Andrea Basso
Legor Group Srl
Bressanvido, IT
Dott. Andrea Basso è il Responsabile tecnico, della
Ricerca e Sviluppo e della Produzione di Legor Group.
Nel 2003 e nel 2005 è stato insignito dell’Award for Excellence in Research da parte del Santa Fe Symposium.
SVILUPPO DI LEGHE IN ORO BIANCO PER 18 CARATI SENZA
NICHEL E PALLADIO
Andrea Basso, Jörg Fischer-Bühner, Massimo Poliero
Legor Group srl , Bressanvido, IT
La richiesta generale da parte del mercato per prodotti sicuri
rispetto alla salute rappresenta una indicazione chiara anche per
il settore orafo. Attualmente, la produzione di oro bianco in 18
carati è basata sull’impiego di nichel o palladio quali metalli ad
effetto sbiancante, con poche eccezioni. Il presente lavoro considera nuove possibilità per lo sviluppo di leghe per 18 carati
in oro bianco senza nichel e palladio, discutendo i principali
vantaggi e svantaggi legati all’introduzione di questa nuova generazione di leghe.
Produzione di gioielli mediante l’uso di leghe al palladio
Introduzione
La possibilità di poter produrre gioielli in oro bianco senza nichel e palladio ha
rappresentato per motivi diversi e ben conosciuti un obiettivo ricercato da molti e in vari
modi, ma senza approdare a soluzioni alternative convincenti.
Ciononostante, la richiesta da parte del mercato per gioielli in oro bianco sicuri (1, 2)
dimostra la necessità di dover continuare a cercare soluzioni alternative con caratteristiche
fisico-meccaniche e di applicabilità ai normali processi produttivi orafi il più possibile
simili a quelle offerte dal nichel. È infatti evidente che la produzione di gioielleria in
oro bianco basata su leghe al palladio non può costituire una soluzione alternativa alla
produzione di gioielli in oro bianco con l’eccezione dell’alta gioielleria.
Nel paragrafo successivo vengono riassunti i tentativi finora intrapresi per cercare di
trovare una via sicura ed economica per la produzione di oro bianco. Le varie soluzioni
proposte hanno evidenziato pesanti limiti nella loro applicazione che il mercato non è
stato in generale disposto ad accettare.
Alla luce di tutto ciò sorge quindi spontanea la domanda: è realisticamente pensabile che
si possa trovare una terza via alternativa a nichel e palladio nella produzione di leghe per
oro bianco con caratteristiche “sostenibili” per la maggior parte delle imprese orafe? A
questa domanda gli autori hanno cercato di dare risposta attraverso il presente lavoro,
che costituisce una prima nota informativa, non esaustiva, sui risultati conseguiti dalla
sezione di ricerca e sviluppo di Legor Group in materia di leghe per oro bianco per medie
e alte carature senza impiego di nichel e palladio.
Oro bianco: stato dell’arte
All’origine, le leghe in oro bianco contenevano tipicamente quantità elevate di palladio
e nichel (fino al 15%), ma sono praticamente scomparse dal mercato a causa della
paurosa impennata del costo del palladio all’aumentare dei fenomeni di reazione allergica
al nichel (3). La norma europea EN1811:1998 (4) e le successive modifiche introdotte
dalla Direttiva Europea EU 2004/96/EC (5), definiscono valori soglia per il rilascio del
nichel per oggetti a diretto e prolungato contatto con il corpo e per oggetti da inserire in
parti perforate del corpo rispettivamente a 0.5 e 0.2 µg/cm²/settimana. Di conseguenza,
il tentativo di sostituire il nichel così come quello di ridurre il contenuto di palladio
hanno rappresentato i maggiori obiettivi della ricerca a livello mondiale nell’ambito
delle leghe per oro bianco. A tale scopo sono stati studiati sistemi di leghe alternativi
basati sull’introduzione di cobalto, manganese, ferro, cromo e platino (6, 7). Per quanto
concerno il cobalto, non si è visto alcun vantaggio pratico nell’utilizzarlo come elemento
sostitutivo a causa della sua similarità a livello chimico e allergologico al nichel, mentre
l’impiego del platino è stato abbandonato per ragioni di costo. Leghe basate sull’impiego
di manganese e ferro come sbiancanti hanno portato a risultati di modesta entità a causa
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di una colorazione mediocre, sensibilità al tarnish, alla corrosione e all’ossidazione. Per
quanto riguarda invece le leghe utilizzanti cromo, queste hanno dimostrato di possedere
una buona colorazione bianca, ma improponibili a livello pratico per la loro elevata
reattività con l’ossigeno e i materiali refrattari (grafite) normalmente impiegati.
Come visto di recente leghe, con ridotto contenuto in palladio (eventualmente addizionate
con piccole quantità di alcuni tra gli elementi menzionati sopra) vengono ancora impiegate
nell’alta gioielleria. In alternativa, leghe a basso contenuto di nichel sono comunemente
utilizzate purchè conformi alla direttiva UE. Esiste comunque una controversia sul fatto
che queste leghe siano effettivamente in grado di salvaguardare la categorie di persone
già sensibilizzate e se possano nel lungo periodo causare nuovi casi di sensibilizzazione.
Ulteriori elementi di incertezza sono legati al metodo per la determinazione del rilascio
del nichel sia per limiti di in accuratezza legati al metodo stesso, e al fatto che aparità di
formulazione di lega, la cessione del nichel è pesantemente influenzata dallo stato del
materiale (incrudito, as cast, ricotto, indurito, ecc.)(1-8)
Sicuramente, una completa rimozione del nichel dalle leghe per oro bianco non potrebbe
che contribuire positivamente al problema della sensibilizzazione. Di conseguenza, lo
sviluppo di leghe prive di nichel e palladio rappresenterebbe un indiscutibile passo
avanti rispetto a quanto possibile con le tipologie di leghe per oro bianco attualmente
disponibili.
La misurazione del colore - Lo Yellow Index (YI)
La disponibilità sul mercato di leghe per oro bianco marcatamente diverse per colore
ha portato all’introduzione di un processo di standardizzazione delle proprietà dell’oro
bianco attraverso l’introduzione dello Yellowness Index. La necessità di tale iniziativa
è stata fondamentalmente motivata dal fatto che attualmente la maggior parte dell’oro
bianco è sottoposta a rodiatura per conferire agli oggetti una colorazione bianco brillante,
ma tende a nascondere la vera colorazione della lega base.
Lo yellow index -YI- è una variabile numerica che identifica e classifica il grado di
bianchezza di una lega in oro bianco e a cui si riferiscono tutte le misurazioni riportate
nel presente lavoro. Questo indicatore risulta molto utile per la scelta del tipo di lega da
utilizzare e per stabilire se questa lega dovrà essere o sottoposta o no ad un trattamento
finale di rodiatura.
Lo yellow index si basa su un indice messo a punto per la valutazione del colore delle
materie plastiche (ASTM D1925); sulla base di questo parametro, un gruppo di lavoro
guidato dal Dr Chris Corti (World Gold Council) e dal MJSA (Manufacturing Jewellers
and Suppliers of America) ha proposto le seguenti tre classi di oro bianco (9):
•
•
•
•
376
Premium white (YI inferiore a 19): non è richiesto alcun trattamento di rodiatura;
Standard white (YI compreso tra 19 e 24,5): il trattamento di rodiatura può non
risultare necessario;
Off white (YI compreso tra 24,5 e 32): il trattamento di rodiatura è smpre
necessario;
Non white (YI superiore a 32).
Jewelry Technology Forum
Un nuovo approccio alla produzione di oro bianco
La nuova via alla produzione di oggetti in oro bianco in 18 (e 14) carati messa a punto
dai laboratori di ricerca e sviluppo Legor Group (Bressanvido, It) è rappresentata
dall’impiego del gallio come elemento sbiancante primario in assenza di nichel e palladio
e in combinazione con altri elementi (international patent pending). Per ragioni di brevità,
verrà usata nel testo l’abbreviazione leghe NPF, intendedendo con tale denominazione
questa nuova generazione di leghe per oro bianco nichel, palladium free in cui l’agente
sbiancante primario è rappresentato dal gallio.
Il Gallio è un metallo di colore bianco argenteo allo stato liquido, con punto di fusione
di 29.8°C, per cui è uno dei pochi metalli che possono trovarsi allo stato liquido a
temperatura ambiente. Per le sue proprietà bassofondenti, il gallio trova attualmente
impiego nel settore orafo per la produzione di alcuni tipi di saldature, accanto a indio,
stagno e zinco. Allo stato attuale delle conoscenze, il gallio non risulta possedere
proprietà tossiche, né allo stato attuale risultano segnalazioni di positività ai patch
test. Ciononostante, va considerato che gli studi relativi al gallio risultano ancora non
completamente approfonditi.
Sulla base delle ricerche effettuate, il gallio ha dimostrato di possedere spiccate proprietà
sbiancanti ai titoli medio alti (14-18 kt) e tali proprietà possono essere mediate in
termini di tonalità di bianco anche dall’interazione del gallio con altri elementi di lega
opportunamente dosati.
Un’idea più precisa dell’effetto sbiancante del gallio messo a confronto con quello del
nichel e del palladio è riportata nella figura 1.
35
30
Off white
O f f w h i te
25
Standard white
S ta n d a rd w h i te
Ga
Ni
20
Pd
Premium white
P re m i u m w h i te
15
10
5
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Millesimi di Ga, Ni o Pd in lega madre
M i l l e s i m i d i G a , N i o P d i n l e g a m a d re
Figura 1 - Confronto tra contenuto (in millesimi sulla lega madre) dell’elemento sbiancante e l’effetto sul colore
misurato attraverso lo Yellow Index (YI). Da considerare che il valore di yellow index per le leghe con nichel si
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riferisce a misurazioni effettuate su leghe contenenti zinco in ragione del 15-17% sulla lega madre, mentre il
valore di yellow index per le leghe con palladio si riferisce a misurazioni effettuate su leghe contenenti zinco e
argento in ragione rispettivamente del 5-8 e 30%.
Si può osservare come l’effetto sbiancante del gallio sia da considerarsi del tutto
paragonabile se non addirittura più marcato rispetto a quello del nichel (misurazione
effettuata su leghe contenenti zinco in ragione del 15-17% sulla lega madre) e ancor
di più rispetto al palladio (misurazione effettuata su leghe contenenti zinco e argento in
ragione rispettivamente 5-8 e 30%).
La fase preliminare della ricerca ha tuttavia messo in evidenza la tendenza del gallio ad
incrementare la durezza della lega e in linea più generale a ridurne la deformabilità (Figura
2). Non sembrerebbe quindi possibile, allo stato delle attuali conoscenze, lo sfruttamento
di tutto il potenziale sbiancante del gallio senza incorrere in fenomeni di infragilimento.
Sulla base delle prove effettuate, il miglior compromesso tra colore e deformabilità
potrebbe essere considerato l’intervallo di concentrazione di gallio compreso tra circa
140 e 250 millesimi in lega madre, anche se è comunque possibile variare l’ampiezza di
tale range a seconda del tipo di applicazione.
35
450
400
30
25
300
250
20
200
15
Durezza (HV)
Yellowness index (Yi)
350
Yi
Durezza
150
100
10
50
5
0
100
200
300
400
500
600
700
0
800
Millesimi di gallio in lega madre
Figura 2 - Effetto del contenuto (in millesimi sulla lega madre) di gallio in lega d’oro 18 carati sulla durezza as
cast e colore (yellow index). Si può osservare come in concentrazioni di gallio comprese tra 140 e 250 millesimi
in lega madre (area del grafico in verde) i valori di durezza rimangano sull’ordine dei 100-200 HV e su valori di
bianchezza compresi tra i 24 e 34 YI.
378
Jewelry Technology Forum
Un ulteriore importante scoperta riguarda il fatto che le proprietà meccaniche di una lega
NPF possono essere considerevolmente modificate in base al tipo e concentrazione degli
altri elementi di lega, tra cui indio, stagno, zinco, argento e rame. A parità di concentrazione
di gallio, i livelli di riduzione alla laminazione ottenibili fino a rottura possono variare da
pochi punti percentuale fino a oltre l’80%, rendendo quindi possibile una differenziazione
delle formulazioni a seconda del loro specifico impiego in microfusione o lavorazione
meccanica.
Nella parte sperimentale successiva verranno descritti i principali risultati relativi alle
sole prove di microfusione in 18 carati.
Principali proprietà termiche
Le proprietà termiche delle leghe NPF si discostano significativamente da quelle per
le normali leghe per oro bianco. Si tratta di leghe basso-fondenti con un intervallo
tra inizio (solidus) e fine fusione (liquidus) particolarmente ampio. Questa diversità
di comportamento è principalmente imputabile all’azione del gallio, il quale agisce da
elemento basso fondente e determina un consistente allargamento dell’intervallo di
fusione, come è possibile constatare dal diagramma di fase oro-gallio (figura 3).
Figura 3 - Diagramma di fase oro-gallio. È possibile apprezzare il marcato effetto del gallio nella diminuzione della
temperatura di fusione. È altresì apprezzabile l’effetto del gallio sull’allargamento dell’intervallo di fusione.
A livello sperimentale si è potuto constatare come il punto di inizio fusione delle leghe
NPF testate (temperatura di solidus) sia mediamente compreso tra 380 e 420°C, mentre
quello di liquidus sia generalmente compreso tra 700 e 850°C. L’ampiezza dell’intervallo
tra solidus e liquidus (melting range) è pertanto intorno ai 350-450°C (vedi Tabella 1).
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Tabella 1
Tsolidus (°C)
Tliquidus (°C)
Intervallo tra solidus
e liquidus (°)
Leghe NPF
380-420
700-850
350-450
Leghe su base nichel
850-920
870-970
30-70
1000-1300
100-120
Leghe su base palladio 930-1200
Dalle proprietà termiche evidenziate si posso trarre due conclusioni importanti:
• In microfusione, la temperatura dei cilindri dovrà risultare inferiore alla
temperatura di solidus e ciò al fine di favorire un processo di solidificazione
suffcientemente rapido;
• Qualsiasi tipo di trattamento termico dovrà essere effettuato a temperature non
superiori a 400°C circa.
Parte sperimentale
I risultati riportati nel presente lavoro riguardano esperienze relative alla microfusione e
riguardano test effettuati su diversi tipi di formulazioni di leghe NPF testate in 18 carati.
Dopo una fase preliminare di ottimizzazione, sono state definite le condizioni di prova
riportate in Tabella 2:
Tabella 2 - Condizioni di prova per la microfusione di leghe NPF in 18 carati
Valori di riferimento
Sovrapressione alla colata
1-1.5 bar
Temperatura di colata
750-800°C
Pressione in camera
-0.9; – 1.0 bar
Temperatura cilindri
200-300°C
Tempo di raffreddamento
5 min. in camera seguito da quench
Comportamento in fusione
Al fine di ottenere il massimo livello di omogeneità, le leghe NPF necessitano di essere
pre-legate attraverso la produzione di graniglia. Tale operazione non richiede particolari
accorgimenti e viene effettuata a temperature di circa 1020-1030°C. Non è stata
osservata alcuna particolare forma di reattività nei confronti dei crogioli in grafite e dei
materiali refrattari normalmente impiegati, evidenziando quindi una buona compatibilità
con i refrattari normalmente in uso, con l’eccezione della tendenza a formare una leggera
pellicola che tende ad attaccarsi specialmente a livello dello stopper, peraltro facilmente
rimovibile.
A livello di residuo, si può invece osservare la presenza di un film di residuo sul crogiolo,
anche questo facilmente rimovibile. L’entità di tale residuo può variare a seconda delle
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Jewelry Technology Forum
condizioni di protezione rispetto all’ossidazione. A tale riguardo va considerato che tale
residuo può dipendere anche dalle condizioni in cui la prelega è stata granulata.
Un esempio di alberino prodotto con una delle leghe NPF è riportato in figura 4.
Figura 4 - Alberino prodotto con lega NPF dopo rimozione del rivestimento (senza decapaggio).
Ad una prima analisi dell’alberino subito dopo la gessatura e prima del decapaggio, si può
osservare come il getto risulti quasi completamente privo di ossidazione superficiale.
Il livello di viscosità (10, 11) della lega allo stato liquido è documentato dal grado di
riempimento delle griglie posizionate nella parte basale che nelle prove effettuate con
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leghe NPF si è posizionato intorno al 20-25%, evidenziando un livello di riempimento
inferiore a quello normalmente riportato per leghe su base nichel, con valori intorno al
70-100%. In realtà, essendo la viscosità di un liquido funzione della temperatura, i valori
di riempimento delle griglie per le due tipologie di leghe non sono comparabili tra loro in
quanto effettuati a temperature significativamente diverse.
Di seguito vengono riportati i risultati relativi alle prove di caratterizzazione effettuate nel
corso di varie prove.
Capacità di riproduzione dei minimi dettagli (test del microsolco)
La prova è stata effettuata utilizzando un modello in cera di un microsolco ricavato da un
disco di vinile (long-playing) (10).
Un esempio di capacità di riproduzione dei microsolchi di una lega NPF a confronto
con una lega con nichel per microfusione di classe elevata è riportata nella figura 5. È
possibile osservare come la qualità delle due repliche sia da considerarsi pressoché’
uguale.
Figura 5 - Test di riproducibilità di un microsolco (da long-playing) - Ingr 50X.
Lega NPF
Lega con nichel (Legor WH80B2)
Porosità da ritiro
La porosità da ritiro è stata valutata come porosità interna rilevata nella sezione centrale
di un anello a sfera (2). Un esempio tipico di porosità rilevata su lega NPF a confronto
con lega su base nichel è riportato in figura 6.
Si può notare come una tra le caratteristiche più spiccate delle leghe NPF sia proprio
quella di possedere una porosità da ritiro più bassa rispetto a quella di una lega bianca su
base nichel. Ciò risulta particolarmente evidente se confrontato con il livello di porosità
riscontrabile in una lega su base nichel (figura 6b). È possibile che tale comportamento
possa essere legato all’ampio intervallo di fusione e conseguentemente alla capacità da
parte del metallo liquido di distribuirsi perfettamente prima della solidificazione.
382
Jewelry Technology Forum
Figura 6 - Confronto tra le porosità tipiche rilevate tra lega NPF (a) e lega su base
nichel (50x) (b). La prova si riferisce alla sezione centrale interna di un anello con sfera
appositamente studiato per la valutazione della porosità da ritiro. Sul riquadro a destra è
possibile vedere i punti di osservazione sulla sezione dell’anello inglobato in resina.
(a) Lega NPF
(b) Lega convenzionale a base di nichel (17% su lega madre)
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Resistenza al tarnish
Leghe NPF e leghe con nichel sono state sottoposte a prova di tarnish in atmosfera
contenente idrogeno solforato utilizzando il test della tioacetammide. Come controlli
standard sono stati utilizzati due riferimenti interni in argento (AG108M e argento
sterling, rispettivamente ad elevata e bassa resistenza al tarnish). I pezzi sono stati
esposti all’atmosfera solforata per 24 ore alla temperatura di 20°C. Sulla base dei
risultati ottenuti, risulta che le leghe NPF risultano più stabili alla decolorazione rispetto
ad una lega con nichel e pertanto sembrano possedere un livello di resistenza al tarnish
addirittura superiore a queste ultime (figura 7).
Lega in argento 925
ad elevata resistenza
al tarnish
Lega in argento
Sterling silver
a bassa resistenza
al tarnish
Lega in oro bianco
NPF
Lega in oro bianco
contenente nichel
Figura 7 - Prova di resistenza al tarnish.
Resistenza meccanica
Come già accennato, a seconda della formulazione è possibile ottenere livelli di
deformabilità notevolmente diversi. I dati attualmente disponibili si riferiscono al massimo
livello di riduzione ottenibile su una barretta a sezione quadra, portandola fino a rottura.
I valori ottenuti si aggirano da qualche punto percentuale fino a oltre l’80%. Contenuti
elevati di gallio tendono in genere a ridurre la deformabilità, per cui a seconda del tipo
di applicazione si dovranno considerare leghe a maggior contenuto in gallio (colore più
bianco, ridotta deformabilità) ad esempio da utilizzare per la microfusione di pezzi di
dimensioni medie ed elevate, mentre si dovranno preferire leghe a minor contenuto di
gallio (colore meno bianco, maggiore deformabilità) per microfusione di oggetti sottili e
per la lavorazione meccanica.
In aggiunta a quanto detto sopra, fra i test effettuati su leghe per microfusione si è messa
a punto una prova a “fatica” per valutare la deformabilità su cicli ripetuti prima di arrivare
a rottura. L’informazione risulta particolarmente utile in riferimento alle operazioni più
comuni che possono riguardare oggetti microfusi, come l’incastonatura.
Per la prova a fatica è stato considerato un anello di dimensioni particolarmente sottili
tagliato in un punto e sottoposto a ripetuti cicli di apertura e chiusura con un ampiezza di
movimento pari ad un angolo di 45° (figura 8).
384
Jewelry Technology Forum
Figura 8 - Prova a fatica su anello sottile: sequenza delle operazioni.
I risultati delle prove a fatica sono riassunti nella seguente tabella:
Tabella 3 - Riassunto dei dati relativi alle prove a fatica.
Numero cicli a rottura
Leghe NPF standard white (YI = 24-25)
1-5
Leghe NPF off white (YI = 25-32)
7-31
Lega con nichel Legor WE480C1
(17% Ni, YI = 26.5)
16
Qualità superficiale
Una panoramica sui pezzi ottenibili con l’uso di leghe NPF è riportata nelle figure 9 (lega
NPF di classe standard white) e 10 (lega NPF di classe off white) successive.
Figura 9 - Esempi di oggetti microfusi in lega NPF 18 kt standard white.
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Figura 10 - Esempi di oggetti microfusi in lega NPF 18 kt off-white.
Si è potuto osservare come le leghe NPF siano in grado di dare origine a superfici di elevata
qualità (figura 11a), con bassissimi livelli di porosità. Va comunque tenuto presente che
il criterio per l’ottenimento di una qualità di superficie ottimale è quello di utilizzare le
minori temperature possibili, al fine di minimizzare la reazione con il refrattario (figura
11b), aspetto che va considerato con particolare attenzione, trattandosi di leghe con
tempi di solidificazione mediamente più lunghi a causa dell’ampio intervallo di fusione.
La scelta delle temperature di colata e del cilindro vanno ottimizzate tenendo conto del
tipo di macchina utilizzata, dalla tipologia dei pezzi da produrre e dal tipo di refrattario
impiegato. In linea generale, le temperature di colata ottimali sono risultate essere intorno
ai 750-900°C a seconda del tipo di lega, mentre sono risultate ottimali temperature di
cilindro intorno ai 230-250°C, con range variabile tra i 200 e i 300°C. in alcuni casi, si è
visto opportuno modificare il sistema di alimentazione rispetto alle convenzionali leghe
con nichel, aumentando leggermente la sezione dei canali di alimentazione e preferendo
una struttura di alimentazione multiramificata.
Per quanto riguarda i processi di pulitura, l’impressione degli operatori è stata quella
di un materiale più tenero rispetto alle leghe con nichel, con una tendenza ad impastare
le carte abrasive più di quanto queste ultime; da notare infine l’elevata conducibilità
termica, tale per cui gli oggetti durante la spazzolatura tendono a riscaldarsi rapidamente
assomigliando in tal senso più agli oggetti di argento che di oro.
Figura 11a - Esempio di qualità
superficiale ottenibile con leghe
NPF (8x).
386
Jewelry Technology Forum
Figura 11b - Esempio di difetto
di porosità da gas causato
da reazione del metallo con il
refrattario.
Vanno infine considerate nuove problematiche legate all’impiego dei refrattari in
condizioni di temperatura insolite rispetto alle temperature normalmente utilizzate. Uno
dei problemi riscontrati riguarda la perdità di resistenza meccanica evidenziatisi con
l’impiego di particolari tipi di rivestimenti (Figura 12a). Con l’impiego di temperature
per i cilindri intorno ai 200°C si è osservata la rottura del refrattario in corrispondenza
degli spigoli, con formazione di bave. Il fenomeno, a parità di temperatura è quasi
completamente scomparso quando è stata tolta la sovrapressione al momento della
colata (Figura 12b), anche se ciò ha provocato in alcuni casi un parziale riempimento
dei pezzi. In conseguenza a ciò, è necessario ottimizzare in alcuni casi l’impiego dei
refrattari applicati a questo nuovo tipo di leghe, mettendo a punto specifiche condizioni
di applicazione.
Figura 12a - Alberino ottenuto con temperatura del cilindro a
200°C, in presenza di sovrapressione; si può notare la presenza
di bave sugli spigoli degli oggetti dovuti a cedimento del
refrattario.
Figura 12b - Alberino ottenuto con temperatura del cilindro a
200°C, in assenza di sovrapressione; si può notare la quasi
totale assenza di bave sugli spigoli degli oggetti; in questo caso
si può però constatare il mancato riempimento di alcuni piccoli
pezzi (particolare evidenziato dal circolo rosso).
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Riutilizzabilità
Sulla base delle attuali esperienze, le leghe NPF hanno dimostrato di possedere buona
riutilizzabilità senza evidenziare particolari controindicazioni.
Trattamenti galvanici (rodiatura)
Le leghe NPF sono possono essere sottoposte a trattamento di rodiatura con modalità
del tutto analoghe a quanto ottenibile con leghe su base nichel o palladio (Figura 13)
Figura 13 - Prova di rodiatura su lega NPF.
Lega NPF non rodiata
Lega NPF dopo rodiatura
Conclusioni
Pur consapevoli che i dati riportati nel presente lavoro sono in grado di fornire solamente
un primo quadro sulle caratteristiche possedute da questi nuovi materiali, le cui
potenzialità non sono ancora state completamente esplorate, gli autori sono tuttavia
convinti che l’introduzione delle leghe NPF possa contribuire in misura significativa al
rinnovamento del settore dell’oro bianco sulle medie/alte carature, in quanto si tratta di
materiali non allergenici e disponibili a costi molto più bassi delle attuali leghe su base
palladio.
Sulla base dei risultati sperimentali finora conseguiti, è realistico pensare che lo sviluppo
di leghe in oro bianco NPF riguarderà prevalentemente le categorie definite off-white e
standard white, almeno per quanto concerne il 18 carati e per questo si renderà comunque
necessario un trattamento finale di rodiatura.
Va inoltre puntualizzato che l’impiego di questo tipo di leghe richiede un processo di
ottimizzazione del proprio ciclo di lavoro, con utilizzo di temperature e metodologie
che di fatto le rendono diverse dalle convenzionali leghe su base nichel e palladio; di
particolare importanza risulta infatti la messa a punto delle temperature di processo, al
fine di ottenere livelli di porosità estremamente ridotti; è quindi necessario che il singolo
utilizzatore comprenda le diversità di questi nuovi materiali e affronti una prima fase di
impostazione del processo produttivo che tenga conto delle caratteristiche del proprio
impianto fusorio, del materiale refrattario e delle tipologie di pezzi da produrre.
388
Jewelry Technology Forum
Un quadro riassuntivo riportante i principali vantaggi legati all’introduzione delle leghe
NPF è di seguito descritto:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Costo della lega madre pari a circa 1/5 - 1/10 di una lega in oro bianco al palladio
con caratteristiche di colore simili
Nessun tipo di reazione allergica o tossica con la pelle, allo stato attuale delle
conoscenze
Basse temperature di utilizzo:
- temperature di colata: 750 - 900°C
- temperature cilindri: 200 - 300°C
Ridotta reazione con il rivestimento dovuta alle basse temperature in gioco e
conseguente ottenimento di superfici compatte e prive di porosità
Ridotto tempo di raffreddamento dei cilindri, intorno ai 4-5 minuti (senza pietre)
Buona capacità di riempimento
Ottima capacità di riproduzione dei minimi dettagli
Porosità da ritiro estremamente bassa
Ridotto shock termico nella microfusione con pietre rispetto alle leghe tradizionali
Effetto antiossidante con ottenimento di getti brillanti senza necessità di
decapaggio
Nessuna reazione con crogioli, stopper e altri materiali refrattari con cui la lega
può venire a contatto e riduzione del loro livello di usura grazie alla riduzione delle
temperature in gioco
Riduzione dei consumi energetici di fonditrici e forni di ricottura dovute alle più
basse temperature di processo
Elevata resistenza al tarnish
Durezza as cast: 100-200 Vickers
Disponibile in diverse gradazioni di bianco
Per quanto riguarda invece gli aspetti su cui indirizzare ulteriori sforzi della ricerca, vanno
ricordati i seguenti aspetti:
•
•
•
Miglioramento della deformabilità mantenendo buoni livelli di colore bianco;
Ottimizzazione dei parametri per l’utilizzo dei refrattari
Diminuzione dei residui nel crogiolo
Ringraziamenti
Gli Autori vogliono esprimere un particolare e sentito ringraziamento a Fabio Bottelli e
Jacopo Carli per lo svolgimento della parte sperimentale; al dr Riccardo Bertoncello per
la parte analitica, all’ing. Andrea Friso per il supporto tecnico nell’esecuzione delle prove
esterne e la discussione dei risultati; a Pietro Zini per la realizzazione delle prove interne
di microfusione presso Ultracast.
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Bibliografia
1. Andrea Basso, Michele Pertile, Massimo Poliero, Andrea Peserico, Anna Belloni
Fortina, “Jewelry and health: perspectives for improvement”, in The Santa Fe symposium
on Jewelry Manufacturing Technology 2004, ed. Eddie Bell.
2. Andrea Basso, Andrea Friso, Massimo Poliero, Anna Belloni Fortina, Ilaria Romano,
Andrea Peserico “Jewelry and health: recent updates”, in The Santa Fe symposium on
Jewelry Manufacturing Technology 2006, ed. Eddie Bell.
3. Valerio Faccenda and Pietro Oriani, “On nickel white gold alloys: problems and
possibilities”, in The Santa Fe symposium on Jewelry Manufacturing Technology 2000,
ed. Eddie Bell.
4. European Standard EN1811:1998.
5. European Directive 2004/96/EC.
6. Jörg Fischer-Bühner and Dieter Ott, “Development of new nickel-free chromium based
white gold alloys- results of a research project”, in The Santa Fe symposium on Jewelry
Manufacturing Technology 2001, ed. Eddie Bell.
7. Connor G.P.O, “Improvement of 18 Carat White Gold Alloys,”. Gold Bulletin, 11 (2)
1978, p. 35-39.
8. Roy Rushford, “Don’t let nickel get under your skin - the European experience”, in The
Santa Fe symposium on Jewelry Manufacturing Technology 2000, ed. Eddie Bell.
9. Chris Corti, “What is a white gold? Progress on issues!”, in The Santa Fe symposium
on Jewelry Manufacturing Technology 2005, ed. Eddie Bell.
10. Andrea Basso and Massimo Poliero, “14-18 kt yellow gold alloys for investment
casting: a new approach”, in The Santa Fe symposium on Jewelry Manufacturing
Technology 2002, ed. Eddie Bell.
11. Dieter Ott, “Properties of Melt and Thermal Precesses during Solidification in
Jewellery Casting”, Gold Bulletin 2000, 33 (1).
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Jewelry Technology Forum
January 2008 Gennaio
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