aleación. Los gases portadores adecuados incluyen, hidrógeno, nitrógeno y argón. El compuesto boro gaseoso y el gas portador se pueden introducir en un recipiente que contiene plata fundida o aleación a base de plata usando una lanza metalúrgica que puede ser un cuerpo tubular alargado de material refractario, por ejemplo grafito, o puede ser un tubo metálico revestido de material refractario. La lanza preferiblemente es de suficiente longitud para permitir que la inyección del compuesto boro gaseoso y gas portador esté profunda dentro de la aleación fundida. Alternativamente, el gas que contiene boro se puede introducir en la aleación fundida desde un lado o fondo del recipiente que contiene la aleación a través de un miembro de transporte de gas, tal como un tapón de burbujeo permeable a gas o una boquilla de inyección sumergida. Rautomead International of Dundee, Escocia, manufactura máquinas de fundición continua horizontales de la serie RMK para la fundición continua de productos a base de oro y a base de plata semi-terminados . La aleación a ser calentada se coloca en un crisol de grafito sólido, protegido por una atmósfera de gas inerte la cual puede, por ejemplo, ser nitrógeno libre oxígeno que contiene <5 ppm de oxígeno y <2 ppm de humedad y se calienta por calentamiento de resistencia eléctrica usando bloques de grafito. Tales hornos tienen una instalación de construcción para burbujear gas inerte a través de la fusión. La adición de pequeñas cantidades de gas que contiene boro térmicamente descomponible al gas inerte que se burbujea a través de la fusión fácilmente proporciona un contenido de boro deseado de pocas ppm o pocas decenas de ppm. La introducción del compuesto boro en la aleación como una corriente de gas diluido durante un período de tiempo, el gas portador de la corriente de gas que sirve para agitar la aleación o metal fundido, antes que en una o más cantidades relativamente grandes se cree que sea favorable desde el punto de vista de evitar el desarrollo en el metal o aleación de puntos duros de boro. Los compuestos los cuales se pueden introducir en la plata u oro fundido o aleaciones de los mismos como un gas incluyen trifluoruro de boro, diborano o trimetilborano los cuales están disponibles en cilindros presurizados diluidos con hidrógeno, argón, nitrógeno o helio, diborano siendo preferido debido a que aparte del boro, el único elemento que se introduce en la aleación es hidrógeno. Una posibilidad aún adicionalmente es burbujear gas portador a través de la plata fundida para efectuar la agitación de la misma y adicionar un compuesto boro sólido por ejemplo NaBH o NaBF4 en la corriente de gas fluidizada como un polvo finalmente dividido el cual forma un aerosol . El compuesto boro también se puede introducir en la aleación de oro o plata fundida en la fase líquida, ya sea como tal o en un solvente orgánico inerte. Los compuestos los cuales se pueden introducir de esta forma incluyen alquilboranos o alcoxi-alquil boranos tales como trietilborano, tripropilborano, tri-n-butilborano y metoxidietilborano los cuales para manejo seguro se pueden disolver en hexano o tetrahidrofurano (THF) . El compuesto boro líquido se puede llenar y sellar en contenedores de chapa a base de plata o a base de cobre que asemejan una cápsula o saco usando maquinaría de relleno de líquido/cápsula o líquido/saco conocida y usando una atmósfera protectora para producir cápsulas, sacos llenados u otros contenedores pequeños típicamente de capacidad de 0.5-5 ml, más típicamente aproximadamente 1-1.5 ml . Como una alternativa, especialmente para fundición de oro, las cápsulas o sacos pueden ser de una película polimérica, por ejemplo polietileno o polipropileno. Las cápsulas o sacos llenados en número apropiado luego pueden ser tapados individualmente o como uno o más grupos en la plata u oro fundido o aleación de los mismos. Una posibilidad aún adicional es atomizar el compuesto que contiene boro líquido en una corriente de gas portador la cual se usa para agitar la plata fundida como se describió anteriormente. Las gotitas pueden tomar la forma de un aerosol en la corriente de gas portador, o pueden llegar a vaporizarse en esta. Preferiblemente, el boro se adiciona como un borohidruro de metal, por ejemplo un borohidruro de un metal álcali, un metal pseudo-álcali o un metal alcalinotérreo, por ejemplo borohidruro de litio. El borohidruro de sodio es especialmente preferido debido a que es ampliamente comercialmente disponible y se puede obtener en la forma de pelotillas relativamente grandes que son convenientes de manejar durante operaciones de fusión de metal precioso. El boro es ventajosamente sólido, por ejemplo un borohidruro de metal o un borano mayor, tal como decaborano, y está en la forma de pelotillas o granulos los cuales son ventajosamente envueltos en una capa de chapa de metal precioso y sumergidos como un grupo en el metal fundido. El boro se puede adicionar a los otros componentes fundidos tanto en la primera fusión como a intervalos durante la fundición para completar la pérdida de boro si la aleación se mantiene en el estado fundido por un período de tiempo, tal como en un proceso de fundición continua para grano. La adición de boro a una aleación madre a base de cobre fundida no se recomienda debido a que la adición de boro cambia el contenido de cobre y por lo tanto las proporciones completas de los varios constituyentes en la aleación. El boro se adiciona en la forma ya sea de un hidruro de metal que contiene boro, y preferiblemente como un tetrahidroborato sólido, o un fluoruro de metal que contiene boro. Cuando es un hidruro de metal que contiene boro, los metales adecuados incluyen sodio, litio, potasio, calcio, zinc y mezclas de los mismos. Cuando es un fluoruro de metal que contiene boro, el sodio es el metal preferido. Es más preferido borohidruro de sodio, NaBH, también referido como tetrahidroborato de sodio. El borohidruro de sodio tiene un peso molecular de 37.85 y contiene 28.75% de boro. Suficiente boro se adiciona de modo que una cantidad efectiva permanece en la aleación madre o aleación de metal precioso fundida para refinamiento de grano y desoxidación efectivos. Entre 1 ppm y 1600 ppm de boro que permanece es efectivo. Preferiblemente, el contenido de boro está entre 100 ppm y 1600 ppm para una aleación madre y entre 1 ppm y 1000 ppm para una aleación de metal precioso a base de plata u oro. Un contenido de boro nominal en la aleación madre o aleación de metal precioso fundida de aproximadamente 250 ppm es más preferido. Típicamente, desde 0.001% a 0.16% de boro adicionado a la fusión de aleación precursora es efectivo. El boro reacciona para formar un gas que se evapora a temperaturas elevadas y puede ser necesario hacer adiciones consecutivas de boro como se describe posteriormente para mantener una concentración adecuada para el refinamiento de grano. Para habilitar el mejor mezclado en la aleación precursora, el compuesto boro se puede envolver en una chapa metálica delgada. La chapa puede ser cualquier constituyente de la fusión madre o una materia prima, tal como papel, y es preferiblemente un metal dúctil que se puede formar en una chapa relativamente delgada. Los metales preferidos para la chapa incluyen plata, cobre y oro. La chapa tiene un espesor desde aproximadamente 0.01 milímetros a aproximadamente 0.3 milímetros para hacer posible que el compuesto boro envuelto por la chapa sea bien sumergido en la fusión madre antes que la chapa se funda a través de la liberación del compuesto boro. Una vez liberado, los constituyentes del compuesto boro se combinan con oxígeno en la fusión precursora para desoxidar efectivamente la fusión y el boro reacciona con algunos de los elementos en la fusión para formar partículas insolubles discretas dispersadas en todo el material base las cuales actúan como sitios de nucleación que promueven la formación de granos finos que son de tamaño uniforme y resisten el crecimiento. Cuando primero se adiciona borohidruro de sodio a la fusión madre, se cree que la reacción inicial es la descomposición del refinador de grano que contiene boro. (1) NaBH4(s) ? Na(g, + B(s) + 2H2(g) Cuando primero se adiciona diborano al metal fundido, se cree que la reacción de descomposición es: (2) B2H6 ? 3B(S, + 3H2(g) El hidrógeno es efectivo para desoxidar la fusión. Después de la descomposición, el sodio, hidrógeno y boro son todos efectivos para desoxidar la fusión como sigue: (3) Na,g, + 0.5O2(g) ? Na20(s) (4) H2,g, + 0.5O2(g) ? H20(g) (5) B(s) + 0.5O2(g) + 0.5H2(g) ? HBO(g, Para lograr una fundición uniforme, el boro se dispersa en toda la fusión precursora por agitación 14. Preferiblemente, el boro se agita 14 en exceso de 1 minuto y típicamente desde 1-5 minutos. La agitación puede ser por cualquier medio el cual no contamina la fusión precursora tal como con una barra de agitación de grafito. La aleación madre o aleación de metal precioso fundida luego se funde 16 por un método adecuado para formar un producto final deseado. Tal producto final útil es granos de fundición. Los granos de fundición son partículas aproximadamente esféricas las cuales se venden a fabricantes de joyería quiénes luego emplean la fundición para formar un artículo de joyería deseado. Subsiguiente a la agitación 14, la aleación de metal precioso fundida es vertida en una caja de granos 18, figura 2. Una caja de granos es un contenedor con aberturas en el fondo, a través de las cuales el metal líquido fluye para hacer la forma y tamaño deseados de los granos. La caja de granos se hace de materiales similares al crisol, tales como, pero no limitados a, grafito, arcilla/grafito, cerámica y carburo de silicio. La aleación de metal precioso fundida se forma en gotitas discretas en la caja de granos cuando fluye a través de las aberturas y luego se solidifica en partículas aproximadamente esféricas en el tanque de granos 20. Un tanque de granos 20 contiene agua en la cual las gotitas caen y se solidifican. Las partículas luego se remueven del tanque de granos 20 y se secan 22 por fuerza centrífuga y aire caliente. Los granos aproximadamente esféricos tienen un diámetro típico desde aproximadamente 0.1 milímetros a aproximadamente 5 mm. De conformidad con una segunda modalidad de la invención, el revestimiento continuo se puede usar para formar productos molidos forjados tales como lámina, tubería y alambre que más tarde se hacen en productos terminados tales como joyería. La aleación de metal fundido que contiene boro agitada se transfiere a un troquel 24, figura 3, y parcialmente se solidifica en el troquel de modo que una estructura cohesiva se puede extraer del troquel y se someter a enfriamiento secundario 26 tal como por impacto con pulverización de agua o pasando a través de un serpentín enfriado. La estructura fundida continua luego se termina 28 tal como pasando a través de laminadores y cizallas para lograr un terminado de superficie y forma de sección transversal deseados y luego se enrolla 30 para embarque a fabricantes de joyería. La hoja fundida continua tiene un contenido de boro más consistente que lo logrado por los procesos de la técnica previa lo cual hace posible la soldadura más consistente en tuberías. Para un proceso en lote bien agitado, como se ilustra en la combinación de las figuras 1 y 2, la concentración de boro disminuye tiempo extra de conformidad con la ecuación (5) CB=CB,oexp(-kpt/m) Donde CB = el contenido de boro presente en ppm. CB,o = el contenido de boro inicial en ppm. k = una constante de velocidad dependiente de la composición de aleación, temperatura, cubierta de gas y cubierta de fusión expresada en unidades de pulgada3/minuto, p = la densidad de la aleación en onzas troy/pulgada3. t = tiempo en minutos. m = peso de fusión en onzas troy. La ecuación (5) predice que la velocidad de evaporación de boro es más rápida para tamaños de fusión menores y esto se observa en la práctica. La figura 4 ilustra en representación gráfica la cinética de pérdida de boro en el proceso de fusión en lote en la condición ejemplar de una cubierta de gas CO y una cubierta sólida en polvo de grafito. Para un proceso de fundición continua como se ilustra en la combinación de las figuras 1 y 3, el equilibrio de material debe tomar en cuenta el cambio de masa en el crisol de fundición con el tiempo. La cantidad de boro presente se puede calcular por la ecuación: (6) CB=CB,o(mo/ (m0-F0t) )exp-(k?/F0) Donde CB, CB,0, t, k y p fueron previamente definidos. m0 = la masa inicial (en onzas troy) de aleación en un crisol en tiempo = 0. F0 = la velocidad de fundición en onzas troy/minuto. El tiempo, t, se restaura a cero y la masa de aleación inicial m0, se vuelve a calcular después de cada adición incremental de boro. El proceso descrito anteriormente se puede usar para hacer aleaciones de cualquier metal precioso, especialmente plata fina, oro fino y aleaciones de los mismos que son requeridas para incorporar boro. En particular, se puede usar para hacer aleaciones de plata/germanio que tienen un contenido de Ag de al menos 77%, en peso, un contenido de Ge de entre 0.5 y 3%, en peso, una cantidad de boro efectiva para mejorar la ductilidad y resistencia y el resto cobre conjuntamente con impurezas e ingredientes incidentales. Si se desea, el contenido de germanio se puede sustituir, en parte, por uno o más elementos de ingrediente incidental seleccionados de Al, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Er, Ga, In, Mg, Mn, Ni, Pb, Pd, Pt, Si, Sn, Ti, V, Y, Yb y Zr, siempre que el efecto de germanio en proporcionar resistencia a deslustre y manchas por oxidación no sea indebidamente afectado. La relación de peso de germanio a elementos de ingrediente incidental puede variar desde 100:0 a 60:40, y preferiblemente varía desde 100:0 a 80:0. El término "ingrediente incidental" permite que el ingrediente tenga funcionalidad auxiliar dentro de la aleación, por ejemplo para mejorar el color o apariencia cuando se moldea e incluye los metales o metaloides Si, Zn, Sn e In en cantidades apropiadas para desoxidación. La invención también es aplicable para la manufactura de aleaciones madre, tales como Cu/Ge/B y CuB. Las aleaciones que se pueden hacer de acuerdo con el proceso de la invención incluyen grado acuñación, grado 800 (80% en peso de plata) (incluyendo grados 830 y 850 (83% y 85%, en peso, plata, respectivamente) y similares) y plata Fina estándar y una aleación de plata que contiene una cantidad de germanio efectiva para reducir manchas por oxidación y/o deslustre. Las aleaciones de Ag-Cu-Ge ternarias y aleaciones de Ag-Cu-Zn-Ge cuaternarias que se pueden hacer adecuadamente son aquellas que tienen un contenido de plata mínimo de 80%, en peso, y más preferiblemente, un contenido de plata mínimo, en peso, de 92.5%. El contenido de plata máximo es 98%, en peso, y preferiblemente, el contenido de plata máximo es 97%, en peso. El contenido de germanio es al menos 0.1%, y preferiblemente al menos 0.5%, más preferiblemente al menos 1.1%, y muy preferiblemente al menos 1.5%, en peso. El contenido de germanio máximo es preferiblemente 6.5% y más preferiblemente 4.0%, en peso. Se puede adicionar silicio a las aleaciones de plata en una cantidad de hasta 5% en peso, preferiblemente desde 0.5 a 3 por ciento en peso y muy preferiblemente en una cantidad desde 0.1 a 0.2 por ciento en peso. Cuando se incorpora en el grano de fundición de una aleación ternaria de Ag-Cu-Ge, puede proporcionar fundición por inversión brillante inmediatamente en la remoción del molde. Se puede adicionar al grano de fundición, por ejemplo antes de la fundición por inversión, o se puede incorporar en la plata a la vez de la primera fundición para formar una aleación. El proceso de la invención se puede usar para manufacturar aleaciones para joyería de oro que tienen al menos 33%, en peso, de oro (8 quilates) con el resto siendo elementos de aleación incluyendo, pero no limitados a plata, níquel, cobre y zinc, así como impurezas inevitables. Las aleaciones de oro particulares que se pueden procesar de acuerdo con la invención incluyen: Oro de 24 - un mínimo de 99.7%, en peso, de oro con el resto siendo refinadores de grano, aditivos endurecidos e impurezas . Oro de 22 - es ejemplar, en peso, 91.67% Au, 5% Ag, 2% Cu y 1.33% Zn. Oro de 18 K - son ejemplares, en peso, 75% Au, 20% Ag y 5% Cu; 75% Au, 15% Ag y 10% Cu; 75% Au, 13% Ag y 12% Cu; 75% Au, 5% Ag y 20% Cu; 75% Au, 2.75% Ag y 22.25% Cu; 75% Au y 25% Cu; 80% Au y 20% Al; 75% Au, 25% Pt, Pd o Ag; 75% Au, 10% Pd, 10% Ni y 5% Zn; 75% Au, 17% Fe y 8% Cu y 75% Au, 23% Cu y 2% Cd. Oro de 14K - son ejemplares, en peso, 58.33% Au, 24.78% Cu y 0.14% Zn; 58.33% Au, 4.00% Ag, 31.24% Cu, 6.43% Zn, 0.10% Ni, 0.05% Fe; y 0.01% Si y 58.33% Au, 2.08% Ag y 39.59% Cu. Oro de 10K - son ejemplares, en peso, 41.70% Au, 11.66% Ag, 40.81% Cu, 5.83% Zn, 0.03% Si y 0.02% B; 41.70% Au, 5.50% Ag, 43.80% Cu y 9.00% Zn; y 41.70% Ag, 2.82% Ag y 55.48% Cu. La invención descrita anteriormente es mejor entendida por los ejemplos los cuales siguen: Ejemplo 1 (Profético) - Aleación de Ag-Cu-Ge-Si Se hizo una aleación de plata fundiendo conjuntamente 93.2 por ciento en peso de granos de fundición de plata fina, 1.3 por ciento en peso de germanio en la forma de pequeñas piezas rotas, 0.2 por ciento en peso de silicio (adicionado como una aleación madre de Cu/Si que contiene 10 por ciento en peso de silicio) y el resto siendo granulos de cobre. La fusión es por medio de un horno alimentado con gas calentado a una temperatura de vertido de aproximadamente 1093°C (2000°F) . La fusión se cubre con grafito para protección contra oxidación atmosférica. Además, una llama protectora de gas hidrógeno se proporciona. La agitación es con la mano usando una barra de agitación de grafito . Cuando los constituyentes de la aleación se licuaron, 20.2 gramos (0.65 onzas troy) de borohidruro de sodio por 46.7 kilogramos (1500 oz) de fusión se envolvieron en una chapa de plata pura, aproximadamente 0.15 mm de espesor. La envoltura de chapa sujeta el borohidruro de sodio para prevenir que flote a la superficie de la fusión. El borohidruro de sodio envuelto se coloca en un extremo en forma de taza hueca de una barra de agitación de grafito y se sumerge debajo de la superficie de la fusión. La fusión se cubre con un manto de fibra cerámica para enfriar una llama resultante de la descomposición del borohidruro. El hidrógeno y sodio se queman con una llama amarilla brillante durante un período de 1-2 minutos durante este tiempo la fusión se agita continuamente. Cuando la emisión de hidrógeno cesa, el boro es sustancialmente incorporado en la fusión conjuntamente con al menos algo de sodio. Después que se adiciona el boro, el crisol es girado para permitir el vertido de la aleación fundida en una artesa que tiene un fondo formado con agujeros muy finos. La plata fundida fluye en la artesa y a través de los agujeros en corrientes finas que se dividen en finas pelotillas y caen en un baño de agua agitado que llega a solidificarse y enfriarse. Las pelotillas fundidas luego se remueven del baño y se secan. Las pelotillas son probadas por fundición por inversión usando una inversión unida a sulfato de calcio. La fundición resultante tiene un terminado plateado mate cuando se remueve del molde, una estructura de grano fino, y se puede pulir fácilmente. Está libre de puntos duros de boro y es dúctil como se exhibe por una capacidad de hacer un anillo de 4-6 medidas de estiramiento mientras un material similar hecho usando cobre/boro solamente se puede estirar aproximadamente dos medidas.

Ejemplo 2 (Trabajo) - Manufactura de Grano de Fundición de Plata Fina Se fundieron 6.11 kilogramos (doscientas onzas troy) de una fusión precursora de plata fina en un crisol de arcilla-grafito. La fusión precursora tuvo una composición nominal, en peso, de 93% plata, 5.7% cobre y 1.3% germanio. Los constituyentes de la fusión precursora se mezclaron conjuntamente y se calentaron bajo una llama de monóxido de carbono y se cubrieron con una capa de 2.54 cm (una pulgada) de espesor de sal bórax. Cuando la temperatura de la fusión precursora alcanzó la temperatura de flujo, se adicionó 0.0125% de boro como NaBH . El compuesto boro se envolvió en chapa de plata de 0.15 mm para la introducción a la fusión madre. Suficiente energía se proporcionó para mantener la temperatura de la aleación de metal precioso fundida a la temperatura de flujo. La aleación de metal precioso fundida luego se agitó con una barra de agitación de grafito por 3.7 minutos y se vertió en una caja de granos. La aleación de metal precioso fundida se protegió por una atmósfera reductora durante el vertido a la temperatura de flujo. Después de aproximadamente 0.25 minutos, la aleación de metal precioso fundida completa se convirtió en granos de fundición. Los granos de fundición se sometieron a ensayo se encontró que tienen 13.8 ppm de boro. Los granos se montaron, pulieron y atacaron con ácido para examinación de estructura de grano y puntos duros. La estructura de grano resultante fue fina y no contuvo puntos duros de boro. El material no fue brillante cuando se redujo 75% de espesor en un laminador. Los anillos fundidos por inversión formados de los granos de fundición no contuvieron escorias de fuego o puntos duros. Los anillos se estiraron 3.25 medidas sin recocción antes de la falla.

Ejemplo 3 (Trabajo) - Manufactura de Granos de Plata Fina por Proceso en Lote La tabla 1 ilustra que el proceso de la invención es efectivo para adicionar boro a una aleación precursora de plata fina y que la cubierta de fusión parece tener más de un efecto en el contenido de boro en la aleación de metal precioso que el que hace el gas de vertido. En ningún caso se detectaron puntos duros en los granos fundidos.

Tabla 1 Ejemplo 4 (Trabajo) - Manufactura de Productos de Fundición Continua de Plata Fina Se fundieron 140 kilogramos (4500 onzas troy) de una fusión precursora de plata fina en un crisol de arcilla-grafito. La fusión madre tuvo una composición nominal, en peso, de 93% plata, 5.7% cobre y 1.3% germanio. Los constituyentes de la fusión precursora se mezclaron conjuntamente y se calentaron bajo una llama de gas natural y se cubrieron con una capa de carbón vegetal . Cuando la temperatura de la fusión precursora alcanzó la temperatura de flujo, se adicionó 0.0020% de boro como NaBH . El compuesto boro se envolvió en chapa de plata de 0.15 mm para la introducción a la fusión precursora. Suficiente energía se proporcionó para mantener la temperatura de la aleación de metal precioso fundida a la temperatura de flujo. El NaBH4 se adicionó incrementadamente para mantener una buena concentración de boro tomando en cuenta el cambio en el peso de la fusión y la evaporación de boro con el tiempo. Se utilizó un cronómetro para adicionar el boro como se programó posteriormente. Cada adición de boro se colocó dentro de un inmersor de grafito y se mezcló en la aleación de metal precioso fundida a los tiempos indicados en la tabla 2.

Tabla 2 En la transferencia, al troquel de fundición continua, la aleación de metal precioso fundida se calentó a la temperatura de transferencia y se fundió en una barra cilindrica continua de dos pulgadas (5.08 cm) de diámetro a la temperatura de fundición bajo una llama de gas natural y cubierta de carbón vegetal. Las muestras de la aleación de metal precioso fundida se sometieron a ensayo para nivel de boro. La tabla 3 resume los resultados de ensayo.

Tabla 3 Ejemplo 5 (Trabajo] Manufactura de Grano de Fundición de Oro Blanco de 18 Quilates Se fundieron 3.89 kilogramos (125 onzas troy) de una aleación de metal precioso de oro blanco en un crisol cerámico. La fusión de aleación de metal precioso tuvo una composición nominal de 75% oro y el resto 6% níquel, 14% cobre y 5% zinc. Los constituyentes de la aleación de metal precioso se fundieron conjuntamente y se calentaron bajo una llama de monóxido de carbono a la temperatura de flujo en este tiempo 0.08% de boro como NaBH4 se adicionó. El compuesto boro se envolvió en una envoltura de papel para la introducción a la fusión. Suficiente energía se proporcionó para mantener la temperatura de la aleación de metal precioso fundida a la temperatura de flujo. La aleación de metal precioso fundida se agitó por 1.75 minutos subsiguiente a la adición de boro y luego se vertió en una caja de granos. La cubierta de gas durante el vertido en la caja de granos fue una atmósfera reductora. Después de aproximadamente 0.25 minutos, la aleación de metal precioso fundida completa se convirtió en grano de fundición. El análisis del grano de fundición mostró una superficie limpia, sin puntos duros y un tamaño de grano fino . Se han descrito una o más modalidades de la presente invención. No obstante, se entenderá que varias modificaciones se pueden hacer sin apartarse del espíritu y el alcance de la invención. Por consiguiente, otras modalidades están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (38)

Reivindicaciones Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Método para fundir una aleación madre o aleación de metal precioso, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) formar una fusión de aleación precursora que consiste esencialmente de constituyentes de la aleación de metal precioso o la aleación madre e impurezas inevitables; (b) dispersar un compuesto seleccionado del grupo que consiste de hidruros de metal que contienen boro, fluoruros de metal que contienen boro y mezclas de los mismos en toda la fusión madre; y (c) solidificar la aleación madre o aleación de fusión preciosa que contiene boro.

2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el constituyente metálico del hidruro de metal que contiene boro se selecciona del grupo que consiste de sodio, litio, potasio, calcio, zinc y mezclas de los mismos y el constituyente metálico del fluoruro de metal que contiene boro es sodio.

3. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el compuesto se selecciona para ser borohidruro de sodio sólido (tetrahidroborato de sodio).

4. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el hidruro de metal que contiene boro o fluoruro de metal que contiene boro se envuelve en una chapa metálica seleccionada para ser uno de los constituyentes de la aleación madre o aleación de metal precioso previo a ser dispersada en la fusión de aleación precursora.

5. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la chapa metálica se selecciona para tener un espesor de entre 0.01 milímetros y 0.3 milímetros.

6. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la aleación madre o aleación de metal precioso contiene plata y la chapa metálica se selecciona para ser plata o una aleación a base de plata.

7. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la aleación de metal precioso contiene oro y la chapa metálica se selecciona para ser cobre o una aleación a base de cobre.

8. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la etapa de dispersión (b) incluye la agitación por tiempo efectivo para dispersar el boro en toda la aleación madre o aleación de metal precioso.

9. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación madre o aleación de metal precioso se transfiere a una caja de granos.

10. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación de metal precioso se transfiere a un troquel de fundición continua y se extrae después de la etapa de solidificación como una longitud extendida de forma de sección transversal deseada.

11. Método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la etapa de dispersión se repite múltiples veces para mantener un contenido de boro deseado.

12. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque se adiciona boro suficiente para obtener una aleación madre o aleación de metal precioso que tiene, en peso, desde 1 ppm a 1600 ppm de boro.

13. Método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el contenido de boro, en peso, es desde 100 ppm a 1600 ppm para la aleación madre y desde 1 ppm a 100 ppm para la aleación de metal precioso.

14. Aleación madre o aleación a base de plata u oro, caracterizada porque contiene, en peso, desde 1 ppm a 1600 ppm de boro y está sustancialmente libre tanto de silicio como cobre.

15. Aleación a base de plata u oro de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el contenido de boro es desde 100 ppm a 1600 ppm para la aleación madre y desde 1 ppm a 100 ppm para la aleación de metal precioso.

16. Grano de fundición, caracterizado porque se forma de aleación madre o aleación a base de plata u oro de conformidad con la reivindicación 14.

17. Grano de fundición, caracterizado porque tiene una composición nominal, en peso, seleccionada del grupo que consiste de 93% plata, 5.7% cobre y 1.3% germanio; 74.8% oro, 12.2% níquel; 9.9% cobre y 3.1% zinc; y 81.4% cobre y 18.6% germanio, todo más impurezas inevitables.

18. Longitud extendida de área de sección transversal formada, caracterizada porque se forma de la aleación a base de plata u oro de conformidad con la reivindicación 14.

19. Longitud extendida de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque se forma de una aleación que tiene una composición nominal en peso de 93% plata, 5.7% cobre, 1.3% germanio e impurezas inevitables.

20. Longitud extendida de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque es una hoja formada en un producto seleccionado del grupo que consiste de alambre, cadena, hoja y tubo soldado.

21. Método para fundir una aleación madre o aleación de metal precioso, caracterizado porque tiene las etapas de : (a) formar una aleación fundida en un crisol, la aleación fundida consiste esencialmente de constituyentes de la aleación de metal precioso o la aleación madre e impurezas inevitables; (b) burbujear un gas que contiene boro a través de la fusión de aleación fundida; y (c) solidificar la aleación fundida que contiene boro .

22. Método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el gas que contiene boro se mezcla con un gas portador seleccionado del grupo que consiste de hidrógeno, nitrógeno, argón, helio y mezclas y compuestos de los mismos.

23. Método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el gas que contiene boro se selecciona del grupo que consiste de diborano, trifluoruro de boro y trimetil boro.

24. Método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el gas que contiene boro es un aerosol que contiene partículas que contienen boro dispersado.

25. Método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque las partículas que contienen boro se seleccionan del grupo que consiste de NaBH4 y NaBF4.

26. Método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque incluye la etapa de insertar una lanza en la aleación fundida y hacer fluir el gas que contiene boro a través de la lanza.

27. Método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque incluye formar el crisol con un miembro de transportación de gas y hacer fluir el gas que contiene boro a través del miembro de transportación de gas .

28 . Grano de fundición, caracterizado porque se selecciona del grupo que consiste de aleaciones a base de plata y a base de oro formadas por el método de conformidad con la reivindicación 22 .

29. Longitud extendida de un área de sección transversal deseada, caracterizada porque se selecciona del grupo que consiste de aleaciones a base de plata y a base de oro formadas por el método de conformidad con la reivindicación 22.

30 . Método para fundir una aleación madre o aleación de metal precioso , caracterizado porque tiene las etapas de : (a) formar una fusión de aleación precursora que consiste esencialmente de constituyentes de la aleación madre o la aleación de metal precioso e impurezas inevitables . (b) Introducir un líquido que contiene boro a la fusión de aleación precursora . ( c ) Solidificar la aleación madre o de metal precioso que contiene boro .

31. Método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque incluye seleccionar el líquido que contiene boro del grupo que consiste de alquilboranos, alcoxi-alquil boranos, trietilborano, tripropilborano, tri-n-butilborano, metoxidietilborano y mezclas de los mismos.

32. Método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque incluye mezclar el líquido que contiene boro con un solvente orgánico.

33. Método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el solvente orgánico se selecciona del grupo que consiste de hexano, tetrahidrofurano y mezclas de los mismos.

34. Método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el líquido que contiene boro es encapsulado.

35. Método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el líquido que contiene boro es encapsulado en un material seleccionado del grupo que consiste de chapa a base de plata, chapa a base de cobre y película polimérica.

36. Método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque las gotitas del líquido que contiene boro se combinan con un gas portador y se introducen a la aleación fundida como un aerosol.

37. Grano de fundición, caracterizado porque se selecciona del grupo que consiste de aleaciones a base de plata y a base de oro formadas por el método de conformidad con la reivindicación 31.

38. Longitud extendida de un área de sección transversal deseada, caracterizada porque se selecciona del grupo que consiste aleaciones a base de plata y a base de oro formadas por el método de conformidad con la reivindicación 31.