METALURGIA

PARA

JOYEROS

INTRODUCCION

El oro, la plata y el platino son considerados como metales preciosos, y en particular, el oro y la plata han sido muy apreciados por la humanidad durante miles de años. Las primeras civilizaciones asociaron el color amarillo del oro con el sol, para los egipcios el oro era el símbolo de su dios sol Ra. Así como el oro se asocia con el fuego del sol, por el color blanco brillante la plata se relacionaba con la luna. El nombre original en latín de la plata fue Iuna del mismo significado, aunque esto fue cambiado más adelante a argentum que significa "blanca y brillante

A lo largo de los siglos muchas joyas, tesoros fueron elaborados por artistas y artesanos explotando de ésta manera la belleza natural de éstos metales. Los Alquimistas dedicaron mucho tiempo de sus vidas en busca de la piedra filosofal con la que se era capaz convertir en oro los metales básicos, es decir a los metales no preciosos, y aunque sus esfuerzos resultaron infructuosos, sirvió para el establecimiento de los fundamentos de la ciencia química. De hecho, fue el descubrimiento de los metales preciosos y del cobre 7000-9000 años atrás y las habilidades artesanales aprendidas por las primeras civilizaciones, como los egipcios, que se puede decir que cimentaron las bases de la metalurgia.

Es mucho mas reciente el descubrimiento del platino y los “metales del grupo del platino” (PGM en inglés). Aunque el platino fue utilizado por los indios precolombinos de América del Sur para hacer adornos pequeños, no fue hasta el siglo XVIII que su valor real fue reconocido. Los otros metales del grupo del platino son el paladio, ahora utilizado como metal de joyería, rodio, iridio, rutenio y el osmio.

¿Pero qué es lo que hace que estos metales sean preciosos?. En primer lugar, tienen una notable resistencia al ataque de su entorno; mientras que los metales base se combinan fácilmente con otras sustancias para formar óxidos, sulfuros, silicatos y otros minerales, los metales preciosos, o "metales nobles" como se les llama a veces, se presentan de forma natural en estado no combinado como depósitos de veta en las rocas, o como depósitos de placeres en los lechos de grava de ríos y arroyos y en las arenas aluviales.

En segundo lugar, los minerales de oro y plata, aunque no del platino, se distribuyen por todo el mundo, lo que explica que un gran número de civilizaciones descubrieran los metales "nativos”. Además, es relativamente fácil extraer el oro y la plata y ello permitió que los metalurgistas les pudieran descubrir propiedades importantes, como la facilidad con que podían ser fabricados en formas decorativas para mostrar su belleza estética inherente. Sin embargo, estos depósitos minerales son raros y, en consecuencia, el oro y en menor medida, la plata alcanzaron un gran valor económico y se convirtieron en un símbolo de riqueza. Desafortunadamente, estos depósitos se están agotando, incluso los que se encontraron en la gran fiebre del oro en Canadá, EE.UU. y en Australia en el siglo 19. En consecuencia, la minería de los metales preciosos es ahora una actividad comercial grande.

Aparte de su uso en joyería y artículos de metal decorativos, el oro y la plata, pronto asumieron un rol en las políticas monetarias de los países, debido a su indestructibilidad y rareza. Este uso monetario persistió por más de 2000 años, y culminó en los siglos 19 y 20. Hoy en día, el precio del oro puede fluctuar en función de las fuerzas del mercado, pero los bancos centrales de muchos países aún mantienen reservas de oro. La gente en Europa, América del Norte y Japón tienden ahora a comprar joyas para el adorno, mientras que en muchos otros países, como Oriente Medio y la India, las joyas se compran también como una inversión.

A través del tiempo el oro ha inspirado a artistas y artesanos para producir joyas, adornos y obras de arte. Solo pensemos en la tumba de Tutankamón, en la riqueza de los antiguos griegos, etruscos y tracios, entre muchos otros, para darnos cuenta de las habilidades que los primeros metalurgistas poseían. En un período posterior a esta historia del mundo, separando la del mundo mediterráneo, las civilizaciones de México, por ejemplo los aztecas, y los Mochicas – Chimú, culturas Inca del Perú, fueron igualmente hábiles en trabajar el oro.

También la plata se ha utilizado durante siglos con fines artísticos. Los romanos eran excelentes orfebres como se desprende de una visita al Museo Británico para ver los tesoros de Mildenhall y Agua Newton que datan de la ocupación romana de Gran Bretaña en los primeros cuatro siglos D.C-.

Hoy en día, nos encontramos con que las bellas obras de arte en oro, plata y platino se están elaborando no sólo con las técnicas tradicionales de la orfebrería, sino también con la incorporación de tecnología moderna.

También, además de su uso en las artes decorativas y con fines monetarios y de inversión, existe una necesidad cada vez mayor de los metales preciosos en la industria y la medicina. Estas aplicaciones no se tratarán en este libro, excepto para señalar que desde la década de 1950, el oro ha jugado un papel importante en la industria electrónica.

La fabricación del cristal óptico de alta calidad y el control de la contaminación atmosférica, en los automóviles y en las plantas industriales, no sería posible sin el platino. Además, la industria fotográfica ha dependido de la plata, aunque actualmente el uso de las cámaras digitales ha reducido esta dependencia; la odontología se ha beneficiado enormemente de la utilización de todos los principales metales preciosos y en medicina muchos medicamentos a base de compuestos de oro, plata y platino se usan ampliamente..

La figura A muestra el uso de oro en diversas actividades. Tenga en cuenta la amplia proporción utilizada para la joyería, monedas de inversión y las barras de oro. Las figuras B, C y D muestran el consumo de la plata, platino y paladio en las distintas categorías, respectivamente. Aunque el platino y el paladio son importantes metales preciosos, por el momento su uso principal es como catalizadores en la industria del automóvil y del petróleo.

Metas y Objetivos del Texto

Este libro está escrito principalmente para los joyeros y por ello se concentrará en los metales preciosos y sus aleaciones así como en la tecnología que se utiliza para la elaboración de joyas y artículos decorativos a base de estos metales.

Los principales objetivos de este libro son:

Ayudar a los joyeros en general a desarrollar una conciencia de la naturaleza física, química y metalúrgica de los metales preciosos y las aleaciones con que trabajan.

Promover el conocimiento de lo que le ocurre a los metales y aleaciones cuando son fundidos, trabajados y recocidos.

Ayudar a comprender por qué la aleación afecta a las propiedades de los metales puros tales como su resistencia, ductilidad (maleabilidad), resistencia al ataque químico, color, etc.

Poder reconocer las causas de algunos de los defectos y errores que pueden producirse durante el proceso de joyería, de modo que sea más fácil de prevenir su ocurrencia, o dar alguna solución o por lo menos saber cuándo se debe buscar apoyo en cuestiones metalúrgicas.

El enfoque científico para la comprensión de la naturaleza de los metales y de las aleaciones, sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas es de origen relativamente reciente. Hace apenas 150 años que el microscopio metalúrgico ha sido desarrollado por el ser humano y que permite explorar la micro estructura de los metales y por lo tanto para descubrir los efectos de la aleación sobre esta micro estructura y sus propiedades mecánicas. Además, es sólo en el siglo 20 que con la llegada de los análisis de difracción de rayos X y el desarrollo del microscopio electrónico a sido posible descubrir la disposición de los átomos en una red cristalina y de entender la forma en que los cristales metálicos se deforman durante los procesos de fabricación de láminas, tubos o cables.

Así mismo, también son de origen reciente los instrumentos que son capaces de medir una amplia gama de características físicas y mecánicas de los metales.

Por muchas razones se puede afirmar que la profesión del orfebre contemporáneo ha sido muy apreciada desde tan temprano, como 4000 años antes de la era Cristo, tal como se indica en los escritos de personas como el monje Teófilo en el siglo XII y del gran orfebre italiano Benvenuto Cellini. El orfebre o joyero pueden pensar razonablemente: “Con toda esta riqueza de conocimientos y experiencia que se ha transmitido hasta nosotros a través de los siglos, ¿por qué debería ser necesario o conveniente estudiar los principios metalúrgicos básicos inherentes al uso de los metales preciosos y sus aleaciones?

La experiencia práctica en el trabajo con metales es, sin duda, el mejor maestro pero cuando las cosas van mal es que la naturaleza exacta del problema no puede ser fácil de entender sin algún conocimiento de la metalurgia y la tecnología del proceso. Por ejemplo, cuando las piezas de fundiciones tienen niveles inaceptables de porosidad, o se fracturan cuando se trabaja el metal o incluso después haberse vendido al cliente. El lema de un joyero debería ser lo siguiente::

"La teoría sin práctica es inútil, pero la práctica sin teoría no tiene raíces."

Esto es particularmente cierto cuando se tiene en cuenta el impacto de la tecnología moderna que está teniendo en el comercio de la joyería. Incluso en pequeñas empresas manufactureras, las máquinas de fundición están produciendo un centenar o más de vástagos, anillos u otros objetos pequeños; hornos con atmósfera de gas protector son utilizados para el tratamiento térmico y soldado de un gran número de piezas; y otros procesos mecánicos que se utilizan en la fabricación de productos semi-acabados, tales como láminas, tiras, varillas y alambre. En estas circunstancias, es imperativo por razones económicas que cualquier problema debería ser atendido rápidamente.

No es la intención del autor de esperar que cada joyero y orfebre para convertirse en un ingeniero metalúrgico de pleno derecho, sino simplemente para proporcionar un entendimiento de los principios subyacentes mueren materiales y procesos que utilizan para hacer joyería y platería. Ellos no siempre tienen una respuesta a todos los problemas que se encuentran, pero si reconocen que es probable que tengan un origen metalúrgico, entonces están en una mejor posición para pedir ayuda a un experto.

No es la intención de éste libro esperar que cada joyero u orfebre se convierta en un experto metalurgista, sino simplemente en proporcionar un entendimiento de los principios del comportamiento de los materiales y procesos que se utilizan para hacer joyería y platería. No siempre se tendrá una respuesta a todos los problemas que se presenten, pero si se podrá reconocer cuando el origen es metalúrgico, entonces se estará en una mejor posición para pedir ayuda a un experto

Este libro tiene tres partes. Los primeros capítulos se refieren a las propiedades físicas, químicas y mecánicas de los metales y el comportamiento de una aleación. La segunda parte se ocupa específicamente de los metales preciosos y sus aleaciones y su

importancia para la joyería y artículos decorativos metálicos. La tercera parte se concentra en los aspectos prácticos de fabricación y de tecnología de procesos.

En este libro las unidades de peso, longitud, fuerza, etc. se dan generalmente en el sistema internacional SI a menos que se indique lo contrario, es decir, toneladas o gramos, milímetros o metros, newton por milímetro cuadrado, etc. Sin embargo, el peso de un metal precioso a menudo se expresa en onzas troy, por ser una unidad tradicional y siempre vigente. . Una onza troy equivale a 31,1035 gramos y una tonelada métrica (t) contiene 32.150,72 oz troy.

Metas y Objetivos del TextoEste libro está escrito principalmente para los joyeros y por ello se concentrará en los metales preciosos y sus aleaciones así como en la tecnología que se utiliza para la elaboración de joyas y artículos decorativos a base de estos metales.

Los principales objetivos de este libro son:

Ayudar a los joyeros en general a desarrollar una conciencia de la naturaleza física, química y metalúrgica de los metales preciosos y las aleaciones con que trabajan.

Promover el conocimiento de lo que le ocurre a los metales y aleaciones cuando son fundidos, trabajados y recocidos.

Ayudar a comprender por qué la aleación afecta a las propiedades de los metales puros tales como su resistencia, ductilidad (maleabilidad), resistencia al ataque químico, color, etc.

Poder reconocer las causas de algunos de los defectos y errores que pueden producirse durante el proceso de joyería, de modo que sea más fácil de prevenir su ocurrencia, o dar alguna solución o por lo menos saber cuándo se debe buscar apoyo en cuestiones metalúrgicas.

El enfoque científico para la comprensión de la naturaleza de los metales y de las aleaciones, sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas es de origen relativamente reciente. Hace apenas 150 años que el microscopio metalúrgico ha sido desarrollado por el ser humano y que permite explorar la micro estructura de los metales y por lo tanto para descubrir los efectos de la aleación sobre esta micro estructura y sus propiedades mecánicas. Además, es sólo en el siglo 20 que con la llegada de los análisis de difracción de rayos X y el desarrollo del microscopio electrónico a sido posible descubrir la disposición de los átomos en una red cristalina y de entender la forma en que los cristales metálicos se deforman durante los procesos de fabricación de láminas, tubos o cables. Así mismo, también son de origen reciente los instrumentos que son capaces de medir una amplia gama de características físicas y mecánicas de los metales.

Por muchas razones se puede afirmar que la profesión del orfebre contemporáneo ha sido muy apreciada desde tan temprano, como 4000 años antes de la era Cristo, tal como se indica en los escritos de personas como el monje Teófilo en el siglo XII y del gran orfebre italiano Benvenuto Cellini. El orfebre o joyero pueden pensar razonablemente: “Con toda esta riqueza de conocimientos y experiencia que se ha transmitido hasta nosotros a través de los siglos, ¿por qué debería ser necesario o conveniente estudiar los principios metalúrgicos básicos inherentes al uso de los metales preciosos y sus aleaciones?

La experiencia práctica en el trabajo con metales es, sin duda, el mejor maestro pero cuando las cosas van mal es que la naturaleza exacta del problema no puede ser fácil de entender sin algún conocimiento de la metalurgia y la tecnología del proceso. Por ejemplo, cuando las piezas de fundiciones tienen niveles inaceptables de porosidad, o se fracturan cuando se trabaja el metal o incluso después haberse vendido al cliente. El lema de un joyero debería ser lo siguiente::

"La teoría sin práctica es inútil, pero la práctica sin teoría no tiene raíces."

Esto es particularmente cierto cuando se tiene en cuenta el impacto de la tecnología moderna que está teniendo en el comercio de la joyería. Incluso en pequeñas empresas manufactureras, las máquinas de fundición están produciendo un centenar o más de vástagos, anillos u otros objetos pequeños; hornos con atmósfera de gas protector son

utilizados para el tratamiento térmico y soldado de un gran número de piezas; y otros procesos mecánicos que se utilizan en la fabricación de productos semi-acabados, tales como láminas, tiras, varillas y alambre. En estas circunstancias, es imperativo por razones económicas que cualquier problema debería ser atendido rápidamente.

No es la intención del autor de esperar que cada joyero y orfebre para convertirse en un ingeniero metalúrgico de pleno derecho, sino simplemente para proporcionar un entendimiento de los principios subyacentes mueren materiales y procesos que utilizan para hacer joyería y platería. Ellos no siempre tienen una respuesta a todos los problemas que se encuentran, pero si reconocen que es probable que tengan un origen metalúrgico, entonces están en una mejor posición para pedir ayuda a un experto.

No es la intención de éste libro esperar que cada joyero u orfebre se convierta en un experto metalurgista, sino simplemente en proporcionar un entendimiento de los principios del comportamiento de los materiales y procesos que se utilizan para hacer joyería y platería. No siempre se tendrá una respuesta a todos los problemas que se presenten, pero si se podrá reconocer cuando el origen es metalúrgico, entonces se estará en una mejor posición para pedir ayuda a un experto

Este libro tiene tres partes. Los primeros capítulos se refieren a las propiedades físicas, químicas y mecánicas de los metales y el comportamiento de una aleación. La segunda parte se ocupa específicamente de los metales preciosos y sus aleaciones y su importancia para la joyería y artículos decorativos metálicos. La tercera parte se concentra en los aspectos prácticos de fabricación y de tecnología de procesos.

En este libro las unidades de peso, longitud, fuerza, etc. se dan generalmente en el sistema internacional SI a menos que se indique lo contrario, es decir, toneladas o gramos, milímetros o metros, newton por milímetro cuadrado, etc. Sin embargo, el peso de un metal precioso a menudo se expresa en onzas troy, por ser una unidad tradicional y siempre vigente. . Una onza troy equivale a 31,1035 gramos y una tonelada métrica (t) contiene 32.150,72 oz troy.

CAPITULO 1

Propiedades Físicas de los Metales Preciosos

Los ocho metales preciosos son elementos químicas puros, es decir, que no se pueden dividir en sustancias más simples. Todos los átomos de un mismo elemento tienen una estructura similar, pero son diferentes a los átomos de otro elemento. Hay 92 elementos que se encuentran naturalmente en la corteza terrestre y en la atmósfera y que van desde el gas de hidrógeno (H), con número atómico 1, hasta el uranio metálico con número atómico. 92. Además, hay una serie de elementos artificiales producidos en reactores atómicos con números atómicos superiores a 92 pero que no son de interés aquí.

La Tabla Periódica de los Elementos

En 1869, el químico ruso Dimitri Mendeleiev publicó la ley periódica que afirma que "las propiedades de los elementos dependen periódicamente de sus pesos atómicos." Muchas de las propiedades físicas y químicas de los elementos obedecen esta ley y existe una versión moderna de la tabla periódica que agrupa a los elementos y que se muestra en la Figura 1.1.

Las columnas verticales, conocidos como Grupos contienen elementos que muestran un fuerte parecido con respecto a sus características físicas y químicas. Por ejemplo, el grupo 1b está formado por los elementos cobre (Cu) y plata (Ag), y aunque el cobre es considerado como metal base, a diferencia de los metales preciosos plata y oro, su comportamiento es similar en muchos aspectos y, como se verá posteriormente, es poca la diferencia del comportamiento que tiene de un metal precioso o noble.

Las filas horizontales, conocidos como Períodos, también tienen características importantes en común. Tengamos en cuenta, particularmente, que los seis metales del grupo del platino (MGP) forman un bloque en el centro de la tabla junto con el hierro (Fe), cobalto (Co) y níquel (Ni). Este bloque se refiere a un grupo VIII.

Cada elemento tiene un número en orden ascendente de arriba a abajo y de izquierda a derecha. Este es el número atómico, el cual nos indica algo sobre la naturaleza de los átomos de cada elemento. Un átomo se compone de un núcleo formado por partículas cargadas eléctricamente positivas llamados protones y partículas eléctricamente neutras llamadas neutrones, junto con las partículas cargadas eléctricamente negativas llamadas electrones. Para simplificar, se puede considerar que los electrones orbitan alrededor del núcleo en una serie de capas u orbitales. Dado que el átomo es eléctricamente neutro en conjunto, el número de protones es igual al número de electrones, y este número es el número atómico. Así, por ejemplo, el oro con el número atómico 79 tendrá átomos con 79 protones en su núcleo y 79 electrones en una serie de orbitales alrededor de cada núcleo. Los átomos de un elemento, por lo tanto, difieren de los de otro, debido a que muchas propiedades físicas y químicas, como el color, la reactividad química y la reflectividad dependen de la estructura atómica,. La periodicidad descubierto por

Mendeleiev surge del hecho de que las similitudes en la configuración orbital de los electrones ocurren periódicamente con el número atómico creciente, por lo tanto se debe a esto las similitudes en algunas de las propiedades de los elementos dentro de un grupo.

.

(Figura 1.1 – La tabla periódica de los elementos

A los elementos se les asignan símbolos químicos. Los metales que han sido descubiertos antes de la época romana sus símbolos han sido relacionados con sus nombres en latín. Por ejemplo, el símbolo del cobre es Cu de la palabra latina Cuprum, el oro se reduce a Au de aurum, y la plata se reduce a Ag de argentum. Lo mismo es para el hierro (Fe) y plomo (Pb). Alrededor de ¾ de los 92 elementos son metales y se caracterizan por su capacidad de ceder a sus electrones más externos y la manera en que sus átomos se unen. El resto de elementos son los gases y los no-metales.

Es interesante notar que cuando Mendeleiev construyó su Tabla Periódica hubo una serie de espacios vacíos correspondientes a elementos desconocidos. La publicación de la Tabla y su Ley promovió a los investigadores a predecir y encontrar muchos de estos elementos, el germanio (Ge) es un ejemplo de ello.

Es deducible que hay un aumento en el peso de cada átomo (peso atómico) con el aumento del número atómico debido a que el número de protones, electrones y de los neutrones también se incrementan. El peso atómico de un átomo está dado casi en su totalidad por el núcleo, es decir, los pesos de los protones y los neutrones. Esto se debe a que el peso de un electrón es sólo la 1 /1800 parte de la del protón. Un neutrón tiene el

mismo peso que un protón. El peso atómico de los elementos es una escala comparativa que utiliza el estándar de 12 el peso de un átomo de carbono, el cual tiene 6 protones y 6 neutrones en su núcleo. En la Tabla 1.1 se dan los números atómicos y pesos de los metales preciosos, con sus tamaños atómicos suponiendo que los átomos son esferas de un radio determinado.

Tabla 1.1 características atómicas de los metales preciosos

El comportamiento aleante de los elementos metálicos es determinado en parte por los radios atómicos y del tamaño atómico de los elementos presentes en la aleación. Estos factores también influyen en la resistencia de la aleación.

Estructura cristalina

Por conveniencia podemos considerar que los átomos son esferas muy pequeñas y cuyos radios dependen del elemento en particular. Obviamente, hacer un trozo de metal que pueda ser trabajado, se debe reunir un gran número de átomos y unirlos de alguna manera.

Antes de pasar a discutir el enlace y la estructura del cristal, es importante distinguir entre átomos y moléculas. Muy a menudo, los joyeros y orfebres se refieren a las moléculas de un metal cuando se debería estar hablando de átomos. Los metales no existen en forma molecular tal como los gases, como el oxígeno y el hidrógeno, o sustancias como el agua y ciertos compuestos químicos. Las moléculas son generalmente combinaciones específicas de átomos, por ejemplo, el gas oxígeno es una molécula compuesta de dos átomos de oxígeno, el gas ozono es una molécula de tres átomos de oxígeno, la molécula de agua tiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. El agua que sale de un grifo consistirá en una unión muy grande de esas moléculas. Un compuesto químico sólido puede ser considerado como molecular en ciertas combinaciones de átomos. Por

ejemplo, el sulfato de calcio hidratado (CaSO4 . ½ H2O), más conocido como yeso (un importante componente del polvo empleado en la cera perdida) tiene la combinación de un átomo de calcio a un átomo de azufre y cuatro de oxígeno con media molécula de agua. Aun así, se tendrá una estructura de cristal tal como tienen todos los verdaderos sólidos. Por otro lado, los metales puros y aleaciones existen más como un conjunto de átomos y no como combinaciones específicas de átomos. La única excepción es en el caso de los compuestos intermetálicos (ver más adelante en el capítulo 6), donde en el compuesto hay una relación fija, o casi fija, entre los átomos de un metal a otro.

Volvamos ahora al tema de la estructura cristalina de los metales y aleaciones. A temperaturas muy altas, un metal se evapora. Sus átomos se separan y no ocuparán ningún tipo estructural.

Cuando se reduce la temperatura, el vapor se condensa en un líquido de la misma manera que el vapor de agua se condensa en agua líquida. En una cantidad de líquido, los átomos están débilmente unidos de forma aleatoria. Hay una estructura rudimentaria de pequeños grupos de átomos que se están continuamente rompiendo y los átomos se mueven con relativa facilidad para formar nuevos grupos. A medida que la temperatura desciende aún más, el líquido se congela para formar un sólido y todos los átomos toman posición en un arreglo geométrico regular conocido como "red" formando una estructura cristalina característica de esa sustancia en particular. Una representación de dos dimensiones se muestra en la Figura 1.2.

Figura 1.2 arreglo atómico de Gases, líquidos y Sólidos los tres estados de la materia

Todos los verdaderos sólidos tienen una estructura cristalina regular sean metales o no metales. El principal factor que distingue a los metales de los no metales es la manera en que sus átomos están unidos en la red. Los metales tienen una forma especial de unión que se conoce como "enlace metálico" en el que los átomos no están tan firmemente unidos, como en los compuestos químicos (enlace iónico) o como en el carbono en la forma de diamante (enlace covalente). En un enlace metálico, los

electrones más externos de los átomos “flotan” a través de la toda red como una nube de electrones.

Es este tipo de unión el responsable de las características de la ductilidad (maleabilidad), dureza y buena conductividad eléctrica y térmica de los sólidos.

Los sólidos iónicos o los covalentes, pueden ser fuertes y duros pero no son dúctiles y se romperán si se someten a una fuerza lo suficientemente alta como en un golpe de martillo.

Hay catorce formas en que las pequeñas esferas pueden agruparse para formar un arreglo geométrico regular. La gran mayoría de los metales caen en una de tres categorías. Los metales preciosos, con la excepción del osmio y el rutenio, tienen un enrejado, una red, una estructura en la cual la celda unitaria o bloque básico formado conocido como cara cúbica centrada (f.c.c. siglas en inglés de face centered cubic). Esta estructura tiene un átomo en cada esquina del cubo y otro en el centro de cada cara del cubo (Figura 1.3). Si otras celdas similares se añaden en las tres direcciones y así sucesivamente, un cristal de metal puede ser formado y lo suficientemente grande como para trabajarlo (Figura 1.4). Se aprecia que las esquinas y la cara de los átomos son compartidas entre las celdas adyacentes.

Figura 1.3 La cara   cúbica centrada   (FCC) de   la célula   representada por unpunto) y   b   esferas)   en la que cada   átomo de   cara centrada   tocamás cerca   de sus   átomos de   esquina

Figura 1.4 Un bloque de   octava   centrada en las caras   de células   cúbicas   que ilustra la   forma en que se   construyó   el cristal   arriba

Además del oro (Au), plata (Ag), platino (Pt), paladio (Pd), iridio (Ir) y el rodio (Rh), otros metales con la f.c.c. son el aluminio (Al), cobre (Cu), níquel (Ni) y plomo (Pb). Por razones que son demasiado complejas para discutir en este libro,. los metales con f.c.c tienen muy buena maleabilidad y ductilidad como se les reconoce a los metales de la lista anterior. El Osmio (Os) y rutenio (Ru) son excepciones, ya que su red es más cercana a una estructura cristalina hexagonal (close – packed hexagonal c.p.h.). la red c.p.h. (Figura 1.5) a menudo muestra una ductilidad limitada. De hecho, el osmio y el rutenio son notoriamente difíciles de fabricar y, en consecuencia, sus usos industriales son un tanto limitados. Otros ejemplos de metales con c.p.h. son el zinc (Zn), cadmio (Cd) y magnesio (Mg).

Existe una tercera típica categoría de estructura cristalina y es la cúbica centrada en el cuerpo (b.c.c body-centered cubic). También, la celda unitaria es un cubo con un átomo en cada esquina, pero ahora con un átomo en el centro del cubo (Figura 1.6) en lugar del

átomo en cada cara del cub0 (f.c.c.). Ejemplos de b.c.c. son los metales cromo (Cr), wolframio (W) y molibdeno (Mo).

Figura 1.5 El cierre   lleno   hexagonal (c.p.h.)   de la célula.   Todos los átomos   en la base y   los planos   superiores están   en   contacto unos con otrosen ese plano   y los átomos   en el nido   plano intermedio   en tres de los   seis nichos   que   forman.

Figura 1.6 El cuerpo centrado   cúbico (b.c.c.) Cell.   El   átomo central   toca a cada   átomo de   la esquina, pero no   se toquen entre sí.

Pocos son los metales que muestran más de un tipo de estructura cristalina. Los ejemplos más notables son el hierro (Fe) y el titanio (Ti). El hierro es b.c.c. (Ferrítico) hasta los 910 °C (1670 °F), donde cambia a f.c.c. (Austenítico), simplemente por el movimiento de la posición de los átomos en el estado sólido. Aproximadamente a 1400 °C (2,552 °F) cambia nuevamente y regresa a la forma b.c.c. y así permanece hasta el punto de fusión de 1535 °C (2795 °F). Es el cambio de ferrifico a austenitico el responsable de que los aceros, que son aleaciones de hierro, al ser tratados térmicamente, se endurecen. El titanio es c.p.h. hasta los 885 °C (1625 °F) donde

cambia a b.c.c. Se dice entonces que estos metales son sometidos a una "transformación alotrópica."

Sin embargo, son los metales preciosos y sus estructuras cristalinas f.c.c. lo que principalmente nos concierne. ¿Cuáles son entonces las diferencias que hay entre sus estructuras f.c.c. ? Debido a que el tamaño de sus átomos varía de un metal a otro, las dimensiones de las celdas unitarias también pueden variar. La longitud de la arista del cubo de oro, por ejemplo, será diferente de la de platino o plata. Los cristalógrafos pueden medir las dimensiones de la celda por análisis de difracción de rayos X y se refieren a las dimensiones como los "parámetros de la red" para un metal en particular. Sólo es necesario citar el parámetro borde del cubo como "a" para los metales con f.c.c. y para los b.c.c; mientras que para los metales con c.p.h. el parámetro "a" será la longitud del lado del hexágono y el parámetro "c" para la altura de la celda (Tabla 1.2).

*El cierre   lleno   hexagonal (CPH)   célula tiene dos   dimensiones características   y   por lo tanto,   dos parámetros   activados deberan.El parámetro   de la celda de   la FCC   es la longitud de   la arista del cubo

Densidad

La densidad de una sustancia se define como el peso por unidad de volumen y por lo general es expresado en gramos por centímetro cúbico (g/cm3), aunque el Sistema Internacional de Unidades (SI de unidades) prefiera kg m-3. La densidad es una función tanto del peso atómico y la estructura cristalina. Por lo tanto, los elementos con alto peso atómico por lo general tienen una alta densidad y sobre todo si sus átomos están estrechamente agrupados en la red. Las estructuras, tanto la de f.c.c. y las de c.p.h. representan la forma más estrecha de agrupamiento atómico, entre todos los tipos de red. En consecuencia, no es sorprendente encontrar que el oro, el osmio, iridio y el platino son considerados como metales pesados (tabla 1.3). La temperatura también afecta el valor de la densidad debido a que la estructura cristalina se expande al calentarse. Los valores de densidad suelen ser citados por mediciones realizadas en 0°C o 20 °C (32 °F a 68°F) en el metal ya completamente recocido.

Valores de densidad de los metals preciosos a 20 o C

Para darle la debida importancia a la densidad en todo su contexto, considere una joya hecha ya sea en plata o en oro de 22 quilates.. Cada una contiene cantidades casi idénticas de plata o de oro cercano a 92,5%. La densidad del oro es casi el doble de la plata, por lo tanto, el elemento tendrá un peso de casi el doble en 22k oro como en plata. Del mismo modo, un anillo de platino de la voluntad de fineza 950 más pesado que un anillo de oro de 18 quilates con el mismo diseño y dimensiones. También es una consideración importante cuando cuesta ítems para la fabricación y venta de contenido de metales preciosos, la densidad, y el precio por onza troy, tienen que ser tomadas en cuenta.

Fusión y de ebullición

La fusión (congelación) temperaturas de plata, oro, paladio y platino son de especial interés y de gran importancia práctica, ya que se utilizan como puntos fijos primarios y secundarios en la Escala Internacional de Temperatura Práctica de la que ail de medición de temperatura dispositivos están calibrados. Esta escala se revisa periódicamente, siendo la última en 1990, como las normas de pureza y las técnicas de medición han mejorado. Los metales preciosos son elegidos como puntos de referencia, ya que se producen en un alto grado de pureza y estén libres de contaminación por oxidación.

Puntos de ebullición son más difíciles de determinar y una amplia variación en los valores ha sido reportada en la literatura técnica en los últimos años. Los valores indicados en la Tabla 1.4 son los valores aceptados en la actualidad. Sin embargo, los puntos de ebullición son de poco interés para los orfebres.

Tabla 1.4 Puntos de fusión y   de ebullición de los   metales preciosos

Propiedades Opticas

Gran parte de la fascinación del oro a lo largo de los siglos se ha debido a su hermoso color amarillo y el alto brillo o reflectividad que pueden ser retenidos indefinidamente debido a su resistencia al ataque corrosivo del medio ambiente. El cobre es el único metal, además del oro, con un color característico, pero lamentablemente carece de la resistencia a la corrosión de oro. Del mismo modo, el atractivo estético de plata en gran parte se debe a su color blanco brillante y una reflectividad muy alta. ¿Tiene la mayor reflectividad de todos los metales. Por desgracia, el comportamiento de corrosión de la plata limita su utilidad como un reflector.

Los colores de oro y cobre resultan de un marcado aumento en la reflectividad dentro de una banda estrecha de longitudes de onda cada vez mayor de la luz incidente cae sobre la superficie del metal. Reflectividad (R) es la OIA en el extremo azul del espectro de luz visible (longitud de onda inferior a 500 nanómetros (nm)), pero aumenta dramáticamente en el extremo amarillo-rojo-infrarrojo del espectro (500-1200 nm). Este cambio en la reflectividad está asociado con la naturaleza de las configuraciones electrónicas en las estructuras atómicas de oro y cobre, pero una discusión detallada está fuera del alcance de este libro.

La Figura 1.7 muestra la relación entre R (en la escala de 0 a 1, donde uno es igual a 100%, y la longitud de onda de oro, plata, rodio y platino. Plata tiene un alto valor R sobre todo el espectro de luz visible lo que explica su color blanco brillante lustre.

De la MGP, el rodio tiene la mayor reflectividad, con un valor promedio de alrededor del 80%.Que, junto con una falta de conducta empañar, hace que sea eminentemente adecuado como un acabado galvanizado para la plata y el oro blanco llamado.

Figura 1.7Reflectividad en metales preciosos

Las propiedades ópticas de oro son profundamente alterado por la aleación y esto es de gran importancia para el joyero y orfebre.

El efecto de la aleación en el color de las aleaciones de oro del karat se discutirá con más detalle en el capítulo 9. Mucho interés se ha demostrado en la estandarización de colores para las aleaciones de oro. La industria relojera Europea ha adoptado un sistema de codificación especial para watchcases galvanizado, aunque también se ha aplicado para aleaciones forjadas (Tabla 1.5). En los últimos años, un sistema cuantitativo de medición del color se ha desarrollado que permite a los fabricantes de aleación y los joyeros para dar una mejor definición del color de sus productos. Es el sistema CIELAB, que mide el color en términos de espacio de las coordenadas L *, a * b * usando un espectrofotómetro de color. L * mide el negro (o) - blanco (100) de coordenadas. Metales con un alto grado de reflexión o de blancura tendrán valores cercanos a 100. La coordenada * a va de - una * Los valores representando un componente verde en el color de + a * para un componente de color rojo y la coordenada b * va desde-b * de color azul a + b * para los componentes de color amarillo.

Tabla 1.5   colores   estándar europeo   para el galvanizado watchcase

Normas comunes   a Suiza   (NIHS-03-50)   Francia (CETEHOR) yAlemania   (...)

Los valores se pueden representar como un punto en un gráfico tridimensional (Figura 1.8) y comparado con puntos de otras aleaciones. Por ejemplo, una aleación de oro altamente pulido puede tener una L * razonablemente alto valor, pero a * b * valores cercanos a cero en la escala de -100 a 1 oo. Esto indicaría una aleación de oro blanco. Una aleación de oro rojo tendría L razonablemente alta * y + a * valores: una rica aleación de color amarillo tendrían un alto valor + b *, y así sucesivamente.

Figura 1.8 El sistema tridimensional CIELAB de coordenadas de color ortogonales

Aleación pueden alterar profundamente las propiedades como la conductividad y la resistividad eléctrica. Por ejemplo, la plata esterlina convencionales que contienen cobre, que también tiene una alta conductividad, es difícil de soldadura por resistencia, mientras que algunos de los más nuevos y empañar el fuego mancha de aleaciones resistentes a contener los componentes de aleación que baja conductividad eléctrica y, por tanto, aumentar la resistencia por lo que es posible aplicar los procesos de soldadura por resistencia.

La conductividad térmica es una medida de la velocidad a la que el calor se transmite a través de un volumen de metal cuyos dos extremos están a diferentes temperaturas, pero constante, las condiciones de estado estable. Sin embargo, desde un punto de vista práctico, lo que es más importante es cómo el calor se transfiere desde una región caliente, por ejemplo, cuando la antorcha de soldadura o soldadura, a través del resto de los metales, cuya temperatura se incrementará como consecuencia de ello, las condiciones de estado no estacionario. Esta propiedad está determinada por la "difusión térmica" de un metal. Esta se define como:

Difusividad térmica = conductividad térmica / (calor específico x densidad ) = k / cp

La plata tiene la más alta difusividad térmica y el oro es un poco menor, pero el platino tiene una difusividad mucho menor. El hecho de que el calor está confinado más localmente cuando la soldadura o soldadura de joyería de platino comparado con los objetos de plata o de oro puede ser una ventaja en la construcción y reparación.

El coeficiente de dilatación es una medida de la expansión en longitud de una pieza de metal (o cualquier otra sustancia) cuando se calienta, o la contracción cuando se enfría. Esto tiene un número de consecuencias importantes. Por ejemplo, el control de las dimensiones en productos de fundición final porque los moldes se expanden cuando el metal fundido es vertido en la cavidad y el metal mismo se contraerá cuando se haya solidificado. Otro ejemplo se produce durante los procesos de enamellings porque el metal y el esmalte se expanden y contraen a tasas diferentes causando estrés a ser instalado en las dos. La atención ha de tomarse precauciones para evitar distorsiones en el metal y grietas en el esmalte.

Capitulo Dos

Propiedades mecánicas de los metales preciosos

Propiedades mecánicas de los metales y aleaciones son de particular interés para los ingenieros, diseñan, fabrican y, en el caso de los metales preciosos joyeros y plateros, porque dan información valiosa sobre cómo el metal o aleación se comportará durante el diseño y la fabricación. Además, las propiedades mecánicas determinarán cómo un artículo o componente permanecerá hasta el Servicio de presiones impuestas sobre él durante su vida. Demasiado a menudo, el diseñador / artesano están más preocupados con la estética de una pieza de joyería y no evaluar si se tendrá la suficiente fuerza y resistencia al desgaste por su uso previsto. Del mismo modo, los fabricantes pueden seleccionar una aleación para facilitar la fabricación, la resistencia a la oxidación, o formabilidad en el trabajo porque es muy dúctil, junto con el hecho de que no es demasiado duro o fuerte. Esto puede ser bueno para la fabricación, pero el artículo terminado puede carecer de las propiedades requeridas para una vida útil prolongada.

Un ejemplo de mi propia experiencia puede ayudar a ilustrar el punto que estoy haciendo joyería de platino, en particular, las alianzas de boda y anillos de gemas se han convertido cada vez más popular en los últimos años. En muchos casos, los vástagos del anillo se han convertido en malamente distorsionada con numerosos arañazos y abolladuras dentro de un corto período de tiempo de compra. Entonces se descubrió que la aleación utilizada en la fabricación es de platino-paladio o platino-oro, por ejemplo, Pt-5% Pd o Pt-Au 5%. Estas aleaciones tienen buena capacidad de emitir y no hay problemas de oxidación. Sin embargo, son relativamente blandos y, en mi opinión, carecen de la fuerza y la resistencia al desgaste que en un vástago de anillo

Las propiedades mecánicas correspondientes a los joyeros, plateros, y trabajadores con otros metales, son la dureza, el rendimiento y resistencia a la tracción, elasticidad y rigidez, ductilidad y maleabilidad, resistencia y de formabilidad de chapa. Estas propiedades pueden ser profundamente afectadas por muchos factores como la composición de la aleación, la presencia de impurezas, y la temperatura de funcionamiento. Factores adicionales incluyen si el metal se ha templado o endurecido por una operación previa de trabajo, tratamientos térmicos especiales que afectan a la microestructura interna particularmente de ciertas aleaciones como algunos de los quilates de oro, los sistemas de tensión que pueden estar operando durante la fabricación y en el servicio y incluso la presencia de un ambiente corrosivo.

Las propiedades mecánicas de los metales preciosos puros serán dados más adelante en este capítulo, pero la influencia de la aleación y el tratamiento térmico se dará en los siguientes capítulos pertinentes.

Antes de discutir las diversas propiedades en detalle, debe señalarse que a fin de tener datos significativos, la evaluación de una propiedad se hace usando equipos de prueba y condiciones estándar. También es importante conocer el método de prueba porque más de un método de prueba por una propiedad particular pueda existir.

La dureza de un material se mide al determinar su resistencia a la penetración de un indentador de forma estándar especifica y las dimensiones y aplicar con una condición específica de la carga. La dureza es una propiedad útil en que eso da alguna indicación

de la resistencia de un material a los daños por el desgaste, arañazos, y la formación de abolladura. También se relaciona a la resistencia del material y podrá dar una indicación aproximada de su comportamiento durante una operación de trabajo. Altos valores de dureza están asociados con una mayor fuerza, y en muchos casos, contribuyen a la resistencia al desgaste.

Es a veces afirmado que una gran dureza está relacionada con una reducción de la ductilidad y conformabilidad. Mientras esto es cierto para un metal particular o aleación que ha sido trabajado en frío o tal vez un tratamiento térmico para aumentar su resistencia, no es necesariamente cierto cuando los diferentes materiales se comparan en el condición recocida.

La prueba es relativamente fácil de realizar usando una máquina estándar de dureza "la prueba. Varias máquinas de pruebas diferentes y métodos están disponibles, los tres más comunes son los Vickers, Brinell y las pruebas de Rockwell. Porque las condiciones de prueba no son los mismos para cada método, no es aconsejable comparar o convertir los valores de dureza desde una escala a otra, aunque de materiales relativamente blandos, como los metales preciosos y sus aleaciones comunes, los números de dureza Vickers (HV) y el número Brinell (HB) son algo similares. A medida que aumenta la dureza, hay una mayor divergencia entre las dos escalas.

El espacio no permite una descripción de las tres técnicas y tan sólo un breve resumen se dará de la prueba de Vickers. Esto tiene la importante ventaja sobre los otros métodos en que la prueba de las muescas son más pequeños y el penetrador mismo es usado para medir un amplio rango de valores de dureza desde estos materiales blandos como el oro a los de materiales muy duros. Es el método más adecuado para los metales preciosos y sus aleaciones.

El indentador es un diamante piramidal de base cuadrada de la forma especificada y dimensiones, cuyo vértice es forzado en la muestra de prueba con una carga estándar (P) medido en kilogramos fuerza (kgf) y que puede variar desde 1 a 100 kgf kgf dependiendo del tamaño de la indentación requerida y la dureza de el espécimen puesto a prueba. Después de un tiempo establecido de 10 a 15 segundos, controlados por la máquina, el indentador es removido. Las dos diagonales de la huella en forma de cuadrado se miden en milímetros utilizando un microscopio con un ocular que contiene un sistema de obturación y una escala graduada (Figura 2.1). La longitud promedio de las dos diagonales está registrada. Un mínimo de al menos tres muescas se toma y éstos a su vez están un promedio. El área de superficie (A) de la huella promedio se calcula y el número de dureza Vickers (HV) está dada por la siguiente fórmula:

HV = P/Akgf mm-2

Sketch   de indentación   visto a través de   un microscopio

Figura 2.1   La   prueba de dureza Vickers 1)   Monte   Acero 2)   de base cuadrada   Pirámide   del indentador   de diamante 3) Prueba   de muestras 4) Región de   la deformación plástica 5) Región   de la deformación elástica 6)   del obturador 7)   Medida   de longitud   de las diagonales

En la práctica, las tablas de valores son proporcionados y esto elimina la necesidad para calcular A. El valor de HV se pueden consultar directamente desde la mesa para una carga P se administra una vez la longitud media de la diagonal ha sido medida. Por otra parte, algunas máquinas modernas realizará automáticamente el cálculo. Lo ideal sería que el valor HV debe ser registrado junto con la fuerza P utilizados para su medición, por ejemplo, 120HV30, es decir, la fuerza fue de 30 kgf, aunque a menudo se omite el argumento de que HV no variarán mucho menos que P es muy pequeña. Esto supone que la microestructura subyacente la sangría es prácticamente el mismo independientemente de la fuerza, y por lo tanto, el tamaño de la sangría. Esta es la base de las pruebas de macro-dureza.

La prueba de Vickers se puede utilizar también para las pruebas de micro dureza. La fuerza P rangos de 10g a 1kg. Las muescas son mucho más pequeños y la instrumentación es más sofisticado. El método puede ser utilizado para cortes finos en el macro-análisis no sería adecuado. Sin embargo, la gran ventaja de las pruebas de microdureza es que los arneses de las áreas individuales dentro de una micro-estructura, por ejemplo, las matrices de partículas blandas y duras, se puede medir. Esto puede ser de importancia en el desarrollo de aleaciones o en las investigaciones de fracaso.

La convención moderna es el uso de la HV símbolos, HB, y HRA, HRB y HRC (dependiendo de la escala Rockwell utilizado) para los tres sistemas principales, pero en los libros más antiguos los lectores pueden ver VPN, DPN.VPN o la DPH para los valores Vickers y BHN para los números de Brinell.

Otros métodos de prueba de dureza se han elaborado, pero son poco utilizados en la actualidad. Cabe destacar dos son los Schleroscope Shore y la escala de dureza de Mohs. En el primer caso, un pequeño martillo con punta de diamante en caída libre desde una altura de 10centímetros dentro de un tubo de vidrio graduado en la superficie del producto y la altura del rebote es una medida de la dureza. La escala de Mohs se compara la resistencia al rayado de un material contra diez sustancias que van de la dureza desde diamante (10) hacia abajo para cuento (1) donde la dureza de una muestra de prueba se sitúa entre la de la sustancia de referencia que acaba de ser rayado por la muestra y lo que no. La escala de Mohs se utiliza para evaluar la dureza de los minerales y las piedras preciosas, pero no sirve de nada para propósitos de ingeniería.

Fuerza

La fuerza es la capacidad de un material para resistir bien una deformación permanente o una fractura, cuando se aplica una fuerza a la misma. La fuerza puede ser la naturaleza en la tracción, Le., Una fuerza de tracción, o puede ser de compresión, donde la presión está siendo aplicada al material. En general, es la fuerza de tensión que es medido como el ensayo de compresión tiende a limitarse a los materiales frágiles.

La fuerza es evaluada en una máquina de ensayo de tracción en la cual se mide la extensión de un espécimen de prueba estándar como una carga de tensión cada vez mayor (la fuerza) se aplica (Figura 2.2).

Cuando un espécimen de prueba es estirado bajo tensión con una fuerza creciente (P), un punto es donde eventualmente llegó la muestra comenzará a deformarse plásticamente. Esto es conocido como "rendimiento". En valores de fuerza por debajo de la carga de rendimiento PL el espécimen de prueba se deforma elásticamente y después de la retirada de la fuerza, volverá a sus dimensiones originales. Por encima de la carga de rendimiento sin embargo, habrá un cambio permanente en dimensiones y esto se dice que es la deformación plástica. A medida que la fuerza se incrementa aún más, el espécimen de prueba continúa extendiéndose en la dirección en el cual la fuerza es aplicada y el área transversal de la muestra disminuye de manera uniforme en toda su

longitud hasta el punto donde se alcanza el área continúa disminuyendo sólo en una región localizada en algún lugar a lo largo de la muestra.

Figura 2.2   Instron   5500   materiales de   la serie   de pruebas   del sistema con   mordazas de   cuña.

Este fenómeno se conoce como "caricias" (Figura 2.3) y se inicia cuando la fuerza ha alcanzado su máximo valor Pmax con los labios en el estiramiento de la muestra de la prueba aún más, la fuerza aplicada disminuye a medida que continúa hasta que la fractura estricción. Esta aparente disminución se debe a que debido a la deformación plástica de trabajo de endurecimiento no puede seguir el ritmo de la rápida disminución de la sección transversal de la región de cuello.

Figura 2.3   collarino   en una   probeta de tracción

Este comportamiento se puede demostrar gráficamente por una carga (fuerza) - curva de extensión (Figura 2.4). Las unidades de la fuerza se recomienda Newtons (N) o múltiplos como kN (1 kN = 1000N), meganewtons (1 millón de N = 106), etc.

Figura 2.4 C a rga versus curva de extensión

Debería ser obvio que los valores de PL y Pmax será mayor para una muestra de barras gruesas que, por ejemplo, por un alambre delgado. Es preferible, por tanto, de dividir el valor de P por el original de la sección transversal A0 de la muestra de prueba con el fin de obtener un valor para el rendimiento y la resistencia a la tracción de un material que es independiente de las dimensiones de la muestra. Esta es la definición de "estrés" y significa que podemos expresar la fuerza más cuantitativa como:

Estrés=Fuerza/Área= P/A0 Nmm-2

donde el área se expresa en milímetros cuadrados.

Las unidades de medida llamada megapascales se utilizan con frecuencia donde 1MPa=1Nmm-2. Los textos antiguos pueden expresar el estrés en términos de kilogramos

fuerza por cuadrado milímetros, dinas por centímetro cuadrado, o incluso toneladas de libras de fuerza por pulgada cuadrada. Megapascales y newtons por milímetro cuadrado son las modernas unidades de medida SI preferidos. Sin embargo, los factores de conversión pueden ser fácilmente utilizados para convertir de un sistema a otro.

Del mismo modo, la extensión de la muestra durante la aplicación de la fuerza P puede ser expresada como una cepa define dividiendo la extensión (L1 - L0) por la longitud original L0.

Tensión= L1 – L0 / L0

Te darás cuenta de que la cepa no tiene unidades (se trata de una cantidad sin dimensiones), ya que las unidades de longitud se anulan, la parte superior e inferior de la ecuación. En la práctica, una longitud de ancho de vía normal está marcada a lo largo de la muestra de L0 y en sentido estricto deben mencionarse al informar los valores de elongación.

Límite de elasticidad

En muchos aspectos, esto es una propiedad muy importante ya que es el estrés en el cual un material comienza a deformarse plásticamente. Se debe superarse en ningún proceso de formación con el fin de lograr un cambio permanente de la forma, por ejemplo en la producción de chapas, varillas, alambre, tubos, y estampados. Sin embargo, una vez que un artículo de joyería (o componente de ingeniería, la escultura, etc) ha sido fabricado, la deformación adicional es deseable y cualquier estrés conoció cuando el artículo está en servicio no debe superar el límite elástico del material.

En la práctica, el límite de elasticidad exacta es difícil de medir porque, estrictamente hablando, la PL fuerza mide el límite de proporcionalidad cual es ligeramente inferior a la carga de rendimiento actual. En consecuencia, el límite de proporcionalidad = PL/ A0 y, por ejemplo, la tensión de 0,2 por ciento a prueba se utilizan a menudo para indicar el límite elástico del material.

Para determinar la tensión de prueba, el valor de estrés requerida para producir una cantidad muy pequeña (por ejemplo, 0,2%) de la tensión permanente es medida con precisión de la curva de tensión / deformación. Este valor de estrés es conocido como el 0,2% de PS (Figura2.5b).

Figura 2.5   a) determinación   de estrés   en comparación con   la curva de   tensión   b)   de la   elasticidad   del 0,2%.

Resistencia a la tracción (TS)

Esta es una propiedad conveniente de informe, ya que es fácil de medir a partir de la curva y representa la máxima resistencia de un material. Es una medida de la fuerza máxima que se puede aplicar a un material sin la ocurrencia de estrucción y las fracturas.

TS= Pmax/A0 N mm-2

TS es la abreviatura recomendada, pero los textos más antiguos a menudo se refieren a la propiedad como resistencia a la tracción (UTS).

Módulo de elasticidad (E)

Hemos visto en las figuras 2.4 y 2.5 que la trama es lineal hasta la carga de rendimiento o límite proporcional. Hasta este punto de tensión es proporcional a la deformación que es una declaración de la ley propuesta por Robert Hooke (1635-1703) para el comportamiento elástico de un material. El físico Thomas Young reiteró este matemáticamente como:

Estrés/Tensión= una constante = E

El valor de la constante E se conoce como el Módulo de Elasticidad del material y se mide como la pendiente de la porción en línea recta de la figura 2.5. No indica la resistencia de un material, pero sin embargo, es una propiedad importante de la ingeniería, porque es una medida de su rigidez. Esto se puede ver en la Figura 2.6, donde B El material puede tener un mayor módulo y por lo tanto, una mayor rigidez de Material C, pero C tiene el mayor rendimiento y resistencia a la tracción.

Los valores de E para las piezas de policristalino de orientación al azar, la condición normal de los materiales metálicos, variará para diferentes metales puros, pero generalmente no son grandemente afectada por la aleación.

Ductilidad

La ductilidad de un material es una indicación de su habilidad para deformarse plásticamente y, por tanto, un alto valor de la ductilidad se asocia con una buena formabilidad o maleabilidad. Dos evaluaciones de la ductilidad ser puede ser obtenida desde una prueba de tensión.

a) Elongación a la falta, a veces mencionados para simplemente como la elongación y expresado como un porcentaje:

% De alargamiento = L1-L0/L0 x 100

Donde L0 es la longitud original (la longitud de referencia) y L1 es la longitud de falla (fractura).Como se dijo anteriormente, el valor de L0 siempre debe ser citado, si es posible, porque como resultado de la estricción localizada, el valor de elongación (El.%) varía con la longitud de referencia para una dada área transversal de la muestra.

b) Reducción en es la zona definida como:

Donde A0 es el original de la sección transversal de la muestra a lo largo de la longitud de referencia y Af es el área de la sección en el sitio de la fractura.Por razones teóricas, el valor de la RA es una mejor medida de la formabilidad o lamaleabilidad de un metal. Por ejemplo, el valor de RA de oro puro es casi 100%, mientras quede acero dulce recocido tiene un valor de RA de solo aproximadamente el 50%. Esto es consistente con nuestro conocimiento que el acero, sin igual en hoja fina de la misma manera que el oro puede.

Tenacidad

Es un error suponer que una buena tenacidad significa lo mismo que de alta resistencia o ductilidad. La tenacidad puede ser definida como la capacidad de un material para absorber energía durante la deformación plástica hasta el punto de fractura. Por ejemplo, la Figura 2.6 muestra la tensión / las curvas de tensión de tres metales hipotético. metal A tiene una alta resistencia a la tracción, pero las fracturas con muy poco tensión permanente o deformación. En otras palabras, es fuerte pero frágil. Metal B tiene una gran ductilidad, pero una resistencia relativamente baja y no puede ser considerado como exhibir una buena tenacidad. Los metales preciosos puros se puede decir que entran en la categoría de metal B.

Figura 2.6   Tensión /   las curvas de   tensión   de   tres metals hipotétic os

El área bajo la curva de tensión / distensión es una buena indicación de la dureza y puede observarse que la tenacidad está relacionada con una combinación de resistencia y ductilidad, como es mostrado por metal C. Algunas de las aleaciones de metales preciosos muestran este comportamiento, un buen ejemplo de ello es el oro, níquel-blanco en el Capítulo 9. Sin embargo, no es una práctica común para evaluar cuantitativamente la resistencia en las pruebas de rutina.

Comentarios generales

El ensayo de tracción se realiza en una situación en la que la fuerza es aplicada uniaxialmente, es decir, en una sola dirección, por lo general a lo largo del eje del espécimen de prueba. Los ingenieros serían dispuestos a señalar que los esfuerzos aplicados durante los procesos de deformación o incluso durante el servicio son multidireccionales y puede ser descrito por un sistema de estrés en tres dimensiones. En estas circunstancias, el límite de elasticidad y ductilidad disponible puede variar dependiendo del sistema operativo de estrés.Sin embargo, esta es una sutileza que la mayoría de los fabricantes y todas las personas pueden prescindir de oficio sobre la base de que a) el sistema de tensión real es probablemente desconocida y, b) los datos de resistencia a la tracción normalmente citada prueba son adecuados para la mayoría de los casos. Ahora debería ser evidente que la hora de diseñar y crear un objeto de joyería o artículos de metal decorativos, es necesario considerar la posibilidad de formas y dimensiones. Un ejemplo obvio es que por una aleación dada un vástago más gruesa del anillo tendrá una mayor fuerza y resistencia a la deformación durante el uso de un vástago fina. Del mismo modo la cadena de hechos de alambre delgado sólo puede soportar una fuerza de tracción determinada y si esto se supera, es probable que estirar y romper

Lámina de formalidad de metal

Los ensayos de tracción y la dureza y las medidas de la ductilidad no dan un cuadro completo de cómo un metal es probable que deforme durante ciertos procesos de trabajo. Esto es particularmente cierto para operaciones de conformado de lamina metálica, y desde que los metales preciosos en forma de lámina se utilizan a menudo para la fabricación de artículos, es una práctica común para evaluar las características ventosas o embutición profunda del metal o aleación. Una prueba que es ampliamente utilizado es la prueba Erichsen Cupping en el cual se fija una muestra de recocido de una hoja de entre una hilera y un soporte blanco usando una carga estándar. Un puñetazo esférica de 20 mm de diámetro es empujado hacia la lamina de modo que eso se extiende sobre el impacto y la forma una depresión en forma de copa (Figuras 2.7 y 2.8).

Figura 2.7 La prueba   Erichsen   ahuecando Fig 2.8 Erichsen   taza de   fracaso en la   aleación de oro.

Eventualmente, las fracturas de la muestra y la profundidad de la copa en este momento escomo el valor de Erichsen en milímetros.Se debe tener cuidado al interpretar los datos ya que la prueba sólo se refiere al estiramiento de metal sobre una herramienta de formación. Embutición profunda es un proceso que también se realiza en un conjunto de morir / soporte en blanco, pero es diferente de estiramiento en elque la carga de soporte en blanco es menor y el metal es permitido resbalar hacia el interior a medida que el golpe en el blanco, que implica un escaso o nulo estiramiento en el proceso deformación. Lámina de metal que forma puede ser tanto simple estiramiento de formación o de embutición profunda puras, o, como suele ser el caso, una compleja combinación de estiramiento y embutición profunda.

Otras Propiedades y pruebas

Un material metálico posee una serie de otras propiedades mecánicas que pueden ser.

Evaluadas mediante los ensayos adecuadosLas propiedades de tracción que se describen en este capítulo puede ser evaluada en un rango de temperatura simplemente colocando un horno alrededor de la muestra de ensayo en la máquina de ensayo. Dicha prueba podría ser realizado si el material está en servicio o está trabajando a temperaturas diferentes a la temperatura ambiente. Esto no es cierto en general para los metales preciosos.

Resistencia al impacto y resistencia a la fracturaLas pruebas existen para medir estas propiedades, pero los metales preciosos y sus aleaciones generalmente exhiben buena resistencia al impacto y resistencia a la fractura, es decir, no se fractura de manera frágil cuando se aplica una fuerza rápidamente. Sin embargo, la presencia de pequeñas cantidades de impurezas peligrosas pueden tener un efecto desastroso. Por ejemplo, tan poco como 02% de plomo (Pb) en las aleaciones de oro que hacerlas frágiles.

ArrastreLos metales se deforman plásticamente lentamente durante períodos muy largos de tiempo a altas temperaturas cuando es aplicado una tensión, incluso si esta tensión está muy por debajo el límite elástico. Esto es conocido como "arrastre" y puede ser necesario para evaluar la resistencia de arrastre, si un metal o aleación está continuamente en el servicio a temperaturas elevadas.Un caso clásico donde esto se puede observar es en los techos de plomo como el plomo se arrastrará a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente. El plomo se arrastra poco a poco hacia abajo desde el techo hacia el alero y el cable se vuelve más gruesa en ese punto. Plomo puro se recocido a temperatura ambiente y por lo tanto se considera como de alta temperatura para el plomo en especial si se calienta debido a la luz directa del sol agrava la situación

Fatiga del metalLa fatiga del metal es una forma común de fallo en los artículos manufacturados y componentes que están sujetos a diferentes condiciones cíclicas o carga durante el servicio. Ejemplos desde joyas son cables flexibles en pulseras, broches, y clips. Fractura ocurre como un resultado de la repetición de un número suficientemente amplio de aplicaciones de estrés que no es suficiente para causar una falla en una sola aplicación.Las pruebas de fatiga son costosas para realizar con los metales preciosos debido al tipo de muestra requerido por lo que están raramente hechos. Sin embargo, dichas pruebas son vitales para los componentes de ingeniería, donde el fallo por fatiga puede ser muy costoso o incluso conducir a una pérdida de la vida.

Trabajo en fríoTrabajo en frío un metal o aleación afecta en gran medida sus propiedades mecánicas. La dureza, el rendimiento y aumentar la resistencia a la tracción con cantidades crecientes de trabajo en frío, (con esto me refiero a la deformación a temperatura ambiente y temperaturas relativamente bajas). Hay una disminución correspondiente de la ductilidad como se observa en la Figura 2.9. Esto es conocido como "el trabajo de endurecimiento” o "endurecimiento por deformación", y es fácil de demostrar tomando una fina pieza de metal, como un clip de papel abierto y doblado hacia atrás y hacia adelante. Resulta cada vez más difícil de doblar el metal y se produce finalmente la fractura.Ductilidad se puede restaurar la fuerza y trabajado en frío reducido a su nivel original por el calentamiento del metal (antes de llegar al punto de fractura) a una temperatura suficientemente alta para recristalizarlo en un proceso conocido como "recocido". Por definición, en frío de trabajo es la deformación realizada a temperaturas por debajo de la temperatura de recocido, aunque a veces esto puede ser referido como "trabajo caliente". el trabajo en caliente es el trabajo realizado a una temperatura donde la deformación y la re cristalización y el recocido produce prácticamente al mismo tiempo. Este tema se discute con más detalle en el capítulo 12.

Fig 2.9 El efecto   del trabajo en frío   sobre las propiedades mecánicas

Causas de pespuntes (Causes of Embattlement)

Si se encuentra que una fractura de materiales dúctiles normalmente antes de lo esperado, las causas hay que buscarlas y la adecuada prevención tomado medidas. Una razón obvia sería que el material ha sido sobrecargados de trabajo y debería haber sido recocido antes de la fractura era probable que ocurra. La experiencia decidirá cuando un material necesitará ser recocido para seguir trabajando ya que esto podría variar de un material a otro. Afortunadamente, los metales preciosos y sus aleaciones en general tienen una buena ductilidad y cantidades relativamente grandes de trabajo en frío puede aplicarse entre las operaciones de recocido.Sin embargo, se puede encontrar que un material puede fallar de manera totalidad frágil. Es posible que un material puede ser intrínsecamente frágiles, pero esto no sería el caso para la mayoría de los metales y aleaciones. La causa más probable sería la presencia de

una impureza fragilización y el material se llama "corto frío." La referencia ha sido hecha alrededor de los efectos catastróficos de pequeñas cantidades de plomo en las aleaciones de oro. La razón es que el oro y el plomo combinados para formar un compuesto intermetálico frágil que se encuentra en los límites de cristal del oro. ¿Cómo entrar en el metal? por lo general, se recoge en chatarra reciclada que pueden contener restos de soldadura de plomo-estaño. la moraleja es obvia. no se uso de chatarra reciclada de calidad desconocida. Esto significa que sólo en la casa de desecho producido por un fabricante o en el banco, deberán ser reciclados porque su historia es conocida.Otros dos ejemplos ayudan a ilustrar la necesidad de control de calidad en todas las etapas de fabricación. En primer lugar, el fósforo es a menudo utilizado como un desoxidante, cuando la fusión de plata esterlina. Porque sólo una pequeña cantidad es necesaria, se agrega como una aleación de cobre-fósforo para ayudar a la distribución. Un estricto control tiene que ser mantenido en la pequeña adición de un exceso conducido a la formación de un compuesto de fósforo y cobre frágil en las fronteras de cristal. En segundo lugar, el platino no deben ser calentados en contacto con un material refractario de sílice en el ambiente circundante contiene gas hidrógeno. El hidrógeno puede reducir la sílice (dióxido de silicio SiO2) de vapor de monóxido de silicio, que luego reacciona con el platino para formar una frágil bajo punto de fusión de siliciuro de platino.Por último, la presencia de impurezas procedentes de la fundición y moldeo, tenderán a tener un efecto deletéreo sobre las propiedades de un metal. Estos pueden incluir piezas de i moldes refractarios y grafito y crisoles interrumpidos, el flujo atrapado y la escoria o pueden deberse a la falta de prevención de la oxidación durante la fusión. Estas impurezas se refieren generalmente como "inclusiones". De nuevo, esto ilustra la importancia de controlar la calidad en todas las etapas de fabricación.overworking.

Propiedades mecánicas de los metales preciosos

Tabla 2.1 se enumeran las propiedades mecánicas de los puros "bien" de oro, la plata y los metales del grupo del platino. La multa que término se usa frecuentemente para implicar que el metal no contiene adiciones de aleación intencional y es esencialmente el metal puro a pesar de las trazas de impurezas nivel de pueden estar presentes. Valores están dados para los metal es tanto en las condiciones de recocido y trabajado en frío, si son conocidos. Para los metales recocido, ligeras variaciones se encuentran en la literatura técnica debido a las variaciones en el estándar de pureza, temperatura y tiempo de recocido, etc., pero los valores indicados son generalmente aceptadas. Los valores de la condición de trabajado en frío no sólo dependen de la pureza, pero también de la cantidad de trabajo en frío recibieron como es muestrado en la Figura 2.9. Es una práctica común para citar a los valores de alrededor del 60% de trabajo en frío. Esto se evalúa cuantitativamente como, por ejemplo, una reducción del 60% en el espesor de la hoja producida mediante laminación o una reducción del 60% en el área de sección transversal mediante la elaboración de alambre o varilla de rodadura. Aunque la cantidad de trabajo en frío se puede dar para los procesos de deformación geométrica simple, es un asunto diferente para las operaciones de trabajo más complejas, tales como la crianza, caza, y la formación de láminas de metal. En esas situaciones, la experiencia debe decidir cuándo recocido es necesario para evitar la sobrecarga de trabajo.

Table 2.1 Propiedades mecanicas de los metals preciosos

Capítulo Tres

Propiedades químicas de los metales preciosos

Las propiedades químicas de un metal, o de hecho cualquier sustancia, puede ser descrito por la forma en que reaccionan con otras sustancias en su entorno para dar productos de reacción de una composición diferente. Un ejemplo sencillo es una reacción que aqueja a todos los plateros y joyeros, a saber, la reacción de deslustre donde la plata reaccionará con sulfuro de hidrógeno (H2S) para producir una película de deslustre de sulfuro de plata (Ag2S) en la superficie del metal. Una manera conveniente de expresar una reacción química es en la forma de una ecuación que da a los componentes de la reacción en el lado izquierdo y los productos de reacción de la derecha:

2Ag + H2S + ½ O2 Ag2S + H2O

En sentido estricto la ecuación debe balancear, por lo que el número de átomos de cada elemento involucrado son los mismos en ambos lados de la ecuación, en este caso dos

átomos de plata, dos de hidrógeno y uno de cada uno de azufre y oxígeno. Usted se dará cuenta además que la presencia de oxígeno y la humedad juega un papel importante en la reacción de las manchas (tarnishing). Manchar manchas (tarnishing). se discutirá con más detalle en los capítulos 8 y 9.Los metales preciosos tienen una excelente resistencia al ataque químico, aunque, como veremos, esto sólo es cierto hasta cierto punto. La mayoría de los metales reaccionan de una manera u otra con sus alrededores. Algunos reaccionan con el oxígeno en el aire para formar un óxido estable en su superficie, un fenómeno mayor por el calor. La mayoría de los metales se disuelven en los ácidos para formar sales metálicas o se corroen en soluciones de sales. Muchos están afectados por el contacto con el mercurio, un metal que es líquido a temperatura ambiente, para formar unas sustancias llamadas amalgamas.Ataque químico o corrosión, básicamente, un proceso electroquímico. El metal de ser atacado se comporta de manera similar a un electrodo en una celda electrolítica o la batería. Cuando un metal entra en contacto con determinadas sustancias, ya sea potencialmente corrosivo o no, una es la diferencia de tensión creada entre los dos. El valor de la voltaje depende de la particular, metal-químico del sistema involucrado, pero al compararla con la de un electrodo estándar (en la práctica, el electrodo de hidrógeno estándar) cada metal puede asignado un valor único conocido como el potencial de electrodo estándar (E°). Los valores de algunos metales son mostrados en la serie electroquímica (Tabla 3.1).

Tabla 3.1 Las series Electroquimicas

Cuanto más positivo sea el valor, más resistente es el metal a los ataques: el oro es en la parte superior de la lista seguido por otros metales preciosos. Es debido a su posición en la serie que estos metales son a menudo llamados los metales nobles, y se caracterizan por su resistencia a la corrosión. Es por esta razón también que el oro y la plata fueron los primeros metales en ser descubierto, ya que existía en la corteza terrestre en forma de metal.El cobre es casi un metal noble, ya que tiene un • Valor E positivo, que aparecen justo debajo delos ocho metales preciosos. También fue descubierto en forma metálica, no mucho después de que el oro y la plata. Sin embargo, eso tiene una menor resistencia a la corrosión y se oxidará cuando se calienta en el aire y por lo tanto es ahora considerado como una base metálica.No es necesario detallar todas las propiedades químicas de los metales preciosos y por lo que el resto de este capítulo se centrará en las propiedades y las reacciones que tienen una relevancia para los joyeros y plateros.El número atómico del oro es de 79, y 20 isótopos conocidos son de oro. Los isótopos son formas de un elemento determinado en el que los átomos tienen el mismo número de protones y electrones, pero el número de neutrones puede variar entre cada isótopo. Las propiedades químicas son idénticas, pero los pesos atómicos son diferentes. Si el isótopo es inestable, su núcleo atómico volverá a una forma estable y emiten radiación, al hacerlo, que malees un isótopo radiactivo. Sólo una estable no isótopo radiactivo, Au! 97, existe y esto, por supuesto, es la forma de oro con la que todos estamos familiarizados. El núcleo atómico está formado por 79 protones y 118 neutrones (79 + 118 = 197). En términos de sus compuestos químicos, exhibiciones de oro sea el estado monovalente o trivalente. Valencia se define por el número de los pesos atómicos de hidrógeno con el cual un peso atómico del elemento, en este caso del oro, se combinan, por lo tanto monovalentes, divalentes, etc electrones de valencia son los electrones en la capa más externa de los átomos que se se comparte con los átomos de un elemento se combinan para dar enlace iónico o covalente.El oro no se ve afectado por la exposición a ambientes húmedos y secos y que no reacciona con el aire o el oxígeno, incluso a altas temperaturas. Es insoluble en ácido sulfúrico (H2S04), ácido nítrico (HN03) y ácido clorhídrico (HCl). Sin embargo, se disuelve en agua regia, que es una mezcla de tres a cuatro partes de ácido clorhídrico concentrado en una parte del concentrado HN03, dando una solución de cloruro de oro HAuCl4.

Au + HNO3 + H20 + + 4HCl HAuCl4+H2O+NOen NO es el óxido nítrico gas.

La reacción en sí es altamente corrosiva y la disolución del oro se tiene que hacer en los vasos alineados ni con el vidrio o el tántalo metálico. Se dice que el agua recupere el nombre, que significa "agua real" surgió debido a que es el único ácido que disuelve el oro. Una explicación más detallada de la química de la disolución de oro en HCI/HNO3 mezclas se da en Refinación de Pequeña Escala joyeros desechos por R. Loewen (véase la bibliografía). por cierto, otro nombre para el ácido clorhídrico es el ácido muriático, pero es un nombre antiguo y rara vez se utilizan hoy en día.El oro se disuelve en soluciones de cianuro. Esta propiedad es aprovechada por la industria dela minería de oro para extraer oro del mineral del suelo aplastado y finamente.Cuando el oro se pone en contacto íntimo con el mercurio (Hg), los dos metales se combinan para formar una amalgama que puede ser pastosa o líquida en función de las proporciones relativas. Porque el mercurio se evapora a una temperatura relativamente baja, puede ser expulsado por un calentamiento suave, dejando el oro. Esto debe hacerse en condiciones de buena ventilación, como el vapor de mercurio es altamente tóxico. Esta

técnica fue utilizada en el proceso de dorado al fuego antes de la llegada de galvanoplastia (véase el capítulo 16).Joyeros son a veces preguntados por los clientes por qué el anillo de oro amarillo vástagos se han vuelto blancos y generalmente se encuentra que la persona que ha manejado un termómetro de mercurio roto en el hogar. Calentamiento suave con un nombre bajo en un área bien ventilada, se restaurará el color el oro sin dañar cualquier piedra preciosa montada siempre que la temperatura no está permitido elevarse por encima los 50 ° C (302 ° F).Si un agente reductor adecuado, como el hidrato de hidrazina, se añade a una solución de cloruro de oro, un muy finamente dividido sub-microscópicos forma de oro producido se conoce como el oro coloidal, lo que da una coloración roja, azul o violeta a la solución. Del mismo modo, si una solución de cloruro de estaño se añade cloruro de oro, un precipitado de óxido de estaño de color morado por la presencia de oro coloidal es obtenido. Esto es conocido como “púrpura de Cassius" y es usado como agente colorante para esmaltes y vidrios. Esto también es una prueba muy sensible para detectar la presencia de pequeñas cantidades de oro en las sustancias. Una parte del oro coloidal en 50,000 piezas de cristal da un color rojo rubí.

Comportamiento químico de la plata

El número atómico de la plata es de 47 y de los 27 isótopos, dos son los estables no radiactivos formas en la naturaleza, en el 51,82% Ag107 y Ag109 en 48,18%. Plata, como minadas, constará de dos isótopos en esa proporción. La plata es generalmente monovalente aunque otras formas se sabe que existen. Plata no reacciona con el aire húmedo o seco, como tal, pero bajo ciertas condiciones, puede formar óxidos inestables que volver a la plata con una pérdida de oxígeno en la calefacción. Como se mencionó anteriormente, la presencia de sulfuro de hidrógeno en la mayoría del aire conduce a la formación de películas de sulfuro de plata en la superficie de la plata, por ejemplo, manchas.Una característica notable de la plata es el hecho de que en el estado fundido puede disolver grandes cantidades de oxígeno. Cien gramos de plata se disuelven 213,5°F oxígeno equivalente a 0,305% en peso a 973 ° C (1783 °F). Durante la solidificación, el oxígeno disuelto la reforma de los átomos como el gas molecular que está atrapado bien como respiraderos de gas en el sólido o se crea una acción de escupir pronunciada, ya que trata de escapar a las etapas finales de la congelación. Distribuidores de lingotes han considerado la cantidad de saliva de plata como una medida aproximada de la pureza. Si el cobre o cualquier otro metal común están presentes, se combinan con el oxígeno para formar óxidos sólidos y la cantidad de saliva se reduce. Calefacción aleaciones de plata-cobre en el aire o el oxígeno llevará a firestain donde el cobre reacciona con el oxígeno para formar óxidos cuproso y cúprico, CuO y Cu20, respectivamente.Cuproso es la forma monovalente de cobre en el que dos átomos de cobre son necesarios para combinarse con la forma divalente de oxígeno y 'cúprico es la forma divalente de cobre donde se requiere sólo un átomo por átomo de oxígeno.A diferencia del oro, la plata se disolverá en ácido nítrico y sulfúrico en caliente concentrado y ácido clorhídrico. Este hecho es utilizado en ensayo de oro en la que la plata se separó de oro por disolución en ácido nítrico (véase el capítulo 17).Los haluros de plata, (cloruro de plata AgCl y AgBr bromuro de plata) se descompone a plata metálica cuando se expone a la luz visible o ultravioleta, y esto tiene una gran relevancia para la industria fotográfica.

Plata posee otra propiedad notable para que el nombre de "efecto oligodinámico" ha sido acuñado a partir de los oligos palabras griegas, que significa "pequeño", y dynamis que significa "poder", que describe su eficacia en pequeñas cantidades. Esto se refiere al poder de la plata para matar las bacterias. Desde hace tiempo se sabe que el agua contenida en recipientes de plata más pura sigue siendo por más tiempo que cuando se almacena en barro u otros recipientes. se ha registrado que Alejandro Magno sólo beber agua fuera de su casco de plata. el poder de esterilización de la plata ha sido probado científicamente y en la actualidad se utiliza para las placas del cráneo de plata, la plata coloidal para el tratamiento de heridas, y para la desinfección del agua, el hielo jugos de frutas, etc. Este comportamiento es de especial interés para el comercio de plata como el uso de plata maciza o vajilla galvanizado es deseable desde. el punto de vista higiénico.Aunque es relativamente fácil de reconocer de plata y plata de placa de su distintivo color blanco brillante, no es una prueba de confirmación simple. Una gota de solución de dicromato de potasio en la superficie le dará una coloración rojiza viva de dicromato de plata.

Comportamiento Químicos de los metales del grupo del platino (PGM).

De los seis metales del grupo del platino, sólo platino y el paladio son metales de joyería en su propio derecho. Se ha producido un reciente aumento de interés en la joyería de paladio, ya que, como el platino, también es un metal blanco atractivo. Además, a precios corrientes, es sólo aproximadamente un cuarto del precio del platino y la mitad del precio del oro por onza troy, y su densidad es un poco más de la mitad de platino que de nuevo conduce a una mayor reducción en el costo de materia prima para un elemento de tamaño equivalente a la joyería. El rodio tiene buena blancura y la reflectividad, pero su uso en joyería plata y está limitada a los recubrimientos electrochapado a pesar de rodio platino aleaciones tienen un papel importante como material de termopar para la medición de la temperatura. Iridio y rutenio se encuentran a menudo como componentes de aleación de las aleaciones de joyería de platino. Los usos de osmio parecen estar limitados a las puntas de iridio-osmio para plumillas fuente y los puntos duros, esféricos de los bolígrafos.El PGM, con la excepción de platino mismo, va a reaccionar con el aire y el oxígeno al calentarse y formar óxidos de superficie que decoloran los metales. Sin embargo, dependiendo del metal en particular, la calefacción por encima de una cierta temperatura crítica, los óxidos se volatilizan fuera dejando las superficies limpias. Oxidación de la superficie de paladio pueden ser eliminadas al pasar la llama de una antorcha de neutral sobre la superficie.Las PGMs son insolubles en la mayoría de los ácidos, pero el platino y el paladio se disolverán en agua regia, mientras que los otros PGMs son largamente insoluble en la mezcla de ácido. Esta diferencia es utilizada en las primeras etapas de la separación de los seis metales. El paladio también se disuelve en ácido sulfúrico concentrado hirviendo.Debido a que las aleaciones de platino, paladio y oro blanco son todos utilizados en la fabricación de joyas de metal blanco, a veces es difícil distinguir entre ellos solamente en la observación visual. Un simple ensayo no destructivo es colocar una gota de solución de yodo en una superficie limpia del metal a prueba. Al secarse el yodo, la aleación de paladio se convertirá en negro, mientras que los 14 y 18 quilates de oro blanco aleaciones se volverá marrón, y el platino será mantendrá incoloras.

Palladium absorberá grandes cantidades de gas de hidrógeno y esta propiedad es de gran importancia industrial en el uso de unidades de difusión paladio para la producción de hidrógeno puro. Esto significa que el cuidado tiene que ser tomado para evitar la recogida de hidrógeno durante la fusión, moldeo, soldadura, y los procedimientos de soldadura, de lo contrario la porosidad de gas pueden resultar.Aunque, estrictamente hablando esto no es una propiedad química, el platino tiene una función muy valiosa en ingeniería química. Muchas reacciones químicas pueden proceder a una muy rápida tasa en la presencia de una superficie de platino, mientras ello sería antieconómicamente lento en su ausencia. Este comportamiento se conoce como "catalizadores" y el platino permanece suprema entre los metales como catalizador. El catalizador se mantiene sin cambios a lo largo de la reacción. Por ejemplo, es el ácido nítrico producido por el bombeo de gas amoníaco y aire a través de hasta 30 capas de malla de alambre tejido hecho de 90/10 de platino / rodio para convertirlos en gas de dióxido de nitrógeno en la que, al disolverse en agua, da ácido nítrico. Muchos otros ejemplos de la catálisis del platino se pueden encontrar.Por último, es digno de mención que los compuestos químicos de platino juegan un papel importante en el tratamiento de la quimioterapia del cáncer.

Capitulo Cuatro

Ocurrencia, extracción y refinaciónEl oro tiene un lugar de honor como el primer metal por ser descubierto por el hombre. Artefactos hechos a golpe de martillo pepitas de oro y la formación en los ornamentos que datan desde tan temprano como 7000 aC han sido encontrados en Mesopotamia. La plata y el cobre fueron los metales siguientes ser descubiertos. Los registros muestran que hubo extensos trabajos de plata en Capadocia, en Asia Menor durante el cuarto milenio antes de Cristo. La razón de que estos fueron los primeros metales en ser descubierto es que existieron en la superficie de la corteza terrestre en forma de metal conocidos como "metales nativos."

Por el contrario, la historia de los metales del platino es relativamente reciente. Es cierto que los rastros de platino nativo debe haber existido en el área mediterránea desde unos pocos artefactos han sido encontrados allí. Por ejemplo, un ataúd del siglo séptimo antes de Cristo en Egipto contenía un trozo de platino impuro. Es probable que el artesano pensara que era la plata como el resto de los trabajos decorativos en el ataúd de ese metal. Sin embargo, fue la conquista española de América Central y del Sur en el siglo listón que reveló su uso por los indígenas precolombinos para el trabajo ornamental.

Los metales no se encuentran generalmente en estado metálico, sino más bien como los minerales en el que se combinan con otros elementos tales como oxígeno, azufre, silicio y dando óxidos, sulfuros, silicatos, y los complejos de estos a menudo con otros metales y elementos no metálicos. De hecho, los únicos metales que se producen en el estado metálico o nativo son oro, plata, cobre y metales del grupo del platino. Sin embargo, a pesar de objetos de metales preciosos se han encontrado ya desde hace 9000 años, los

metales nativos no son y apuros son usualmente en combinación con otros metales e impurezas y la extracción y el refinado extenso del correspondiente metal puro sigue siendo necesaria.

A pesar de los tesoros conocidos del mundo antiguo, la producción de los metales preciosos se ha incrementado fuertemente sólo en los últimos 500 años (Figura 4.1). Incluso en los últimos veinte años la oferta y la demanda de oro casi se ha duplicado a partir de una producción minera de 1358 toneladas (aproximadamente 43,67 millones oz troy) de 1980 a 2477 toneladas en 2006.

Fig 4.1 Producción mundial de metal e s preciosos desde 1500 D.C

Oro: Ocurrencia y Extracción

El oro se encuentra generalmente como el oro nativo en el que se combina con la plata y a veces también una pequeña cantidad de cobre. En general, el contenido de oro es 85-92%, pero puede variar de en alrededor del 50% de la aleación de color amarillo pálido con plata, conocida como "electro", al oro casi puro. El más grande de alta calidad de pepitas de oro que se haya descubierto era de unos 60 cm de largo y 30 cm de ancho (24 por 12 pulgadas) y se ensayó a 98,66% de oro. El mineral de oro sólo se encuentra en cualquier cantidad es oro teluro (calaverite y silvanita).

Cuatro tipos de depósitos de oro se encuentran:

1) vetas de cuarzo y vetas en la roca.

2) depósitos masivos en los que las partículas finas de oro nativo se asocian con sulfuros y cuarzo.

3) diseminada depósitos de cobre en la que el oro se recupera como un subproducto de sulfuro de concentrados de cobre.

4) depósitos de placer en los arroyos o antiguos lechos de grava corriente, aluviales y depósitos de playa. Es estos depósitos que se traen a la mente imágenes de los prospectares canosos lavado de oro.

Estos depósitos tienden a ocurrir en rocas sedimentarias plegadas, como se encuentran en las Américas, Australia y Sudáfrica.

Durante la gran fiebre del oro en California, Australia, y el Klondike en el noroeste de Canadáentre 1848 y 1900, miles de buscadores de oro fueron cavando y lavado de oro, pero muy pocos hicieron su fortuna. Las condiciones en que vivían eran miserables, no había prácticamente ninguna ley y el orden, y sus reivindicaciones se agotaron rápidamente, ya que sólo podía trabajar en o cerca de la superficie. En consecuencia, aunque la prospección de oro se sigue haciendo a los aficionados entusiastas como un hobby, y por el profesional de vez en cuando, la minería de oro ahora tiene que ser una empresa comercial en gran escala. Una pequeña cantidad de la minería del oro se hace en algunas áreas, siempre que sea económico para hacerlo. Estas minas tienden a abrirse y cerrarse en función de los costes de producción y el precio del oro en el mercado abierto. Un buen ejemplo es en las montañas alrededor de Dolgellau en Gales que tradicionalmente ha producido oro para los anillos de bodas de la familia real británica.

Los ricos yacimientos se encuentran en el Transvaal (Witwatersrand) y el Estado Libre de Orange en el sur de África en unas 300 millas semi-circular están alrededor de Johannesburgo. Fueron descubiertos por George Harrison en 1886. Estos arrecifes se piensa que son antiguos depósitos de placer y existen muy por debajo de la superficie de la tierra en forma de capas de conglomerados de guijarros de cuarzo, arena de cuarzo y oro nativo en capas de hasta unos pocos metros de espesor. Las minas de oro en esta área son típicamente más de una milla de profundidad, siendo la más profunda milla (3900 m), donde la temperatura natural de la roca es de 50 ° C (122 ° F) y hay un gran peligro de una explosión de rocas e inundaciones debido a la presión ejercida en la roca por el agua en depósitos subterráneos a esas profundidades. Grandes cantidades de aire refrigerado tienen que ser bombeada para permitir a los trabajadores a la mía en estas condiciones. Más de tres toneladas de mineral de oro tiene que ser extraído para producir una onza troy de oro.

Durante gran parte del siglo 20, África del Sur fue de lejos el mayor productor de oro extraído. Por ejemplo, en 1980 se produjo el 50% de la producción mundial. Para el año 2006 esta proporción había bajado al 12% aunque sigue siendo el mayor productor en un 12%, justo por delante de los EE.UU., Australia, y China en un 10% cada uno y Rusia en el 7%. Sin embargo, las minas de oro se están abriendo en muchos otros países y estos representan ahora aproximadamente el 47% de la producción total de la mina.

Un número de técnicas de extracción y refinación existen desde los primeros tiempos, pero nosotros sólo revisaremos brevemente a gran escala la práctica comercial. Cuando

el mineral se ha quitado de la mina, la primera etapa consiste en triturar el mineral y se muele hasta reducirlo a polvo de manera que pueda ser más fácilmente separado desde los materiales no deseados llamados ganga. En algunos procesos el mineral en polvo se realiza por las cajas de esclusa por el agua, donde las partículas de oro más pesada se hunde debido a su mayor densidad y son retenidos por las barreras transversales llamados rápidos. La ganga mucho más ligero en el agua se lleva a cabo durante los rifles y abajo de la esclusa. El mercurio puede ser añadido para amalgamarse con el oro (y plata) y la recopilación de cuerpo a cuerpo más fácil. El mercurio se retira más tarde por el calentamiento de retortas de hierro cerrado con una salida para el mercurio vaporizado la que se recupera entonces para su uso posterior. El oro (y plata) se retira y fundidos para su refinación ulterior.

El uso del mercurio es peligroso porque es tóxico. Puede acumularse en el cuerpo causando graves problemas de salud y eventual muerte. Uno de los primeros síntomas es la enfermedad mental. A modo de ejemplo, en días pasados mercurio fue utilizado en el proceso de hacer sentido del pelo y la lana y esto se utilizó entonces para hacer sombreros. Se sabe que los sombrereros sufrían a menudo como resultado de esta práctica, por lo tanto, el origen del Sombrerero Loco en Alice in Wonderland libro de Lewis Carroll. Las partículas de oro pueden ser recuperadas también atrapándolos en unas cubiertas de corduroy en las mesas. En la antigüedad, pieles de oveja fueron utilizados para este propósito y este fue probablemente el origen de la leyenda del vellocino de oro.

El proceso de cianuro se desarrolló en el Witwatersrand en 1890 y es usado ahora en adición a/o, preferiblemente, como reemplazo de el proceso de amalgamación. Mineral finamente dividido es tratado con potasio diluido o cianuro de sodio (KCN o NaCN) solución en la que el oro, plata y cobre de los minerales se disuelven para formar una solución de un complejo de cianuro, NaAu por ejemplo, (CN) 2. Después de la filtración para eliminar la ganga insoluble, polvo de zinc o las virutas son añadidos a la solución. El zinc reemplaza al oro, plata y cobre en la solución a través de un proceso conocido como cementación, y se precipita en forma de polvo de metal. El polvo se filtra y fundidos en condiciones de oxidación para eliminar las impurezas no deseadas como el cobre y el zinc residual como una escoria. La reacción química de este proceso es el siguiente:

2NaAu (CN)2 + Zn -> Na2Zn(CN)4 + 2Au

Desde la Segunda Guerra Mundial, dos procesos más se han desarrollado, a saber, de carbono en pulpa (CIP en ingles)) y la lixiviación en pilas. Estos pueden ser recomendados para los minerales de bajo grado y son una extensión del proceso de cianuración. En el CIP, la pulpa es una mezcla de mineral fino y solución de cianuro en el cual las partículas de carbón activado se colocan para absorber los metales preciosos a partir del cianuro. Después de la separación, el carbono es despojado de sus metales preciosos por una solución de alcohol cáustica. La solución de alcohol se coloca en una pila electrolítica con un cátodo de alambre de acero sobre la cual se deposita el metal precioso. La lana de acero cargado con el oro y la plata derretida con un flujo para formar una escoria que contiene el hierro, óxido de hierro dejando atrás el oro y la plata para su refinación ulterior. Lixiviación en pilas es un desarrollo donde se escurre una solución de

cianuro a través de montones de pellets de mineral triturado y cemento Portland y son recogidas para ser tratados con zinc o carbón activado.

El proceso de Miller se utiliza comúnmente para separar el oro de la plata y las impurezas restantes. Aquí, el gas cloro se burbujea a través del metal fundido obtenido de las primeras etapas. Impurezas, incluyendo la plata, son convertidas a los cloruros que flotan a la superficie yse volatiliza parcialmente o desnatado. El oro restante se echa en bares, conocida como "buena entrega" bares, con una pureza mínima de 995 (99,5% Au) y un peso de 350-430 onzas troy. Este es el grado normal de aceptación para la fabricación de joyas de oro. Una mayor grado de pureza puede ser necesario para ciertas aplicaciones industriales. Refinación adicional puede ser realizado por el Wohl será proceso donde molde de bares procesamiento antes se hacen los ánodos en una celda electrolítica que contiene una solución de cloruro de oro y ácido clorhídrico. el oro es transportado a través de la célula y se deposita en cátodos hechos de láminas de oro de alta pureza. Cualquiera de las impurezas, como la plata son elegidas como limos y tratados por separado para recuperar la plata. oro de 999,5-999,9 finura se obtiene por este proceso. los principios de la deposición electrolítica se discuten en el Capítulo 14.

La minería de oro ético

La minería de oro por su propia naturaleza es un proceso muy sucio. Se ha estimado que la fabricación de un anillo de bodas de oro genera cerca de 20 toneladas de desechos de la mina. Además, grandes cantidades de sustancias peligrosas como el cianuro y el mercurio se utilizan, lo que, si no es tratada de manera responsable y con cuidado, pueden contaminar los arroyos, ríos, océanos y la tierra. Grandes extensiones de selva tropical son destruidas, especialmente en los países de América del Sur y otros como Indonesia, causando estragos en las comunidades y el frágil ecosistema de la zona y para el planeta.

Hay un movimiento fuerte entre los fabricantes, los joyeros, comerciantes y consumidores para garantizar que las empresas mineras se comportan de manera responsable, como muchos lo hacen, y que el comercio es ético. Se espera que un proceso de certificación puede ser establecida similar a la Certificación de Proyectos de Kimberley, para la extracción ética de diamantes. El problema es que una vez que el oro ha sido extraído y refinado, es difícil establecer el punto de origen de la operación minera. Doce reglas de oro han sido utilizados en la www.fhinds.co.uk sitio web que cubre cuestiones como la salud de los trabajadores y los derechos de la seguridad, la protección de las comunidades, la eliminación de residuos y materiales peligrosos y la prevención de la contaminación ambiental. El www.nodirtygold.orgsitios web y www.mineweb.net se recomienda para la lectura por todos los asociados a la industria de la joyería.

Plata: Ocurrencia y Extracción

Plata nativa es ahora mucho más rara que el oro nativo, como la mayoría de las minas de plata de Asia Menor, Grecia, España y las Américas que fueron las principales fuentes de plata nativa están agotadas. Sólo una pequeña fracción de la producción mundial proviene de la amalgamación y los procesos de cianuración descritos anteriormente, y que en gran parte como subproducto de la extracción de oro.

La plata es ahora principalmente extraída de minerales de sulfuro, como argentita, tetraedrita, polibasita, pyroargyrite y stephanite. De éstos, sólo argentita es el sulfuro de plata simple Ag2S, siendo los otros complejos de antimonio y cobre. Además, los sulfuros de plata se encuentran generalmente asociados a otros minerales como el plomo, zinc y sulfuros de cobre para que la extracción ser un asunto complicado y la plata es un subproducto de la extracción de estos metales.

En 2000, la producción mundial total de la mina de plata fue de aproximadamente 600 millones de onzas troy (aprox. 18.660 toneladas) con un 50% procedente de las Américas, a saber, México, Perú, Chile, EE.UU., y Canadá. Rusia y Australia están otros proveedores importantes.

En pocas palabras, las partículas del suelo aplastado y finamente de los depósitos de veta y placer son tratados por flotación de la espuma para separar los minerales de la ganga no deseados. El proceso de flotación de la espuma fue desarrollado por un ingeniero de minas de estaño de Cornualles, en Inglaterra. Se dio cuenta de que cuando las esposas de los mineros de estaño estaban lavando la ropa de su marido con agua y jabón, las burbujas de jabón flotando en la parte superior de la tina de lavado contienen partículas de mineral oscuro, mientras que el lodo y la tierra se hundieron hasta el fondo.

Después del tratamiento inicial en una celda de flotación de la espuma para eliminar la ganga, como se muestra en la Figura 4.2, se realiza un tratamiento adicional en una serie de celdas de flotación de espuma, en la que condiciones de operación han sido convenientemente ajustadas, se separará el plomo, zinc y concentrados de cobre . Cada tipo de concentrado es tratado para eliminar la plata.

Fig 4.2 Celda de flotation

Es un ejemplo, el concentrado de sulfuro de plomo se funde por un proceso de refinación de tueste y reducir con coque para dar lingotes de plomo que luego deben ser de-plata con el proceso de Parkes. El lingote de plomo es refundido y añadió zinc 1-2%. Una aleación de plata-zinc es formado que flota en la superficie y se desnata. Este descremada seguirá conteniendo un poco de plomo y el oro que pueden estar presentes desde el depósito de mineral original. Después de calentar en una retorta para destilar el zinc, que luego se condensados y colectados para su reutilización, la plata resultante TEAD-aleación de oro se funde en una ráfaga de aire para oxidar las impurezas de plomo y otros formando una litargirio fundido (óxido de plomo ) las escorias y dejando la plata con el oro en estado metálico, conocido como "metal doré". Este último proceso se conoce como "copela" y nos volveremos a encontrar cuando hablamos de la ensayo de oro en el capítulo 17. Finalmente, el metal doré es electrolíticamente refinado en Moebius o células Balbach-Thum para producir plata catódica de pureza de 999 milésimas. La plata fina se acumula en los cátodos de acero inoxidable como un depósito cristalino que periódicamente se quitó y se recoge para la fusión y colada de lingotes de plata. El barro anódico es recolectado para su tratamiento por separado con la recuperación de oro.

Los metales del grupo del platino: Ocurrencia y Extracción

La historia del descubrimiento y desarrollo de los metales del grupo del platino es fascinante, y para aquellos que deseen saber más acerca de esto recomiendo el libro Una historia de Platino y sus aliados Metales de Donald McDonald y Leslie B Hunt, publicado por Johnson Matthey , 1982.

La conquista española de América del Sur reveló que los indios precolombinos estaban bien versados en el arte de hacer adornos de platino. El análisis de una losa de platino encontrado en el Esmeraldas de Colombia dio 84,95%Pt, 4.64%(Pd, Rh, Ir), 6,94% Fe y 1% Cu. Otra fuente importante Esla región del Chaco de Colombia. El platino existido como pequeñas partículas de metal blanco nativo, junto con los granos de oro nativo, en depósitos de placer en los arroyos. Fueron los españoles que primero llamaron la platina de metal blanco, ya que pensaba que era una forma impura de la plata y la palabra española para la plata es "plata". Se ha considerado por muchos como una molestia inútil hasta fecha tan reciente como 1780.

Debido a su alto punto de fusión no podía ser fundido y los indios desarrollaron una técnica para hacer adornos que pueda ser considerada como muy sofisticado incluso para los estándares de hoy. Los granos de platino fueron recubiertos con oro en polvo y calentados a carbón de madera con un soplete. El oro fundido y soldados juntos a os granos. Calefacciónmás difundido el oro en el platino, y viceversa. Este proceso es muy similar al proceso a los modernos "días de metalurgia de polvos de sinterización en fase líquida, que se utiliza para hacer artículos tales como puntas de carburo de tungsteno para fines de mecanizado. La masa homogénea resultante podría ser forjada en caliente para su consolidación antes de la configuración de la ornamentación.

Las muestras llegaron por primera vez en Europa durante el siglo 18, principalmente a través de España, y fue aquí que los primeros intentos se hicieron para separar los metales del grupo del platino en forma más pura. Se encontró que el platino impuro puede ser disuelto en agua regia. Además de cloruro de amonio NH4Cl precipitó el PGM como cloruros complejos dejando cualquier hierro, cobre y oro en solución. Después de la filtración, el recalentamiento del precipitado dio vuelta a la PGM en forma de polvo.

Casi al mismo tiempo, los orfebres franceses, en particular, Marc Etienne Janety (1739-1820),real orfebre de Luis XVI, desarrolló el proceso de arsénico. Él encontró que la adición de arsénico a la PGM logro disminuir considerablemente el punto de fusión para que pueda ser lanzado en los moldes de arcilla. Recalentamiento se alejó blanco humos de arsénico dejando un metal maleable. Hace falta decir que el proceso era muy peligroso y no se utilize durante mucho tiempo.

Fue a los científicos Inglés, Smithson Tennant y William Wollaston, quien aisló por primera vez y anunció el descubrimiento de osmio, iridio, paladio, rodio y sólo después de 1800. El famoso químico francés Lavoisier fue el primero en fundir con éxito de platino con una corriente de oxígeno dirigido sobre ahuecado carbón vegetal que contiene el metal durante el calentamiento, pero fue durante muchas décadas después antes de la fusión

podría hacerse a escala comercial. Mientras tanto, la consolidación y la fabricación se ha logrado mediante técnicas de metalurgia de polvos.

El siguiente avance importante fue el descubrimiento de los yacimientos de minerales en el PGM Gorobiagodat y Nizhny Tagil, en los Urales, en Noril'sk-Talnakh en Siberia y más tarde en Sudbury, Ontario, en Canadá. Fue un químico ruso que informó primero sobre el descubrimiento de rutenio en 1844. El PGM existe como sulfuros, arsénico, el antimoniuro y teluros asociados con sulfuros de cobre y níquel en estos depósitos, y por lo tanto el PGM se obtienen como subproductos en extracción de cobre y níquel.

Durante casi 100 años Rusia produce el 93% de la oferta mundial de MGP, pero en 1924 el geólogo Dr. Hans Merensky descubrió el mayor de los recursos mundiales de platino en una floramiento de 85 millas de largo en Rustenburg, al noroeste de Johannesburgo, Sudáfrica. Este afloramiento, nombrado en su honor como el arrecife Merensky ahora forma un complejo mucho más grande (el Complejo Bushveld ígneas). El contenido de platino es parcialmente en forma de metal nativo aleado con hierro y en parte en forma de sulfuros y arseniuros. Por ejemplo, (PtS) y (PtAs2), junto con los sulfuros de hierro, cobre y níquel, y minerales de los metales del grupo. El arrecife es de sólo 0,5 m de espesor con una profundidad máxima de 900 m.

No es sorprendente debido a la complejidad de los minerales que la extracción de los metales individuales es una serie muy larga de los procesos químicos complejos que son imposibles de detallar aquí. En esencia, después de la minería, trituración, molienda, flotación y fundición, un mate que contengan cobre, el níquel y los metales preciosos, incluso un poco de oro y plata, se produce. Mate es el nombre dado al producto de sulfuro impuro metálico obtenido de la fundición de minerales que contienen sulfuro-. Este mate es el primer tratamiento para la extracción de cobre y níquel, y el lodo que queda es más tratado para la producción de metales preciosos. Aunque el contenido de oro y plata son muy bajas, sigue siendo económicamente rentable para separar durante la extracción de larga y los procesos de refinación. Un diagrama de flujo simplificado para la separación de los metales preciosos se muestra en la Figura 4.3.

Reciclaje y refinación de chatarra

Es inevitable que en la fabricación de productos terminados una cierta cantidad de desechos y desperdicios se produzcan. Por ejemplo, los bebederos y las puertas de fundición que tiene que ser removido antes de terminar, la chatarra de estampado y troquelado operaciones en hojas y tiras, las presentaciones y otras pequeñas piezas en forma de banco o barre Lerner recogidos en un delantal de cuero en una mesa de trabajo joyerías, e incluso elementos que tengan que ser rechazado debido a que contienen defectos de fabricación. Parte de esta chatarra puede ser directamente reciclada por refundición de piezas de fundición o lingotes .Esta sería una práctica común en una tienda de fundición, pero debe haber ciertas condiciones. En primer lugar, los desechos deben estar limpios y deben estar en la casa de chatarra, es decir, producido a partir de procesamiento previo en la unidad de fabricación de modo que su historia previa es conocida. En segundo lugar, se recomienda que no más del 50% de chatarra se utilice junto con metal nuevo en la refundición. En tercer lugar, los desechos deben ser segregados y recogidos de acuerdo a los quilates y colores de las aleaciones de oro y composiciones de todos los metales preciosos se mantengan separados para evitar indeseables en la calidad de las variaciones después del reciclaje.

Sin embargo, a menudo es el caso de que la chatarra no puede ser directamente reciclados y tiene que ser refinado para separar el contenido de metales preciosos. La solución más sencilla es el envío de los residuos y desechos a una refinería de especialista, pero esto podría ser una opción cara y una refinería de especialistas no siempre pueden estar disponible. La alternativa es la creación de una planta de refinación de la casa, pero una vez más, la viabilidad económica de esta acción debe ser cuidadosamente considerada. Los procesos de refinación que se utilizan para estas operaciones a pequeña escala difieren de los utilizados para la extracción a gran escala y refinación discutida en las secciones anteriores. Una breve descripción de algunas de las técnicas es dado aquí, pero hay que destacar que leer se necesitan más antes de que nadie debe considerar la creación de una planta de refinación. El libro de Refinación de Pequeña Escala de Joyeros Residuos de Roland Loewen es muy recomendable.

Desechos y desperdicios pueden ser clasificados como desechos de alto grado con más del 20% de metales preciosos, o de bajo grado residuos que contienen 0,1-9% de metales preciosos. Alto grado de chatarra surge directamente de la producción de joyas, e incluye barridos de banco, bebederos y puertas, los artículos rechazados y joyas antiguas. Bajo grado de residuos, que puede dar cuenta de una proporción significativa de las pérdidas de metales preciosos durante la producción, puede incluir barridos de los pisos, las viejas soluciones de placas y artículos plateados, papeles de filtro, pasan de inversión desde el fondo de los tanques de enfriamiento y muchas otras fuentes. No es raro que un considerable ahorro que se hará consuelos de madera o alfombras en los talleres se toman después de muchos años y se quema para liberar las partículas de polvo de metal precioso.

Desperdicios y desechos deben ser preparados en una forma adecuada para su refinación. Después de barrido magnético para eliminar piezas de acero (láminas rotas vio y archivos), chatarra de alto grado se funde en un crisol de grafito junto con un flujo de sacar toda la suciedad, óxidos, materiales refractarios, y otras impurezas. Loewen ofrece una receta exitosa de flujo en peso:

Tetraborato pentahidratado de sodio (bórax) 43%De arena blanca (esencialmente sílica Si02) 23%La ceniza de sosa (carbonato sódico Na2CO3) 20%Nitrato de sodio al 10%Fluorita (fluoruro de cacio CaF2) 4%

El material fundido se mantiene caliente y líquido durante unos 30 minutos con agitación ocasional con una caña de grafito antes de verter en un molde de hierro. Al enfriarse, el metal se elimina la escoria y derribado. El metal puede ser muestreado y analizadas para determinar su contenido de metales preciosos antes de refinación.

El tratamiento de residuos de bajo grado depende en cierta medida de donde se origina. Pasaron soluciones de enchapado puede ser tratada con aluminio o zinc para precipitar los metales preciosos que se puede añadir a la chatarra de alta calidad. Barridos de los pisos y los polvos finos son los primeros incinerados en una grabadora durante algún tiempo para eliminar todos los compuestos volátiles y convertir material carbonoso, (filtros de papel, textiles, madera, etc.) de dióxido de carbono. Las cenizas resultantes son seleccionados, muestreados y analizados antes de mezclarse con un flujo de ceniza en una proporción de 5:07 para el flujo y fundido de 2 a 3 horas. El metal se vierte fuera, fundido y refinado en cuando.

Proceso de refinación en pequeña escala

a) Oro

Los métodos utilizados para la extracción a gran escala, tales como fusión, copelación con plomo, o el proceso de Miller, no son adecuados para la refinación en pequeña escala debido a consideraciones de salud, seguridad y medio ambiente. Sin embargo, hay una serie de técnicas que se pueden utilizar siempre que la precaución necesaria durante el proceso.

InquartationEn este proceso, la chatarra de oro se funde con cobre o plata para formar una aleación que contiene IESS del 25% de oro, y de aquí el nombre del proceso. Esto hace que la aleación se disuelva en ácido nítrico. La razón para la estación es que si el ácido nítrico se añade directamente a la chatarra, la chatarra sobre todo de alto quilates, el cobre y la plata permanecerán bloqueado en la chatarra. Es necesario reducir el contenido de oro, hasta el punto donde el ácido nítrico puede disolver el cobre y la plata dejando el oro

detrás en forma de lodo. Perfeccionar en mayor medida el oro por el proceso del agua regia (ver más abajo) es requerido. Este proceso es útil cuando chatarra de oro y la plata se produce en una operación de fabricación mixta

Proceso electrolítico WolilwíllComo se mencionó anteriormente en este capítulo, este proceso se utiliza ampliamente en la extracción de oro primario, pero generalmente no se usa para refinar a pequeña escala por razones de costo. De los residuos y desechos, un paso previo como inquartatíon es necesario.

Proceso de la célula FizzerUna variación del proceso de Wohlwiil, la célula Fizzer utiliza una membrana semi-porosa que encierra un cátodo de grafito. Esto mantiene el cloruro de oro formado en el electrolito de ácido clorhídrico en el lado del ánodo de la célula y de distancia desde el cátodo. El uso de un ánodo impuro que contienen plata hasta cerca de 10-20%, esta célula acumula gradualmente una metal de oro y una base de metal de solución de cloruro de plata con la deserción como el cloruro de plata insoluble. La solución es filtrada y el oro precipitado usando un agente selectivo reductor al igual que en el proceso del agua regia. Raspando cloruro de plata desde la superficie del ánodo es un requisito periódico. La plata se recupera por separado a partir del cloruro.

El Proceso de agua regia Este proceso es probablemente el más utilizado por las empresas pequeñas y medianas empresas en la casa de refinación. Después del procesamiento inicial para producir material de alta calidad, la chatarra se funde y granula (shotted) mediante el vertido de la corriente fundida en el agua para producir partículas pequeñas. Estas se disuelven en agua regia, que es una mezcla de ácido nítrico sobre la i parte (HNO3) a 4 partes de ácido clorhídrico (HCl). El oros e oxida por esta mezcla de ácido y se disuelve el cloruro de oro. Nota de seguridad: Esto debe hacerse debajo de una campana extractora, desagradables emanaciones de óxido de nitrógeno se emiten. En muchos países, existen normas sobre la emisión de humos como a la atmósfera y los lavadores de sosa cáustica se deben utilizar para eliminar los vapores de óxido de ácidos y tóxicos. Tenga en cuenta también que los procedimientos de seguridad adecuadas son necesarias en el uso de estos ácidos fuertes.En la práctica, la chatarra es disuelta en una serie de agua regia adiciones encaminadas a utilizar sólo un pequeño exceso de ácido de modo que todo el oro se disuelva, pero no hay un gran exceso de ácido. La solución de color verde amarillo se filtra, dejando cloruro de plata insoluble y no metálicos en el papel en forma. El oro se recupera de la solución por reducción química selectiva. La adición de un agente reductor precipita el oro puro (> 995 fineza) como un polvo que se filtra, se lava, y se funden para producir un lingote de oro o de grano (inyección).Hay muchos agentes de reducción adecuada, como el sulfato ferroso clásico (caparrosa), ácido oxálico, hidracina, formaldehído, bisulfato de sodio, hidroquinona, y algunos azúcares.

Proceso de Pirometalúrgico

Esto sólo requiere la fundición de la chatarra y luego soplar el aire o el oxígeno a través de la masa fundida en un flujo especialmente diseñado para oxidar las impurezas a la basura cualquier metal base que se combinan con el flujo para formar una escoria. El producto resultante es un lugar limpio oro, plata y aleaciones de cobre que se puede probar directamente y volver a utilizar para hacer nuevas aleaciones de oro quilates (véase Gibbon, lecturas adicionales).

b)  PlataLoewen considera el siguiente proceso para ser el más adecuado para los pequeños de refinación. La plata es generalmente recuperados de cloruro de plata insoluble a menudo se producen durante las operaciones de refinación de otros o por disolución de plata de desecho en ácido nítrico, que separa el oro que queda en forma de lodo, y luego precipitar cloruro de plata con la adición de cloruro de sodio (NaCl). La solución que contiene las impurezas tales como es el cobre es decantado y el precipitado se lava varias veces hasta que el agua de lavado es muy claro. El cloruro de plata se deja con un poco de agua encima de ella, luego de sosa cáustica (hidróxido de sodio NaOH) y la dextrosa (azúcar), se añade. la sosa cáustica cambia el cloruro a un óxido de plata inestable y la dextrosa reduce esto a metal de plata. Hay una cantidad considerable de calor de la reacción y la mezcla puede alcanzar el punto de ebullición lo que el cuidado debe tenerse durante este proceso. Los operadores deben usar guantes, batas, y protección para los ojos. El metal de plata se filtra, se lava, se seca, se derritió, y se vierte en un molde de lingote o shotted.

C) Platino y el Paladio

Loewen describe la recuperación de platino y el paladio a partir de chatarra como relativamente simple. Sin embargo, cree que la joyería de platino debe estar separados a partir de chatarra de oro y se envía a una refinería de especialista. Chatarra de joyas de oro puede contener la configuración de platino o paladio adiciones de aleación. En este caso, la chatarra se disuelve en agua regia, que se lleva el oro, platino y paladio en la solución en forma de cloruros. Después de filtrar las impurezas insolubles, el oro se precipita con sulfato ferroso y se retira. Además de cloruro de amonio a la solución restante precipita el platino como un precipitado amarillo de cloro platinato amonio. Esta se separa para su posterior tratamiento. La solución restante se trata con clorato de sodio para dar un precipitado rojo de cloro platinato de amonio que de nuevo se separa. Los polvos de colores se lavan y se secan. Calentamiento lento hasta 450 ~500 ° C (842-932 ° F) convierte el polvo negro de polvos metálicos de platino y paladio que se funde y se vierte en lingotes o botones. Hay que decir que la recuperación es a menudo menos que completo y las pérdidas se va a producir.

Observación general

Hay otros procesos de pequeña escala para la refinación de chatarra de metales preciosos y de los residuos, pero estos son probablemente los más conocidos y más utilizados.Debe hacerse hincapié en que hay ciertos peligros en tratar con los productos químicos utilizados y que debe prestarse la debida atención a las precauciones de seguridad y el medio ambiente. Además, los detalles de los diferentes procesos no se han dado, en parte porque no hay suficiente espacio en un libro de esta naturaleza y en parte porque la lectura será necesario continuar antes de que nadie debe embarcarse en operaciones de refinación de la casa. También es importante que los costos de los equipos, mano de obra, espacio, etc. asegure que en la planta de refinación será económicamente viable. Si no es así, entonces es mejor enviar los residuos y desechos a una refinería de especialista.

Capitulo Cinco

Comportamiento de la aleación

Hay que tener en cuenta siempre, que los metales preciosos y sus aleaciones tienen características que son similares a la de todos los metales, y sólo en los detalles particulares es que habrá variaciones de un metal a otro. En consecuencia, este capítulo está escrito con una descripción del comportamiento de una aleación en general, antes de tratar, en los siguientes capítulos, específicamente de las aleaciones de plata, oro, y de los PGM (Metales del Grupo del Platino, siglas en inglés). Se darán algunos ejemplos del comportamiento de las aleaciones de los metales preciosos para ilustrar los temas que se estén analizando.

En general, los metales puros no son utilizados en la fabricación de joyas, aunque hay algunas excepciones, porque carecen de la resistencia necesaria. Imagínese tratando de comer carne con un tenedor de plata pura. Los puntas del tenedor es probable que se doblen porque carecen de la fuerza necesaria para tal situación. Incluso la joyería tradicional del Lejano Este, que supuestamente es oro de 24k, contiene pequeñas adiciones de otros elementos que le dan un cierto grado de firmeza. Una aleación puede conferir una considerable fuerza, dureza y resistencia al desgaste en función de la composición de los aleantes. Estas propiedades pueden ser aún mejores mediante tratamiento térmico y esto, de nuevo, depende de la composición de la aleación. Las aleaciones son mezclas de dos o más metales, y en ciertas ocasiones pueden contener elementos no metálicos, por ejemplo el acero que generalmente contiene carbono. Se pueden producir aleaciones, tales como las adiciones de más de12% de cromo a los aceros para conferirle resistencia a la corrosión y propiedades de “acero inoxidable'. Los variados colores de los distintos kilates del oro son conferidos por otros componentes que están presentes en la aleación

Sistemas binarios de aleación

Su nombre lo dice, las aleaciones binarias se forman entre dos metales,. Para producir una aleación binaria, el mezclado empieza fundiendo conjuntamente ambos metales en un crisol y formando una mezcla homogénea en donde los átomos de cada uno se distribuyen uniformemente en toda la masa fundida. En la solidificación, los átomos adoptan alguna estructura de red cristalina como se explicó en el capítulo 1.

El caso más sencillo se muestra en las figuras 5.1a, b, y c. Imaginemos el plano de un cristal de la red cristalina de un hipotético metal puro A, donde todos los átomos son iguales (Figura 5.1a). Por cierto, hay una serie de planos paralelos en un solo cristal, donde los átomos están apretados en una red de f.c.c. y los cristalógrafos utilizan una notación (índices de Miller) que lo describe como un plano (111). A medida que el metal A es aleado con el metal B, los átomos de A son sustituidos en su red por los átomos de B. Se dice entonces que algunos átomos B se han disuelto en A para formar una nueva

solución sólida (Figura 5.1b). Se puede decir también que esta es una aleación de una sola fase. La palabra "fase" simplemente implica que la estructura cristalina y la composición de la aleación, en función de las cantidades de los metales A y B, son los mismos a través de todo el cristal. En algunos casos, es posible sustituir cada átomo de A con un átomo de B sin cambiar la estructura cristalina base hasta que se obtiene la estructura del metal B (Figura 5.1c) y decimos que los metales A y B pueden formar una serie completa de soluciones sólidas. Esto sólo puede ocurrir si ambos metales tienen el mismo tipo de red cristalina. La estructura de la red cambiará si hay una diferencia en el tamaño de los átomos de A y B. Recordemos que esto es una esquemática representación bidimensional en un plano de una red f.c.c., pero lo mismo ocurre tridimensionalmente en todos los planos y orientación dentro del cristal.

Un sistema de aleación binario que muestra el comportamiento anteriormente descrito en una serie completa de soluciones sólidas pasa a ser el sistema de oro y plata en todas las temperaturas desde el inicio de la solidificación completa hasta la temperatura ambiente y por debajo. Puede suceder también que el sistema de oro y cobre, pero sólo a temperaturas del rango de fusión hasta 410 ° C (770 ° F). En otros sistemas, puede haber un límite en el número de átomos de B que se puede disolver en la red de A y viceversa. Una de las acciones de varias alternativas entonces puede tener lugar. Por ejemplo, como la cantidad de metal B supera el límite de solubilidad sólida de B en A, una segunda fase de solución sólida basada en la red de metal B con algunos de sus átomos sustituidos por átomos de A aparecerá. Dicho de otra manera, la micro estructura de la aleación puede ser una estructura dos ensayos de fase (TwoPhase) que consiste en cristales de ambos tipos de soluciones sólidas (Figura 5.2). Un buen ejemplo de este comportamiento está en el sistema cobre y plata aleación binaria. Los tres sistemas binarios mencionados en este párrafo son de gran relevancia teórica y práctica y la importancia de los plateros, orfebres y joyeros, como veremos más adelante.

Fig.   5.2 Estructura   de una aleación   de dos fases.   Tenga en cuenta   las estructuras   de celosía   diferencia   de las dos fases

Otras alternativas son que las fases intermedias que se pueden producir son diferentes en estructura y composición de la aleación a cualquiera de las soluciones de terminales sólido basado en las rejas de A o B. Estas fases intermedias pueden existir en un rango de composición y temperatura. También puede ocurrir que algunas de las fases intermedias sólo existen en proporciones atómicas conjunto determinado. En la práctica, puede mostrar un rango estrecho de la composición. De nuevo, esto es de gran importancia para las aleaciones de oro y cobre en ciertos rangos de composición estrecha, ya que afecta a las propiedades mecánicas y la viabilidad de las medallas de oro quilates rojo.

Los metales puros se funden y se solidifican a temperatura característica de uno para que los particulares metal. Esto se puede mostrar en una curva de enfriamiento de un metal puro que se ha fundido en un crisol que contiene un dispositivo de medición de temperatura, tales como un termopar. En la eliminación de la fuente de calor para la fusión, la caída de la temperatura se mide en función del tiempo (por ejemplo, a intervalos de 10 segundos), hasta la solidificación es completa y más allá. El gráfico resultante de la temperatura en función del tiempo en segundos es la curva de enfriamiento característico (Figura 5.3). Temperatura se mantiene constante durante el momento en que el metal se solidifica (o por el contrario se derrite) como se muestra en la meseta en la curva, a pesar del hecho de que la fuente de calor se ha eliminado. La razón es que el calor se desprende cuando una sustancia se transforma de la fusión de los sólidos y esto es conocido como el "calor latente de transformación." El punto S indica el comienzo de la solidificación y F de la terminación. Cuanto más grande sea la masa de metal involucrado, mayor es la longitud de la meseta. Una vez que la solidificación es completa, la temperatura sigue bajando como se espera.

Fig.   5.3   curva de enfriamiento   característico de   un metal puro

La gran mayoría de las aleaciones se funden y se solidifican en un rango de temperaturas, que se conoce como la fusión o el rango de congelación. Hay algunas excepciones que nos ocuparemos más adelante. La figura 5.4 muestra una serie de curvas de enfriamiento de oro puro, plata pura, y tres aleaciones de oro y plata. Una vez más, indican los puntos de S el inicio de la solidificación y el punto F de la terminación. Usted se dará cuenta que los rangos de congelación de las aleaciones se encuentran entre los puntos de fusión de los metales puros para este sistema de aleación aunque esto no tiene que ser necesariamente cierto para todos los sistemas de aleación.

Fig.   5.4   de la construcción   del diagrama de fase   binario   de oro y plata   a partir de   las curvas de enfriamiento .

a)   las curvas de enfriamiento(izquierda) b) Fase   diagrama   (derecha )

Aleación binaria de fase de equilibrio

Diagramas

Metalúrgicos tienen una forma conveniente de mostrar el comportamiento de la aleación entre los metales en términos de composición de la aleación, temperaturas de fusión y la solidificación, la formación de solución sólida, y las fases intermedias. Los datos de las curvas de enfriamiento se pueden representar como la temperatura frente a composición. Por ejemplo, si los puntos de S en las curvas de enfriamiento se muestra en la Figura 5.4a se representan frente composición expresada en términos de porcentaje en peso de plata en la aleación, la línea superior en el diagrama que se muestra en la figura 5.4b, se puede extraer mediante la conexión de la puntos. Esta línea se conoce como la fase líquida y de aleación de cualquiera en el sistema a una temperatura por encima de ella será completamente líquida (L fase de campo). Del mismo modo, los puntos F se pueden trazar para producir la línea de menor conocido como el sólido. Sabemos que el oro y la plata forman una serie completa de la solidificación y estos serán completamente sólido por debajo de la barra oblicua. Por lo tanto, esta región en el diagrama es un campo de una sola fase. Por convención, las letras del alfabeto griego se utilizan para etiquetar los campos de fase y por lo que esta es la α-fase. La región entre el líquido y sólido es el campo de dos fases L + α.

Este tipo de diagrama es un ejemplo de diagrama de aleación binaria de equilibrio de fases y describe la constitución de cualquier aleación en el sistema de 100% de Au Ag 100%, y en cualquier temperatura. La inclusión de la palabra "equilibrio" implica que los datos han sido recogidos con arreglo a las condiciones de equilibrio más cerca posible. Es decir, la calefacción o el enfriamiento lento condiciones y composiciones de aleación uniforme u homogénea. En la práctica, como en la producción de fundición o de enfriamiento rápido de las temperaturas de recocido de no equilibrio puede ser aplicable y los diagramas posible que tenga que ser interpretados con cautela. No obstante, pueden proporcionar información valiosa sobre el comportamiento de la aleación.

Otro de los sistemas binarios de gran importancia en la metalurgia de los quilates de las aleaciones de oro es el oro y cobre (Cu-Au) del sistema. Como se mencionó anteriormente, este sistema también presenta una serie completa de α-fase de las soluciones sólidas de 0% a 100% de Cu. Sin embargo, esto sólo ocurre por encima de 410 ° C (770 ° F) (Figura 5.5). Las líneas superior e inferior en la parte superior del diagrama son las líneas de liquidus y solidus, respectivamente. Se da la circunstancia de que el líquido y sólido se reúnen en una composición de 80.1 wt.% De oro y una temperatura de 911 ° C (1672 ° F). Hay algunos que piensan que esta es una aleación eutéctica (ver el sistema Ag-Cu más tarde), pero no lo es, debido a la solidificación no sigue la reacción de la solidificación eutéctica. Excepto para señalar que las aleaciones de Au-Cu tienen un rango de solidificación muy estrecho, no es de gran importancia.

A Temperaturas inferiores un 410 ° C (770 ° F) y Rangos de ciertas composiciones de, El α-fase en sí misma transformación Fases Intermedias en sí mismo centro y AuCu AuCu3. Usted sí dará cuenta que la composición sí expresa en términos de porcentaje en peso de

cobre en una escala y en términos de porcentaje atómico del cobre en la Escala superior, es decir, el porcentaje de los átomos en la aleación que hijo de cobre. El porcentaje en peso y escala atómica por ciento no coinciden porque pesos atómicos los de los dos metales diferentes hijo. El AuCu Fase sí Centra En Un 50% atómico Cu, es Decir, Una proporción de 50:50 de Au de los átomos de Cu o 1:1, es decir, sin Átomo de oro sin un átomo de cobre que se puede escribir como AuCu. Del Mismo Modo, el Átomo de Fase AuCu3, o la uña de oro con el tres átomos de cobre sí concentración el 25% de los casos. Au-Cu en un 75%. Estás fases tienen una enorme Influencia en el comportamiento de las aleaciones de quilates de oro en la fabricación de joyas, como veremos más adelante en el Capítulo 9.

Estas dos fases son de un tipo especial conocido como fases ordenadas, donde los átomos de oro y cobre ocupan ciertas posiciones en el conjunto de la red cristalina. La solución sólidaα-fase de la que forman al enfriarse por debajo de 410 ° C o 390 ° C (770 ° F o 734 ° F) es un desorden, lo cual quiere decir que los átomos de oro y el cobre están distribuidos al azar a lo largo de la FCC celosía. La transformación en el enfriamiento es una transformación desorden a la orden. Estas transformaciones se producen en composiciones en las que las relaciones de un átomo son relativamente simples, tales como 1:1 y 1:3, como es el caso de AuCu y AuCu3.Otra característica de las fases se ordena que en su formación, la red cristalina de la fase de los padres desordenado se puede ver seriamente distorsionados sobre todo en una sola dirección red cristalina. Cambia de f.c.c. para la fase desordenada a cara centrada tetragonal (FCT) para la fase ordenada AuCu (Figura 5.6). Esto tiene el efecto de aumentar considerablemente la fuerza y la dureza, pero la disminución de la ductilidad y la viabilidad de la aleación.

Fig.   5.6   La transformación   desorden-orden

Otro punto a tener en cuenta a partir de las dos escalas de composición en la figura 5.5 es que el 50 por ciento en peso atómico es prácticamente coincidente con el 75% en peso de Au -.. 25% en peso de Cu, que es un oro rojo de 18 quilates. Hay que decir que esta

coincidencia sólo se aplica al sistema de Au-Cu y no con otros sistemas de aleación de oro. La relación entre el peso atómico por ciento y el porcentaje de peso depende de los pesos atómicos de los metales en cuestión. Esposible convertir una escala a la otra de un conocimiento de los pesos atómicos,pero con la excepción de apreciar la importancia de AuCu AuCu3 y en la comprensión de la metalurgia de algunas de las aleaciones de oro, quilates, que no es necesario que los plateros y joyeros utilizar el porcentaje de escala atómica.

Por lo tanto, para el resto de este libro, las composiciones de aleación se dará en porcentaje de peso a menos que se indique lo contrario.Consideremos ahora un diagrama que muestra una solubilidad limitada sólida de un metal en metal B y viceversa. Afortunadamente, hay un sistema de aleación que es muy relevante para los plateros y joyeros. La plata-cobre (Ag-Cu) del sistema, el diagrama de fase binario para la que se muestra en la Figura 5.7. Hay una serie de características importantes en este diagrama. La licuefacción se denota por la parte superior del AE líneas y la disfunción eréctil y ABECD el solidus de la secuencia. Una sola fase líquida existe por encima de la fase líquida, pero, como se mencionó anteriormente, la plata y el cobre no forman una serie completa desoluciones sólidas a pesar del hecho de que ambos son de la FCC metales. En cambio, la red de plata sólo se puede disolver un número relativamente pequeño de átomos de cobre formando una solución sólida parcial etiquetados α y el alcance de esta fase de campo se muestra en la ABF líneas. El límite de la solubilidad aumenta con la temperatura de hasta 8,8% Cu en el punto B (779 ° C o1434 ° F). Del mismo modo, el cobre sólo se puede disolver hasta un máximo del 8,0% de Ag en su red como se muestra por la DCG líneas. Este campo es la fase β parcial solución sólida. La barra oblicua pasa a ser a una temperatura constante de 779 ° C entre los puntos B y C. Las aleaciones con composiciones entre estos puntos, es decir, 8,8 a 92% de Cu, se solidifica para formar una mezcla de dos tipos de cristal, es decir, el α - + β-fases o α + β (ver figura 5.2). Es una regla general, los diagramas de fase binarios que una sola fase campos están separados por campos en dos fases.

Fig.   5.7   El diagrama de fase binario   de plata-cobre  

El líquido y sólido se juntan en el punto E. Esto denota un tipo particular de estructura de la aleación conocida como una aleación eutéctica. El nombre proviene de la palabra griega que significa eutektos "de aleación ligera." La temperatura eutéctica fijo es 779 °C (1434 ° F) y la composición eutéctica es un 71,9% Ag-Cu 28,1%. La temperatura eutéctica es menor que los puntos de fusión de los metales de los padres. Reacciones eutécticas binarias se producen en los sistemas de aleación de muchos y siempre tienen la forma líquida, L -> dos fases sólidas al solidificarse. Además, debido a que ocurren en la temperatura más baja liquidus, a menudo se utilizan como base para las aleaciones de soldadura.

Los diagramas se pueden utilizar para describir el comportamiento de enfriamiento de equilibrio de una aleación dada a partir de la fusión a temperatura ambiente. Vamos a considerar los cambios de solidificación y posterior (transformación) de la forma más común de plata de ley, cuya composición es del 92,5% Ag - Cu del 7,5%. Esto está representado por la línea trazada XY hacia arriba desde el 7,5% en el eje de la composición (Figura 5.7). Siguiendo la línea de abajo del estado líquido, vemos que la solidificación comienza a unos 9io ° C (1670 ° F). Los cristales sólidos primero no son de plata pura y tampoco son de la composición de la libra esterlina. Su composición se puede encontrar imaginando una línea horizontal, conocido como línea "lazo / 'a través de la L + un campo de 9io ° C (1670 °F) a la línea de solidus AB. Une otra caída imaginaria desde el punto de intersección de AB da la composición del primer sólido para formar y es alrededor del 96% de Ag ~ 4% Cu. La solidificación se completa cuando se cruza el solidus XY AB alrededor 8io ° C (1490 ° F). Entre el líquido y sólido, la cantidad de sólidos se ha incrementado a expensas del resto del líquido. Al mismo tiempo, la composición de los cambios que el crecimiento de cristales sólidos de que el sólido inicial (aprox. 4% Cu)

para cerrar en 7,5% Cu en la solidificación de la solución solo una fase sólida se ha completado. Ese no es el final de la historia, porque el enfriamiento continúa, XY se cruza el límite de solubilidad sólida FB alrededor de 720 ° C (1328 ° F). Esto significa que los cristales de la p segunda fase se empiezan a formar en la matriz de solución sólida, aumentando en cantidad hasta que a temperatura ambiente, la estructura se compone de alrededor del 90% de la fase uno, y el 10% de la fase uno.

Cabe destacar que esta secuencia en sí ¬ sólo se produce en reducir las tasas de enfriamiento se aproxima a las condiciones de equilibrio. En la práctica, cuando la fundición de plata de ley, las velocidades de enfriamiento son mucho más rápidos y las estructuras de no equilibrio se pueden obtener. Por ejemplo, es posible que un poco de líquido puede seguir siendo cuando la temperatura de 779 ° C (1434 ° F) se alcanza. Esta es la temperatura eutec-tic y el resto del líquido se someterá a la reacción eutéctica para dar una mezcla íntima de una muy fina + cristales entre los primeros cristales de una fase a la forma que será más grande en tamaño y se refiere, como el fase primaria.

Sin embargo, los diagramas de equilibrio de fases dan información valiosa sobre el comportamiento de la aleación. Que puede parecer intimidante, aunque a veces se puede dividir en partes fácilmente reconocibles. El truco es leerlos como si estuviera leyendo un mapa. Si usted tiene un diagrama para el sistema de aleación de interés y conoce la composición de la aleación, y luego trazando una línea vertical desde el eje de la composición, se puede leer el mapa para cualquier temperatura para ver si es sólido, de una o dos fase sólida, líquida-más-sólido o líquido por completo.

Sistemas ternarios de aleación y diagramas ternarios de equilibrio de fases

Estas son las aleaciones de metales de tres componentes y los diagramas de fase son un poco más complicado. La razón de su adopción es que el sistema ternario Au-Ag-Cu es la base de las aleaciones de oro de color quilates y el conocimiento del diagrama de fase ternario es de gran ayuda en la comprensión de su comportamiento de aleación, tanto desde el punto de vista teórico y uno práctico. Del mismo modo, los sistemas de Au-Ag-Pd y Au-Cu-Ni constituyen la base de los dos principales tipos de medallas de oro blanco, es decir, el oro blanco de paladio y níquel negro.

La composición de las aleaciones ternarias tiene que ser representada en una base de dos dimensiones en lugar de en una línea como es el caso de las aleaciones binarias. Por convención, esta base es un triángulo equilátero (Figura 5.8). Cada vértice del triángulo representa uno de los tres metales. Es conveniente tener en cuenta el diagrama ternario de Au-Ag-Cu aleaciones, y, de hecho, es un diagrama favorito utilizado en la enseñanza de los estudiantes universitarios que se están especializando en la metalurgia. Con el 100% Au en el vértice superior y de 100% de plata en la parte inferior izquierda, el lado izquierdo del triángulo representa las composiciones de todos los binarios de aleaciones de Au-Ag. Del mismo modo, el lado derecho da las composiciones de todas las aleaciones de Au-Cu y la parte inferior da las composiciones de las aleaciones de Ag-Cu.

Fig. 5.8 Base de   la composición   horizontal para el   diagrama ternario   Au-Ag-Cu   fase

Considere los puntos en el 75% de Au-Ag en el 25% de la izquierda y el 75% Au - Cu 25% a la derecha. Estas son las aleaciones de 18k ya que contienen un 75% de oro. El sistema kilatage se explica en el capítulo 8. Una línea trazada a través del triángulo que une estos dos puntos representa a todos los 18k ternario Au-Ag-Cu aleaciones, por ejemplo, el punto X está a medio camino a lo largo de la línea y, de manera intuitiva, reconocemos que esta aleación contiene la misma cantidad de plata y cobre. Es el punto de la composición el 75% de Au-Cu12,5% Ag-un 12,5%. Esto se puede ver también si las líneas de puntos, paralelos a los lados izquierdo y derecho se dejó caer sobre sus ejes. Se cruzan en el 12,5% en cada caso, el punto y es a lo largo de las cuatro quintas partes hacia el lado de Au-Cu y se ve que es un 75% -20% Au Cu-5% de plata. Argumentos similares se pueden expresar de 22k, 14k, 10k, 9k aleaciones,  en las líneas de la composición de 91,66%, 58,33%, 41,66% y el 37,5% de oro, respectivamente.

Debido a que el eje de la temperatura es trazada verticalmente desde la base de la composición, el equilibrio ternario diagrama de fase tiene que ser mostrado como un prisma de tres dimensiones (Figura 5.9). Las caras del prisma son los tres diagramas binarios de fase que ya hemos visto, es decir, el diagrama de Au-Cu (simplificado un poco) hacia el lector, Ag-Cu en la izquierda y Au-Ag en la parte posterior. La importancia del sistema Ag-Cu en el comportamiento de la aleación del oro ternario de color se puede ver ahora. Las dos fases alfa + beta fase de campo del binario Ag-Cu sistema se extiende hasta bien entrado el prisma ternario según lo representado por la dotación de líneas de puntos. Te darás cuenta de que el sobre que se extiende más en temperaturas más bajas que a temperaturas más altas. Por convención, el campo de dos fases en la aleación ternaria no se le conoce como alfa + beta, pero como alfa1 (Au-Ag) + alfa2 (Au-Cu). Este tipo de campo de dos fases también se refiere a veces como una "laguna de miscibilidad."

La región que rodea el campo de dos fases ocupa la mayor parte del resto del prisma por debajo de la barra oblicua y es la solución ternaria de una sola fase sólida alfa (Au -Ag-Cu). a veces es más conveniente para mostrar la información como una serie de cortes horizontales a través del prisma a diferentes temperaturas (secciones isotérmicas) (Figura 5.10). Aún así, la figura 5.10 no es estrictamente correcta, aunque es útil para mayoría de los casos.

Fig.   5,10   proyecciones de   la sección   isotérmica   muestran la extensión   de la brecha de   miscibilidad   con la temperatura   en el sistema de   aleación de   Au-Ag-Cu.

El ordenó a las fases AuCu y AuCu3 se disuelve una pequeña cantidad de plata y ampliar las distancias cortas en el prisma. Figura 5.11 es una sección isotérmica a 300° C (572°F) para ilustrar este punto.

En lugar de una línea de liquidus, hay una superficie de líquido y puede ser representado como un mapa de contornos con los contornos a intervalos de temperatura. El eutéctico del sistema binario Ag-Cu también se extiende en el prisma de dar un valle liquidus. La composición de las aleaciones ternarias agrupados en torno a este valle tienen el más bajo punto de fusión (solidificación) varía (Figura 5.12).

Fig.   5,12   proyecciones   horizontales   de las temperaturas   de líquidos   en el sistema de   Au-Ag-Cu

Más adelante volveremos sobre el ternario Au-Ag-Cu sistema en el Capítulo 9, cuando las aleaciones de oro se discutirá con más detalle. Sin embargo, hay que decir que muchas de las aleaciones comerciales contienen ingredientes adicionales de aleación y pueden ser aleaciones cuaternarias o quinternary. Los diagramas de fase será aún más complicada y con frecuencia no se conoce en gran detalle. En estas situaciones, puede ser suficiente para describir el efecto de un elemento de aleación adicional en los campos de fase en el diagrama ternario. Un buen ejemplo de esto es la adición de zinc a las aleaciones de oro quilates, en particular, de 9 y de 14k, y cómo afecta la viabilidad de las aleaciones, como veremos en el capítulo 9.

Principios de solución sólida de endurecimiento y fortalecimiento

¿Por qué son las aleaciones más fuertes y más duras que los metales puros? La única manera de que un metal puro se fortalezca con el trabajo frío y esto será a expensas de la ductilidad. Cuando los átomos de un metal son sustituidos por átomos de B en un

enrejado de metal solución sólida, habrá una distorsión de la red debido a la diferencia de tamaño entre los dos tipos de átomos. El efecto de esta distorsión es dar un aumento de la resistencia y dureza. Esto se conoce como el fortalecimiento de solución sólida. Cuanto mayor sea la diferencia de tamaño y / o mayor es la cantidad de aditivos, mayor es el grado de fortalecimiento de solución sólida. Por ejemplo, la diferencia de tamaño entre los átomos de oro y plata es relativamente pequeña comparada con la que existe entre los átomos de oro y cobre. En consecuencia, el cobre tiene un efecto mucho mayor que el fortalecimiento de la plata cuando se añade al oro (Tabla 5.1). Ductilidad puede verse afectada en alguna medida, pero no tan severamente como cuando los metales están trabajados en frío.

Fig.   5.1   las propiedades mecánicas   de oro-plata y oro-cobrealeaciones   en estado recocido .

Monofásica soluciones sólidas sólo puede ser reforzada por el trabajo en frío posterior. Aleaciones que han limitado la solubilidad sólida y exhibición de dos fases campos muestran las fases intermedias o transformaciones para el trastorno, puede fortalecerse aún más mediante tratamientos térmicos especiales conocido como endurecimiento por precipitación o solución para el tratamiento y el envejecimiento. El requisito principal es que la aleación debe ser de una sola fase de solución sólida a altas temperaturas por debajo de la barra oblicua. Consideremos, por parte de un diagrama de fase binario de la figura 5.13. Si una aleación de la composición indicada por la línea XY se calienta en la fase de un solo un campo de solución sólida y luego se enfría lentamente, hemos visto que en condiciones de equilibrio habrá precipitación de cristales de la segunda fase beta. Esta fase beta estará formado por cristales relativamente grandes en la matriz de alfa y

aunque habrá algún refuerzo, no será particularmente grande. Si la aleación se enfría o se enfría muy rápidamente en el campo de una sola fase, no habrá tiempo para la fase beta a la forma y la fase de solo uno se mantiene como una solución sólida sobresaturada. En otras palabras, se trata de no-equilibrio de refrigeración. La aleación de ahora es más suave en su condición. Recalentamiento de la aleación templado a una temperatura relativamente baja (Zona L) en el campo de alfa + beta promoverá la formación de pequeñas sub-partículas microscópicas (cristales) de la fase beta ya que el sistema se mueve hacia la condición de equilibrio.

Fig.   5.13   Diagrama de   fase   binario   hipotético   que ilustra   los principios de   endurecimiento por precipitación

Un cierto grado de calor es necesario para que esto suceda en un tiempo aceptable. Esto se conoce como el envejecimiento, y se acompaña de un aumento considerable de la fuerza y la dureza. La cantidad de refuerzo se rige tanto por la temperatura y el tiempo de envejecimiento. Por ejemplo, si la libra esterlina de plata (92,5% Ag-Gu 7,5%) es recocido

a unos 730 ° C (1346 ° F) y se enfrió lentamente, la dureza es de 60HV. Si se apaga y luego entre a unos 250 ° C (482 ° F) durante 30 minutos, la dureza se acerca 120HV.

A igual precipitación tratamiento térmico se puede dar a ciertos quilates 9 - aleaciones de oro 14k, aunque el tratamiento y solución de las temperaturas y los tiempos de envejecimiento dependerán de la composición de la aleación. Además, rojo dorados quilates como 18k que muestran la transformación de desorden-orden puede ser apagado desde arriba 410 ° C (770 ° F) para evitar el pedido. De hecho, esta es una necesidad si se trabaja más se va a hacer. El envejecimiento a temperaturas tan bajas como 150 ° C (302 ° F), entonces promoverá pedido con grandes aumentos en la resistencia y dureza, pero con una gran disminución de la ductilidad (Figura 5.14).

Fig.   5.14   efectos   de ordenar   en la fuerza de   oro-cobre   aleaciones

No siempre es de agradecer que los artículos pueden ser fortalecidos mediante un tratamiento térmico como una etapa de elaboración final antes del pulido final. Esto ayudará a aumentar la resistencia a las abolladuras, arañazos y al desgaste general y ruptura. Sin embargo, el éxito del tratamiento térmico depende de la composición de la aleación y también en la necesidad de controlar la temperatura y el tiempo en cada etapa

del tratamiento. Esto significa que los hornos con los equipos de medición de temperatura son un requisito necesario.

Observaciones finales

Comprensión de los diagramas de fase no es demasiado difícil, incluso si el lector es un poco más seguro de los detalles precisos. Beneficios considerables que se pueden obtener por los joyeros y fabricantes si se puede seguir la solidificación y el comportamiento de la transformación, lo que aumenta su comprensión de las aleaciones que están utilizando. Esta información será útil en la selección de la aleación en función de los requisitos del producto. Por ejemplo, las cadenas o piezas de fundición, las propiedades mecánicas, maleabilidad, los requisitos del servicio, quilatage y el color afectan su selección. Hay beneficios también en cuanto a análisis de defectos, control de calidad y control de calidad.

Capítulo Seis

Principios de la solidificación

Hemos visto en el capítulo 1 que todos los sólidos tienen una verdadera estructura cristalina donde los átomos se unen en un arreglo regular geométrica llamada de la red cristalina. Breve mención se hizo también en el capítulo anterior sobre el comportamiento de la aleación a la micro estructura. Esto se refiere a la forma en que los cristales de los metales puros, soluciones sólidas, y las aleaciones de múltiples fases se unen para formar un trozo de metal, ya sea como un casting o posteriores de trabajo y recocido. Micro estructura es importante porque va a tener un efecto sobre la fuerza, dureza y ductilidad, y por lo tanto, en el comportamiento de un artículo de joyería o un componente de ingeniería en el servicio. Por otra parte, la micro estructura de un metal o aleación se ve influenciada por las medidas adoptadas durante la fabricación y, por tanto, una micro estructura reparto será diferente de la producida por trabajo, recocido o tratamiento térmico.

Fabricación por lo general, pero no siempre, se inicia con una operación de conversión o bien para producir lingotes de más trabajo a la hoja, alambre y varillas o piezas de fundición. Es importante que los fabricantes de joyería, incluyendo ruedas, los que trabajan con metales fundidos, e incluso diseñadores de joyas tengan una comprensión de los principios de la solidificación y fundición. Esto se debe a que muchos defectos de fundición y otros problemas pueden ser evitados si el cuidado y atención, basándose en este conocimiento se paga durante los procesos de trabajo de fundición y posterior .-. *.

Hemos visto en el capítulo 1 y la Figura 1.2, que en estado de fusión, los átomos están más o menos lugar en pequeños grupos inestables que están continuamente ruptura y la reforma, mientras que en el estado sólido que se llevan a cabo en una red cristalina. La pregunta es, "¿Cómo cambia la estructura de la de un líquido a la de un metal sólido

durante el proceso de solidificación?" La respuesta es que procede la solidificación de un proceso de nucleación y crecimiento de cristales. Ya sabemos de la meseta en la curva de enfriamiento de un metal puro (ver Figura 5.3) que la solidificación no es instantáneo y que se necesita tiempo desde su inicio hasta su finalización. Hay dos tipos de nucleación, es decir, la nucleación homogénea y nucleación heterogénea.

Nucleación Homogénea

Como su nombre indica, un pequeño número de átomos se unen en la masa fundida para formar un núcleo o semilla que tiene la estructura reticular cristalina requerida. Se llama nucleación homogénea porque no haya sustancias están implicadas otras. Si el núcleo se vuelve estable y crece o se rompe para arriba depende de consideraciones termodinámicas y cinéticas. Sin entrar en demasiados detalles, cabe señalar que cualquier sistema, ya sea gaseoso, líquido o sólido, tiene una energía libre por unidad de volumen asociados a ella. A temperaturas por encima de la del punto de fusión TM para un metal puro, el estado líquido tiene una energía libre menor que el de estado sólido y viceversa para temperaturas por debajo de TM (Figura 6.1) Todos los sistemas se mueven a un estado de menor energía libre y se puede decir que la fuerza impulsora para la solidificación es la reducción de AGV energía libre cuando la temperatura cae por debajo de TM *.

Fig. 6.1  La energía libre versus diagrama de temperatura de un metal puro

Sin embargo, la situación es un poco más complicado porque, como las formas núcleo, hay una superficie de entre éste y el líquido circundante. Esta superficie también tiene una energía libre de AGS de la misma y aumenta a medida que la superficie del núcleo aumenta. La reducción de la AGV y el aumento de los fiscales generales están compitiendo los procesos y el núcleo sólo seguirá creciendo si el total de variación de energía libre AGTotai = (AGV-AGS) comienza a caer. Se puede demostrar que hay un tamaño crítico (radio) del núcleo, donde esto ocurre para una temperatura determinada. Cuanto menor es la temperatura por debajo del reconocido Tm, menor será el radio crítico, y cuanto mayor es la probabilidad de que el núcleo seguirá creciendo. El descenso

de la temperatura por debajo de la reconocida TM que se conoce como hipotermia. Es posible calcular el grado de hipotermia que debe obtenerse antes de la nucleación homogénea y crecimiento puede ocurrir. Los resultados experimentales de las pruebas de laboratorio realizadas especialmente se han reportado como 227 grados Kelvin de la plata, 230 degK de oro y 370 degK de platino (que se baja la temperatura y una degK es lo mismo que 1 ° C). Se verá que estos son valores muy altos de hipotermia y no se parecen a lo que se experimenta en la práctica. Por ejemplo, la plata fundida no se enfría a 733 ° C (1321.4 ° F) antes de que comience a solidificarse. Por lo tanto ahora debemos mirar a la situación práctica.

Nucleación Heterogénea

Cuando nos fijamos en una curva de enfriamiento característico de un metal puro, puede ser posible ver a un exceso pequeño en la caída seguida por un aumento de la meseta que denota la fusión (congelación) punto de que TM metal. Esto es debido a hipotermia (Figura 6.2). En la práctica comercial, a diferencia de las pruebas de laboratorio llevado a cabo cuidadosamente, este grado de hipotermia suele ser degK 1.10 en comparación con los valores mucho más necesario para la nucleación homogénea. ¿Por qué la diferencia? La razón es que es mucho más fácil para un núcleo que se forman y crecen en la superficie de una sustancia extraña (sustrato), como una pared de un recipiente o molde o una partícula de impureza insoluble, en lugar de someterse a la nucleación homogénea. Este fenómeno se llama nucleación heterogénea. Un ejemplo de esto es la formación de hielo en un estanque en el invierno. La tendencia es que el hielo para empezar a crecer en los bordes de la laguna y alrededor de objetos flotantes, tales como registros, barcos, etc, el hielo no se inicia de forma espontánea en toda la superficie del estanque.

Fig.   6.2   Curva de enfriamiento   para un metal   puro, con   hipotermiacon subenfriamiento

Un requisito importante para la nucleación heterogénea es que el metal fundido debe humedecer la superficie del sustrato. Esto se logra si el ángulo de contacto entre el líquido y el sustrato es inferior a 90 °. Como analogía, consideremos las gotas de agua sobre una

placa de grasa. Que bola y el ángulo de contacto se acerca a 180 °. Esta es una situación no humectante. Si la placa es libre de grasa, las gotas hacia fuera para dar un ángulo de contacto de baja y humedad (Figura 6.3).

Fig.   6.3   mojado y no mojado

Para resumir, cuando los metales y aleaciones se lanzan comercialmente el producto de solidificación por nucleación heterogénea y crecimiento. En la práctica, no hay un solo núcleo, pero un número de núcleos que se forman y crecen en forma de cristales sólidos. Los factores que afectan el número de núcleos incluyen el grado de hipotermia, las distancias red (parámetros de red), tanto el sustrato y la solidificación del metal, la velocidad de enfriamiento, y el número de impurezas insolubles y sus características.

1. Cuanto mayor sea el grado de hipotermia, mayor es el número de núcleos. La nucleación es más fácil con un desajuste reticular espacio más pequeño.

2. El aumento de la velocidad de enfriamiento aumenta el número de núcleos.

Crecimiento de los núcleos

A pesar de los tres mecanismos de crecimiento de cristales a partir de un núcleo se han identificado, el crecimiento dendrítico es de lejos el mecanismo de crecimiento más común en los metales comercialmente puros y aleaciones, y este es el único mecanismo que se describe. La figura 6.4 muestra un gradiente de temperatura negativa en el líquido. Esto significa que el líquido delante de la interfaz entre sólido y líquido es sub enfriado por una cantidad AT. Si se forma un pequeño saliente en la interfaz, que se proyectará en la región de sub enfriamiento y la punta de la proyección crecerá aún más en el líquido. La evolución del calor latente de solidificación disminuye la cantidad de sub enfriamiento y permite que la interfaz principal para avanzar, pero la protrusión de los movimientos de alza en la región super congelados incluso más rápido.

Figura 6.4 El crecimiento   de los núcleos con   un gradiente de temperatura negativo

Imagine el núcleo como un pequeño cubo que flota en la masa fundida. Picos de primaria aparecen ramificaciones del núcleo. Estos picos de crecer a lo largo de direcciones cristalográficas preferido. La dirección de crecimiento para f.c.c. metales, que incluyen los metales preciosos, es en la dirección del lado del cubo conocido por cristalografía como la dirección <001>.

Del mismo modo, los picos secundarios y terciarios se desprenden de los brazos principales y, finalmente, un cristal en forma de árbol de metal conocidos como dendritas se produce (Figura 6.5). La interfaz principal, seguiremos avanzando en los brazos de las dendritas y se espesa a medida que los átomos se depositan en el líquido atrapado entre los brazos cada vez mayor. Con el tiempo, la solidificación se completa y un cristal sólido resultado.

Fig.   6.5   Representación de   una dendrita

Es posible demostrar el crecimiento dendrítico ya sea por decantación el metal fundido restante antes de la colada es completa, o examinando el interior de la porosidad en un casting. En ambos casos ha habido metal líquido suficiente para llenar los espacios entre los brazos de las dendritas de crecimiento y por lo tanto los picos se revelan (Figura 6.6).

Fig.   6,6   electrónica de barrido   microspe   Fotografías en   un   4,8%Pt-Ru   muestra   de aleación de   brazos   denditre.   Imagen de   J McCloskey,   Configuración   Stuller, EE.UU..,   Actas de la   Simposio de   Santa Fe,   2006.

La tasa de crecimiento de las dendritas depende del grado de hipotermia. Por ejemplo, Rosenberg y Wineguard han demostrado que cuando hipotermia en un 5 degK, la tasa de los metales puros es de 5 cm / seg. Esto es bastante sorprendente si tenemos en cuenta el número de átomos que tienen que emigrar y ser depositados en sus posiciones de red en el crecimiento de cristales.

Estructura del grano

En la práctica, como se dijo anteriormente, habrá un número de núcleos. Cada uno de ellos crecerá por el mecanismo descrito, pero inevitablemente se encontrarán otros como dendritas crecer a partir de los núcleos vecinos. Aunque cada uno será un f.c.c. crecimiento cristal, la orientación de los planos de cristal y las direcciones serán diferentes y por lo que no puede crecer a través de la interfaz entre ellos. En consecuencia, una estructura policristalina se obtiene cuando la masa fundida se solidifica finalmente (Figura 6.7). Las interfaces entre los cristales individuales son conocidas como los límites de cristal. Metalúrgicos por lo general se refieren a los cristales individuales como los granos, los límites de las fronteras de grano, y toda la estructura como la estructura del grano o la micro estructura.

Desafortunadamente, esto puede causar confusión para los joyeros y plateros que utilizan plata, oro y granos de cobre para formar aleaciones. En ese contexto, la palabra "grano" se refiere a los pequeños trozos redondeados de metal (inyección) que son convenientes para pesar y fundir para la fundición.

Una estructura policristalina es tridimensional en la naturaleza. Puede ser previsto por la analogía de sacudir a una solución de jabón en una botella y observar la formación de burbujas de jabón dentro de la botella. Las burbujas individuales son análogas a los granos (cristales) y que cuentan con interfaces razonablemente plana que son análogos a los límites de grano.

Microestructuras metales y sus aleaciones pueden ser sometidos a un examen metalográfico de la sección de la sólida, limar y pulir una superficie de corte, a continuación, grabado con un reactivo químico apropiado. Esto elimina la capa de pulido fino y pone de manifiesto la microestructura subyacente. Debido a que los átomos están unidos con menos fuerza en las áreas de borde de grano, que se disuelven con mayor facilidad por el grabador y los surcos se forman en los sitios de las fronteras. Examen con un microscopio con luz reflejada desde la superficie revela los límites y cualquier otra característica preferentemente atacado por el grabador (Figura 6.8). Recuerde que usted está buscando en una sección, o de dos dimensiones de corte plano a través de la estructura policristalina en tres dimensiones. Aunque hay un desajuste reticular en las fronteras debido a la diferencia de orientación entre los granos vecinos, su ancho es de sólo 1-2 diámetros de átomo.

Dendritas no se verá en las microestructuras de los metales puros, porque una vez que la solidificación es completa, los espacios entre los brazos de las dendritas se han llenado y la composición es uniforme. Esto es verdad hasta cierto punto, cuando las soluciones de aleación sólida se solidifican, siempre y cuando la velocidad de enfriamiento es muy lento y no hay aproximación a las condiciones de equilibrio. Sin embargo, en la práctica, las tasas de enfriamiento es más rápido y la naturaleza dendrítica del proceso de solidificación puede ser revelado bajo el microscopio por las variaciones de composición en los brazos de las dendritas, un comportamiento conocido como extracción de testigos, o por la presencia de una segunda fase (Figuras 6.9 y 6,10). Perforación es también un tipo de segregación micro que se discutirá más adelante.

Tamaño de grano y control de tamaño de grano

Se ha observado que el número de núcleos se incrementa con la creciente tasa de enfriamiento y el aumento de hipotermia. Esto tiene un efecto significativo en el grano (cristal) de tamaño. El tamaño del grano puede ser definida como la distancia promedio de un lado de un grano a su lado opuesto de los granos en una estructura policristalina. La distancia se refiere a veces como el diámetro de grano medio a pesar de los granos no son esferas. Cuanto mayor sea el número de núcleos, menos van a crecer antes de que empiecen a subir en contra de sus vecinos. La consecuencia de esto es que los granos individuales será mucho menor y la zona de borde de grano aumentará.

El tamaño del grano y su control son muy importantes, ya que tiene un efecto sobre las propiedades mecánicas de resistencia, dureza, resistencia y ductilidad. Con muy pocas excepciones, es conveniente contar con un tamaño de grano pequeño, a veces llamado un tamaño de grano fino, ya que esto tendrá un efecto beneficioso sobre las propiedades anteriores. Hasta cierto punto, la nucleación y, por tanto, el tamaño del grano puede ser controlado durante el colado por una serie de factores y variables. Estos incluyen:

Tamaño y la forma de una pieza.Velocidad de enfriamiento.Tasa de vertido.Temperatura de colada, es decir, el grado de recalentamiento.Molde o recipiente de temperatura.Molde de material.Impureza contenido.Además de la nucleación y refinación de los agentes de la fusión.

Solidificación en un molde

Cuando el metal fundido se vierte en un molde, que comienza a solidificarse a partir de las paredes del molde interior. Vamos a considerar la situación de los lingotes de fundición en moldes de metal. Porque el muro de metal relativamente frío es más frío que la fusión y, al ser un metal, tiene una alta conductividad térmica y la difusividad térmica, el calor será extraída rápidamente de la capa siguiente a la pared. Habrá una alta velocidad de enfriamiento con un grado relativamente alto de hipotermia. Muchos núcleos se forman por nucleación heterogénea en la pared del molde para producir una zona equiaxial de granos muy pequeños. El término "equiaxial" significa que los granos tienen dimensiones similares a lo largo de todos los ejes dentro del cristal. La zona es conocida como la zona chill. A medida que la interfase sólido / líquido se mueve hacia adentro, el gradiente de temperatura del líquido a la pared del molde es menos pronunciada y el crecimiento de cristales en lugar de nucleación fresco es entonces más probable. Con el crecimiento dendrítico, los cristales (granos) tienden a crecer preferentemente en una dirección opuesta a la dirección del flujo de calor (Figura 6.11).

Fig.   6,11   nucleación   y crecimiento   de una   pared del molde.

No todos los cristales de frío será favorable y orientado por lo que algunos crecerán a expensas de los demás. La extensión de la zona chill es muy limitada y los granos favorablemente orientados a crecer hasta los dedos como los granos hacia el centro del lingote fundido. Estos son conocidos como granos columnares.

¿Hasta dónde van a crecer está determinada por la tasa de extracción de calor y la temperatura de vertido. Si la temperatura del vertido es alto, por ejemplo del orden de 200°C (392 °F) por encima de la temperatura de licuefacción, el gradiente de temperatura entre el llanto del molde y derretir el es alto. El exceso de temperatura se conoce como el recalentamiento. Habrá una tendencia a que los granos columnares de crecer a través del centro del lingote (Figura 6.12). Los últimos rastros de líquido bajarán a lo largo de un plano central y en los aviones se extiende a las esquinas inferiores. Las partículas insolubles que permanecen en el líquido son arrastrados hacia y se concentra en estos aviones. Esto es indeseable porque existe el peligro de que estos planos de debilidad se

pueda agrietar y abrir cuando el lingote se trabajó posteriormente. Obviamente, el riesgo no es tanto si los metales puros y aleaciones de limpieza se lanzan y se tiene cuidado para evitar la oxidación en la masa fundida.

Una microestructura más favorable se obtiene cuando un menor recalentamiento de 50-75 °C(122°F-167 °F) se utiliza. El gradiente de temperatura es menor nucleación heterogénea y puede ocurrir como la temperatura de licuefacción se alcanza en el líquido delante de la promoción granos columnares. En estas circunstancias, los granos equiaxial crecen en las regiones centrales de los lingotes y los planos de debilidad son evitar o minimizar (Figura 6.13).Un recalentamiento más bajo también tiene la ventaja de que hay menos riesgo de oxidación excesiva debido a un sobrecalentamiento.

Fig. 6,12 lingotes fundido con un recalentamiento alto.

Fig. 6,13 vertiendo lingote fundido a baja temperatura

Cuando se lanza en un yeso de inversión o molde de arena, la tasa de extracción de calor a través de la pared del molde es mucho más lenta y por lo tanto la velocidad de enfriamiento dentro de la masa fundida es más lento. Menos núcleos se forman en la pared del molde y dentro de la masa fundida. El resultado es una estructura equiaxial relativamente grande del tamaño de grano mismo, pero orientaciones diferentes en todo el casting (Figura 6.14).

Fig.   6.14   estructura   de grano   de una inversión   o arena   de fundición

Otro factor que afecta a la microestructura de una fundición es su tamaño y forma, ya que esto afecta a la velocidad de enfriamiento, gradiente de temperatura y el tiempo de vaciado. Que influirá también el tiempo necesario para la fundición de solidificar completamente. No es una ecuación, la Regla de Chvorinov, que indica que el tiempo (t) para un casting para solidificar es proporcional al cuadrado de la razón de su volumen (V) y la superficie total (A).

t = cx (V/A)2

Donde c es una constante que depende del calor específico medio del metal, el calor latente de fusión, la densidad del metal, un molde constante, la temperatura de vertido y la temperatura de solidificación.

La regla está razonablemente bien obedecido por las formas simples, tales como esferas, cilindros y placas de longitud infinita. Sin embargo, en la fundición de joyas rara vez es una bendición de formas geométricas simples. En consecuencia, la evaluación cuantitativa de los tiempos de lanzamiento es difícil, y, con toda honestidad, no se requiere siempre se tiene en cuenta que las secciones de gran tamaño o grosor tomar más tiempo para consolidar en comparación con secciones pequeñas o delgadas.

Segregación

El término "segregación" se utiliza para referirse a todas las uniformidades no de la composición en forma de lingotes y piezas de fundición. Hay dos tipos de segregación, es decir, la segregación y la segregación macro micro.

Segregación de las micro, como su nombre indica, consiste en la separación ocurre a través de distancias relativamente pequeñas, como a los límites de grano y en los brazos de dendritas. Diagramas de fase de aleación son muy útiles para dar orientación a la microestructura se espera cuando las aleaciones se solidifican a partir del material

fundido. Sin embargo, su uso supone que la solidificación ha tenido lugar en condiciones de equilibrio donde el enfriamiento tiene que ser muy lento para que los procesos de difusión para igualar las variaciones de composición. En la práctica, las tasas de enfriamiento puede ser tal que el equilibrio no se alcanzan las condiciones. Esto puede conducir a la aparición de las fases no-equilibrio y / o extracción de muestras en la microestructura.

Extracción de muestras es la variación en la composición dentro de una solución sólida de una fase. Se produce cuando no hay tiempo suficiente para la difusión a equilibrar la composiciónentre el primer sólido que se forma en el centro de una dendrita y el sólido pasado a formar en el borde de los brazos de las dendritas. Considere la posibilidad de una aleación de composición X en la figura 6.15. La solidificación se inicia en el punto M en la temperatura de licuefacción Ti. El primer sólido de la fase núcleos tienen una composición determinada en el punto N, es decir, tomar una "línea de interconexión" a través de la L + alfa-fase de campo parael punto N y soltar una línea vertical desde N hasta el eje de la composición. A medida que laaleación se enfría a temperatura T2, en lugar de la composición de la maciza que en el punto O,como lo sería en el equilibrio, la composición del primer sólido que forma ha cambiado muy poco por parte de algunos de difusión limitada a la de U. la nueva formación de un sólido en los núcleos de crecimiento tiene una composición indicada por O. la composición sólida promedio es de entre U y O a K. del mismo modo, a la temperatura T3, donde la solidificación secompleta normalmente en condiciones de equilibrio, el sólido original en el centro de las dendritas de crecimiento sólo ha cambiado a V. El ser sólidas que se forman en la superficie externa de las dendritas tiene una composición dada por P y la composición sólida promedio está en Q. Se sigue, por tanto, que la composición sólida promedio es más rico en un metal que el total de la composición X. Para compensar, todavía debe haber algún líquido presente, con una composición más rica en metales B, es decir, a cargo de S. solidificación no será completa hasta que la composición sólida promedio llega a la composición general X en el punto R y la temperatura T4, que es inferior a la solidificación de equilibrio la temperatura. La última gota de líquido se solidifique tiene una composición dada por Y y el sólido última forma tiene una composición dada por Z.

En la actualidad existe un gradiente de composición (W-Z) en los brazos de las dendritas de la primera alfa sólida para formar en el centro de los últimos en los bordes. El mecanismo de crecimiento dendrítico puede ser obvio en la micro-análisis debido a que el gradiente de la composición puede aparecer como variaciones de color en los brazos de las dendritas, como se vio en la figura 6.9. Esto es particularmente cierto para las aleaciones de oro y base de cobre en adiciones de aleación afectar el color de los metales de los padres.

Es "'extracción de muestras" de un problema en la producción de piezas de fundición? En términos generales, para las aleaciones de metales preciosos utilizados para la joyería y artículos de metal decorativos, la respuesta es "no" Esto es porque ellos son dúctiles y maleables. Puede ser un problema para algunas aleaciones de alta resistencia usados

para los componentes de ingeniería. Extracción de muestras podrá ser removido por posteriores tratamientos térmicos a largo plazo de recocido a altas temperaturas justo por debajo de la barra oblicua o por una combinación de trabajo y recocido. Ambos métodos de mejorar la difusión de los átomos en el sólido para equilibrar la composición. Sin embargo, esto no es necesario para las piezas de joyería.

Otros no-equilibrio estructuras se pueden encontrar en los sistemas con reacciones eutécticas. Un buen ejemplo es la plata esterlina en un 92,5% de Ag Cu 5.7%. El diagrama de equilibrio (Figura 5.7) indica que se debe consolidar a una sola fase de una solución sólida antes de precipitar posteriormente algunos beta-fase. En la práctica, ya que a menudo todavía hay líquido presente en no-equilibrio de fase cuando la temperatura eutéctica de 779 ° C (1434 ° F) se alcanza, se producirá la reacción eutéctica de alfa + beta. La microestructura de no equilibrio de la plata esterlina reparto a menudo consisten en la fase primaria a-dendritas rodeado por una pequeña cantidad de la mezcla eutéctica de pequeños cristales de alfa + beta (Figura 6.10).

Contracción

Considerable contracción se produce durante la solidificación, porque los átomos de tomar posiciones en la red cristalina y, al hacerlo, se vuelven mucho más apretadas. Esto se muestra en la figura 6.16. Térmicamente la masa fundida se contrae cuando la temperatura no hasta que el liquidus se alcanza. A continuación tendrá lugar una contracción de volumen pronunciados o contracción durante el proceso de solidificación. Esto ocurrirá en la temperatura de congelación Considerable contracción se produce durante la solidificación, porque los átomos de tomar posiciones en la red cristalina y, al hacerlo, se vuelven mucho más apretadas. Esto se muestra en la figura 6.16. Térmicamente la masa fundida se contrae cuando la temperatura no hasta que el liquidus se alcanza. A continuación tendrá lugar una contracción de volumen pronunciados o contracción durante el proceso de solidificación. Esto ocurrirá en la temperatura de congelación característica de un metal puro o en un rango de la fase líquida a la solidificación de las aleaciones. A partir de entonces, el sólido seguirá contrayéndose térmicamente al disminuir la temperatura de enfriamiento. La contracción de volumen para la mayoría de los metales se encuentra en el rango de 3-7%.

FIGURA 6.16 (FALTA LA PAGINA 82)

Las implicaciones prácticas de la contracción serán discutidas en el capítulo 11.

Capitulo Siete

Principios de Trabajo y recocido

Breve mención se hizo en el capítulo 2 de trabajo en frío y la dureza del trabajo y sus efectos sobre las propiedades mecánicas de los metales y aleaciones. En este capítulo vamos a explorar los mecanismos de endurecimiento por deformación y posteriores procesos de hibridación, junto con los cambios microestructurales que ocurren durante el trabajo y el recocido.

Los principales objetivos de trabajo, de procesamiento de la deformación también se llaman, son los siguientes:

a) destruir la micro estructura del elenco original y sustituirlo por una estructura más fuerte y más resistente, y

b) para producir una forma particular, por ejemplo, láminas, alambre, varilla, estampación, o una pieza hecha a mano.

De trabajo se puede realizar a temperaturas donde los procesos de recocido se producen casi simultáneamente, conocido como el trabajo en caliente, o a temperaturas relativamente bajas, de trabajo en frío, en cuyo caso un tratamiento por separado de recocido es necesario si la restauración de la suavidad y la ductilidad es necesario. En general, los metales y aleaciones tienen mejores propiedades mecánicas en su forjado (trabajo o recocido) afirman que en su estado fundido debido a que:

a) el tamaño del grano suele ser menor y más uniforme,

b) la porosidad de fundición tiende a ser cerrada hasta durante el trabajo, y

c) habrá una distribución mejor y más uniforme de las fases en aleaciones multifase. Cualquier rastro de impurezas es probable que tengan un efecto menos nocivo sobre las propiedades mecánicas y la posibilidad de fractura inicial.

Por ejemplo, no es raro que los dientes en el anillo de inversión de fundición montajes de romperse durante el ajuste de las piedras preciosas, mientras que los fabricados a partir de valores forjado es más fuerte y menos propenso a la rotura. Sin embargo, no estoy abogando por que la selección de la inversión no debe ser utilizado para ese propósito, ya que es un proceso de fabricación de los anillos principales.Lingotes grandes de la ingeniería de materiales comunes son inicialmente trabajada en caliente porque esto reduce la energía y los requisitos de carga de los equipos de procesamiento, tales como trenes de laminación y el establecimiento de las prensas. Las últimas etapas de la fabricación son entonces normalmente se hace por trabajo en frío porque es más fácil controlarlas dimensiones y acabado superficial.Debido a que los lingotes de aleaciones de quilates de oro y plata son relativamente pequeños y por ser dúctil, es una práctica común de trabajar en frío directamente después

de la fundición. Lingotes de platino, el paladio y el rodio son a menudo trabajada en caliente a unos 1000 ° C(1832 ° F) antes de trabajar en frío.

Endurecimiento por deformación

Hemos visto (Figura 2.9 repite como Figure7.1) que trabajo en frío aumenta la dureza y la resistencia de los materiales metálicos, y al mismo tiempo hay una disminución correspondiente de la ductilidad restante. El ritmo de trabajo de endurecimiento, como lo indica la pendiente de la curva de resistencia y dureza, es rápido al principio, pero progresivamente disminuye a medida que aumenta la cantidad de trabajo en frío. Fractura se produce cuando la ductilidad residual se aproxima a cero. La tasa de endurecimiento de trabajo "varía entre los metales y aleaciones, en función de factores tales como la estructura cristalina y el comportamiento de la aleación, pero estas diferencias no nos conciernen en este momento.

Fig. 7.1 El effecto de trabajo en frio en propiedades mecanicas

Durante el trabajo en frío, la estructura del grano original, se distorsiona, ya sea de un lingote fundido o de una pieza ya recocido. Los granos se alargan gradualmente a lo largo de la dirección del flujo de metal y son aplanadas. Finalmente, a los altos niveles de trabajo en frío, los límites de grano pierde su identidad como los granos están altamente distorsionadas y una micro estructura fibrosa típica se obtiene (Figure7.2).

Fig.   7.2 El efecto de trabajo en frio en la microestructura de metal   de una sola   fase o   de aleación

La estructura de red cristalina sigue siendo el mismo pero las fibras están formadas por células pequeñas o cristales que sólo se puede ver en aumentos muy altos mediante microscopía electrónica de transmisión.

Cada grano individual es un cristal con una amplia geométrica regular de átomos que forman la red cristalina, como se discutió en el capítulo 1. Cuando los granos se deforman durante el trabajo en frío, debe ser obvio que las diferentes partes del cristal deben deslizarse una sobre la otra (Figura 7.3). Este proceso se conoce como "deslizamiento" y es el mecanismo por el cual los metales y aleaciones suelen deformarse cuando trabajaba (hay otro mecanismo conocido como el hermanamiento de mecánica, pero que no ocurre en los metales f.c.c.).

Fig.   7.3   Esquema simplificado   de deslizamiento   en   una red cristalina

La resistencia de un metal depende de la fuerza o la tensión necesaria para provocar deslizamiento.

Antes se pensaba que este proceso de deslizamiento se produjo como resultado de una ruptura simultánea de todos los enlaces entre los átomos en el plano de deslizamiento, los planos de cristal por el que se lleva a cabo de deslizamiento. Imagínate tocando una baraja de cartas o una pila de monedas de un lado para que las tarjetas o monedas deslizan unas sobre otras. Esta era la teoría de deslizamiento de bloques (como en la Figura 7.3). Sin embargo, es posible calcular la tensión necesaria para hacer esto para cada metal y se encontró que este esfuerzo fue de 1.000 a 10.000 veces mayor que la realmente observada en la práctica.

La resistencia de un metal depende de la fuerza o la tensión necesaria para provocar deslizamiento.

Antes se pensaba que este proceso de deslizamiento se produjo como resultado de una ruptura simultánea de todos los enlaces entre los átomos en el plano de deslizamiento, los planos de cristal por el que se lleva a cabo de deslizamiento. Imagínate tocando una baraja de cartas o una pila de monedas de un lado para que las tarjetas o monedas deslizan unas sobre otras. Esta era la teoría de deslizamiento de bloques (como en la Figura 7.3). Sin embargo, es posible calcular la tensión necesaria para hacer esto para

cada metal y se encontró que este esfuerzo fue de 1.000 a 10.000 veces mayor que la realmente observada en la práctica.

Durante la década de 1920, la tesis fue defendida que los cristales reales contienen imperfecciones, y que entre ellos, eran los defectos de la línea conocida como dislocaciones. Deslizamiento se produce cuando estas dislocaciones se mueven a través del cristal a lo largo de los planos de deslizamiento, rompiendo sólo pocos lazos a la vez. Una secuencia típica para el movimiento de una dislocación se representa en el dibujo de dos dimensiones en la figura 7.4. En realidad, el cristal existe en tres dimensiones y la dislocación se extiende desde el papel como un defecto de la línea, de modo que a medida que avanza, los bonos átomo a lo largo de la línea se rompe y luego rehecho en el otro lado.

Fig.   7.4   Movimiento   de una dislocación   a través de una   única   red cristalina

Una simple analogía se puede representar al considerar una moqueta que se puso en una habitación. Si hay un espacio se queda entre la pared y la alfombra en un extremo de la habitación, sería de ascenso por la pared en el extremo opuesto. Se podría tratar de tirar de la alfombra por el suelo para cubrir la brecha. Esto requiere de mucha fuerza, y corresponde a la deformación por el "deslizamiento de bloques" principio porque uno tendría que romper todos los contactos entre el piso y la alfombra, al mismo tiempo. Alternativamente, se puede ir al extremo opuesto de la habitación y puso al borde de la alfombra en el piso contra la pared. Esto produce una onda en la alfombra, lo que podría ser movido por el suelo, hasta que llega a la otra pared y cubre el vacío. Esto requiere de una fuerza mucho menor, ya que contacto con el suelo se rompe sólo en una pequeña área en un momento dado. Esto es análogo a deslizarse por el movimiento de una dislocación. Este tipo de dislocación que se conoce como una dislocación en arista. Hay otros tipos de trastornos y procesos de deslizamiento, pero no es necesario tener en cuenta que más que el comportamiento es algo similar. No fue sino hasta la década de

1950 que las dislocaciones en realidad fueron observados en láminas delgadas de metales por microscopía electrónica de transmisión.

En realidad, un metal policristalino fundido o recocido contiene un gran número de trastornos, entre un millón y diez millones de líneas de dislocación, 106-107, se cruzan en cada centímetro cuadrado de superficie. La resistencia del metal está relacionada con la tensión necesaria para mover las dislocaciones y deformar el metal. Como el frío avanza de trabajo, más desplazamientos que se generan y más planos de deslizamiento se ponen en acción. Sin embargo, las dislocaciones de pasar la intersección planos de deslizamiento son un obstáculo a los demás, y con el fin de mantenerlos en movimiento (y el cristal deformante), el esfuerzo tiene que ser mayor, es decir, el metal se hace más fuerte, como el endurecimiento se produce.

Con el tiempo, el número de dislocaciones (la densidad de dislocaciones) se incrementa a cerca de 1013 líneas/cm2. En esta etapa, un atasco de tráfico mayoría de las dislocaciones transpira y el movimiento cesa efectivamente. El metal ahora tiene cero ductilidad y cualquier intento de seguir la deformación por el aumento del nivel de estrés hace que se fractura.

Una de las principales causas de grietas en los metales es exceso de trabajo, aunque otras causas son la falta caliente y fría dificultad ya sea debido a la presencia de impurezas o la formación de fragilización o de bajo punto de fusión fases.

Obviamente, durante la fabricación de productos de forja, ya sean semi-fabricados formas, tales como hojas, tubos, cables, etc, o de los productos más estrechamente en forma de oro y plata, es necesario para evitar la sobrecarga de trabajo del metal y restauración de su suavidad y ductilidad de recocido. La cantidad de trabajo en frío permitido antes del recocido depende de las características de endurecimiento del metal o aleación en cuestión. Curva I en la Figura 7.5 muestra un metal con una tasa relativamente alta de la dureza del trabajo que requiere más frecuente el recocido de un metal con una obra menor tasa de endurecimiento (curva II).

Con los metales dúctiles como el oro quilates, plata y cobre, es una buena práctica para recocer después de cerca de 70 por ciento de trabajo en frío. Esto se cuantifica en Hojas y tiras de rodadura como el porcentaje de reducción en el grosor:

%CW = 100 (To-T1)/To

donde A es el espesor inicial, y Ti es el espesor después del laminado.

En el caso de los cambios en la sección redonda o cuadrada a través de móvil o varilla de alambre, que se cuantifica como el porcentaje de reducción en el área de sección transversal. Sin embargo, cuando uno se inclina orfebre y formas un artículo en una mesa de trabajo, no es posible cuantificar la cantidad de trabajo en frío (cepa) inducida. La experiencia debe dictar cuándo recocido es necesario hacer.

Recocido

El principal objetivo del recocido es restaurar la suavidad y la ductilidad de calefacción después de la dureza del trabajo. En este contexto, el proceso puede ser a que se refiere a veces como recocido completo o recristalización de recocido, para distinguirla de los procesos como el alivio de la tensión de recocido, el tratamiento de recocido y el temple de recocido que se discutirá más adelante. Sin embargo, a menos que estas distinciones se hacen, por lo general se puede asumir que el término significa simplemente recocido recocido completo.

El efecto de aumento de la temperatura de recocido en las propiedades de un metal que ha sido trabajado en frío se resume en la figura 7.6. Este gráfico de la propiedad que se mide a temperatura ambiente después del recocido contra el aumento de temperatura de recocido. Bocetos de los cambios que acompañan en la microestructura se ilustra a continuación el gráfico.

En el gráfico se puede dividir en tres grandes áreas de recuperación, recristalización y crecimiento de grano. A medida que la temperatura se eleva, la primera etapa es para los procesos de cierta recuperación tenga lugar. La alta resistencia y ductilidad baja como resultado de la dureza del trabajo son prácticamente sin cambios y parece que hay pocos cambios en la microestructura fibrosa como se observa con un microscopio óptico. Sin embargo, los pequeños cambios en la infraestructura dislocación se puede observar por medio de microscopía electrónica de transmisión que no nos interesan aquí. A pesar de recocido completo no puede ocurrir en esta región, una reducción en el nivel de residuos (interno) hace hincapié en se puede lograr mediante el tratamiento térmico en este rango de temperatura.

Las tensiones residuales se introducen en un metal, ya sea por la deformación no uniforme, lo que ocurre en todos los procesos de trabajo, aparte de simple estiramiento, o por falta de uniformidad de calefacción y refrigeración, como ocurre en el temple (enfriamiento rápido) de las altas temperaturas. Su aparición se discutirá con más detalle en los capítulos posteriores pertinentes, pero la presencia de tensiones residuales en artículos manufacturados pueden dar lugar a problemas tales como corrosión bajo tensión en baja - aleaciones de quilates de oro y fuego grietas en las aleaciones de oro, níquel negro. El nivel de estrés residual puede ser reducido por un relieve de temperatura baja tensión recocido, por ejemplo durante 30 minutos a 250 ° C (482 ° F), o por calentamiento suave con una llama de la antorcha, sin afectar mayormente la resistencia y dureza construido en el trabajo de endurecimiento.

El rango de temperatura importante para el recocido completo es el rango de recristalización. La Figura 7.6 muestra que la alta resistencia y dureza introducido por la dureza del trabajo disminuyen a valores mucho más bajos y, al mismo tiempo, la ductilidad se incrementa a un nivel alto algunas de las células o cristales existentes en la microestructura fibrosa, donde la tensión ha sido localizada el más alto, actúan como núcleos y comienzan a crecer a expensas de la estructura fibrosa que rodea a la producción de nuevos y pequeños, libres de tensiones equiaxial cristales o granos. El crecimiento continúa hasta que la microestructura fibrosa se sustituye en su totalidad por una microestructura policristalina nuevo. Este es el proceso de recristalización y es necesario para el recocido completo. La alta densidad de dislocaciones del metal trabajado en frío vuelve a descender a 106 a 107 líneas/cm2.

A medida que la temperatura se eleva aún más alta, la resistencia y dureza siga descendiendo ligeramente y la ductilidad se eleva a un valor máximo después de lo cual se puede caer en la temperatura del solidus se acercó. En esta región el crecimiento del grano, el cambio más notable en la microestructura es un rápido aumento de tamaño de grano, como algunos granos siguen creciendo a expensas de sus vecinos. En general se recomienda evitar el recocido en este rango de temperatura debido a la presencia de granos de gran tamaño puede llevar a una superficie marcada irregularidad o arrugando durante el trabajo posterior (por ejemplo, en la cadena de decisiones y operaciones de estampado). Esto es particularmente cierto para los 14k de colores dorados, que son propensas al crecimiento del grano excesivo en el recocido, y una razón es a menudo por qué continua cadena de recocido preferido por lotes de recocido de bobinas.

Es más fácil para controlar la temperatura, y por lo tanto el proceso de recristalización, en una sola hebra que en una bobina de alambre o tiras.

La desigualdad es la superficie de la piel de naranja, la llamada debido a la similitud de la superficie del metal resultante de la superficie de la piel de naranja. Que se debe a que los granos individuales se deforman por distintas cantidades en comparación con sus vecinos durante el trabajo en frío. Esto se debe a diferentes orientaciones de cristal con respecto a la dirección de la tensión aplicada. Como resultado, las superficies no en contacto con la herramienta o morir tienen una apariencia arrugada como los granos de tratar de acomodarse a sus vecinos en los límites de grano (Figura 7.7). Esto ocurre siempre, independientemente del tamaño del grano, pero el efecto sólo es apreciable a simple vista cuando el tamaño del grano es grande. Control del tamaño de grano durante el trabajo en frío y recocido es muy importante para asegurar la mejor combinación de resistencia, dureza y ductilidad, y la evitación de la cáscara de naranja.

Hay una serie de factores que afectan el comportamiento de recristalización y por lo tanto, las condiciones de recocido.

Composición

Una buena guía en el caso de los metales puros es asumir una temperatura de recristalización de aproximadamente un tercio de la temperatura de fusión expresada en grados absolutos (degK). Para determinar esto, añadir 273 al punto de fusión en grados Celsius. El resultado es la degK. De oro fino, plata fina, y el cobre libre de oxígeno de alta conductividad se recristalizar a 200 ° C (392 ° F). Plomo puro (Pb) se recristalizar a temperatura ambiente y sólo puede ser trabajada en frío a temperaturas bajo cero. La presencia de impurezas aumentará considerablemente la temperatura de recristalización. La súper pureza de aluminio, por ejemplo, recristaliza a aproximadamente 50 º C (m ° F), mientras que la pureza de aluminio comercial (99,5% Al) requiere 300 ° C (572 ° F). Lo mismo se aplica a la presencia de adiciones de aleación. Segunda fase tienden a inhibir la cristalización del nuevo y con frecuencia es necesario entrar en el rango de solución de una sola fase sólida. Esto explica por qué 18k y 22k oro puede ser completamente recocido a 500-550 ° C (932 a 1022 ^), mientras que el menor requiere quilatages 650 ° C (1200 ° F), y el oro blanco, incluso temperaturas más altas.

La cantidad de trabajo en frío

Una cantidad mínima de trabajo en frío, llama la deformación crítica, es necesario antes de recristalización puede llevarse a cabo. La deformación crítica, que está a sólo 1.2% de un metal puro, pero se incrementa con la creciente complejidad de la aleación, es la tensión mínima que se inicia la nucleación y crecimiento. Cuanto mayor sea la cantidad de trabajo en frío o la tensión, mayor es el número de sitios de nucleación y el más pequeño es el tamaño de grano recocido posterior (Figura 7.8). Es por esta razón que se recomienda que los productos semi acabados se deba dar un mínimo de 50-75% de reducción en frío.

Temperatura y el tiempo

La temperatura a la que completa recristalización se produce depende de:

a) la cantidad de trabajo en frío, las cantidades mayores que el efecto de reducir la temperatura,

b) la hora a la temperatura, las temperaturas más bajas necesitan tiempos más largos, pero los cambios de temperatura tienen un efecto mucho mayor que los cambios en el tiempo de recocido, y

c) la composición (como se mencionó anteriormente).

En la práctica, si el recocido se realiza en un horno, los tiempos de proceso por lotes de recocido son normalmente de 30 minutos. Esto depende del tamaño de la bobina o de la pieza por el tiempo necesario para calentar a la temperatura del horno. Con cadena de recocido continuo, donde el tiempo-a la temperatura suele ser mucho más corta que la cadena se mueve a través de la zona caliente, temperaturas ligeramente más altas son necesarios, pero, como se dijo, habrá una mayor uniformidad y el control de tamaño de grano.

El control de tamaño de grano y las propiedades mecánicas se logra mejor mediante el control de la cantidad de trabajo en frío entre recocidos y el uso de hornos de recocido con la medición precisa de la temperatura y el control. Horno de recocido tiene la ventaja añadida de que la oxidación de la superficie se pueden prevenir mediante el uso de una atmósfera de gas de protección para dar a los llamados "recocido brillante" condiciones. Hornos y atmósferas de gas se discutirá con más detalle en el capítulo 12 sobre el trabajo y la práctica de recocido.

Antorcha de recocido es, y seguirá siendo, ampliamente utilizado en estudios y talleres. Esto es de esperar debido a hornos y equipos de la atmósfera protectora es caro y el costo no puede ser justificado. En estas circunstancias, el juicio de la temperatura correcta de recocido es una cuestión de experiencia y por lo general es evaluado por el ojo en los cambios de color en la superficie metálica, ya que se calienta. Es importante hacer esto en un rincón oscuro de un taller, si la coherencia es que se deben alcanzar, como el juicio de uno de color se ve seriamente afectada por los reflejos de la luz de las ventanas y la iluminación fluorescente.

Por último, hay que recordar que algunas de las aleaciones, en particular el oro quilates de color, que puede ser apagado o se enfría rápidamente desde la temperatura de recocido si se trabaja más se va a hacer. Esto es para prevenir la precipitación no deseados y las transformaciones para el trastorno-que conducen al endurecimiento, pérdida de ductilidad, y el agrietamiento posible (véanse los capítulos 5 y 9).

Capitulo Ocho

Plata y sus Aleaciones

Una revisión completa de todas las aleaciones de plata y su importancia comercial es una tarea imposible para un libro de esta naturaleza. Lo mismo puede decirse de los otros metales preciosos y sus aleaciones. En consecuencia, este y los siguientes capítulos se refieren a la utilización de estos metales y sus aleaciones de oro por los herreros y orfebres en la fabricación de joyería, platería, y otras formas de artículos de metal decorativos.

Plata

Plata en su forma comercialmente puro se refiere a menudo como la plata fina y, por definición, contiene al menos 99,9% de plata (Ag), las impurezas principal menor que el cobre (Cu), plomo (Pb) y hierro (Fe). Plata fina de alta contiene al menos un 99,95% Ag y espectroscópica de plata pura es del 99,999% de plata. Sin embargo, a los efectos de la fabricación de aleación, plata fina comercial se utiliza. Finura se utiliza para describir la cantidad de metal precioso está presente en el metal o aleación en términos de tantas partes en 1000, es decir, la plata comercialmente puro es de una finura no por debajo de 999.

A pesar de plata fina fue utilizado por muchas civilizaciones desde tiempos remotos, principalmente con fines monetarios, pronto se reconoció que carecía de la fuerza necesaria para su uso en la fabricación de artefactos. Resistencia al desgaste es pobre y los cubiertos como es fácilmente abollado y destruido. En general, las adiciones de otros metales para producir una aleación aumentan considerablemente la resistencia, dureza y resistencia al desgaste del metal sin necesidad de tener un efecto perjudicial sobre su ductilidad y maleabilidad. Sin embargo, la alta reflectividad de la plata y el blanco brillante se ve afectada en cierta medida por la aleación. Afortunadamente, las adiciones de cobre hasta cerca de aumentar la fuerza del 10% y la dureza considerable, y aunque el color y el brillo se cambia un poco, el aspecto sigue siendo agradable. Además, la blancura brillante puede ser restaurada por galvanización con plata fina, y esta es una práctica común en el comercio de plata.

En los últimos años, ha habido una serie de aleaciones de plata nueva aparición en el mercado, principalmente con el objetivo de reducir la incidencia de la resistencia al manchado firestain y la mejora de la que se examinará más adelante en este capítulo. Sin embargo, durante siglos, las aleaciones de plata de uso común han sido las aleaciones de plata-cobre y por lo tanto vamos a empezar por considerar las características de estas aleaciones.

Las aleaciones de cobre-plata

Los más comúnmente utilizados en plata de aleación de cobre a través de los siglos ha sido y sigue siendo de plata de ley en el 92,5% de Ag y Cu del 7,5%. Se convirtió en la

norma jurídica reconocida en el Reino Unido en el siglo 14, aunque la Ley de Contrastes del Parlamento sólo se especifica el contenido de plata y no la adición de aleación restante. Porque la plata esterlina es ampliamente utilizado en todo el mundo, que se refiere a menudo como estándar de plata.

Las Aleaciones de Una Composición Muy parecido al estilo de la libra esterlina de plata fueron utilizados Por los Romanos, revelada una Través de Análisis de Objetos de plata romanas de como El tesoro de Mildenhall en El Museo Británico. Hay Una serie de explicaciones de Como El Término "libra esterlina", apareció en el idioma inglés, pero sí cree que. mas la que es probable durante el Siglo 12 dC, El Rey Enrique II Trajo Fundidores expertos y falsificadores de la Región de Easterling Alemania párrafo mejorar y estandarizar La Moneda Que se estaba Convirtiendo en degradado. Desde entonces, libra esterlina El patrón ha sido reconocido.

En 1696, El Estándar FUE criado en Inglaterra DESDE 925 958 una finura porque la conversión de moneda de plata en la placa de forjado estaba interfiriendo con La Secretaría de Economía. Este fue el estándar de Britania y desde 1696 hasta 1720 fue la única norma legal en Inglaterra párrafo los cubiertos. Inevitablemente, El Contenido de cobre inferior significa una reducción de la dureza y resistencia y que resultó indeseable ser. En Consecuencia, el patrón libra esterlina fue reintroducida en 1720, un través de la norma Britania sí ha mantenido una opción en El Reino Unido. Recientemente, las Oficinas de ensayo del Reino Unido Han reconocido 999 y 800 varas de plata, derivado del este último hecho de que las aleaciones que contienen entre 80% y El 92,5% de Ag. sí utilizan el párrafo de La Plata, Sobre todo en Europa.

El plazo de plata Britania no debe confundirse con el metal de Britania, Qué es Una Aleación de Estaño y 92% al 6% de antimonio y 2% de Cobre (Una forma de Estaño) y FUE Utilizado párrafo las clases Más barato de galvanizar una los 19 Principios de Siglo ya 20.

El diagrama de fase de equilibrio para Ag-Cu se ha descrito en el capítulo 5 (véase la Figura 5.7). La Figura 8.1 muestra cómo la dureza, la resistencia y ductilidad variar la proporción de los aumentos de cobre. Como se señala en el capítulo 6, la solidificación y enfriamiento de plata de ley 925 es bastante rápido durante la colada y la solidificación normalmente no es completa hasta que la temperatura eutéctica de 779 ° C se alcanza. En estas circunstancias, una estructura no-equilibrio de primaria cristales dendríticos de una fase-rodeado por una estructura eutéctica de una mezcla finamente dispersos de pequeños cristales de alfa + beta se obtiene (Figura 6.10). Reti ha descrito el comportamiento de solidificación de no equilibrio de plata de ley con más detalle (véase Bibliografía).

Raub ha descrito una característica adicional de la solidificación de no equilibrio que ocasionalmente se produce cuando se emitan las barras de plata de ley. En un fenómeno conocido como la "segregación inversa", una rica en cobre fina capa aparece en la superficie. A primera vista, esto parece ser contrario a lo que debería ocurrir de acuerdo con el diagrama de fase. Cuando la aleación fundida comienza a solidificarse en el pared de molde de metal, los primeros cristales que se forman son mucho más ricas en plata que el total de 925 composición según lo previsto en el diagrama. Si son densas y libres de porosidad interconectada, el problema no se produce. sin embargo, si hay la porosidad , dentro de la fusión es más rica en cobre, y debido a la presión ejercida por el crecimiento de cristales, esto puede ser empujado a través de los poros hacia el exterior dando una capa rica en cobre aparente, es decir, la segregación inversa. puede ser necesario a la máquina de la fina capa segregados antes de su posterior procesamiento.

Con productos de forja, la estructura en bruto de colada es modificada por una combinación de trabajo y recocida. La estructura de recocido final es esencialmente una solución sólida de la fase alfa-tal vez con una cantidad muy pequeña de la actual fase beta como pequeños sub-microscópicas partículas (Figura 8.2). Si alguno (de 3 fases está presente depende de la temperatura de recocido final y si se ha apagado a partir de esa temperatura. El diagrama de fase indica que es necesario superar aproximado: 745 ° C (1373 ° F) para asegurar la completa solución de (3 de nuevo en una solución sólida monofásica de a. el rango de temperatura entre 745 ° C (1373 ° F) y la temperatura eutéctica de 779 ° C (1434 ° F) o incluso la temperatura de solidificación de equilibrio aproximado: 81O ° C (1490 ° F) es pequeño y existe el peligro de sobrecalentamiento cuando recocido y conseguir fusión incipiente. Esto es particularmente cierto cuando la antorcha de recocido. en consecuencia, lo más seguro es recocido a una temperatura ligeramente inferior, en cuyo caso una pequeña cantidad de beta-fase se mantiene. Enfriamiento en agua a la temperatura de recocido se hace para evitar precipitación de fase beta y para dar la aleación de su condición más suave y dúctil más.

Usted se dará cuenta de las figuras 8.2 y 6.10 que la microestructura recocido es completamente diferente a partir de una estructura de fundición. El tamaño de grano es mucho más pequeño y el grano, las fronteras tienden a ser más rectos. Hay también algunas estructuras de lados paralelos dentro de los granos. Estos son conocidos como "los gemelos de recocido" y que son característicos de muchos recocidos metales f.c.c. (pero no todos). Surgen debido a un ligero cambio en la orientación de los planos de cristal y las direcciones dentro de un grano particular, pero nos interesan más allá.

Durante muchos años, el cadmio (Cd), hasta alrededor del 4%, se añadió a la plata y el cobre para hacer algunas soldaduras y una aleación de plata de ley especialmente adecuado para el hilado y chainmaking. El uso de cadmio ha sido prohibido en muchos países, y con razón, debido a sus propiedades tóxicas. El cadmio tiene una alta presión de vapor, y cuando la calefacción o la fusión de aleaciones que contienen cadmio, el vapor aparecen y se oxida para formar gases de color marrón de óxido de cadmio (CDO), que es altamente tóxico si se inhala. No basta con tener buena vía de escape y sistemas de ventilación, ya que si se libera en el aire, cae al suelo y afecta a la cadena alimentaria. La ingestión de cadmio es igualmente peligrosa. La adición de zinc es preferible a las de cadmio por razones de salud.

Endurecimiento por precipitación

No se conoce comúnmente entre los herreros de plata-plata de ley que se puede reforzar considerablemente mediante un tratamiento térmico especial atención a los objetos fabricados antes del acabado final y pulido. Esta es la precipitación o el endurecimiento que se ha descrito, en principio, en el capítulo 5. La primera etapa es dar a los elementos de una homogeneización de recocido (tratamiento de recocido por solución) a temperatura de, por ejemplo, 30 minutos seguido de enfriamiento inmediato en el agua para mantener la fase de solo uno como una solución sólida sobresaturada a temperatura ambiente. Esto le dará a la aleación de su condición más suave, que para el 7,5% de plata esterlina Cu es una dureza de 55-60 HV. En teoría, la temperatura de la solución de tratamiento completo debe ser superior a 745 ° C (1373 ° F). En la práctica, esto puede conducir a indeseables engrosamiento del grano y la distorsión de objetos y que es mejor

para bajar la temperatura ¬ tura de aproximadamente 730 ° C (1.346 ° F). Con ello se mantiene una pequeña cantidad de sub-microscópicas fase de beta-partículas que el pin de los límites de grano lo que minimiza el crecimiento de grano excesivo. El envejecimiento de la elementos de la solución tratada a 300 ° C (572 ° F) durante una hora aumentará la dureza de alrededor de 140HV. Fischer-Buehner ha demostrado que incluso solución de tratamiento a 700 º C (1292 ° F) le dará una dureza de alrededor de 120 después de envejecimiento a 300 ° C (572 ° F).

Una serie de factores que influyen en los valores de dureza, resistencia y ductilidad en endurecimiento por precipitación. Los cambios en el tratamiento de solución, la temperatura de recocido, y la hora en que la temperatura puede jugar un papel. La velocidad de enfriamiento después del tratamiento es importante en la solución de que el enfriamiento en el agua asegura la retención máxima de la sobresaturada una sólida solución, mientras que un ritmo más lento hará que algunas precipitaciones y el crecimiento de la fase beta. Temperatura y el tiempo de envejecimiento tienen una importante influencia de la temperatura, menor envejecimiento puede dar una mayor dureza, sino que requerirá más tiempo para llegar a la dureza del pico. Las temperaturas más altas de envejecimiento permitirá a la dureza máxima a alcanzar en un tiempo más corto, pero el pico puede ser a un valor inferior. Si el tiempo de envejecimiento a temperatura es demasiado largo, la dureza, se reducirá del valor máximo para esa temperatura. Esto es sobre el envejecimiento y que se debe al crecimiento de las partículas sub-microscópicas de la fase beta ya que la estructura intenta volver a la condición de equilibrio se ilustra en el diagrama de fase.

De ello se desprende que no habrá condiciones óptimas para el tratamiento de solución, temple, y el envejecimiento con el fin de lograr la mejora de las propiedades deseables en un tiempo de proceso razonable, que es más alta dureza pueden ser alcanzables, pero el tiempo de envejecimiento sería inaceptablemente largo. También es evidente que un cierto grado de control sobre la temperatura y el tiempo que se requiere y esto sólo puede lograrse con realismo utilizando hornos para el tratamiento de la solución y el envejecimiento.

Aunque se ha demostrado que hay ventajas de aumento de fuerza y resistencia al desgaste en la plata que se ha endurecido la edad como una etapa final de elaboración antes de pulido final, hay un gran inconveniente. El tratamiento no puede ser aplicado a las piezas que tienen las uniones soldadas por la sencilla razón de que las temperaturas de soldadura están por debajo de la temperatura de tratamiento de solución. Si los elementos son soldados y después se trata la solución, las articulaciones se derriten y el tema se cae a pedazos. Si las partes individuales son tratadas solución y envejecido, el acto de soldadura a una temperatura mucho más alta que la temperatura de envejecimiento provoca graves sobre el envejecimiento con la consiguiente pérdida de dureza y resistencia.

Fischer-Buehner ha demostrado recientemente que es posible endurecer 925 Ag-Cu-110HV a partir del estado fundido de la cera perdida de inversión sin un tratamiento de homogeneización solución separada recocido que se requiere sea entregada los frascos

se apagan en el agua dentro de un rango estrecho y crítico de tiempo después de la colada (-4 minutos). Con este proceso, algunos de dispersión de las propiedades que se esperaría.

FIRESTAIN fuego mancha

Un problema importante que los orfebres han tenido que lidiar con el largo de los siglos es el hecho de que las aleaciones de plata-cobre muestran oxidación de la superficie cuando se calienta. De oxígeno en el aire que rodea reacciona con el cobre en la aleación para formar óxido de cobre negro (CuO) en la superficie y sub-escala de gris rojizo óxido de cobre Cu20. La aleación de plata tendrá un aspecto ennegrecido que se conoce como "firestain" o "escala de fuego." Los artículos inmersos se calientan en un instante, por ejemplo, 10% de ácido sulfúrico se disuelve la capa de óxido de la superficie, dejando una capa de casi plata fina. En este proceso, el cobre en la superficie de la aleación se ha eliminado.

Sin embargo, la formación de sub-escala puede permanecer por debajo de esta capa en escabeche, sobre todo si los tiempos de calentamiento han sido durante mucho tiempo lo que permite una mayor penetración de oxígeno. Pulido posterior continuación, puede revelar esta capa firestain.

Hay una serie de métodos para prevenir o minimizar la formación de firestain. En primer lugar, el recocido y las operaciones de soldadura se puede hacer uso de hornos con una protección controlada en-atmósfera que impide la formación de óxidos metálicos. El tema de los hornos y atmósferas se discutirá con más detalle en los capítulos 12 y 13. Sin embargo, la práctica de los plateros son más propensos a utilizar la calefacción de la antorcha en el banco donde la prevención de la oxidación es más un problema. Algunos trabajadores de la pintura con elementos de una solución que contiene los flujos de la protección de superficies sometidas a la calefacción, pero este es un paso de procesamiento adicional. Otros aceptan que firestain se produce y se espera que se mantenga al mínimo, garantizando que los tiempos de calentamiento y las temperaturas no sean excesivos. Cuanto mayor sea la temperatura o el más largo es el tiempo de calentamiento, mayor es la profundidad de la penetración de oxígeno y la mayor es la profundidad de la firestain. Pulido final se puede conseguir por debajo de la capa de firestain pero se requiere tiempo y experiencia para hacer esto. Es posible eliminar rápidamente las capas superficiales por un proceso conocido como electrostripping donde el elemento se usa como ánodo en un tanque electrolítico. Sin embargo, esto puede ser costoso en términos de la cantidad de plata perdido en el proceso. Alternativamente, firestain feos pueden ser ocultados por electrólisis chapada artículos de plata después del pulido final.

Algunos se han hecho progresos en los últimos años en el desarrollo de las aleaciones de la norma de ley que son resistentes a firestain formación y éstos serán discutidos más adelante en este capítulo.

Empañando

Es bien sabido que empaña la plata cuando se expone a la atmósfera. Inicialmente, la superficie se cubre con pecas de color marrón amarillento que gradualmente se convierte en una película continua y se oscurece hasta que se convierte en negro. En esta etapa, la película empañar es relativamente gruesa y un considerable esfuerzo tiene que ser gastado en su retirada y la restauración de la superficie de su brillante brillo original. Empañando es una forma de corrosión. Tuccillo y Nielsen define como empañar "la decoloración visible detectable de un metal causado por una delgada capa adherente de un producto de reacción, tal como un óxido o sulfuro de uno, inducida por una reacción química entre el metal y su medio ambiente". En general se reconoce que la película manchar la plata se compone principalmente de sulfuro de plata (Ag2S).

La reacción de empañar dice que es más frecuente es:

2Ag + H2S + 1 / 202 -> Ag2S + H20

donde el H2S es vapor de sulfuro de hidrógeno (que por cierto, tiene un olor a huevos podridos). Se sabe que no empañar fácilmente llevará a cabo en ausencia de oxígeno y la humedad. La presencia de azufre es necesario para las reacciones de empañar proceder y esto puede ser en forma de:

contaminantes atmosféricos, como el H2S y el dióxido de azufre (S02)

la transpiración humana, que es afectada por la dieta y la salud

los alimentos ricos en azufre, como los huevos, cebollas y especias

los cosméticos y productos de limpieza

los materiales de embalaje

La tasa de de este proceso se ve afectado por:

la naturaleza del medio corrosivo

la humedad relativa

la temperatura

la iluminación, por ejemplo, efectos de calentamiento causado por la iluminación, por ejemplo en los escaparates

los factores metalúrgicos, incluida la aleación de composición, la historia térmica, la micro, la cantidad de trabajo en frío, y la calidad de la superficie.

Matt y superficies texturadas empañar más rápidamente que las superficies muy pulidas, debido a su mayor superficie. Aleaciones de plata-cobre empañar a una tasa mayor que la plata bien, porque la plata y sulfuros de cobre están presentes y los óxidos de cobre también se han detectado en la película.

Las pruebas de resistencia deslustre

Hay tres tipos principales de pruebas para evaluar la resistencia al manchado. En uno de ellos, la prueba de Tuccillo-Nielsen, las muestras patrón se sumergen en una solución de sulfuro de sodio a horas fijas, y la película empañar acumulación se registra. Un segundo tipo consiste en exponer muestras de vapor de la flor de azufre a 50 ° C (122 ° F) y 75% de humedad relativa. En tercer lugar, es la exposición a la tioacetamida vapor a temperatura ambiente y 75% de humedad relativa. Esta última prueba se ha utilizado en la industria del reloj y las joyas y se define por la organización estándar en ¬ internacional ISO 4538:1995 en.

Existen varios métodos para evaluar cuantitativamente el grado de empañar la mayoría de los cuales son demasiado sofisticados para discutir aquí, pero una es utilizar el sistema CIELAB se describe en el capítulo 1. Mide el cambio en el color de la superficie y, por tanto, la L *, a * b * en comparación con una muestra intachable.

La eliminación de empañar

A pesar de algunos de los métodos empañar protección que están disponibles, a menudo es necesario para limpiar la plata que está en constante uso, tales como vajilla. Eliminación de empañar se realiza ya sea mecánica o química. Limpieza mecánica se compone de la abrasión con un polvo finamente molido, como la tiza o el rouge joyeros, compuesto en forma de pasta y se extiende sobre un paño de limpieza adecuado. Esto no sólo elimina la película, sino empañar pule la superficie de plata. Un número de productos patentados están disponibles en el mercado que se pueden comprar en tiendas de joyería y ferreterías.

La limpieza química consiste en la inmersión en una solución que disuelve la película deslustra ni se reduce de nuevo a la plata. Soluciones adecuadas son el tiosulfato de sodio o amoníaco en el agua. Algunas soluciones propietarias contienen compuestos de cadena larga alifáticos molécula que es sorprendente que contienen azufre en el extremo activo de la molécula. Para estos efectos activos se adhieren a la superficie de plata limpia para producir una fina película protectora transparente.

Protección contra el deslustre

Una cantidad considerable de tiempo, dinero y esfuerzo se ha gastado más de las últimas décadas para encontrar medios de proteger a la plata y sus aleaciones en contra manchas. Por lo menos, la plata debe ser envuelto en papel de seda empañar anti "o bolsas de plástico selladas para proteger la superficie cuando no se utiliza. Papeles de envolver la mayoría de los propietarios contiene cloruros en el proceso de blanqueado

utilizado en la fabricación de papel. En presencia de aire húmedo, que reaccionan con las sustancias que contienen azufre en forma de vapor de sulfuro de hidrógeno que, a su vez, los ataques de la plata. Contra el oscurecimiento papeles están impregnados de sales como el acetato de cobre que absorben preferentemente sulfuro de hidrógeno y prevenir los ataques.

Un segundo enfoque consiste en aplicar una capa ultra delgada en el artículo final. Nitrocelulosa clara y lacas otros puede ser aplicado por pulverización o inmersión. Más recientemente, los recubrimientos de conversión de cromato que dar una capa transparente de óxido de cromo y la electroforesis que deposita una capa de polímero se han desarrollado. Desafortunadamente, estos revestimientos son fácilmente contagiado y son sólo de uso para temas tales como piezas de museo. Además, hay una tendencia a que estas capas para dar un ligero tinte amarillento a la superficie. Rodio dará una superficie libre de empañar, pero la reflexión se verá afectada un poco y con el tiempo se desgastan con el uso continuo.

Aleación de Firestain y empañar la resistencia

Una línea de ataque para superar los problemas de ambos firestain y empañar ha sido el desarrollo de aleaciones de plata con otras adiciones de aleación. Esto sólo se puede hacer siempre y cuando las siguientes restricciones se superen:

los gastos

ensayo y la acuñación legislación debe ser obedecido

de la aleación debe tener el mismo brillo de Silver Standard

un alto grado de confortabilidad se requiere

de recocido y los procedimientos de soldadura son factibles

Una serie de aleaciones han aparecido recientemente en el mercado que dicen ser firestain y / o manchar resistente y contienen elementos como el estaño (Sn), zinc (Zn), indio (In), silicio (Si), o el germanio (Ge). Por ejemplo, una aleación Ag-Cu-Ge que contiene aproximadamente 1% Ge desarrollado por la Universidad Johns ha tenido cierto éxito en las aleaciones comerciales bajo la marca comercial denominada 'Argentium ®. Tiene un alto grado de resistencia firestain y empaña muy lentamente dando una película amarillenta que puede ser borrado. Se debe tener cuidado de seguir las instrucciones del fabricante cuando se utilizan estas aleaciones como los procedimientos recomendados tales como la fundición, el recocido y soldadura pueden diferir de las de los más conocidos de plata y cobre, las aleaciones.

Plata Oxidada

La plata se oxida término se utiliza para describir una técnica de patinado por el cual las partes de artículos de joyería de plata y decorativos de plata se trata de dar colores que van del azul a través de morado a negro para contrastar con el brillo blanco brillante de plata. El nombre es un nombre inapropiado, ya que es en realidad una formación acelerada de una película de sulfuro y no la oxidación con aire u oxígeno. El tratamiento consiste en pintar la superficie con una solución de sulfuro de amonio o un compuesto similar a veces con un ligero calentamiento. Por otra parte, las piezas se pueden colocar en un recipiente con un hígado de una solución de azufre.

Propiedades de las aleaciones de plata

Tabla 8.1 proporciona los rangos típicos de fusión y las propiedades mecánicas de las aleaciones de plata. Esta pretende ser una guía, porque hay algunas variaciones en los datos publicados a partir de diferentes fuentes.

Capitulo Nueve

Oro y sus Aleaciones: Las medallas de oro Quilates

Al igual que con la plata, es una práctica común para los traficantes y refinadores de oro para expresar la calidad del oro en términos de finura en partes por mil para que podamos decir que el oro puro tiene una finura de 1000. El grado más bajo que normalmente se considera aceptable para la fabricación de la joyería es "bar good delivery" a 995 finura producidos, por ejemplo, por el proceso de Miller se describe en el capítulo 4. Esto puede ser perfeccionado por el proceso electrolítico de 999.5, 999 a 9 o hasta 999,95. Las impurezas principales de 995 y 999,5 de oro son de plata, cobre, hierro, PGM y el plomo. Impurezas de plomo tendría que estar en un nivel extremadamente bajo, debido a su efecto perjudicial sobre la viabilidad de oro y sus aleaciones. Tan sólo un 0,02% (200 partes por millón) causará grietas catastróficas debido a la formación del compuesto intermetálico Au2Pb en los límites de grano. Los requisitos químicos de lingotes de oro en términos de niveles de impurezas aceptables son dados por la American Society for Testing Materials ASTM especificación B-562.

El oro puro es demasiado blando para ser usado para la fabricación de joyería, aunque se ha avanzado considerablemente en los últimos años para mejorar la fuerza y la dureza de 990-999 medallas de oro por la finura micro aleación (véase más adelante). En consecuencia, el oro es aleado para conseguir las propiedades mecánicas adecuadas para el desgaste de la producción y el servicio de la joyería y otros artefactos. Otra ventaja de la aleación de oro es que el color puede verse afectado significativamente por la elección de aleación añadidos para producir colores que se extienden a través del verde, amarillo, rojo, rosa, y blanco. Es una práctica general en todo el mundo para indicar el contenido de oro de las aleaciones de joyería por quilatage.

Quilatage (Katarage)

Los quilates palabra se cree que han surgido de "kirat" la palabra árabe para la semilla del árbol de algarrobo. Debido a que las semillas tienen las características de tamaño y peso similar, fueron utilizados por los comerciantes africanos y árabes para pesar objetos de oro y otros. Anteriormente, una moneda de oro o de marca pesa 24 quilates. La palabra fue adoptada más adelante para indicar el número 24o partes de un material metálico son de oro. Por lo tanto, es oro puro de 24 quilates (k), 22k de oro significa que 22 de 24 partes de la aleación son de oro, es decir, 100 x (22 / 24) = 91,66% (916 de oro finura): 14k es 14 de 24 partes o 58,33% de oro (por lo general redondeado a 585 finura), y así sucesivamente. Por cierto, los quilates todavía se utiliza en gemología para denotar el peso de una piedra preciosa, un quilate métrico haber sido estandarizada a 0.2 de un gramo. En el Reino Unido, la aplicación es sinónimo de "quilates" (ct).

La tabla 9.1 da los quilatages comúnmente aceptada en términos de finura y el porcentaje de contenido de oro. Entre 1854 y 1932, los 12 'y 15' normas quilates fueron reconocidos en el Reino Unido, pero fueron reemplazados en 1932, cuando el estándar de 14K se presentó. Las normas aceptada variar en cierta medida en los diferentes países que tienen un sistema de ensayo y la acuñación en cualquier otra legislación. Por ejemplo, el Reino Unido ha reconocido cuatro estándares legales desde 1932 a los 22, 18,14 y 9 quilates, aunque el 22 y 18 de las normas se remontan muchos siglos. Recientemente, el Reino Unido, ha añadido 990 y 999 estándares de finura. En los EE.UU., el nivel más bajo es de 10k y en Alemania es de 8K. En el Medio Oriente el estándar preferido es 21k y en China, que tradicionalmente ha sido Chuk Kam aproximadamente 23.75k.

Las aleaciones de quilates de oro que son de uso común pueden ser convenientemente divididas en dos clases, a saber, el oro de color y el oro blanco y cada tipo se considerará por separado.

Color quilates de oro

Las aleaciones de oro quilates de color se basan en el sistema ternario de oro-plata-cobre (Au-Ag-Cu), aunque otras adiciones, en particular, zinc (Zn), puede estar presente sobre todo en las aleaciones quilatage inferior. El comportamiento de aleación en los sistemas binarios y ternarios se ha discutido ya en el capítulo 5, pero es necesario hacer referencia a los diagramas de fases pertinentes a fin de apreciar las características de estas aleaciones.

Como se ha dicho brevemente, el color real de la aleación es dependiente no sólo en el contenido de oro, sino también en los diversos componentes de aleación. Esto queda mejor ilustrado por el ternario Au-Ag-Cu aleaciones de "El triángulo de color" (Figura 9.1). La base triangular que representa composición de la aleación se divide en zonas que indica el color de las aleaciones que tienen una composición dentro de esa área. Las líneas divisorias de cada área, simplemente significan una región aproximada que separa un color de otro en lugar de indicar un cambio abrupto. La relación de plata con cobre tiene un efecto profundo en el que una adición de cobre de alta le da un color rosa-rojo o de color de rosa de oro como era de esperar, desde el color de cobre puro. Del mismo modo, una adición de plata de alta tiene un efecto blanqueador, para que de color amarillo pálido a amarillo-verdoso aleaciones se obtengan. De hecho, para aleaciones de bajo quilate ternario (8 o 9 quilates, por ejemplo) se puede producir una aleación de oro blanco. Cantidades aproximadamente iguales de plata y cobre dan aleaciones ricas en oro amarillo de 9.18 quilates en oro kt. Es interesante notar que la moda ha dictado a veces el color de las joyas de oro. En la época victoriana, medallas de oro rojizo fueron ampliamente utilizados para la joyería, mientras que la tendencia moderna es rica en aleaciones de color amarillo o piezas con una gama de colores, digamos rojo, amarillo y negro en combinación de pulseras, collares, etc. La presencia de otras aleaciones elementos tiene una influencia en el triángulo de color, sobre todo de zinc, que también tiene un efecto blanqueador cuando se añade al oro. La adición de las compensaciones de zinc el efecto enrojecimiento de cobre y permite una adición de plata reducida con el fin de obtener el color amarillo sea necesario.

Se ha trabajado para estandarizar el color de las aleaciones de oro quilates. La tabla 9.2 da la designación y codificación de color para la siembra caja del reloj y las aleaciones de referencia correspondientes establecidos en Europa, como por ejemplo la norma alemana DIN 8-322 (1966). El sistema CIELAB se puede utilizar para asignar L típico *, a * b * El color de los valores de coordenadas de los distintos colores. Los joyeros y plateros de fabricación de América (MJSA) ha elaborado un kit que contiene 14 muestras de 10, 14, y medallas de oro de 18k que tienen composiciones diferentes de aleación y los colores y con superficies mate y pulido. Esto es muy útil para las comparaciones de color para diferentes aleaciones sin la necesidad de contar con los instrumentos sofisticados para medir las coordenadas. Por ejemplo, la aleación 2N'i8 la tabla 9.2 en las siguientes coordenadas de una superficie pulida: L * 90,3, un 0,0 * 26,4 * y b.

Otros efectos de color interesantes han sido encontrados. Un intenso color púrpura se obtiene en una aleación que contiene aproximadamente un 79% de oro y 21% de aluminio (Al). En teoría, esto podría ser contrastados en 18k. Por desgracia, la composición corresponde a la de un compuesto intermetálico se aproxima a AuAl2 que es muy frágil y no se puede formar en piezas de joyería. Mayoría de los compuestos intermetálicos son frágiles y carecen de conformabilidad. El uso de AuAl2 partículas incorporadas en superficies de oro decorativo ha sido reportado y fundición de oro, púrpura se han puesto en joyas de oro similares a las piedras preciosas, pero estos son raros ejemplos. Un hielo azul muy atractivo color se puede obtener cuando el oro aproximado: 46% se combina con el 54% de indio (In) para producir Au2In. Una de color verde oliva y un resultado de oro violeta con la adición de potasio (K) en cantidades de 4,72% y 9% respectivamente. Una vez más, estos son todos los compuestos intermetálicos frágiles.

Propiedades mecánicas de las aleaciones de oro de color Quilates

Esta sección está destinada a dar una indicación de las tendencias que se puede esperar en las propiedades mecánicas de las aleaciones de oro de diferentes karatage y color, ya que sería imposible detallar todas las aleaciones que se encuentra disponible comercialmente. Además, los proveedores de aleación no siempre revelar detalles de las composiciones exactas de sus aleaciones.

Tabla 9.3 se muestran las propiedades típicas de ternario Au-Ag-Cu aleaciones quilates de oro en términos de composición de la aleación, el color y la temperatura de solidificación y para el recocido, trabajado en frío y tratadas térmicamente condiciones. Los valores de oro fino se incluyen para su comparación. El efecto de la Ag: relación de Cu en el color se demuestra claramente. Cabe señalar también que el cobre tiene un efecto mayor que el fortalecimiento de plata cuando aleado con el oro, aunque algún tipo de atención tiene que ser prudente al interpretar los resultados de la karatages menor debido a otros factores metalúrgicos. La razón es que la diferencia de tamaño entre el cobre y los átomos de oro es mucho mayor que la de los átomos de plata y oro.

Metal Radio atómico nm

Oro 0,1442

Plata 0,1443

Cobre 0,1270

nm = nanómetro = 1o 9m (mil millonésima de un metro o una millonésima de milímetro).

Cuando los átomos de cobre se sustituyen en la red cristalina de oro, habrá una mayor distorsión de la red con el fin de adaptarse a que cuando los átomos de plata se sustituyen. El efecto de esto es hacer más difícil para las dislocaciones para moverse por la red y, por tanto, un mayor fortalecimiento y endurecimiento se logra. Esto se conoce como el fortalecimiento de solución sólida.

En general, la fuerza y aumentar la dureza al aumentar el contenido de aleación de hasta un cierto límite, que será más o menos cuando el porcentaje de átomos del elemento de aleación alcanza el 50% del número total de átomos en la aleación.

Un muy buen ejemplo de esto se observa en el sistema de aleación binaria Cu-Au (ver Figura 5.14). En este caso, la resistencia a la tracción es de un máximo de Au-50 de cobre atómica por ciento. Esto se corresponde casi exactamente con Cu% Au-75 en peso., Un oro rojo de 18 quilates. A menudo se dice que las aleaciones de oro 9k y 10k son más duras y más fuerte que el más alto, pero siempre quilatage la comparación se hace con el mismo estado metalúrgico, por ejemplo completamente recocidos, esto no es necesariamente cierto, como muestra este ejemplo. De hecho, es aún menos cierto para ciertas condiciones de tratamiento térmico.

Con el fin de obtener una aleación en su estado más suave completamente recocidos, tiene que ser tratado con una solución a una temperatura en la fase de solo una región del diagrama de fase de equilibrio y luego el agua apaga, si es necesario, para evitar la precipitación de la segunda fase o la transformación de desorden-orden. Todos los 22k de Au-Ag-Cu aleaciones de permanecer una sola fase a la temperatura ambiente y la extinción no deben ser obligatorias. Todas las aleaciones con un quilatage abajo y 18k como debe ser apagado para conservar la solución sólida sobresaturada. El examen de las figuras 5.10, 5.11, 5.12 y muestra que las aleaciones de 18k amarillo tendrá alguna segunda fase a temperaturas inferiores a 375 ° C (707 ° F) y el oro de 18 quilates rojizo se someterá a la transformación desorden-orden a temperaturas inferiores a 410 ° C (770°F), dando una considerable endurecimiento por enfriamiento lento. En consecuencia, se recomienda que las aleaciones de 18k ser recocido en la fase de un solo un campo a 550 ° C (1022 ° F) y se apaga para conservar la posición más blanda. Del mismo modo, debido a que el 14, 10, y las aleaciones de 9k se ven afectados en mayor medida por el ALFA de dos fases 1 + alfa2 región del diagrama ternario, es necesario recocer a una temperatura mayor de 650 ° C (1202 ° F ) antes de apagar.

Otra forma de representar el comportamiento de la aleación del ternario Au-Ag-Cu aleaciones es la construcción de pseudo-binario diagramas de karatages particular. Los ejemplos se muestran en la Figura 9.2 para los 18,14, y las aleaciones de 10k. Estos diagramas se hace tomando un corte vertical de la línea de la composición de una aleación de la base de la composición triangular a través del prisma (Figura 5.9). McDonald y Sistare utilizan estos diagramas para describir no sólo el comportamiento de la aleación de las aleaciones ternarias sino también el efecto de la adición de zinc en las aleaciones ternarias. Es instructivo para desarrollar su enfoque por el examen del esquema de pseudo-binario para las aleaciones de 14k en vertical discontinua líneas separadas el diagrama en tres zonas marcadas I, II y III (Figura 9.3). La composición se representa en la parte superior como porcentaje en peso de plata 0-41.5%, lo que a la inversa es Cu 41.5-0% recordar que el contenido de oro se fija en 58,5%. (La trama de Ag1 lo largo de la parte inferior del diagrama se puede ignorar para nuestros propósitos.) Las dos fases alfa (Au-Ag) + alfa2 (Au-Cu) miscibilidad brecha se extiende al otro lado del diagrama a temperaturas más bajas. Las aleaciones con una composición en la Zona I (verde-amarillo pálido rica en plata y rojo intenso aleaciones de cobre-) puede ser recocido a 550 ° C (1022 ° F), seguido de enfriamiento. Las aleaciones amarillas ricos caen en la zona III y la mayor temperatura de la solución de hibridación de 650 °C (1202 ° F) se requiere. Zona de aleaciones que son fáciles de trabajar porque no tienen ninguna o muy poca la segunda fase. Zona II aleaciones son relativamente fáciles de trabajar siempre y cuando sean una solución de recocido a 650 ° C (1202 ° F) y el agua se apaga. Zona de aleaciones III ocupan gran parte de la región de dos fases y son notoriamente difíciles de trabajar, incluso en estado recocido y temple y son, quizás, el más adecuado para las aleaciones de piezas fundidas.

La situación es aún peor para las 9 y las aleaciones de 10k, porque el diagrama pseudo-binario muestra que la brecha miscibilidad se extiende a mayores temperaturas muy cerca de la temperatura de solidificación de las aleaciones de amarillo intenso. Esto en sí mismo está cayendo debido al contenido de aleación de mayor. Afortunadamente, la adición de zinc mejoran la viabilidad de algunas de estas aleaciones, como se verá más adelante.

Figura 5.14 muestra el efecto de endurecimiento de las aleaciones binarias de oro y cobre. El pico principal en la composición de 18k se debe a la transformación a la fase ordenada AuCu y el pico más pequeño es el orden AuCu3 fase que se encuentra entre las 9 y las composiciones de 14k. Tabla 9.3 muestra los valores típicos después de envejecimiento a las temperaturas recomendadas para aleaciones ternarias otros. Los valores de alargamiento relativamente bajas reflejan la mala ductilidad de la aleación en este estado y la viabilidad tanto pobres.

Fig.   9.3   Pseudo-binaria   diagrama   de   14k   Au-Ag-Cu   aleacionesque muestra   las zonas.

Todo esto tiene una enorme importancia para el trabajo con las aleaciones de oro de color quilates en quilatage de 18k y por debajo. Es esencial que, si las aleaciones que seguir trabajado después de la fundición o recocido instalaciones, deben ser apagado desde el campo de la solución de una sola fase sólida para la máxima suavidad y ductilidad, de lo contrario puede ser demasiado duro y se pueden producir grietas.

¿Hay alguna ventaja en el tratamiento térmico de piezas de joyería? Endurecimiento como una operación final antes de la terminación y pulido asegura que el elemento tendrá su mayor resistencia, dureza y resistencia al desgaste. Además, esto ayudará a dar un buen pulimento. Sin embargo, el endurecimiento tratamientos no se puede hacer fácilmente en un banco con una antorcha como la temperatura y control de tiempo requiere el uso de hornos con atmósfera protectora. Afortunadamente, a diferencia de los artículos de plata de ley, es posible llevar a cabo operaciones de soldadura antes de la solución de recocido, porque las temperaturas típicas de soldadura están por encima de la temperatura de recocido.

Otras adiciones a las aleaciones de oro de color Quilates

Las aleaciones de oro quilates producidos comercialmente a menudo contienen otros elementos aleados, ya que pueden otorgar ciertos beneficios. Dos adiciones comunes son el zinc y / o de silicio.

Los efectos de la adición de zinc son los siguientes:

1) Es un desoxidante cuando se agrega como 0,5-1,0% Zn y puede estar presente en algunas aleaciones de 18k específicamente para este propósito cuando se emitan.

2) Se mejora la fluidez del metal fundido y, por tanto, el rellenado de formularios en la fundición.

3) Se contrarresta el efecto de enrojecimiento de cobre sin tener que aumentar el contenido de plata.

4) Se mejora la viabilidad de un 9,10, y las aleaciones de 14k.

La viabilidad se ha mejorado debido a la adición de zinc disminuyen en la medida de las dos fases alfa1 + alfa2 de campo en el diagrama de fase ternario. A su vez, esto tiene el efecto de aumentar el rango de la Zona I y las aleaciones de la Zona II a costa de la zona III como se ve por las aleaciones de 14k amarillo en la tabla 9.5.

Los efectos de silicio (Si) los incrementos son los siguientes:

1) Se trata de una formación eficaz de prevención de desoxidante cobre y óxidos de zinc.

2) Se mejora la fluidez y el rellenado de formularios en la fundición.

3) Se le da más limpias las superficies de piezas de fundición.

4) Promueve el gran tamaño de grano en piezas de fundición que puede ser indeseable en particular para las secciones delgadas, donde un solo grano puede pasar completamente a través de la sección. Recuerde que los mejores propiedades mecánicas se consiguen con tamaños de grano pequeño.

5)  Hay contenido óptimo de silicio por cada quilatage.

Normandeau y Roeterink han demostrado que los niveles óptimos son:

10k 0,15-0,35% Si

14k 0,09-0,12% Si

18k oro <0,05% de Si

El silicio es prácticamente insoluble en oro y plata, pero es soluble hasta alrededor del 4% de cobre.

En consecuencia, cuanto mayor sea el contenido de oro y plata y, por tanto, menos cobre, mayor es el riesgo de obtener fragilización segunda fase. Grice ha informado recientemente sobre el efecto de la adición de silicio en la fundición de aleaciones de 10k en términos de cambios micro estructural y las propiedades mecánicas.

Quilates de Oro Blanco

Ya hemos visto en el triángulo de color que una aleación de oro blanco se puede obtener si una cantidad suficiente de plata, se añade. Sin embargo, esto sólo puede lograrse a quilatages baja y, aunque estas aleaciones se utilizan en ocasiones para la fijación de piedra, que son demasiado blandos, para uso general. El oro blanco comercial se desarrolló durante la década de 1920 como sustituto del platino, que, entonces como ahora, era mucho más caro. Los requisitos eran una buena resistencia a la pigmentación, buena confortabilidad, la fuerza razonable, y la idoneidad para el establecimiento de piedras preciosas para el establecimiento de piedras preciosas.

Una serie de elementos tienen un fuerte efecto de blanqueamiento o decoloración cuando se añade al oro, en particular, el níquel (Ni), paladio (Pd), platino (Pt), hierro (Fe) y cromo (Cr). La plata y el zinc tiene un efecto moderado. No todos estos son adecuados debido a los efectos adversos sobre las propiedades metalúrgicas y mecánicas. Paladio y níquel dar un efecto significativo en el blanqueamiento quilatages de 18 años y por debajo cuando se combina con los requisitos anteriores y se han utilizado para producir las dos clases principales conocido como el oro blanco de paladio y níquel negro.

El sistema ternario Au-Ag-Pd aleación es esencialmente una serie completa de soluciones sólidas a pesar de algunos pedidos se ha reportado para el binario de Au-Pd sistema. El

triángulo de color para el sistema de Au-Ag-Pd se muestra en la Figura 9.4. Ni los oros en blanco por lo general contienen cobre y zinc. Hay una brecha miscibilidad en el diagrama de fase binario Au-Ni que se extiende en el diagrama ternario fase de Au-Cu-Ni dando la fase dos campo de alfa (Au-Cu) + alfa (Cu-Ni) (Figura 9.5). Esto puede conducir a importantes problemas en la retención de blancura en los oros de Ni-blanco, porque el enfriamiento lento después de la fundición o recocido separación de las causas de fase con la formación de un color amarillo (Au-Cu) y la aparición de un tinte amarillento.

Fig.   9.4   Color de   triángulo   Au-Pd-Ag   para   aleaciones de oro

Fig.   9.5   proyecciones   isotérmico   del diagrama ternario   Au-Cu-Ni

Hay unos pocos paladios, níquel y oro blanco que ofrecen una solución de compromiso entre las dos clases en términos de precio y las propiedades mecánicas.

Normandeau ha revisado las características de los materiales de las medallas de oro blanco (véase Bibliografía). Propiedades mecánicas típicas de las medallas de oro quilates blanco figuran en el Cuadro 9.5.

Paladio - Oros Blanco

Estos pueden ser producidos en todos los quilatages hasta 21 quilates. Una aleación de 22k de oro blanco no se puede hacer porque no hay suficiente contenido de aleación para dar el deseado efecto blanqueador. Estas aleaciones se basan en Au-Ag-Pd o sistemas de Au-Ag-Pd-Zn, posiblemente con algo de cobre y níquel añadido para mejorar la fuerza y dureza. Debido a que el paladio es un elemento de aleación mucho más caro que el níquel, hay una tendencia a sustituir el cobre para reducir costos. Sin embargo, esto reduce el efecto blanqueador y estas aleaciones también pueden tener un tinte amarillento que requiere el uso de rodio chapado a la restauración de la blancura. Las aleaciones con paladio más del 12% tienen un buen color blanco, con un alto grado de suavidad y maleabilidad, lo que hace que estas aleaciones adecuadas para el

establecimiento de piedras preciosas. Las aleaciones se caracterizan por rangos de alto punto de fusión, por lo general 1020-1320 ° C (1870-2408 ° F) dependiendo de la composición, que es mucho mayor que los del níquel y oro blanco de color quilates.

Níquel-Oro blanco

Estos se pueden obtener también hasta alrededor de 20 quilates. Los rangos de fusión suelen 8OO ° C hasta 1050 ° C (1472 ° F a 1922 ° F). El níquel tiene un efecto significativo endurecimiento cuando se añade al oro y aumenta considerablemente la fuerza y dureza. El límite de la proporcionalidad obtenida en las dos condiciones trabajado templado y el frío también se incrementa. El límite superior de proporcionalidad significa que un alto grado de elasticidad se logra y esto hace que el oro Ni-blanco muy adecuado para su uso como resortes, pasadores, etc. Sin embargo, la misma propiedad los hace menos apropiados para el establecimiento de piedras preciosas. Sin embargo, tienen ductilidad suficiente en el estado de recocido para permitir la fabricación en las mismas formas que los del oro quilates de color, sobre todo si el cobre se añade para mejorar su trabajabilidad. Por desgracia, las adiciones de cobre tienen un efecto adverso sobre la blancura y, a menudo un compromiso tiene que ser hecho.

La brecha de miscibilidad en el diagrama de Au-Cu-Ni significa que, en teoría, las aleaciones pueden ser recocidas a 750 ° C (1382 ° F) en el campo de una sola fase alfa, templado y endurecido edad. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, la separación de fases conduce a la pérdida considerable de la blancura y resistencia a la mancha en particular en el quilatages inferior. Además, enfriamiento rápido de recocido presenta alta interna (residual) y hace hincapié en el riesgo de agrietamiento posterior y el fracaso en los artículos manufacturados. Esto, en sí mismo, presenta un dilema como el enfriamiento lento de recocido se incrementará la cantidad de separación de fases. Es por estas razones por las que se recomienda que las aleaciones son removidos del horno de recocido o llama de la antorcha y se permite que el aire frío sobre una plancha de hierro dando así una velocidad de enfriamiento intermedio entre los dos extremos.

Otro problema asociado con el recocido está tomando medidas enérgicas contra incendios. Se trata de grietas que pueden ocurrir cuando un trabajado en frío Ni blanco elemento de oro se expone repentinamente a una alta temperatura de recocido. La razón es que el trabajo en frío las hojas de la aleación con un alto nivel de tensiones residuales. Gracias al rápido calentamiento reduce la fuerza básica de la aleación por debajo del nivel de tensiones residuales por lo que la resistencia a la fractura de la aleación es pronto superada, ocasionando grietas. Cuando es recocido, es necesario calentar lentamente el trabajado en frío el artículo 300 ° C (572 ° F) con el fin de aliviar las tensiones residuales antes de que la resistencia a la fractura cae por debajo de su nivel. Una vez que han sido relevados, el artículo puede ser elevado a la temperatura de recocido completo.

El problema de la alergia al níquel

Un problema adicional con el oro blanco de níquel-ha puesto de relieve en los últimos años. Cerca del 10-15% de la población ° F (en particular las mujeres) es alérgico al contacto de piel con el níquel. Esto puede ser causado por el uso de Ni-joyas de oro blanco, chapado en oro de joyería de moda, donde se deposita la placa de oro en la parte superior de un calco subyacente de níquel, piercings, pulseras, monedas, etc. Las lesiones cutáneas derivadas de la alergia puede ser muy grave y susceptibles de infección. En el año 2000, la Unión Europea (UE) introdujo una legislación obligatoria en todos sus países miembros (y eso incluye a los artículos importados a la UE) que restringen el uso del níquel en joyería y cualquier otro elemento que entren en contacto con la piel y las partes del cuerpo. Por ejemplo, los mensajes del oído y mensajes de perforaciones en el cuerpo no debe contener más de la mitad de uno por ciento de níquel. Además, la liberación de níquel de un elemento en su entorno no deberán exceder de 0,5 microgramos (ug) por centímetro cuadrado a la semana. La liberación de níquel se especifica mediante una prueba estándar de laboratorio en donde los artículos se encuentran inmersos en una solución salina que simula la transpiración. Hay que decir que ha habido informes de que el test de liberación de níquel no siempre da resultados consistentes. La revisión de Rushforth en oro Tecnología No.28 se recomienda para la lectura adicional.

Una de las consecuencias del problema de las alergias es que el oro negro Pd-son cada vez más favorecida, pero su mayor costo no es deseable y las alternativas que se buscan.

Definición de la blancura

Este es un problema espinoso por el hecho de que muchas de las medallas de oro blanco llamado no tiene un alto grado de blancura y hay un gran debate sobre la forma en que el asunto debe ser dirigida a satisfacer a fabricantes, consumidores y organizaciones de las normas comerciales. Corti ha informado de que un resultado probable será definir tres grados de oro blanco.

1) las aleaciones de grado superior que tienen un color blanco bueno y no requieren de rodio.

2) Grado estándar en rodio es opcional.

3) Blanco grado en que debe ser utilizado rodio.

Es posible definir estas calificaciones en términos de índice de amarillo ASTM: D1925 (Tabla 9.6) o por coordenadas de color CIELAB.

Es bien sabido que la plata y sus aleaciones empañar pero no siempre es de agradecer que las aleaciones de oro también se empañen en particular en el quilatage inferior. El oro puro tiene resistencia a la corrosión y no se empañan. A veces los clientes se quejan de los joyeros que la piel y la ropa se han ennegrecido por sus joyas de oro. Es cierto que la abrasión simple con ropa fabricada, más difícil de fibras sintéticas o artificiales que permiten la transferencia de diminutas partículas de metal y debido a que estos son tan pequeños que tienen un aspecto negro. Sin embargo, esto se aplica también a la transferencia de trazas de una película de empañar a pesar de que la propia joyería no puede verse empañada. En otros casos, la joyería puede tomar una coloración marrón clara debido a la formación de una película que empañar lo general pueden ser pulió. En general se reconoce que la película empañar consiste en una mezcla de sulfuros de plata y el cobre (Ag2S y Cu2S).

En realidad no es de extrañar que muchos de los quilates de oro empañar, ya que el metal base y el contenido de plata puede ser muy alto. Por otra parte, en las aleaciones que tienen dos o más fases presentes en su micro estructura, uno de estos a menudo contiene una alta proporción de metal base. Los mismos factores que afectan a empañar de plata y sus aleaciones (que se enumeran en el capítulo 8) se aplican igualmente a los oros del karat. Cuando esto ocurre, se encuentra con más frecuencia con 9 y aleaciones de 10k 14k, aunque pueden ser susceptibles en climas cálidos. Composición de la aleación es una variable muy importante. Por ejemplo, se puede explicar por qué el oro bajo quilates brazalete de cadena se decoloran, mientras que los resultados al final de la cadena no puede. La cadena y los resultados están hechos de aleaciones diferentes de la misma quilatage baja.

Se ha dicho a menudo que las aleaciones de oro en quilates no se deslustran ni ser atacado por los ácidos comunes siempre que el contenido de oro es superior al 50 por ciento atómico. Esta afirmación proviene de la obra de Tammann informó en 1919 y se ilustra en la Figura 9.6 para el sistema ternario de aleación de Au-Ag-Cu. Desde ciento atómico difiere por ciento en peso debido a las diferencias en el peso de los átomos metálicos diversos, el 50 por ciento de la escala atómica de 15.6k para el color amarillo claro (verde) las aleaciones de Au-Ag de 18k rojo Au-Cu medallas de oro. El diagrama (zona A) indica que las aleaciones de 18k y encima que sea inmune a las manchas y ataque ácido. Zonas B y C indican mayor susceptibilidad a los ataques. Sin embargo,

estudios recientes muestran que la declaración Tammann es una generalización y que bajo ciertas condiciones los oros del karat más alto se empañan.

Aparte de las diferencias de composición, la historia de procesamiento también puede afectar la tasa de manchas. Piezas trabajadas en frío o yeso tienden a empañar más rápidamente que las mismas piezas dado un recocido de homogeneización a 650 ~ 700°C (1202 ° F-1292 ° F), seguido de un enfriamiento en agua. Es por esta razón que los oros del karat bajo contenido de zinc tienden a tener una mayor resistencia al manchado. La presencia de zinc aumenta la solubilidad en agua sólida y por lo tanto la homogeneidad de su composición. Por desgracia, la presencia de zinc aumenta el riesgo de la corrosión bajo tensión, a menos que se tomen medidas para aliviar el estrés, los artículos de joyería.

Los consumidores que se quejan de la decoloración debido a la oxidación deben recibir consejos de conciliación. Hay que aclarar que algunas piezas de joyería bajo quilates de oro a empañar ya sea debido a la composición de la aleación o de otros factores como el estilo de vida, medio ambiente, etc. Para minimizar el riesgo de empañar el consumidor:

1) evitar el uso de las joyas de la presencia de líquidos de limpieza doméstica

2) aplicar los cosméticos y perfumes antes de poner las joyas en

3) enjuague con agua limpia tan pronto como sea posible si se usan en piscinas cloradas

4) aceptar el hecho de que es muy poco probable que haya algo malo, ya sea con el metal o el procesamiento y que puede ser necesario limpiar periódicamente los elementos para quitar las películas de óxido y evitar su acumulación.

5) por último, en casos extremos, puede ser posible a la placa de oro duro el tema con un alto quilates de oro, pero hay que reconocer que esto puede desaparecer con el tiempo.

Corrosión bajo tensión

Como su nombre indica, corrosión bajo tensión implica una combinación de una tensión y un ambiente corrosivo. El estrés puede ser uno que se aplica al servicio de un elemento, o puede ser una tensión residual o internas introducidas durante la fabricación. Las tensiones residuales son causadas por la deformación no homogénea durante un proceso de trabajo o por la deformación homogénea derivados de la expansión y la contracción del diferencial durante el calentamiento y enfriamiento. Deformación homogénea significa que la cantidad de deformación o tensión experimentada por el tema varía de un punto a otro dentro de él, ya que se trabaja o se enfría rápidamente.

Un ejemplo simple de la deformación inhomogénea es cuando de laminación en frío de un lingote losa o una gruesa capa de metal. Las capas superficiales se extienden más que el centro, produciendo un efecto de cola de pescado en cada extremo (Figura 9.7). La deformación es homogénea debido a la presión impuesta por rodadura es mayor en las

capas superficiales que en el centro. El efecto de esto es para dar una distribución longitudinal tensión residual a través de la sección transversal donde la tensión es de compresión en la capa superficial y resistencia a la tracción en el centro. El patrón de distribución de las tensiones residuales se muestra superpuesto en el esquema de la sección de laminado. Una manera de pensar de esto es que la superficie quiere ser retenido por el centro, que no se ha extendido hasta el momento y viceversa cuando el centro quiere que estirarse para alcanzar a la superficie. Argumentos similares se pueden aplicar a cualquier operación de trabajo, incluyendo la elaboración de alambre y tubo, estampación, y mano de trabajo en el banco.

A pesar de las tensiones residuales pueden ser introducidos por calentamiento rápido, que efectivamente va a ser el estrés de alivio recocido. Sin embargo, el enfriamiento rápido, por ejemplo de temple, hará hincapié además porque las capas superficiales se enfrían más rápido y, por tanto, el contrato más que el centro más caliente. Finalmente, el centro se llega a la misma temperatura fría, pero sigue siendo el diferencial de presión. Si el nivel de estrés es lo suficientemente alta, la distorsión del elemento puede ocurrir (ver Grimwade, Oro Tecnología No.8, 1992).

El ambiente corrosivo puede ser de productos de limpieza domésticos, amoníaco, cloro de piscinas, las soluciones de decapado y humos. Corrosión bajo tensión, no se producirá en la ausencia de estrés. El problema fue reconocido por primera vez en la India a finales del siglo 19 y 20, cuando las vainas de latón explotaron dentro de la pistola de causar daño a la persona que disparar. El problema se encuentra ligado a la estación del monzón, de ahí el nombre alternativo de "cracking temporada", una combinación de los esfuerzos residuales inducidos por el proceso de embutición profunda utilizados para divulgar los casos y la atmósfera amoniacal. Dado que las aleaciones de oro de 14k de quilatages y menos tienen muchas características de los metales, no es de extrañar que ellos también sufran de corrosión bajo tensión, y esto depende también de la composición de la aleación actual (ver Normandeau, y también Rapson y Groenwald).

Formación de grietas por lo general ocurre a lo largo de los bordes de grano, y se conoce como fallo intergranular. La grieta puede ser iniciado por una irregularidad de la superficie que actúa como recaudador de estrés. La punta de la grieta se expone al ambiente corrosivo creación de superficies frescas y la grieta se propaga alrededor de los límites en la acción de la tensión que es la tensión en la naturaleza. Ejemplos de corrosión bajo tensión en los artículos de oro 9k se muestra en la Figura 9.8 y 9.9. El tiempo que tarda un fallo de la tensión que ocurra la corrosión puede variar desde unos segundos hasta varios meses y depende de la composición de la aleación, el ambiente corrosivo, y el nivel

de estrés. La inmersión en una solución ligeramente acidificados 10% de cloruro férrico (FeCl3) es una buena prueba acelerada de la susceptibilidad a la corrosión bajo tensión.

Fig.   9.8   fallo   de tensocorrosión   en un vástago   de anillo   9k.

Fig.   9.9   Micrografía   mostrando   grietas   intergranulares   en uneslabón de la cadena   9k

Corrosión bajo tensión se puede prevenir, ya sea por enfriamiento lento después de haber trabajado y recocido final o por un alivio de tensión recocido a una temperatura relativamente baja, después de trabajar (normalmente de 15 minutos a 250 ° C a 300 ° C (4820F ~ 572 ° F). Este último tratamiento tiene la ventaja de que las tensiones residuales son eliminados, mientras que el estado endurecida por el trabajo es esencialmente preservado. es que el crédito de los fabricantes de que las fallas de corrosión es mucho menos común ahora, ya que tomar las precauciones necesarias. Sin embargo, siempre debe tenerse en cuenta que tensiones introducidas durante las operaciones de reparación (cambio de tamaño del anillo, por ejemplo) se alivia con el alivio total o estrés recocido.

Golds microaleados (Microalloyed Golds)

Oro puro y oro 22k quilates mayores que tradicionalmente se ha pensado demasiado suave para la mayoría de aplicaciones de joyería, en particular para artículos gemas. Se han logrado en los últimos años en el desarrollo de aleaciones de alta quilates de oro y con la potencia y dureza se aproximan a las de las aleaciones de 18k, sino con un

contenido de aleación mínima a través de una técnica conocida como microaleación. Una de las primeras de estas aleaciones a finales de 1980 era de oro 990 finura que contenía 1% de titanio (Ti). Desde entonces, otras medallas de oro 24k llamados microaleados de finura superior a 995, con un aumento de la dureza y se han desarrollado y algunos están en producción comercial. El enfoque ha sido el estudio de los diagramas de fase de una serie de sistemas de aleación potenciales y seleccionar aquellas adiciones de aleación, donde hay poca solubilidad sólida a temperaturas elevadas, pero prácticamente no solubilidad en oro a temperatura ambiente. Esto significa que el fortalecimiento se logra mediante el recocido seguido de envejecimiento a baja temperatura para precipitar los compuestos intermetálicos. Además, la fuerza se puede mejorar aún más mediante la incorporación de un proceso de trabajo con el envejecimiento. Otros requisitos son que el aditivo tiene una baja densidad y tamaño de los átomos pequeños en comparación con el oro. En general, el mayor éxito se ha logrado con minuto adiciones de aleación de elementos como el calcio y los elementos de tierras raras ligeras, como el cerio (Ce), gadolinio (Gd) y de lantano (La). Debido a que las aleaciones son casi 24K tienen el mismo color, densidad y punto de fusión como el oro puro.

La técnica se ha utilizado con éxito también para la plata y el platino microaleados. Para leer más, los trabajos de Bernardin y Corti se recomiendan.

Capítulo Diez

Los metales del grupo del platino y sus aleaciones

Una distinción importante entre el uso de platino y el uso de la plata y el oro de la joyería y artículos de metal decorativos. Acerca de 70-75% de la producción de oro se utiliza para la joyería y la figura de la plata es de aproximadamente 20%, mientras que hasta 1970 sólo el 7% de la producción de mundos de platino se utilizó para la joyería y las artes. Sin embargo, durante los últimos 30 años ha habido un aumento en el mercado de la joyería del platino, sobre todo en Japón, Europa y los EE.UU., por lo que la cifra para el platino se ha elevado a cerca del 22% de la producción total.

Cuando nos fijamos en la historia del descubrimiento del platino, que se produjo y la extracción en el capítulo 4, se hizo mención de la obra de Tennant y Wollaston en el aislamiento de los seis metales del grupo del platino a principios del siglo 19. Entre 1800 y 1820, Wollaston producido unas 38.000 onzas de platino refinado, que fueron fabricados por las técnicas de metalurgia de polvos de la compactación de polvos de metal en un troquel, el calentamiento a una temperatura por debajo del punto de fusión pero lo suficientemente alta para lograr la unión entre las partículas de metal en polvo (un proceso conocido como sinterización y, finalmente, forjado en caliente para consolidar el metal a la densidad total. El proceso de metalurgia de polvos se utilizó debido a la extracción del mineral producido de platino en forma de polvo y había dificultades en la

fusión y moldeo de platino debido a su punto de fusión relativamente alto. El principal punto de salida fue en la producción de calderas para la producción de ácido sulfúrico.

El platino es un excelente catalizador, ya que promueve las reacciones químicas a gran velocidad mientras que permanece inalterado. Por ejemplo, el ácido nítrico se produce mediante el bombeo de amoníaco y aire a través de hasta 30 capas de fina de platino-10% de malla de alambre de aleación de rodio para convertirlos en gas de dióxido de nitrógeno que, al disolverse en agua, da ácido nítrico. Catalizadores de platino se encuentran en el escape de los automóviles y en la industria de la refinación del petróleo "para convertir gases tóxicos al vapor de agua inocuo y dióxido de carbono.

George Matthey, que se unió a la compañía de Johnson como aprendiz cuando tenía trece años, fue en gran parte responsable del crecimiento de la industria de metales de platino a través de la segunda mitad del siglo 19 y es particularmente conocido por el desarrollo de la aleación de iridio platinums0% utilizado para la las normas imperiales y métricas de peso y longitud. Matthey llegó a ser jefe de la firma fundada por Johnson y los dos nombres se unieron para formar la compañía de fama mundial de Johnson Matthey.

Durante este período, los problemas de platino de fusión a escala industrial había sido superado por Deville y Debray con la introducción de hornos de cal de la cuadra, crisoles de óxido de calcio y magnesio, y las llamas de hidrógeno oxígeno. Estos fueron utilizados hasta alrededor de 1918, cuando la inducción de fusión equipo llegó a estar disponible.

El uso de los metales del grupo del platino (PGM) en Joyería

Platino y sus aleaciones se han utilizado como los metales de joyería tan importante para más de 100 años, porque tienen excelente a la corrosión y resistencia a la oxidación y no manchen. Son metales blancos y perfectamente adaptados a la configuración de piedras preciosas, particularmente diamantes, y tienen una buena maleabilidad. Además, el precio del platino se asegura de que la joyería tiene un valor intrínseco. Sin embargo, su uso en joyería disminuido en gran medida en la mitad del siglo 20, porque la producción relativamente baja de la PGM, junto con su importancia como materiales estratégicos, especialmente en la Segunda Guerra Mundial, significó que tuvo que ser utilizado para otros fines. Fue durante este período que el oro blanco se han desarrollado como reemplazo de los metales blancos para la joyería. El resurgimiento a partir de 1970 ha vuelto a colocar el platino como un metal de la joyería importante. El platino es demasiado blando para ser usado para la joyería y las aleaciones se han desarrollado con una amplia gama de propiedades y usos como se explica más adelante en este capítulo. Diferentes normas de composición existen en todo el mundo. Tradicionalmente en el Reino Unido el estándar mínimo ha sido 950 finura, es decir, el 95% de platino con un 5% de aleación además de conferir la fuerza necesaria y la dureza, aunque las normas son más bajos ahora permitidos. En los EE.UU., los artículos deben contener un mínimo del 50% de platino y un total mínimo de PGM del 95%. Por ejemplo, uno puede ver una referencia a "Platino 14k", que es 58.5% Pt y un mínimo más el 36,5% de otro PGM, por lo general el iridio o el paladio. El Japón acepta todos los niveles 85 a 100% Pt con una aleación de 90%, siendo la más populares.

La salida principal de la joyería de paladio durante el siglo 20 ha sido como elemento de aleación de platino y oro blanco. Un 60% de Pd-40% de aleación de Ag apareció en el mercado, pero esto duró poco y no ha sido utilizado durante décadas. Sin embargo, a finales de 1990 s, y en el siglo 21, el paladio se ha convertido en un metal de la joyería es importante por derecho propio. Las razones para esto son:

1) Es un metal blanco con reflectividad y brillo no muy diferente a la del platino.

2) Su precio en el momento de la escritura es aproximadamente la mitad de oro y una cuarta parte de platino abriendo así un mercado para aquellos que no quieran sufragar los gastos de joyería de platino o incluso joyas de oro blanco.

3) Se tiene una densidad mucho menor que el platino y el oro quilates de alta y por lo tanto el peso del metal para un determinado tamaño de la joyería, por ejemplo un anillo de reparto típico, es menor y esto también es una ventaja económica.

4) maleabilidad excelente.

Recientemente, una serie de aleaciones de paladio se han desarrollado con propiedades de resistencia y la dureza no muy diferentes a las de las aleaciones de platino.

Iridium tiene la densidad más alta de todos los metales. Su alta resistencia y dureza y ductilidad baja significa que tiene que ser trabajada en caliente. En consecuencia, no se puede utilizar en su propio derecho como un metal de la joyería. Se utiliza como un complemento importante de aleación en algunas aleaciones de joyería de platino. Se puede encontrar también como un agente de refinado del grano en las aleaciones de oro quilates de cantidades muy pequeñas, por ejemplo del orden de 0,1%, se agregan para asegurar un tamaño de grano pequeño deseable en las fundiciones. Esto a veces lleva a problemas en su caso el silicio está presente en forma de manchas difíciles de siliciuro de iridio puede formar conduce a dificultades en el pulido con la aparición de marcas de arrastre. Iridium se encuentra a menudo en combinación con el osmio, ya sea como iridosmium cuando predomina el iridio o el osmio osmiridio cuando predomina. Esta combinación ha sido usada para hacer las bolas para bolígrafos.

El rodio es raramente utilizado como elemento de aleación para las aleaciones de joyería, aunque el Pt-Rh 10% y 13% Pt-Rh aleaciones son ampliamente utilizados en forma de alambre de platino-platino-rodio materiales termopar para la medición exacta de las altas temperaturas en hornos. El rodio es favorecido como un recubrimiento galvanizado por una serie de aplicaciones, incluyendo algunos de plata y joyas de oro blanco quilates, porque tiene una buena reflectividad, no se empaña, y tiene buena dureza y resistencia al desgaste.

Rutenio y osmio son apretadas hexagonal (c.p.h.) los metales, mientras que los metales del grupo son la cara cúbica centrada (véase el Capítulo 1). Que son prácticamente impracticables en el estado fundido y se procesan por medio de técnicas de metalurgia de polvos. Sus usos son algo limitadas. Sin embargo, Pt-Ru 5%, y, recientemente, Pd- 5% Ru, son aleaciones populares de la joyería para ciertas aplicaciones.

Las aleaciones de joyería de platino

Normandeau ha informado de que la pureza nominal comercial de platino es 998-999.7 finura con trazas de impurezas de paladio, iridio y rodio. Estos no tienen un efecto deletéreo.La Tabla 10.1 contiene datos para las aleaciones de platino en el uso común. Hay que destacar que los proveedores no siempre se dan composiciones exactas de las aleaciones en sus catálogos, y no es fácil encontrar datos de ensayo de tracción para todas las aleaciones.

El Pt-Ru 5% y un 5% las aleaciones de Cu son ampliamente recomendados para el trabajo de propósito general, debido a su buena maleabilidad y maquinado, junto con su fuerza y dureza. La aleación de platino y cobre no se recomienda para las piezas debido a que el acabado de la superficie se dice que es pobre. Hay informes contradictorios sobre la idoneidad de la aleación de platino-rutenio para la fundición, donde algunos lanzadores problemas y otros no. El cobalto-platino al 5% (Co) aleación es muy popular en Europa, EE.UU. y Hong Kong para la producción de piezas de fundición. Tiene una buena fluidez y rellenar formularios, características, junto con una buena resistencia y dureza. No hay oxidación de la superficie a pesar de los castings tienen un tinte azulado muy débil, considerado por muchos como un color preferible para las aleaciones de platino, y se pule bien. Que se muestra un ligero magnetismo, porque el cobalto es un metal ferro magnético, junto con el hierro y el níquel, y esto puede ser un problema cuando se separa

la chatarra de limaduras de hierro. Una aleación que contiene un 4,8% (Cu + Co) se ha desarrollado recientemente que se dice que se combinan la fluidez en la fundición con una mejora en la maleabilidad, debido a la adición de cobre y es no magnético.

Platino / iridio aleaciones se consideran como de dureza media aleaciones con endurecimiento de trabajo de alto. Esto significa que la dureza aumenta con rapidez en el trabajo en frío y hace que las aleaciones adecuadas para aplicaciones tales como las capturas de primavera y los pernos. Las aleaciones, y en particular el Pt-10% de aleación de Ir, tienden a ser favorecidos en los EE.UU.

Aleaciones de platino paladio se usan ampliamente en Japón, el Lejano Oriente y el Sudeste Asiático. Son muy suaves en comparación con las aleaciones de platino y otros que tienen un color opaco. Por esta razón, el paladio platino, piezas de joyería son a menudo chapada en rodio. Las aleaciones de fundición y con problemas de oxidación que no y se recomienda para los ajustes delicados. Por desgracia, a menudo se utilizan para la fabricación de ciertos artículos de la joyería para los que no son adecuados. Un buen ejemplo es para los anillos que, naturalmente, son sometidos a un grado bastante alto de desgaste durante el servicio. No es raro ver a vástagos de anillo muy distorsionado y cubierto de rasguños y golpes en un corto tiempo después de la compra (figura 10.1). Esto se debe simplemente al hecho de que la dureza de la fundición está a punto 60HV en comparación, por ejemplo, a cerca de 135HV de cobalto-platino, piezas de fundición. Se destaca la importancia de que los diseñadores y los fabricantes deben dar a las dimensiones de la sección y las propiedades mecánicas de materiales, siempre que la producción de artículos de joyería.

Los diagramas binarios de equilibrio de fase para las aleaciones se muestran en las figuras 10.2 af. El sistema de platino-paladio tiene una muy estrecha liquidus a solidus del rango de todas las aleaciones. Una gama completa de solubilidad sólida que existe a temperaturas superiores a 790 ° C (1454 ° F) y hay una brecha miscibilidad a bajas temperaturas. Algunos de separación de fases puede ocurrir durante el enfriamiento lento

del 5% y aleaciones de 10%, pero esto no es probable que tenga un gran efecto de 011 propiedades mecánicas. Una situación similar existe en el sistema de platino e iridio, pero debido a que el iridio-rica fase tendrá una mayor dureza y habrá más de esta segunda fase de la aleación 10% de la aleación de 5%, la aleación de 10% tiene una mayor dureza. El diagrama de platino-rutenio muestra amplia solubilidad de rutenio en platino, para que el enfriamiento del 5% de aleación de Ru de la fusión ofrezca una solución sólida de una fase. El diagrama binario para el sistema de platino y cobre tiene muchas similitudes con el sistema de oro y cobre en el capítulo 5. Hay una gama completa de solubilidad sólida a temperaturas superiores a 816 ° C (15oo ° F) y las fases intermedias y PtCu PtCu3 a bajas temperaturas similares a las AuCu y AUCU3 ordenó fases para el sistema de Au-Cu. Sin embargo, la fase de PtCu no afecta a cualquier punto de la aleación de cobre y 5% por lo que la aleación no es la edad de endurecimiento. El mismo argumento se aplica al sistema Pt-Co como indica el gráfico que habrá poco o ningún CoPt3 fase en la aleación Co 5% sobre todo si se enfría rápidamente a altas temperaturas. La línea de transformación magnética por debajo del cual el cobalto y aleaciones Pt-Co se disminuye ferro magnéticos de 1121 ° C (2049.8 ° F) a temperatura ambiente en aproximadamente un 96% Pt-Co 4% y esto explica por qué la aleación de 5% presenta magnetismo leve.

Finalmente, el diagrama para el sistema Au-Pt se incluye debido a que un 5% de aleación de Au ha aparecido en el mercado con una dureza de recocido de 90 HV. La brecha miscibilidad mostrando la separación de fases de soluciones sólidas ricas en oro y platino ricos no parecen tener un efecto marcado en la aleación debido a la pequeña cantidad de oro y ricos de la segunda fase que aparecen en el enfriamiento lento. Sin embargo, esta aleación es, probablemente, demasiado suave para algunas aplicaciones, tales como anillos.

La aleación designada HTA en la Tabla 10.1 es una aleación tratable térmicamente que cumple los 950 Pt estándar y puede ser la edad endurecido. Hay una serie de aleaciones patentadas que contienen proporciones de indio (In), galio (Ga), el cobre, y / u otros elementos y pueden ser considerablemente reforzada por el tratamiento térmico. La aleación de HTA es la solución de recocido en torno a 11oo ° C (2o12 ° F) y luego el agua apaga, dando una dureza de 160-185HV en función de la composición real. Trabajo en frío del 50% aumentará la dureza de 340-360HV. Envejecimiento después del tratamiento con solución dará una dureza similar, pero después de envejecimiento del 50% de trabajo en frío aumenta la dureza de 420-430HV. La aleación es dura y elástica, sobre todo en la condición de edad, y es muy adecuado para la producción de resultados y otras aplicaciones donde se requiere elasticidad, así como aquellos en los que se desea una

mayor fuerza. Sin embargo, la solución y tratamiento del envejecimiento requiere un horno con el fin de controlar la calidad y reproducibilidad de las propiedades.

Las aleaciones de joyería de paladio

Las aleaciones que están apareciendo en el mercado en el momento de la escritura son de dos niveles, a saber, 950 y 500 finura paladio. Corti ha informado sobre dos aleaciones estándar de 500, uno de los cuales el 40% de otro metal precioso no especificado cree que es de plata y una aleación de Pd-Ag-Cu con el contenido total de un 85% de metales preciosos de los cuales 50% es el paladio. Ellos tienen valores de dureza de 130HV y 165HV, respectivamente.

El 950 composiciones estándar de aleación tienden a reflejar las de las aleaciones de platino (Tabla 10.2). Es interesante notar que la aleación de Pd-Cu es más suave que su homólogo de Pt, pero la aleación de Pd-Ru es muy similar en dureza al Pt-Ru. La aleación de Pd (4,8-5,0%) Ru se dice que tiene excelentes propiedades de fabricación sino que produce piezas de fundición frágil. Sin embargo, un 4,8% (Ru + Ga) aleación está ahora disponible que se dice que es adecuado para piezas de fundición.

Un cuidado especial se debe tener en fusión y colada paladio porque, a diferencia de platino, que absorben el oxígeno y el hidrógeno con facilidad. Por lo tanto, tienen que ser derretido y fundido bajo una cubierta de un gas totalmente inerte como el argón.

Capitulo Once

De fusión, aleación y fundición

La primera vez que el oro fundido, se examinará por raspado cuidadoso y arañazos alrededor de ella en caso de que pasa a ser cualquier burbuja de aire o una grieta en ella. Esto sucede a menudo cuando por descuido o negligencia, o ignorancia, o falta de habilidad de su fundador (lanzador), que se lanza demasiado caliente o demasiado frío o demasiado rápido o demasiado despacio. Si cuando se han fundido con cuidado y prudencia que usted percibe una falla de este tipo en el mismo, cuidado sacarlo si es posible con una herramienta adecuada. Pero si la burbuja o crack es tan profundo que no se puede excavar, debe convertir de nuevo hasta que esté sana.

Estas son las palabras de Teófilo, un monje alemán y orfebre, que vive en la primera mitad del siglo 12. Ellos son tan verdaderos hoy como cuando fueron escritas.

Los principios de la solidificación se han discutido en el capítulo 6. Este capítulo se ocupa de los aspectos prácticos de la fusión, aleación y fundición. No es fácil establecer reglas muy estrictas en cuanto a lo que se debe o no debe hacer, la experiencia es una maestra de valor. Sin embargo, lo que sigue pretende ser una guía para lo que se considera la mejor práctica para orfebres individuales, pequeños talleres, y más grandes fabricantes.

Práctica de fusión

Los tipos de métodos de calefacción y calderas (hornos) que se han utilizado en los últimos años son muchos y variados. Incluso hoy en día, uno puede encontrar lo siguiente:

la antorcha de fusión

Coke - hornos de fuego

Hornos de fuego de gas o de aceite

Dirigir hornos eléctricos de calentamiento por resistencia

Los hornos de calentamiento por inducción

La antorcha de fusión

Las antorchas se utilizan a menudo para la fusión de pequeñas cantidades en un crisol. De mano antorchas utilizan el gas natural o gas envasado se mezcla con aire comprimido y puede proporcionar oxidante, neutra, o la reducción de las llamas en función de la proporción de gas combustible en el aire en la mezcla. Gas natural, que es aproximadamente el 98% de metano, se canaliza en el taller a partir de una fuente de alimentación. Los gases de botella son el gas licuado de petróleo (GLP), es decir, propano y butano o acetileno. Para lograr una mayor temperatura del aire puede ser reemplazado por oxígeno embotellado. La tasa máxima de flujo de gas y, por ende, tamaño de la llama se rige por la boquilla del soplete. De fusión se realiza mediante una llama reductora (Figura 11.1) cuando la base de aleación de metal componentes están presentes para evitar la oxidación. De lo contrario, las llamas neutro o ligeramente oxidantes pueden ser utilizados. La química de la flama se discute con más detalle por JC Wright (véase Bibliografía).

Hornos

Coke se hace por la conducción de materiales orgánicos a partir de carbón, y es familiar a cualquiera que haya intentado su mano en la herrería. Coque utilizado para ser utilizado en el comercio de los metales preciosos, pero es raro ver a un horno de coque como combustible hoy en día y no son recomendables. Coke puede absorber una gran cantidad de humedad sobre todo si es fuera de la izquierda en todos los tiempos antes de su uso. En calefacción, la humedad es expulsado y puede ser absorbido por el metal fundido se lleva a gas porosidad y la formación de óxido. De gas y petróleo, hornos se basan en la mezcla del combustible con el aire comprimido como en el derretimiento de la antorcha y la inyección de la mezcla de manera tangencial en la parte inferior de un horno de pozo de tipo que contiene el crisol y el metal que se funde (Figura 11.2). Aunque estos han sido ampliamente utilizados por muchos años, siempre existe el peligro de que algunos gases poder ser absorbidos por la masa fundida y uniformidad de la temperatura y el control puede ser un problema. Por estas razones, se recomienda que los hornos eléctricos de fusión se utilicen.

Los hornos de resistencia directa de calefacción con elementos de calentamiento por resistencia, ya sea la herida de un resistente a la oxidación o alambre de aleación de carburo de silicio barras, que el calor del crisol y su contenido por la radiación.

Filtro que contiene derretimiemto

Hay muchos tipos y tamaños en el mercado de catering para pequeños talleres y fabricantes a gran escala. Por otra parte, los hornos de calentamiento por inducción, funcionan a media frecuencia (10 kHz o menos) también están en uso, aunque el costo inicial es mayor. Inducción funciona según el principio de que el crisol y su contenido actuar como un componente de la bobina secundaria de un transformador eléctrico. El principal refrigerado por agua bobina de cobre rodea el crisol y se inducen corrientes parásitas en el crisol. Estos a su vez generan el calor suficiente para causar la fusión (Figura 11.3).

Hornos eléctricos tienen la ventaja de que están limpios y hay menos riesgo de gas pick-up. El calentamiento por inducción tiene la ventaja añadida de que, a fuego) se genera

directamente en el crisol y su contenido para que el calentamiento a temperaturas de fusión es muy rápido, y b) la homogeneidad de la composición en una masa fundida de aleación de mejora de agitación electromagnética. Las máquinas de fundición más modernos utilizan calentamiento por inducción. Además, la unidad de calefacción puede ser incorporado en una máquina de colada en vacío o en una máquina que permite a una protección no oxidante cubrir gas.

Medición de la temperatura

Para las pequeñas operaciones a gran escala de fusión en un taller, es una práctica común para juzgar la temperatura de la masa fundida por los ojos y echar cuando el momento se considera que está bien. Sin embargo, esto implica una cierta falta de control de procesos y no se recomienda para la fabricación a mayor escala, donde es importante para lograr una buena reproducibilidad y la calidad del producto mediante la medición y el control de la temperatura en todas las etapas de fusión y colada. Dos métodos se utilizan ampliamente para controlar la temperatura, es decir, póngase en contacto con termopares y sin contacto pirómetros ópticos.

Los termopares se construyen a partir de dos hilos de diferentes composiciones de las aleaciones se unieron en cada extremo. Una unión se mantiene fría y la otra unión se coloca en el medio ambiente se calienta. En esta situación, una corriente fluye por el circuito y una diferencia de potencial o fuerza electromotriz (e.m.f) existe que se puede medir en milivoltios. El valor de la e.m.f. depende de la diferencia de temperatura entre las uniones caliente y fría (Figura 11.4). En la práctica, la unión fría se mantiene a una temperatura estándar de 0 ° C en hielo picado o menos 20 ° C por inmersión en baño de aceite. Los cables y la salida de otros se colocan en una funda protectora de cerámica inmerso en la masa fundida. No debe haber ninguna reacción con el fundido. La figura 11.5 muestra el circuito cuando se utiliza un termopar para medir la temperatura de un horno, pero el principio es el mismo cuando se mide una temperatura de fusión en la que está inmersa la vaina del termopar en la masa fundida. Cuando se toma una medida con la calefacción eléctrica es aconsejable desconectar el actual momento en caso de que las corrientes inducidas en el termopar dar una lectura falsa. Hay una serie de termopares construido a partir de alambres de aleación de diferentes que abarcan una amplia gama de temperaturas. Por ejemplo, termopares hechos de alambres de platino puro y una aleación de Pt-13% de humedad relativa se utilizan para temperaturas de hasta 1500 ° C (2.732 ° F).

potenciómetro   milivoltímetro Se usa cuando se   requiere   una alta precisión /Temperatura del medidor   midiendo/ baño de temperatura constante   de   unión fría

Pirómetros ópticos se utilizan en situaciones donde no es conveniente utilizar termopares y también cubren la gama 8OO-22oo ° C (1472 ° F-3992 ° F). Radiación de luz visible de una superficie caliente se ve a través de una lente en el pirómetro situado por encima del objeto y en comparación con la radiación de un filamento caliente dentro del instrumento. La corriente a través del filamento se ajusta, el cambio de su temperatura y por lo tanto el color de su radiación visible hasta que el filamento desaparece contra el fondo de la radiación del objeto caliente, por ejemplo, lado a otro la superficie del caldo. En este punto, la corriente se mide con un amperímetro calibrado en términos de temperatura. Es necesario aplicar un factor de corrección basado en la emisividad del llamado de la superficie caliente, que tiende a ser baja por brillantes superficies reflectantes no se oxida y alta para las superficies oxidadas. Esta información debe ser suministrada por los fabricantes de instrumentos.

El tema de la medición de la temperatura y el control se discuten más minuciosamente en oro Tecnología N º 5 (véase Bibliografía).

Crisoles y agitadores

Los requisitos para crisoles son que no debe reaccionar con su contenido y que deben tener una alta resistencia al ablandamiento o formación de grietas cuando se exponen a cambios bruscos de temperatura. Plumbago crisoles, preparado a partir de arcilla y grafito, o crisoles de grafito puro se recomienda la plata de fundición y las aleaciones de quilates de color oro, pero crisoles de arcilla refractaria son los mejores para medallas de oro blanco, ya que cualquier níquel en la aleación puede reaccionar con el carbono en el grafito o el grafito, y las aleaciones que contienen paladio puede reaccionar con el silicio o el azufre pick-up en la presencia de carbono. La mayor fusión de metales del platino requiere rango de óxido de aluminio (alúmina) o crisoles de circonio para la robustez y resistencia al choque térmico. Es importante que los crisoles de buena calidad son adquiridos por los inferiores pueden derrumbarse, la introducción de las inclusiones no deseadas en el casting derrita y posteriores.

Agitadores no se debe exigir al de fusión por inducción, pero pueden ser necesarias otras formas de calefacción para asegurar la homogeneidad en la masa fundida. Plumbago o varillas de vidrio de sílice pueden ser utilizados para el oro y la plata quilates de color. Hierro o barras de acero se puede utilizar también para la plata se funde, pero en ningún caso debe utilizarse para que el oro porque el hierro se disuelve en la mezcla.

Es importante que los crisoles separados y agitadores se mantienen para cada aleación para evitar la contaminación cruzada y que se desechan cuando se llegue al final de su vida útil. Es una buena práctica de calor p re-crisoles y equipos auxiliares, como las pinzas de crisol, agitadores, etc para eliminar la humedad y evitar el innecesario gas pick-up.

Práctica de aleación

En algunas partes del mundo, es fácil de comprar en los distribuidores de lingotes de la aleación requerida ya hecha en forma de pre-fabricados, es decir, la hoja de alambre, etc o un grano antes de la aleación para el colado. En otras regiones, las aleaciones se hacen a partir de materias primas.

Con muy pocas excepciones, la aleación se realiza en el estado fundido, ya que es la única forma de mezcla de metales con rapidez y homogeneizar a casi uniforme de la composición, lo que para algunos micros segregación. Para los que preguntan lo que las excepciones pueden ser, son ejemplos de casos los tratamientos de endurecimiento de aceros y otros tratamientos de superficie, donde puede ser la composición de las capas superficiales alterada por el tratamiento en atmósferas controladas, y tratamientos de

difusión en estado sólido entre los polvos de metal mezclado íntimamente. En este capítulo nos ocuparemos de la aleación durante la fusión.

El punto de partida es el pesaje exacto de los distintos materiales que se utilizan para hacer la aleación. Los materiales pueden ser los metales puros, antes de la aleación de materiales y aleaciones de "maestro", y la chatarra reciclada. El pesaje exacto es esencial por las siguientes razones:

Las aleaciones se hacen para una calidad constante

Las propiedades y el rendimiento de la aleación son predecibles

Los peligros de bajo karating se evitan

El coste añadido de más de karating También se evita el

Los metales puros se deben utilizar para hacer aleaciones de forma directa o para hacer pre-aleaciones. Para los metales preciosos, el oro de las barras de buena entrega con una ley superior a 99,5% o el material electrolítico refinado, con una finura de 99,99% se utiliza. Las normas para la plata y el platino son del 99,8% finura o mejor. El cobre es un componente común y esto debe ser electro-refinados de cobre de alta conductividad del 99,9% de pureza. Los grados más bajos de cobre contiene oxígeno y esto no es deseable para la aleación. Otros componentes, tales como el níquel, zinc, paladio y deben ser de electro refinados pureza. Los materiales puros se pueden comprar en forma de grano o cortar en trozos pequeños antes de la fusión. "Grain" en este contexto se refiere a pequeños gránulos de unos pocos milímetros a través producido por el vertido de un flujo de metal fundido en un recipiente con agua. A medida que el flujo de agua impacta el agua, que se divide en pequeñas gotas que se solidifican con rapidez y se hunden hasta el fondo. "Grain" en este contexto no debe confundirse con los granos o los cristales que forman la microestructura de los metales y aleaciones que se refiere a los capítulos anteriores. Este proceso de hacer un "grano" que se llama granulación o shotting (este último derivado de tiro, como en postas).

Uno de los problemas de fabricación de aleaciones de metales puros es garantizar la homogeneidad de la composición después de la fundición. Revolviendo la masa fundida se ha mencionado. Es una buena práctica colocar el metal más baja densidad en la parte inferior del crisol con la mayor densidad en la parte superior de modo que cuando se derrite, la gravedad hará que se hunden a través de la fusión lo que aumenta la probabilidad de homogeneidad. Sin embargo, esto puede ser difícil para las pequeñas cantidades de un componente en particular o si hay una gran disparidad en los puntos de fusión. Una técnica que se utiliza mucho es la producción de pre-aleados de grano de la aleación inicialmente a partir del grano de metal puro y un flujo de granulación de la aleación fundida. Refundido el grano antes de aleación antes de emitir debe asegurar la homogeneidad.

Es posible comprar pre-aleados de grano de la aleación componentes que se pueden mezclar con el grano de oro puro para la fusión para que la aleación de oro en quilates requiera de color especificado. La adición de zinc presenta un problema particular, ya que tiene un punto de fusión relativamente bajo y una alta presión de vapor. Que se evapora fácilmente cuando fundido, produciendo humos blancos y la probabilidad de pérdidas de zinc a partir de la composición deseada. Esto puede ser superado en gran parte por la adición de zinc como de cobre y zinc "maestro" de aleación de metales normalmente, ya que ambos estarán presentes en las aleaciones que contienen zinc. Si se hace esto, es vital que el tipo correcto de aleación de cobre y zinc se utilice. Cabe la aleación utilizada para hacer la hoja o el alambre sobre la base de Zn% Cu-30 y no el de bronce usado para el acero forjado. Esto se debe a este último por lo general contiene plomo (Pb) para fines de maquinado libre y esto resultaría ser catastrófico si está presente en las aleaciones de oro. Obviamente, debe tenerse en cuenta el hecho de que algunas de las de cobre se añaden de esta forma en el cálculo de los importes que se pesó para cada componente en la aleación.

Las aleaciones también se hacen con chatarra reciclada, que es material de desecho generados en la tramitación. Es ventajoso económicamente para reutilizar este desecho, pero mucho cuidado se debe tomar para asegurarse de que está limpio y libre de óxidos, el yeso de inversión, suciedad, etc, y que su composición se conoce con precisión. Comederos, bebederos, puertas de los bastidores de la inversión a la cera perdida puede ser reutilizado, pero el yeso de inversión debe ser eliminado por completo de lo contrario puede dar lugar a defectos en las piezas fundidas. Una manera de hacer esto es sumergir la chatarra en una solución fría de la solución de carbonato de amonio al 30% de preferencia en un tanque de limpieza por ultrasonidos. Esto es perfectamente seguro para su uso en un pequeño taller. No utilice chatarra comprada de una fuente externa, ya que no se conoce lo suficiente acerca de su contenido. Del mismo modo, no use basura y Lemel a menos que el taller tiene su propia planta de refinación. Una vez más, es una buena idea es granulado de chatarra reciclada antes de su reutilización y mezclarlo con el metal nuevo de tal manera que la chatarra no es más del 50% de la carga total.

Flujos

Protección contra la oxidación es necesaria cuando la fusión y de fundición aleaciones que contienen componentes de metales base. Esto no es un problema cuando se utiliza la fusión de vacío o una cubierta de gas protector, pero estos equipos no podrán estar disponibles en un pequeño taller. En este caso, un flujo se agrega para proporcionar una capa protectora en la parte superior de la masa fundida que previene la oxidación y el gas pick-up de la atmósfera mientras que reacciona con los óxidos de metal base en la masa fundida para formar una escoria que flota en la parte superior de la derretirse. Esto debe ser removido antes de emitir, dejando una capa muy delgada de flujo en la parte superior de la superficie del caldo de reflexión brillante.

Los flujos de uso general para las aleaciones de plata y el oro son el bórax (tetraborato de sodio) y ácido bórico. Este último es el preferido para las aleaciones de alto intervalo de

fusión. Algunos proveedores ofrecen los flujos específicos para ciertas aleaciones como aleaciones de plata-germanio y cobre. No es necesario el uso de fundentes para aleaciones de platino.

Bultos de carbón vegetal a veces flotando en la parte superior de una fusión en lugar de un flujo en el que poco a poco reacciona con el aire para formar una capa de monóxido de carbono reducción de gases de dar una mayor protección contra la oxidación. Los bultos deberán ser removidos durante el vaciado de la masa fundida para evitar una prórroga en el casting. El carbón no debe ser utilizado para aleaciones de oro blanco y platino.

Otros Aditivos

Otras adiciones se hacen a veces a grandes derrite. Los flujos de refinación, tales como cloruro de amonio (amoníaco de sal) reaccionan con los óxidos de metales base para formar cloruros que, o bien se volatilizan o recoja en la parte superior de la fusión como la escoria que puede ser removida. Tabletas de desgasificación, como se volatilizan hexacloroetano y al hacerlo, eliminar los gases disueltos en la masa fundida. Desoxidantes reaccionan con el oxígeno en la masa fundida para formar óxidos volátiles o escoria. Son particularmente útiles para la plata, que puede disolver grandes cantidades de oxígeno en estado fundido. El cadmio (Cd) en el 0,5% se recomendó anteriormente para este propósito, pero esto no es aconsejable debido a la evolución de los humos venenosos marrón de óxido de cadmio y que podría estar en contra de la legislación sanitaria y de seguridad. Hoy en día, pequeñas adiciones de fósforo y cobre a la plata se utilizan cuando el fósforo reacciona con el oxígeno para dar un óxido volátil. Se debe tener cuidado para evitar el uso de cantidades excesivas como la presencia de fosfuro de cobre residual en los bordes de grano de la microestructura provoca fragilidad.

Se hizo referencia en el capítulo 9 a pequeñas adiciones de silicio para quilates de las aleaciones de oro, porque es un desoxidante eficaz. Por lo general se agrega como cobre-silicio Loy al maestro porque la forma es más fácil de hacer adiciones muy pequeñas de un elemento en particular mediante el uso de una mayor cantidad de aleaciones maestras. Otro ejemplo de esta técnica es la hora de hacer adiciones de agentes de refinación de cereales para restringir el crecimiento del grano en la microestructura de las aleaciones. Por ejemplo, una aleación de maestro de Ir-Au 10% puede ser utilizado para agregar el 0,1% Ir (iridio) para piezas de quilates de oro. Una adición similar de cobalto se puede utilizar para restringir el crecimiento del grano en el trabajo y recocido aleaciones de oro en quilates. Un viejo truco de ruedas de plata fue para lanzar un pequeño trozo de un archivo de hoja de sierra de acero o en plata esterlina se derrite como partículas de carburo de hierro en el acto de acero como refinadores de grano y ayudar a prevenir la aparición de un defecto de fundición conocida como "lagrimeo caliente'' (ver más adelante).

Fundición

Contracción

Los principios de la solidificación se han discutido en el capítulo 6 y se hizo una breve referencia al hecho de que la contracción considerable se produce durante el proceso de solidificación (ver Figura 6.16). Esto tiene una influencia importante en la producción de piezas por subsidio tiene que ser hecho de esta contracción. En primer lugar, puede ser necesario tener en cuenta las contracciones lineales y el volumen de la hora de hacer patrones maestros y patrones de cera si los castings deben tener las dimensiones especificadas. En segundo lugar, el gran reto que surgen de la contracción durante la solidificación consiste en garantizar que las piezas moldeadas están libres de la porosidad. Referencia de nuevo a las figuras 6.7 y 6.11 se muestra que las dendritas de cultivo con metal líquido entre sus brazos. Como los átomos se depositan en el líquido en los brazos, la contracción se deja un poro o de la cavidad, a menos de metal líquido fresco se puede alimentar a mantener el espacio lleno de líquido. En otras palabras, siempre debe haber un depósito de metal fundido para contrarrestar la contracción y el suministro de líquido fresco y un canal continuo para que el líquido que se remitirá a la interfase sólido / líquido.

Con la fundición de lingotes, el depósito es efectivamente el baño de fusión en el centro en la parte superior del molde. A medida que avanza la solidificación hacia el interior de la pared del molde, el nivel de este baño de fusión cae debido a la contracción de dejar una depresión en la parte superior del lingote solidificado por último, se conoce como una tubería primaria (ver Figura 6.12). Si la superficie superior se solidifica, mientras que el metal fundido se mantiene dentro del lingote, gran porosidad o cavidades pueden ocurrir justo debajo de la superficie superior. Esto se refiere a veces como la tubería secundaria. Se debe tener cuidado en la posterior trabajo con los lingotes de tuberías. Tuberías primaria se extenderá y elaborado para indicar la línea de centro-defectos en la hoja, barra, alambre y, sobre todo si la superficie superior del lingote se oxida. Algunas de trabajo principal se puede hacer para aumentar el rendimiento del lingote, pero en algún momento será necesario para los cultivos de la región de las tuberías para evitar cualquier centro - defecto de la línea. Tuberías secundarias pueden cerrar y soldar, siempre que no hayan estado expuestos a la atmósfera exterior, con superficies limpias, y no contienen gases.

En la producción de piezas de fundición, el depósito de metal fundido debe estar fuera de la cavidad del molde por lo que, idealmente, cualquier porosidad debido a la contracción no se produce en el casting. En la fundición de cera perdida de inversión tal como se practica por la industria de la joyería, el bebedero central debe actuar como el depósito y la última parte de la asamblea que se solidifique. La direccionalidad de la solidificación tiene que ser controlada de tal manera que la solidificación se inicia en las paredes de las

cavidades del molde individual, se mueve a través de las cavidades, y, finalmente, avanza a través de las puertas en el bebedero central.

Las puertas son los canales que conectan el bebedero central de las cavidades del molde individual. Al mismo tiempo, el metal fundido se alimenta continuamente de la matriz de las puertas de las cavidades para contrarrestar la contracción. Si este canal está bloqueado en cualquier momento, el suministro de metal líquido se detiene la contracción y dejará la porosidad en el casting (Figuras 11.6 y 11.7). No es desconocido para los grandes agujeros que dejó en las fundiciones. Más a menudo, la porosidad se encuentra que tiene una forma característica. Esto se conoce como ínter porosidad ya que se produce entre los brazos de las dendritas de crecimiento, y las formas dendríticas se ven con claridad.

(Figures 11.6 and 11.7)

Se requiere una considerable experiencia en el diseño de los bastidores y en funcionamiento y los sistemas de compuerta para asegurar una alimentación adecuada de metal líquido. El diseño de fundaciones es importante porque puede haber cambios en el tamaño de las secciones del bastidor. Por lo tanto, puede ser necesario tener más de una puerta del depósito en una cavidad del molde para asegurarse de que todas las partes de la fundición estará libre de defectos de la contracción. Si las dimensiones de la puerta es demasiado pequeña, el metal puede solidificarse en la puerta, bloqueando la alimentación de metal líquido.

Composición de la aleación tiene una influencia sobre el comportamiento de la contracción en la fundición. Una amplia gama de congelación, es decir, un liquidus gran diferencia de temperatura solidus, tiende a promover la porosidad, ya que cada vez más difícil alimentar metal líquido de nuevo a través de los brazos de las dendritas de crecimiento. Una gama de congelación estrecha significa que la solidificación se produce más rápidamente y es más fácil de alimentar a las dendritas de crecimiento.

La contracción puede causar un defecto de fundición conocida como una lágrima "en caliente";. Esta es una grieta que aparece en las últimas etapas de la solidificación es debido al molde que actúa como un freno a la contracción térmica del metal, por ejemplo, un vástago de anillo. en torno a un núcleo de molde o en un cambio en la sección de piezas fundidas (figura 11.8). Tensiones de tracción se desarrollan en un casting debido a la contracción térmica del metal, junto con la expansión térmica del molde de la absorción de calor del metal caliente. Estas tensiones roturan del metal aparte a lo largo de los bordes de grano, donde los últimos restos de metal fundido se encuentran. El defecto es más probable que ocurra en las fundiciones con un tamaño de grano grande. Remedios son para rediseñar el casting o para reducir el tamaño de grano mediante la adición de Nucleación y agentes de grano refinado. Un sitio común para justo enfrente de la puerta. Fundición de plata de ley son muy propensos a esta figura defecto. Figura 11.9 muestra una lágrima caliente en una fundición de plata de ley del "Spirit of Ecstasy", emblema de un automóvil Rolls Royce en que la rotura va a la nuca de la línea del hombro. Como se

mencionó anteriormente, este defecto se puede prevenir mediante la adición de 0,1% de "hierro blanco" (Fe + 3% C) o la punta de una lima de acero para la fusión.

(figura 11.8) Figura 11.9

Lingotes de fundición

El metal o aleación se vierte en un molde de lingote para producir una barra, un bar, o una losa, dependiendo del producto forjado final. Lingoteras se hacen generalmente de hierro fundido, acero o cobre refrigerado por agua en dos mitades que se sujetan con abrazaderas durante el vaciado, pero que se puede dividir para facilitar la extracción del lingote solidificado. Otro tipo de molde es un molde de la sartén en la que se vierte el metal en un canal abierto de techo para producir una barra larga.

Moldes verticales son preferidos con el flujo de fundido vertido en el centro a través de la parte superior abierta. Es importante para detener el exceso de fundente, bultos de carbón y escoria de óxido entrar en el molde donde pueda quedar atrapado, dando un lingote defectuoso. Para evitar que se pegue a la pared del molde, una preparación del molde se aplica antes de servir. Prueba del tiempo compuestos versión incluyen una capa de hollín aplicada mediante la celebración de las dos mitades sobre una llama humeante, una capa de sebo, cera de abejas o una fina capa de aceite de la máquina. El uso excesivo de cera o aceite se debe evitar lo contrario, la superficie del lingote no puede ser suave, debido a una acumulación de gas atrapado entre el lingote y la pared del molde.

Debido a la naturaleza de la industria de metales preciosos y el costo del material de alta, los lingotes son relativamente pequeños comparados con los producidos por otros metales.

Es una práctica general para despojar a los moldes y apagar medallas de oro y quilates de las aleaciones de plata muy pronto después de que se han solidificado y mientras aún están calientes. Esto ayuda a eliminar cualquier flujo incrustado en la superficie. Enfriamiento también es necesario para los oros katar con el fin de obtener una microestructura suave dúctil para una buena trabajabilidad y para evitar el endurecimiento por precipitación y las reacciones de orden que se hubieran producido en el enfriamiento lento.

Más recientemente, algunas de las más grandes empresas de fabricación han utilizado el proceso de colada continua para la producción a gran escala de la aleación de oro y barras de plata de ley, varilla y tubo (figura 11.10). En este proceso, el metal fundido se vierte desde un horno de mantenimiento ya sea en un molde refrigerado por agua vertical u horizontal, mientras que la barra de solidificación se retira continuamente por extractor rollos desde el otro extremo del molde. Losa de colada continua se puede cortar en longitudes adecuadas para seguir rodando a la hoja y la tira. Barra de colada continua se

puede pasar directamente a un tren de laminación para reducir aún más la sección de diámetro y luego en las máquinas de trefilado. Las ventajas del proceso son más largas que el material se puede producir en una sola operación lo que reduce los costos de producción, los rendimientos de metal son más altos, y los defectos de tubo se evitan. Colada continua de aleaciones de joyería ha sido discutido en detalle por Corti en el Simposio 2005 de Santa Fe.

(figura 11.10)

Los procesos de fundición

Hay una gran variedad de procesos para la producción de formas de reparto. Estos incluyen:

La gravedad de fundición (coquilla)

Fundición a presión o en una cámara de frío o de una cámara caliente

Shell molde de fundición

Arena de fundición

Sepia de fundición

La cera perdida de fundición

Sepia de fundición es un método relativamente barato para la producción de artículos de una sola vez en un taller pequeño y es descrito en detalle por Oppi Untracht (leer más). Bastidor de la arena se ha utilizado en el comercio de plata para la fabricación de artículos tales como picos, botones y anillos base de ollas de té y café, pero incluso esto ha sido sustituido en gran medida por el proceso de inversión a la cera perdida.

La cera perdida de fundición

El proceso de la cera perdida, a menudo referida como cera perdida, es ahora considerado como el proceso de pan y mantequilla para la fabricación de joyería, ya que es ampliamente utilizado en el comercio y, sin embargo, tiene más bien una historia accidentada. Que sin duda ha estado en uso por lo menos 4500 años. Hay bellos ejemplos de la cera perdida las piezas hechas por culturas tan variadas como los de Siberia nómada de Kazajstán, los sumerios de Ur en el Medio Oriente, los egipcios, los griegos y los chinos. En una fecha posterior, a partir de 400 dC, el proceso se desarrolló de forma independiente en las Américas por los indios precolombinos de América del Sur y de las civilizaciones azteca y maya de América Central.

Uno de los exponentes más notables del arte fue el famoso orfebre italiano Benvenuto Cellini (siglo 16) que hizo una serie de mejoras en la técnica y dejaron constancia escrita de sus métodos. Entonces el proceso en gran parte cayó en desuso durante unos 400 años, aunque una excepción es el uso de Carl Faberge que hizo la joyería exquisita de la corte rusa alrededor de la vuelta de los siglos 19 y 20. Sorprendentemente, la profesión dental fue el principal responsable de la reaparición del proceso, ya que fue descubierto alrededor de 1910 a ser un método ideal para la fabricación de dientes de oro, coronas y dentaduras postizas. Durante la década de 1930 fue ocupado por los joyeros que reconoció que se trataba de un proceso ideal para hacer pequeñas piezas fundidas con la reproducibilidad buena superficie y el control dimensional bastante buena por lo que hoy es el proceso de producción más importante para la fabricación de joyas.

El término "cera perdida" surge del hecho de que el patrón para el casting es de cera, y que este patrón será destruido o "perdido" durante el proceso. En épocas anteriores, el modelo de cera fue encerrado en la arcilla que se deja secar. Posterior calentamiento derritió la cera de modo que salió corriendo de la arcilla dejando un molde de arcilla con una cavidad en la que se vierte el metal fundido. En el proceso moderno, la arcilla se sustituye por un tipo especial de yeso. La palabra "inversión" no se está usando en su sentido financiero, pero se trata de "investidura", que significa el estado de ser invertido (encubierto) por un traje o una cualidad especial. En este caso, el patrón se cubre con la mezcla.

Sólo es posible dar aquí un resumen de las distintas etapas del proceso como discutir en detalle requiere un libro por derecho propio. Las etapas de fabricación principales en el proceso de inversión a la cera perdida son:

1. Diseño del elemento para ser echada

2. Haciendo que el modelo maestro

3. Hacer el molde

4. Lo que los patrones de cera

5. Montaje del árbol de la cera

6. La mezcla de la inversión y el llenado de la botella

7. desparafinado

8. Burnout

9. fusión

10. fundición

11. La eliminación de la inversión

12. Corte de los elementos del árbol

13. procesos de acabado

Vamos a examinar cada una de ellas brevemente.

Es importante que el diseñador tenga la experiencia de todo el proceso de fundición ya que lo ayudarán a diseñar modelos moldeables fácil y económica. El diseñador debe mantener el contacto con las ruedas con el fin de minimizar los problemas de producción y evitar la proyección de los defectos.

Es un metal relativamente dura se prefiere la hora de hacer el modelo maestro, ya que garantiza un mejor acabado y será resistente al desgaste. Alpaca (por ejemplo, el 50% de Ni-Cu-30% 20% Zn) es una aleación ampliamente recomendadas para este fin, aunque otros metales, una multa o chapados en plata de ley de rodio para proteger contra empañar también se utilizan. El modelo maestro se incluye el sistema de gating. Las dimensiones y el posicionamiento de la puerta o puertas deben ser. Con cuidado para garantizar una buena alimentación de metal líquido. Es muy importante que los modelos tengan un acabado muy pulido defectos en la superficie, porque se verá en los castings finales que requieren costosos acabados adicionales.

El modelo maestro se coloca entre dos hojas de caucho natural o sintético dentro de una envolvente metálica. La asamblea se vulcaniza por calentamiento en una prensa a una temperatura óptima de 158 ° C (316 ° F) durante un tiempo depende del grosor del molde (un típico anillo de tamaño del molde se cura durante unos 45 minutos). El molde de caucho sólido resultante se corta horizontalmente a lo largo de la línea de la puerta principal y se retira el modelo maestro. El corte se realiza con ligeras ondulaciones y puntos de esquina de enclavamiento para que el registro preciso entre las mitades superior e inferior se obtenga cuando se juntan para la inyección de cera.

Cualquier número de patrones de cera replicado ahora se puede hacer por la unión de las dos mitades del molde de goma juntos y la inyección de cera fundida en la cavidad dejada vacante por el modelo maestro. Inyectores moderna cera de control de la temperatura y la presión de la inyección de cera fundida y el molde de goma se lleva a cabo en un dispositivo de autoclamp para asegurar la reproducibilidad y control de calidad. Un vacío se aplica a la olla de cera para eliminar el aire atrapado. Los patrones de cera se eliminan después de la inyección y se debe inspeccionar cuidadosamente en esta etapa. Los defectuosos deben ser desechados para evitar perder tiempo y dinero en las siguientes etapas.

Los pasos que se han descrito hasta ahora son para la producción masiva de un número relativamente grande de piezas de fundición. Sin embargo, el proceso se utiliza para una - de fundición y en este caso el punto de partida es a tallar el modelo maestro directamente en cera. Una variedad de ceras están disponibles en el mercado con la fusión y diferentes características de resistencia y estos incluyen ceras de la producción en masa, coladas central, y la talla directa.

El punto de partida para el montaje de cera de árbol es una base de goma con una sección cónica que finalmente será la sede de la cuenca del vertido durante la colada. Una columna de cera ligeramente cónico se coloca verticalmente desde la base, siendo este acto como el bebedero central. Las puntas de las puertas están soldadas a la columna central para producir un árbol (Figura 11.11), de modo que los patrones se encuentran en un pequeño ángulo con la horizontal. Hay que tener cuidado en esta operación para evitar esquinas afiladas y un estrechamiento en las uniones soldadas. El objetivo es controlar la dirección de la solidificación de modo que se produce desde el exterior del árbol hacia el bebedero central. Por cierto, algunos lanzadores se refieren a las puertas también como bebederos, pero es mejor hacer la distinción entre los bebederos centrales y puertas. Después del montaje, el árbol es pesado y el peso (menos el de la base de goma) se multiplica por la densidad del metal o aleación de ser echado a dar el peso del metal requerido. Se da por sentado que la densidad de la cera es uno. El árbol debe ser lavado para eliminar el polvo y los escombros antes de la inversión.

(Figura 11.11)

El árbol se coloca dentro de un collar de metal resiste el calor, por lo general una sección de tubo de acero inoxidable o de inconel. Esto se convertirá en el matraz de la celebración de la inversión del molde. El polvo se mezcla la inversión en el orden correcto de agua a polvo de relación y sometido a un vacío que se aplica para eliminar las burbujas de aire. La mezcla se vierte sobre el árbol y el frasco se hace vibrar al vacío para eliminar cualquier burbuja de aire que queda. El tiempo efectivo de trabajo para este proceso es por lo general alrededor de 8 minutos más de un minuto o dos para llegar a la "brillante-off 'punto en que la inversión de yeso pierde su brillante superficie brillante y se vuelve mate, lo que indica que el yeso ha fraguado. Es vital que los fabricantes de polvo de instrucciones en cuanto a la relación agua / polvo y la temperatura del agua se siguen al pie de la letra, de lo contrario los defectos se pueden encontrar en las piezas de fundición.

Polvos de inversión contienen las partículas ultrafinas de sílice, que puede causar grave daño pulmonar progresivo si se inhala. La silicosis es la enfermedad de los mineros del carbón y que puede causar la muerte prematura. Especialmente autorizado y mascarillas correctamente ajustado debe usarse para la manipulación de los polvos. Esto se aplica también al apagar los frascos después de la fundición para eliminar la inversión como la multa las partículas se dará a conocer en la nube de vapor. Idealmente, el temple se debe hacer en un tanque en una cámara con una buena ventilación y sistema de escape.

Hay dos tipos principales de polvos de inversión. Los polvos de sílice de yeso en condiciones de servidumbre son los preferidos para los materiales de menor rango de fusión, como el oro quilates de colores, medallas de oro blanco de níquel y aleaciones de plata. El yeso es sulfato de calcio hemihidrato (CaSO4 / 1/2H2O) también conocido como

yeso de París. Ya que se descompone a temperaturas superiores a 800 ° C (1472 ° F), no es adecuado para el oro blanco paladio, paladio y aleaciones de platino. En consecuencia, fosfato unidas en polvo de sílice se han desarrollado para la fundición de estos materiales. Polvos modernos son muy complejos y con aditivos especiales y modificadores y hay varios grados disponibles en el mercado para fines específicos. Por ejemplo, es posible lanzar gemas, anillos, donde las piedras preciosas se han incorporado ya sea en el molde de goma antes de la inyección de cera o colocado en el modelo de cera antes de la inversión. Esto se conoce como "piedra-en-casting." Polvos han sido desarrollados para este propósito que proteger a las piedras preciosas durante el proceso de casting y durante el enfriamiento posterior y la eliminación de la inversión.

El frasco con su árbol invertido se deja reposar durante una hora o más para endurecer la inversión antes de desparafinado. Una versión de este proceso es bien húmedo desparafinado por un baño de vapor, donde se invierte el frasco en el agua hirviendo y la cera se queda sin la parte inferior ya que se derrite, o en seco - desparafinado en un horno a una temperatura de 200 ° C (392 ° F). El bebedero central es ideal hecho de una cera de fusión más bajo para ayudar a eliminar. Aunque húmedo desparafinado ha sido recomendado como el mejor proceso, es probable que sea cierto que la mayoría de los fabricantes les resulta más fácil de combinar en seco desparafinado como el paso inicial de la secuencia de agotamiento.

Es importante que siga el ciclo de agotamiento sugerido por los fabricantes de inversión. Los frascos se colocan en un horno en posición invertida para que la temperatura se mantendrá uniforme en todos los puntos en una serie de frascos están siendo quemados a cabo al mismo tiempo. latemperatura es de hasta rampa en una serie de pasos. Inicialmente, absorben el agua y el agua de cristalización en el yeso se evapora y expulsado a 100-120 ° C (212 ° F - 248 ° F). A medida que la temperatura se eleva de extraer la cera, aunque habrá algunos restos de cera. A 260 ° C (500 ° F), hay una transformación de la sílice cuando se cambia de una a cristobalita. La temperatura se eleva a un nivel óptimo de 730 ° C (1346 ° F) para yeso en condiciones de servidumbre de inversión y esperar un tiempo para asegurar la eliminación completa de los residuos carbonosos de la cera eliminado por completo. Las temperaturas más altas llevan a la descomposición del yeso en la presencia de sílice y la probabilidad de reacciones entre la pared del molde y el metal fundido que conduce a gas porosidad en la fundición. Después de unas tres horas a 730 ° C (1346 ° F) los frascos se enfrían lentamente en el horno y se mantiene a la temperatura necesaria para fundir frasco. La temperatura del frasco suele ser de entre 400-650 ° C (752 ° F-1202 ° F) para el oro quilates de color y las aleaciones de plata, depende de la composición de la aleación y el tipo y el tamaño de la pieza.

Medición de la temperatura y el control y la uniformidad de la temperatura en la cámara del horno son importantes y los termopares deben ser controlados en intervalos regulares.

Las máquinas modernas de fundición son centrífuga (Figura 11.12) o estática de máquinas asistidas por vacío (Figura 11.13). Cada método tiene sus ventajas y desventajas. En los últimos años, grandes avances se han realizado en el desarrollo de vacío con ayuda de la tecnología y las máquinas son ampliamente utilizadas para

aleaciones de oro y plata. Fusión se lleva a cabo mediante calentamiento por inducción en una cámara superior cerrado, por lo general con una cubierta de gas inerte. Cuando esté listo para el vertido, el frasco es removido del horno de agotamiento, colocado en la cámara baja, y el vacío se aplica a la carcasa exterior perforada del matraz. Un tapón en el fondo del crisol se eleva permitiendo el flujo de metal fundido en el matraz. Máquinas centrífugas son las preferidas para Met-ALS y las aleaciones de alto punto de fusión que tienen la red trans europea de temperaturas o la fluidez pobres, porque una mayor presión pueden ser ejercidas por la fuerza centrífuga. Cuando la asamblea se dio la vuelta a gran velocidad, el metal fundido literalmente sube por la pared del crisol debido a la dirección externa de la fuerza centrífuga, y por un agujero en la parte superior en el molde.

(Figura 11.12) (Figura 11.13)

El matraz se retira de la máquina y después del enfriamiento durante un tiempo se recomienda que se apaga mientras está caliente para quitar la inversión y recuperar el casting. Por último, las piezas se cortan de los árboles y se somete a procesos de acabado, como el pulido, piedra configuración para producir el artículo de la joyería o artículos de metal decorativos.

El manual de V. Faccenda (ver Para saber más) se recomienda para aquellos que buscan una explicación más detallada del proceso.

Manufactura y Prototipado Rápido

La descripción anterior de la fundición a la cera perdida se ha concentrado en los convencionales de producción en masa técnica, pero los avances considerables que se siguen haciendo. Breve referencia se ha hecho en piedra-en la fundición. Otro gran avance ha sido en Rápido Prototipado. Este es un término paraguas para una serie de procesos que pretenden producir modelos con diseño asistido por ordenador y fabricación asistida por ordenador (CAD / CAM). Prototipado rápido utiliza sistemas tridimensionales de CAD para generar un patrón ordenador principal simulado. Esto tiene la ventaja de que los clientes pueden ver el diseño y sugerir cambios sin la necesidad de hacer realidad un modelo físico. Los datos de software pueden ser utilizados directamente en los patrones de cera de la máquina precisa de mecanizado por control numérico por computadora (CNC). Por otra parte, los modelos de cera o resina pueden ser construidos capa por capa. Patrones muy complejos en resinas o ceras (y, de ellos, piezas moldeadas de inversión) se puede decir que no sería posible por el molde de goma y las técnicas de inyección de cera. Hay muchos tipos de máquinas de prototipado rápido ahora en el mercado con los nuevos desarrollos que se realizan cada año.

Sistemas basados en líquidos, como el estéreo litografía, dependen de la formación de un sólido mediante una selección de las regiones de curado de una capa de resina fotosensible de polímero por capa usando un láser ultravioleta o la luz directa que

atraviesa la región para ser curado y enlaces a la base capa. Sólida basada en los procesos de depósito de materiales termoplásticos tales como acrilonitrato-butadieno-estireno (ABS) a través de una boquilla que atraviesa en dos direcciones, X e Y, para producir cada capa. Además, un depósito por separado de la boquilla de un material de apoyo cuando sea necesario. El soporte se puede quitar de forma manual o mediante la disolución en agua para obtener el modelo de resina terminado. Polvo a base de procesos de depósito de una capa de un polímero en polvo que es sinterizada o fundida de manera selectiva por un rayo láser. Una nueva capa de polvo se agregó y el proceso de sinterización selectiva por láser (SLS) los bonos de la capa a la parte inferior. Una variación interesante del sistema SLS es que los polvos de metal se pueden utilizar para construir la capa de metal por parte de la capa y esto tiene el potencial de producción de artículos de joyería directamente sin la necesidad de reparto.

Los defectos de fundición

El éxito de este producto depende de la limpieza de equipos y atención al control de calidad en cada paso del proceso de fundición. Una cierta cantidad de experimentación puede ser necesaria para establecer las condiciones óptimas de temperatura y las temperaturas verter frasco de una aleación especial y el tipo de casting. Registros precisos se debe mantener con el fin de acumular experiencia y los datos para referencia futura.

Sin embargo, los defectos se producen y que ayuda a reconocer su naturaleza de modo que las medidas preventivas se pueden tomar. La incidencia y las causas de la porosidad y las lágrimas calientes se han discutido. Además de ajustar el vertido y temperaturas frasco, se debe prestar atención a la disposición de las puertas y las dimensiones de la puerta y la posibilidad de utilizar agentes de nucleación para el refinamiento del grano si el tamaño de grandes granos es un problema.

A "misrun" es un llenado incompleto del molde durante la colada. Las causas principales son que la temperatura del recipiente era demasiado bajo o que la temperatura de colada era demasiado bajo, en cuyo caso una o ambas de estas tiene que ser ajustada. Otra posibilidad es que el patrón fue mal cerrado. Por ejemplo, por tener puertas que eran demasiado estrechos o demasiado largo.

Marcas de agua en la superficie de una pieza indica que el agua separada de la inversión antes de fijarlo. Esto se debe a que el tiempo de trabajo se ha completado muy pronto en relación con el tiempo de fraguado y esto se ve afectado por la temperatura del agua.

Las aletas o el flash de fundición o superficies rugosas son causados por una debilidad de la inversión o agrietados. Esto es debido a una incorrecta agua-polvo de relación, o para un trabajo de tiempo demasiado largo, o para tiempo de reposo suficiente antes de desparafinado y el agotamiento, o de un procedimiento de desgaste incorrecto.

La presencia de inclusiones y partículas extrañas llevar a castings frágiles o pueden dar puntos duros que causan problemas en las posteriores de acabado y pulido. Las inclusiones son a menudo pequeños trozos de inversión roto de esquinas donde las puertas están unidos, aunque también pueden ser óxidos y otras sustancias duras introducido desde la fusión.

Burbujas y nódulos en las piezas se debe a las burbujas de aire en los patrones de cera que quedan atrapados durante el llenado del vaso con la inversión. Esto se supera mediante la inmersión del árbol de la cera en un agente humectante y dejar que se seque durante 20 minutos antes de la inversión. Insuficiente mezcla o pasar la aspiradora de la inversión también puede conducir al aire atrapado.

Gas porosidad es causada por el gas atrapado durante el vertido o de metal por reacciones entre el fundido y el molde. Gas atrapado puede ser debido a una absorción de gas) en la fusión que luego sale de la solución en las burbujas de gas que forman la solidificación, b) el gas atrapado debido a la turbulencia durante el llenado del molde con la masa fundida, o c) la dificultad en la evacuación de la cavidad del molde durante el vertido. Existen varios métodos para mejorar la permeabilidad de los moldes, pero asistida por vacío fundición gran ayuda en este sentido. La absorción de gas en la masa fundida se reduce al mínimo por la fusión de la inducción y el uso de un flujo adecuado o una cubierta de gas inerte.

Molde reacción porosidad puede ser reconocido, ya que a menudo existe en o justo debajo de la superficie de la pieza. La investigación ha demostrado que esto es causado por reacciones complejas entre el yeso en la inversión, el carbono de los residuos de cera completamente quemados a cabo, el oxígeno del aire y el hidrógeno en la atmósfera de calidad. El gas resultante de la reacción es el dióxido de azufre, principalmente. Por lo tanto, es vital que no haya carbón residual en el frasco, lo que significa un ciclo de agotamiento correcto. También es vital que no hay rastros de la inversión de edad en chatarra reciclada, porque esto puede dar lugar a la reacción de la porosidad y la presencia de manchas de negro en la fundición y el bebedero central.

Gas porosidad tiende a tener una forma esférica porque las burbujas tienen su energía mínima de la superficie en forma de esferas y no como pompas de jabón flotando en el aire. Sin embargo, el gas porosidad también se puede combinar con la porosidad en cuyo caso la porosidad es probable que tenga una forma interdendrítica.

El Manual de fundición y otros defectos de Dieter Ott se recomienda para una mayor información. Además, se han producido muchos trabajos presentados en el Simposio de Santa Fe y otros durante los últimos 20 años y las actas de cada una dará los detalles de todos los aspectos del casting para todos los metales preciosos. En particular, el trabajo de Fischer-Buhner y otros en el ordenador con ayuda de simulación de fundición ha ayudado mucho en la comprensión del proceso.

Capítulo Doce

De trabajo y la práctica de recocido

Los cambios en las propiedades microestructurales y mecánicas que se producen durante los dos trabajan y recocido se han discutido en el Capítulo 7 y los principios expuestos en la misma mantenga con independencia de los procesos de trabajo y de recocido que se utilizan para hacer joyería y artículos de metal decorativos. Sin embargo, hay muchas características importantes de estos procesos que son dignas de consideración y éstos serán discutidos en este capítulo.

Procesos de trabajo

El objetivo principal de un proceso de trabajo es la producción de una forma particular, ya sea en una forma semi-fabricados, tales como la varilla, lámina o alambre, o un artículo más complicado terminar de moda en un banco por un orfebre. En este último caso, el punto de partida para el orfebre es a menudo una forma semi-fabricados, que luego se seguirá por las operaciones en forma manual, tales como persecución, elevando, elevando anticlástica, spinning o relieves. El éxito de las operaciones de trabajo en un banco depende de la habilidad y la experiencia de sus creadores. Él o ella debe tener conocimiento de las características de trabajo del metal o aleación, sabiendo cómo dar forma al metal y el momento de recocido con el fin de evitar la sobrecarga de trabajo. Estas operaciones son difíciles de cuantificar y, aunque se espera que la información útil se obtendrá a partir de lo que sigue, que están fuera del alcance de este libro y es mejor dejar a los muchos textos prácticos escritos por expertos en orfebrería como un oficio. La intención es describir las principales características de los principales procesos de trabajo, sin entrar en demasiados detalles sobre la teoría y los principios que subyacen a esas características.

Comentarios generales

El proceso simple de trabajo se extiende a la tracción, donde una pieza de metal se sujeta en ambos extremos y tiró para que sea extendida a lo largo de la dirección de la fuerza de tracción aplicada.

Es posible calcular el trabajo realizado para producir el cambio de forma o de la deformación y esto se conoce como el trabajo ideal de deformación (WD). Es la energía

mínima que debe ser gastado en cualquier proceso de trabajo. Sin embargo, hay un límite a la cantidad de estiramiento que se pueden hacer antes de que el metal comienza a cuello hacia abajo y, posteriormente, la deformación se limita a la región de cuello. En consecuencia, esta no es una buena manera de hacer tiras o alambre para una máquina de molino turbio o trefilado debe ser utilizado para producir la forma semi-fabricados.

No habrá contacto entre la superficie del metal que se está trabajando y herramientas tales como matrices de dibujo, y los rollos. Debido a que el metal se mueve en relación a las superficies de la herramienta, el trabajo adicional para superar la fricción (WF) está involucrado. Considere la posibilidad de un metal que entran y salen de una matriz o un par de rollos. Tiene que ser doblada de una manera, ya que entra y luego se inclinó de nuevo, ya que deja. El trabajo tiene que realizarse en doblando el metal que en realidad no contribuyen directamente a la labor necesaria para producir el cambio de forma general. Esto se conoce como "el trabajo redundante" (WR) y está influenciado por la geometría de las herramientas utilizadas en la deformación. Por ejemplo, un dibujo grande de alambre ángulo de morir (0) significa que la flexión adicionales de entrada y salida es grande y WR es relativamente alto en comparación con una boquilla con un ángulo de morir más pequeña, pero lograr la misma reducción general en el diámetro del alambre por sorteo (figura 12.1 ). Por otro lado, el primer dado es más corto en longitud, el área de contacto entre el metal y el morir es menor y por lo tanto Wf es menor en comparación con el de la muerte segunda.

En resumen, el trabajo total realizado Peso necesarios para realizar una operación de trabajo está dada por:

WT = WD + WF + WR

La eficiencia de un proceso de trabajo está dada por:

n=WD/WT

Las eficiencias típicas son del 50-75% para el trefilado y el 75-95% de las láminas y laminados de hoja. Gran parte del trabajo realizado se convierte en calor y esto explica por qué pequeños lingotes rápidamente demasiado caliente para sostener en la mano cuando se rodó en pasadas sucesivas a través de un molino.

Las eficiencias típicas son del 50-75% para el trefilado y el 75-95% de las láminas y laminados de hoja. Gran parte del trabajo realizado se convierte en calor y esto explica por qué pequeños lingotes rápidamente demasiado caliente para sostener en la mano cuando se rodó en pasadas sucesivas a través de un molino.

Las eficiencias típicas son del 50-75% para el trefilado y el 75-95% de las láminas y laminados de hoja. Gran parte del trabajo realizado se convierte en calor y esto explica por qué pequeños lingotes rápidamente demasiado caliente para sostener en la mano cuando se rodó en pasadas sucesivas a través de un molino.

Otra de las características de los principales procesos de trabajo es que el sistema de tensión necesaria para deformar el metal ya no es la tensión uniaxial, como en el simple estiramiento, pero es en tres dimensiones en la naturaleza. Hay un componente de compresión que se ejerce presión en los rodillos, las paredes de morir, o golpes de martillo. Cuanto mayor sea el componente de compresión, mayor es la capacidad para deformar el metal sin fractura, es decir, cuanto mayor es la ductilidad disponible. Esta es la razón por metales y aleaciones que son muy difíciles de trabajo puede ser extruido con éxito debido a que el componente de compresión es el más alto de todos los procesos de trabajo común. De hecho, es posible deformar plásticamente en los materiales de la tensión que normalmente se consideran como totalmente frágiles, tales como piedra caliza y sal de roca, mediante la superposición de una tensión hidrostática de gran compresión (tensión uniforme de compresión en las tres dimensiones) en torno a la pieza de trabajo en la parte superior de el esfuerzo de tracción uniaxial. Afortunadamente, este recurso no es necesario con los metales preciosos y sus aleaciones.

Hojas y tiras se producen en trenes de laminación con rodillos planos, mientras que ronda y de sección cuadrada de las barras se procesan utilizando rollos con una serie de ranuras (Figura 12.2). Fábricas de chapas y bandas pueden ser de dos alturas, cuatro de alto, o los molinos de racimo. Molinos de barras pueden tener ranuras cuadradas, redondas o en forma de diamante en función de la sección en forma necesaria y estos serán de disminuir el tamaño de toda la faz de la tirada. La teoría de laminación es compleja y no se discutirá aquí, pero hay muchos excelentes textos sobre los procesos de trabajo que entra en gran detalle para aquellos que están interesados en explorar más el tema. Sin embargo, hay algunos factores importantes que tienen implicaciones prácticas derivadas de la teoría.

mill (molino)

En primer lugar, hay fuerzas de fricción que actúan en la entrada de la brecha entre los rodillos que son responsables de arrastrar la pieza de trabajo en los rodillos. Sin esta fricción de la rueda simplemente patinar sobre el final de las acciones.

En segundo lugar, la cantidad de reducción que se puede dar por pasar a través de los rollos se rige por el radio del rodillo (R) y el coeficiente de fricción (u). Cuanto mayor sea el diámetro de la bobina (2R) para un valor dado de u, mayor será la reducción máxima por pase que se puede dar. Por esta razón, la inicial (primaria) de laminación se realiza generalmente en dos - los molinos de alta, con superficies rugosas rollo para aumentar la fricción, de modo que las reducciones más pesados se pueden dar para romper rápidamente por el elenco de la microestructura del lingote. Para muchos metales y aleaciones es una práctica común para el despliegue principal que hacer en caliente con el fin de reducir la fuerza de laminación necesaria para la deformación, sobre todo si las pastillas son grandes. Sin embargo, los lingotes de metales preciosos y sus aleaciones suelen ser laminado en frío, ya que son relativamente pequeños, blandos y dúctiles. Esto es cierto incluso para las aleaciones de platino y el paladio, aunque en ocasiones pueden ser inicialmente laminado en caliente.

Atención: nunca material en rollo caliente en las fábricas diseñadas para laminación en frío. Rollos en frío son por lo general templado y acero templado que puede romperse si de repente se expone al calor a partir de lingotes calientes. Panecillos calientes suelen ser de hierro fundido resistente al calor o el acero.

En tercer lugar, porque la población se hace cada vez endurecido, en pasos sucesivos, es ventajoso el uso de pequeños rollos de diámetro en las etapas posteriores de laminación en frío. Estos tienden a doblarse bajo la acción de la carga rodante y que están respaldados por los rodillos de mayor diámetro para apoyarlos en un molino de cuatro niveles. Además, las superficies de los rodillos son altamente pulidas para reducir la fricción y para producir hojas y tiras con un buen acabado superficial. Trenes de laminación (Sendzimir de laminación), con un máximo de 24 copias de seguridad rollos y

rollos de diámetro muy pequeño trabajo se utilizan para producir la hoja muy fina y papel de aluminio. Cuando la acción es forzada a través de los rodillos, la brecha tiende a abrirse. En consecuencia, hay un espesor mínimo que hojas y tiras se puede rodar hacia abajo, incluso cuando la brecha se fija en cero. Un material más fino se puede obtener con un molino de racimo, sino que estos tienden a limitarse a los grandes fabricantes. Cuando se utiliza molino de joyeros de un tipo que probablemente se encuentran en pequeños talleres, reducciones más allá del límite normal a menudo se logra doblando la tira y balance de un doble espesor que puede ser separada posteriormente. Por otra parte, el mismo efecto se puede obtener por el paquete en marcha cuando la banda se coloca entre dos hojas más gruesas y puso el sándwich resultante.

En la fabricación de chapas y bandas para su venta como productos semi-fabricados, es importante que el espesor (en adelante, el indicador) es uniforme dentro de las especificaciones a lo largo de toda la longitud y en todo el ancho del producto. Esto se debe a las variaciones de las especificaciones representan un costo material que tiene a cargo a alguien. Además, estos pueden conducir a variaciones en el rendimiento posterior conformado de chapa metálica y, tal vez, rechaza una mayor incidencia de riesgo y de desgaste de la herramienta y la rotura. Los molinos modernos cuentan con sistemas automáticos de calibre y forma de control para superar estos problemas, pero la sofisticación de derechos no se encuentra en las fábricas de joyero pequeño. Acaba de enrollar con la reducción de la luz a medida que pasa el tamaño ayudará a controlar calibre.

Cuando los lingotes de laminación para producir barras, por ejemplo para el trefilado posterior, rodillos con forma de diamante surcos aumentarán la compresión en los cuatro lados de la barra y una mayor cantidad de deformación se puede dar por pasada. Pasa a final puede llevarse a cabo mediante ranuras redondas.

Es importante que las listas se mantengan separadas, cuando no esté en uso, y se cubre con un aceite ligero para evitar la oxidación. Joyeros molinos se debe cubrir con un paño u otro material adecuado cuando no se utiliza para mantenerlos libres de polvo y arena que pueden dañar las superficies rollo y, por tanto, perjudicar la calidad de la superficie del producto laminado.

Trefilado

En la producción de alambre, varillas se bajó, ya sea a partir de lingotes o varilla de colada continua, a unos 3 mm de diámetro luego reducir aún más la elaboración de la varilla con una fuerza de tracción a través de una serie de matrices cónicas. El borde de ataque del alambrón se adelgaza hacia abajo de forma que pase fácilmente a través de la matriz donde se pueden agarrar en una pinza unida a la máquina de dibujo. Una cadena impulsada, una pasada banco dibujar es adecuado para la producción de tramos cortos en los talleres de joyería. Longitud en espiral se manejan mejor en un bloque de un solo toro morir, pero morir de varias máquinas de alta velocidad son las mejores para la gran producción de alambre de diámetro pequeño. La muerte puede ser en forma de una sola placa a dibujar con agujeros de morir y se graduó de acero para herramientas endurecido

o con insertos de carburo de tungsteno (Figura 12.3), o pueden morir conjuntos en latón o acero con insertos de carburo. (Figura 12.4). Inserciones de morir a partir de los diamantes con agujeros cónicos se puede utilizar para los cables de pequeño diámetro en máquinas de alta velocidad.

Fig.12.3   dos placas de   dibujar

fig.12.4El trefilado   muere con   insertos de carburo

La cantidad de reducción que se puede dar por pasada está limitada por el hecho de que la tensión de la cuerda no debe exceder el límite de elasticidad del cable endurecida por el trabajo dejando a la suerte, de lo contrario el cuello hacia abajo o una fractura. En teoría, la reducción máxima por pase es de 63%, pero en la práctica la presencia de la fricción (WF) y el trabajo redundante (Wr) va a limitar la reducción de 20-45% para el alambre de diámetro grande y el 15-20% de alambre fino. Lubricación juega un papel importante en la reducción de la fricción entre la población y la pared de la matriz. Grasa, sebo o jabón se aplica al alambre antes de la entrada en la elaboración en seco. En la elaboración de mojado en alta velocidad de las máquinas multi-die, die la asamblea se sumerge en una solución de jabón alcalino, o puede ser rociado en.

Producción de tubos

Hay una gran variedad de procesos que se utilizan para la fabricación de tubos. Cilindros huecos producidos inicialmente por moldeo, extrusión o perforación se puede reducir en el espesor de diámetro y la pared por pilgering que es un proceso complicado tubo laminado que requiere equipo rodante especializado. Por otra parte, la tira puede ser rolados en la tubería que luego se pueden soldar a lo largo de la costura para la elaboración posterior en tubos sin costura.

Hay cuatro tipos de procesos de elaboración de todos los tubos.

1) Tubo de hundimiento, donde el diámetro del tubo no es compatible en el dibujo. En este caso, el espesor de la pared y no hay control del diámetro de la abertura interior.

2) Mandril de dibujo, donde el agujero es compatible con un mandril en movimiento. Aquí los diámetros interno y externo y el espesor de la pared están controlados, pero puede haber un problema en la eliminación del mandril después.

3) Conecte el dibujo, donde se extrae el tubo a través del dado más de un tapón en el extremo de la varilla de soporte. Esto se limita a distancias cortas y de mayor diámetro, debido a problemas en el apoyo de la clavija.

4) tapón flotante, donde el tapón flota libremente dentro del tubo. Las fuerzas de fricción, arrastre el conector hasta que se sienta en la zona de deformación dentro de la matriz. Esto permite la producción de grandes longitudes y enrollado de la tubería

Cabe señalar que los tramos cortos de tubo se pueden realizar por embutición y redibujar vasos a partir de piezas de chapa como se describe en la siguiente sección. Estas pueden ser retiradas en más de uno de los más de cuatro procesos en los troqueles.

Las diferentes técnicas para la toma de la tubería de metal precioso se han discutido en detalle por Retí en el Simposio de Santa Fe, 2002.

Hoja de Metal Forming/conformada de metales

Una serie de procesos entran en esta categoría. Son flexión, cizallamiento, corte, perforación, el hilado, estirado y embutición profunda, así como las técnicas artesanales conocidas de fondos, repujado, y persiguiendo. Los procesos productivos se realizan normalmente usando prensas. Mano prensas de volar puede ser adecuada para objetos pequeños, pero de forma mecánica o hidráulica impulsada prensas se requieren para un gran número de artículos y de las cargas más pesadas que forman (las fuerzas). Además, las operaciones de formación requieren de herramientas con un punzón y la matriz de un conjunto de morir, que incluye un anillo de apriete o mantenga pulsada la tecla para evitar las arrugas de la hoja durante la formación.

No es posible entrar en detalle acerca de todos estos procesos, pero los siguientes comentarios pueden ser útiles.

La separación entre las navajas es un diablillo o variable importante en la corte y troquelado. Depuración insuficiente da una fractura irregular, mientras que un despacho demasiado grande produce una distorsión de los bordes y la posibilidad de la formación de rebabas. Puede ser ventajoso si la hoja está en estado endurecido para corte para reducir el riesgo de manchas y la formación de rebabas. Posteriores operaciones de formación requieren los espacios en blanco para estar en la condición de recocido blando dúctil.

Recuperación elástica ocurre en la mayoría de las operaciones de conformado, pero se observa especialmente en la flexión. Aquí, el radio de curvatura de la curva aumenta después de la carga de la formación se retira debido a la recuperación elástica. Tiene que ser compensada por la flexión de un radio más pequeño para que después de la eliminación de la carga de la parte tendrá el radio de curvatura deseada.

Conformación por estirado y embutición profunda parece ser un proceso similar, pero tienen características distintivas. La figura 12.5 muestra un simple golpe-die asamblea en la que se lleva a cabo la hoja en blanco entre la matriz y un pisador (anillo de sujeción). En la embutición pura, la función del pisador es mantener la hoja plana y evitar las arrugas en el espacio en blanco se dibuja hacia el interior del morir bajo la acción del golpe descendente. Con el estiramiento pura forma, la presión del pisador es mucho mayor para evitar el movimiento hacia el interior de la pieza. El blanco se estira sobre el golpe, ya que se mueve hacia abajo. Además, el golpe puede ser redondeado en la parte inferior, a diferencia de embutición profunda donde es de fondo plano. Una prueba Erichsen Cupping (Figura 12.6), en el que la profundidad de la copa en el punto de fractura se mide, evalúa la formabilidad tramo de chapa. Poirier ha demostrado cómo los procesos pueden ser adaptados para producir artefactos en forma interesante en un taller con la prensa relativamente simple y morir punch-montajes (véase Bibliografía).

El dibujo de fondo plano, vasos cilíndricos para la fabricación de tubo de embutición profunda posterior es prácticamente pura, sino que muchas operaciones de conformado de chapa metálica son más complejas. Estampados de prensa puede contener elementos de conformación por estirado y embutición profunda.

No hay un tamaño máximo en blanco que pueden ser exitosamente embutido sin fallo. La "Relación de limitación Draw" es el diámetro máximo éxito en blanco dibujado, dividido por el diámetro de perforación. Si no se produce normalmente cuando el metal se dobla alrededor de la parte inferior de la perforación. Esto se debe a la curvatura hace que la hoja para adelgazar en dos lugares de esta región y la parte ya no puede resistir la fuerza aplicada ejercida por el movimiento ponche. Para evitar el fracaso, puede ser necesario volver a dibujar a través de una serie de conjuntos de morir hasta la profundidad requerida de la copa se consigue. Un buen ejemplo de esta práctica es en la fabricación de barricas de la pluma.

Composición de la aleación es una consideración importante para la hoja de estampación y embutición de operaciones. Por ejemplo, las aleaciones de oro con un karatage mayor que 22 k son de una sola fase de las soluciones sólidas y son muy moldeables. Para las aleaciones de 18k, aquellos con un contenido de plata inferior a 15% son los más adecuados y los mejores aleaciones de oro amarillo de 14k contienen zinc 10.5%. El oro blanco paladio tienen una buena conformación, pero el oro blanco de níquel-son mucho más difíciles y menos moldeable.

Forja

Los metales preciosos y muchos de sus aleaciones son adecuadas para las operaciones de forja en frío debido a su buena ductilidad y maleabilidad. Fría incluye forja de estampación, acuñación y por penetración. El término "cubiertos" se utiliza para describir muchos de los productos falsificados para distinguirlos de Orfebrería, que es producida por estirado y embutición profunda. Tomando como ejemplo las cucharas, los blancos están marcados fuera de la hoja de espesor. Después de algunos golpes preliminares y operaciones turbulentas de impartir la formación inicial, los extremos se sitúan entre manejar de acero endurecido muere en forma en el diseño requerido y formó con un martinete o una prensa hidráulica. el destila el exceso de metal en los lados y se recorta. Cuencos de cuchara son producidas por golpes el otro extremo de la en blanco con un punzón en forma de morir y el montaje.

Klotz ha publicado dos documentos sobre la producción de los resultados de quilates de oro por estampación y forja en frío y estos son muy recomendables ya que dan información útil sobre el diseño de herramientas, fabricación y puesta a punto.

Hilado

Ciones todo el hueco, como copas y platos se pueden hacer por el proceso de hilado metal. En este caso, una pieza circular de hoja se sujeta entre un plato y un seguidor y la asamblea entera gira en una máquina similar a un torno. Se aplica presión en la parte posterior de la hoja de girar por una herramienta de acero de manera que poco a poco se inclinó sobre y alrededor del plato que se forma a la del artículo deseado. Mandriles se forman a partir de madera, acero, plástico o una.

Fricción y lubricación

El papel desempeñado por la fricción en el proceso de deformación se ha hecho referencia anteriormente. Tiene un efecto beneficioso en el despliegue de fuerzas de fricción que se requiere para arrastrar el archivo en el espacio roll. Del mismo modo, en la embutición profunda, es ventajoso que la fricción entre la hoja y el punzón con el fin de minimizar el movimiento entre el punzón y la hoja, y con ello reducir el riesgo de fractura en la base de la copa. Al mismo tiempo, la fricción debe ser reducida por una lubricación adecuada en el lado de la hoja de morir.

Sin embargo, una desventaja importante de fricción es el aumento del riesgo de desgaste y una transferencia de material entre el stock y herramientas, matrices, y los rollos. Se ha demostrado (Bowden y Tabor) que las superficies planas que supuestamente no son realmente planas, y que si dos superficies pulidas se ponen en contacto unos con otros, el área de contacto real es de sólo 0,1% de la superficie de las superficies.

Los puntos de contacto se conocen como "asperezas" y debido a las altas presiones localizadas ejercidas en estos puntos, habrá alguna soldadura por fricción (figura 12.7). Al mover una superficie sobre otra, una fuerza F de cizalla para romper estas uniones soldadas. El coeficiente de fricción p. se define como la proporción de esta fuerza de corte para la carga W actuando verticalmente, es decir, U = F / W. Se sabe que esta expresión es una ligera simplificación, pero es suficiente para el propósito de esta discusión.

Ante la falta de lubricación, los valores de u para ponerse en contacto con superficies metálicas suelen ser 0,3-1,0. Cuando las asperezas soldados están rotas, fractura se produce en el metal en el lado de la unión que tiene la menor resistencia a la fractura. En consecuencia, una pequeña cantidad de metal se transfiere a la otra superficie. Esto aumenta la altura de las asperezas y la situación empeora progresivamente. Este es el proceso de desgaste y si procedía, las superficies rugosas de herramientas y matrices a ser y no habrá un efecto perjudicial sobre la calidad de la superficie del producto. Hay pruebas que demuestran que aumenta el riesgo de transferencia de metal con el aumento de la compatibilidad entre las superficies de contacto de modo que la tendencia de máxima presión para soldar será con las superficies del mismo material. Por ejemplo, la resistencia al desgaste en los motores puede ser mejorado si uno de los anillos de pistón o perforaciones son cromadas, pero no tanto si se colocan.

Lubricación

La función principal de la lubricación es reducir la transferencia de metal y el desgaste. Las funciones secundarias son: a) reducir el coeficiente de fricción u, y b) actuar como un refrigerante. Idealmente, el espesor de la película lubricante debe ser suficiente para separar las superficies en movimiento (figura 12.7). Las asperezas se suavizan por una acción de pulimento y una superficie brillante resultado. Si la película es demasiado gruesa, esto no va a suceder y una superficie mate se obtiene en la acción. Cuatro tipos de lubricación han sido identificados, a saber:

1) hidrodinámicos, o la lubricación de película gruesa

2) la cobertura o la lubricación de película delgada

3) de extrema presión

4) película sólida

/ Welded asperities No lubrication/ lubricación de película delgada/ lubricación de película gruesa

Adiciones de presión extrema se hacen en situaciones en las temperaturas relativamente altas y las presiones están involucradas, por ejemplo, en motores de automóviles, pero no se utilizan en el proceso de deformación. Típicos lubricantes hidrodinámicos son los aceites de parafina y de los factores importantes son la viscosidad del aceite y la velocidad relativa de las superficies en movimiento. Lubricantes límite suelen ser largas cadenas de ácidos grasos como molécula de ácido esteárico y oleico. Estos reaccionan con la superficie de metal para formar una película de jabón metálico. Por lo general son utilizados como aditivos en un portador tal como aceite mineral y el 5% de ácido oleico. Se cree que la reacción consiste en una película superficial de óxido, fina y explica por qué ellos no son tan eficaces con el platino y el oro fino. Este problema se soluciona mediante el uso de jabón en polvo seco o soluciones jabonosas.

Películas lubricantes son muchas y variadas. Polímeros, tales como hojas de PTFE y polietileno intercalados entre el blanco y la matriz se han utilizado con éxito en aplicaciones de conformado de chapa metálica. Jabones de sebo seco y se utilizan ampliamente, en particular en la elaboración de alambre y tubo. Grafito disperso en grasa y el disulfuro de molibdeno (MoS2) se utilizan en aplicaciones de alta temperatura. Recubrimientos de galvanizado de cobre sobre una superficie metálica puede reducir la fricción en la interfaz de morir / de valores y que se ha presentado para reducir desgaste

de la matriz cuando se trabaja de platino. La principal desventaja de la película lubricante sólido es la necesidad de eliminar la película después.

Lubricación efectiva para las etapas finales del turbulento frío se espera que baje el coeficiente de fricción a 0,05 cuando Wf será de aproximadamente 10% del peso. Emulsionada a base de agua de lubricación ha sido recomendado para la gran escala de alto volumen de los molinos, pero para las fábricas pequeñas joyerías, un lubricante mineral ligero a base de aceite da buenos resultados. Uno de los problemas cuando se utilicen aditivos límite es que hay una tendencia a manchas en las superficies de que se produzca en las subsiguientes operaciones de recocido brillante (véase más adelante). Por esta razón, un aceite mineral ligero como el queroseno se recomienda para el acabado de pases y un acabado de superficie brillante.

Cera de abejas o una mezcla de cera de abeja y aceite ha sido recomendada para quilates de hilo de oro y plata cuando se utilizan placas de empate. Soluciones de jabón se utilizan con frecuencia para el dibujo por el oro fino y plata hilos de filigrana.

Se debe tener cuidado de que los trabajadores no estén expuestos a cualquier peligro para la salud. Continuo contacto con algunas de estas sustancias puede llevar a enfermedades de la piel y la eliminación de las películas de lubricante puede requerir el uso de disolventes orgánicos en el desengrasado y trabajadores deben estar protegidos contra los daños neurotoxicidad.

Los factores que afectan el comportamiento de hibridación fueron considerados en el capítulo 7. En este caso, las prácticas típicas de recocido se discutirá. En primer lugar, el joyero o el orfebre que trabaja en el banco es más probable que utilice una llama de la antorcha para el templado y las temperaturas son juzgados por el color de los ojos irradiaban desde la superficie caliente. Esto requiere habilidad construye a partir de la experiencia y el conocimiento de las características de la aleación de ser recocido. Hemos visto que es importante para calmar ciertas aleaciones de agua de cerca de la temperatura de hibridación con el fin de prevenir el endurecimiento de enfriamiento lento debido a la precipitación de las fases segunda y de la transformación desorden-orden, sobre todo si se requiere más trabajo. Esto es particularmente cierto para las aleaciones de oro de 18k o menos. Uno de los problemas con la antorcha de recocido es que un conocimiento preciso de la temperatura alcanzada no se puede obtener. Esto es perfectamente admisible para una - los elementos fuera y los pequeños cuando se trabaja en el banco y no se está sugiriendo que la antorcha de recocido es inaceptable. Es vital que la antorcha de recocido se realice en un rincón oscuro del estudio porque el juicio de color se ve seriamente afectada por los reflejos de la luz de las ventanas y la iluminación. Elementos que se recocido se colocan en bloques de carbón de leña (o ladrillos refractarios si no es probable que sea una reacción no deseada entre el carbono en el carbón vegetal y un componente de aleación) o en un paquete flexible de alambre de hierro aplastado a una placa circular para la calefacción.

La hebra se calienta en la primera parte del túnel y luego se pasa a través de una cámara de mantenerse a la temperatura deseada de recocido y finalmente pasó a través de una

cámara de enfriamiento, rodeado por una camisa de refrigeración por agua antes de volver a enrollar. Tiempo de recocido es controlada por la velocidad a la que la cadena se mueve a través del horno. La ventaja es que la hebra se calienta y se enfría de manera uniforme en toda su longitud. En consecuencia, existe un mayor control sobre el tamaño del grano y las propiedades mecánicas. Siempre que sea posible, se recomienda especialmente para los 14 k de colores dorados que son propensas al crecimiento de los granos indeseables.

Tabla 12.1 da las temperaturas típicas de recocido de los metales preciosos y sus aleaciones para las horas en un horno de proceso por lotes de 15-30 minutos. Colores de temperatura aproximada se dan para la comparación.

esterlina

*medallas de oro   de color   de   18 quilates   y menos   agua   debe serapagado   de la   temperatura de recocido   para mantener   la suavidad y la   ductibilidad **   medallas de oro   de níquel   debe ser   enfriado por aire   para reducir al mínimo   la separación de fases   y el   cambio de color.

Control de la atmósfera protectora

Oxidación de la superficie de los componentes de metal base se pueden prevenir mediante el uso de una atmósfera de gas de protección para dar a los llamados "recocido brillante" condiciones. Los principios del control de la atmósfera en términos de la termodinámica de las reacciones de oxidación fueron discutidos en detalle por el autor en el 1991 Santa Fe Simposio (véase Bibliografía) en pocas palabras, la formación de óxido se puede prevenir si se proporciona la reducción de las condiciones en la atmósfera por la presencia de un componente de gas reductor, es decir, de hidrógeno o monóxido de carbono las reacciones de reducción son:

Oxido Metálico +Hidrogeno <—> Metal + Vapor de AguaMO + H2 <—> M + H20Metal + Carbón <—> Metal + Carbon Oxide Monoxido DioxidoMO + CO <—> M + C02Los ambientes de uso común para las aleaciones de metales preciosos se están formando gas y agrietado (disociada) de amoníaco, los cuales se basan en hidrógeno para la reducción de las condiciones. Desde la primera reacción, se puede ver que el

vapor de agua se tratara, y la termodinámica de los diversos óxidos metálicos / hidrógeno reacciones muestra que cuanto mayor es la estabilidad del óxido de la secadora de la atmósfera tiene que ser, es decir, menos agua que el contenido de vapor se puede tolerar. Por ejemplo, es posible recocido brillante de cobre en vapor, siempre una huella de hidrógeno. Zinc, un componente común de muchos quilates de oro, sólo se verá impedido de oxidación siempre que el contenido de vapor de agua es muy baja.

El hidrógeno puro puede ser suministrado ya sea por electrólisis del agua o de los tanques de presión, pero es relativamente caro. La formación de gas es una mezcla de 90% de nitrógeno (N2) y el 10% de hidrógeno y siempre a partir de los cilindros con una válvula mezcladora de gas. Es adecuada para muchos propósitos, pero hay algo de contenido de vapor de agua. Esto se puede medir con un medidor de punto de rocío, porque existe una relación entre el contenido de vapor de agua y la temperatura en la que una atmósfera se precipita su contenido de vapor de agua ya sea en forma de gotas de agua, o, si la temperatura es baja, como cristales de hielo. Por lo tanto, el punto de rocío del 100% de vapor a presión atmosférica normal es de 100°C, el punto de ebullición del agua. La temperatura del punto de rocío de gas que forman normalmente 30°C (86 ° F) y una torre de secado por separado puede ser necesaria. Amoniaco craqueado es mucho más seco con un punto de rocío de -30 ° C (-22 ° F) y es más adecuado para muchas aplicaciones. Se produce en un generador de gas amoníaco al disociar a una mezcla de hidrógeno / nitrógeno de acuerdo con

Amoniaco <—>- 75% Hidrogeno + 25% Nitrógeno2NH3 <—> 3H2 + N 2

Después de que el desembolso de capital inicial en la compra del "cracker" del generador, la atmósfera es relativamente barato en comparación con los gases en botella a pesar de que el amoníaco embotellado tiene que ser comprado.

Una palabra de advertencia se debe dar cuando se utilizan atmósferas que contengan hidrógeno. Si alguna aleación, cobre o sí, contienen inclusiones de óxido de cobre, a continuación, la fragilización por hidrógeno y formación de ampollas debajo de la superficie puede ocurrir. El hidrógeno se difunde fácilmente hacia adentro y reacciona con el vapor de óxido cuproso inclusión agua, produciendo que no pueden difundirse a cabo. Forma bolsas de vapor forzando los límites de grano abierto y causar fragilidad. Esto pone de relieve la importancia de minimizar la absorción de oxígeno en marcha durante la fusión, aleación y fundición.

Aunque el titanio no es considerado como un metal precioso, muchos joyeros han hecho pedazos con ella debido a que la superficie puede ser anodizada color o el calor para producir una amplia gama de atractivos colores. Titanio reacciona rápidamente con el oxígeno, nitrógeno, carbono e hidrógeno y por lo tanto no puede ser recocida con las atmósferas de protección descrita anteriormente. En cambio, los tratamientos de calor se deben hacer ya sea en una atmósfera inerte como el argón o el helio, o en el vacío.

Laminado y Recocido (Templado)

Es posible la producción de la tira, chapa y alambre en diferentes endurecimientos, por lo general un cuarto de duro, semi duro y tres cuartos, duro, o moderar la primavera. Las propiedades mecánicas de los tres primeros de ellos serán intermedias entre las de los materiales completamente recocidos y totalmente trabajado en frío. La Temperatura se puede lograr mediante:

carácter móvil, donde la población es completamente recocidos y templados en parte por más móvil o el dibujo de la cantidad requerida, o por:

temperamento templado donde la población está totalmente trabajado en frío y recocido en parte por un cuidadoso control de temperatura y tiempo.

Templado en quilates de oro y hoja de plata de ley se logra mejor temperamento rodar porque es difícil controlar el parcial de recocido en las operaciones comerciales.

El uso de la palabra "genio" en el contexto de metales no ferrosos hojas, tiras, y el alambre no debe confundirse con su uso en la metalurgia ferrosa, como cuando se habla de temple y revenido de acero.

Orientación Preferente

Las propiedades mecánicas de un cristal de metal varían con la dirección en el cristal en el que se está midiendo. Imagine un solo cristal de un metal en forma de un cubo. Su resistencia y ductilidad serán diferentes en una dirección paralela a la arista del cubo en comparación con las propiedades medidas en una dirección paralela a la diagonal del cubo. Esta variación se conoce como anisotropía. Un metal policristalino elenco por lo general tienen propiedades isotrópicas, lo que significa que las propiedades serán las mismas en todas las direcciones. Esto se debe a los cristales individuales o granos tendrán la misma estructura cristalina pero diferentes orientaciones de cristal para sus vecinos. Los efectos anisotrópicos serán cancelados, dando los valores promedio más los efectos debidos a la presencia de los límites de grano.

A medida que la red cristalina de grano de cada grano individual tiende a girar como sistemas de deslizamiento entre en funcionamiento a fin de que los planos del cristal ciertos y / o direcciones de cristal se alinean con respecto a la dirección del flujo de metal. Esta es la "orientación preferida" y mayor será la cantidad de trabajo en frío, mayor será la intensidad de la orientación o la textura de cristal. Una vez más, las propiedades pueden variar con la dirección en la que se miden. En el caso de las hojas y tiras, la resistencia y ductilidad puede variar no sólo en el plano de la hoja, la anisotropía planar, pero pueden variar también en la dirección a través de espesor. El f.c.c. metales, incluyendo los metales preciosos, la pantalla pequeña a través de la anisotropía de espesor, pero puede tener anisotropía planar considerable.

Posterior recocido se produce ya sea una microestructura nueva cepa de libre policristalino que puede retener la textura trabajada en frío como una textura de recristalización nuevo, o puede reemplazar la textura trabajado con una textura de recristalización diferente, o puede reemplazar la textura trabajado con una textura orientadas al azar donde las propiedades se isotrópico. Esto depende de factores tales como la cantidad de trabajo en frío antes, la naturaleza del proceso de trabajo y las condiciones de recocido. La figura 12.8 es un bosquejo que muestra una hoja al azar textura a la izquierda y una hoja con una textura de recristalización de la derecha. Una textura recrystaliization común en f.c.c. metales, en forma de hoja, es la textura del cubo designado {100} / <001>. Aquí, las caras del cubo {100} en cada cristal individual (grano) se encuentran en el plano de la hoja policristalino y las aristas del cubo <100 son paralelas a la dirección de laminación original. La figura 12.9 muestra la variación en las propiedades debido a la anisotropía planar en la hoja de cobre cubo de textura. Esta textura se puede encontrar también en la hoja de recocido de metales preciosos. Esto puede tener importantes consecuencias para las operaciones de conformado de chapa metálica con espacios en blanco recocido como la presencia de orientación preferencial puede conducir a la "arada" en profundidad piezas dibujadas (Figura 12.10). Pendiente, a su vez, conduce a variaciones en el espesor de la pared y los problemas con posterior formación. Es por esta razón que las listas finales de laminación y recocido se controlan para evitar la formación de una textura de recristalización fuerte.

FIGURA 12.8 12.9 12.10

Causas y prevención de defectos en los productos forjado y recocido

Se debe reconocer que algunos de los defectos que aparecen en los productos forjados pueden tener su origen en los lingotes de fundición o colada continua de valores

Las tuberías y la porosidad

Esto se ha hecho referencia anteriormente. Una tubería es la depresión en forma de embudo en la parte superior del lingote fundido que resulta de la contracción durante el casting. Esto le dará a un defecto de la línea central a lo largo de hojas, tiras o alambre sobre todo si la superficie de la tubería se oxida. La región que contiene la tubería debe ser recortados y reciclado de la casa de chatarra de calidad conocida. La porosidad interna debe soldar y desaparecen siempre que las superficies interiores son limpias y libres de óxido y los poros no contienen gas.

Ampollas

Las ampollas se forman en la superficie de la hoja y tira después del recocido puede ser causada por gas atrapado en la porosidad de las barras coladas. Durante la laminación, la porosidad es aplanada y no se observa en el producto bruto de laminación. El recocido a temperaturas elevadas, el aumento de la presión del gas y al mismo tiempo, el metal que rodea ligera se vuelve más débil. En consecuencia, el metal tiende a volar al igual que

muchos pequeños globos para crear ampollas en la superficie (Figura 12.11). El remedio obvio es evitar el gas pick-up durante la fusión, colada y recocido, incluyendo bolsas de vapor debido a la reducción de óxidos de hidrógeno.

FIGURA 12. 11

Inclusiones

Las inclusiones son partículas insolubles, tales como los óxidos y siliciuros. Esto puede llevar a problemas de agrietamiento durante el trabajo o la formación de puntos duros que puede afectar la calidad de la superficie pulida final. Pueden ser piezas de revestimiento de hornos de crisol o que han caído en la colada o pueden ser formadas por la reacción química entre el gas absorbido y un componente de la aleación. Inspección periódica de los crisoles. Revestimiento interior de hornos, la limpieza del entorno de trabajo, y una consideración de las posibles reacciones son importantes si se las inclusiones que se mantiene al mínimo.

Contaminación

La contaminación de la masa fundida puede causar fragilidad y agrietamiento catastrófico durante el trabajo. El ejemplo más notable es la presencia de pequeñas cantidades de plomo (<0.02%) que por lo general ha sido introducida accidentalmente en la fusión de la soldadura blanda huellas en chatarra reciclada. Advertencia: no reciclar la chatarra de calidad desconocida.

Calidad de la superficie

Esto puede depender de la calidad de la superficie de las barras coladas inicial. Eliminar el óxido de la superficie de limpieza con ácido antes de trabajar ya que es más difícil y costoso eliminar las escamas de óxido después de haber sido baja en la superficie de la hoja o una varilla. Las cantidades excesivas de aderezo molde puede dejar grandes depresiones en la superficie del lingote. Una fina película continua de aceite se aplica a la pared del molde, se recomienda, y el exceso de fundente debe ser removida antes de verter la masa fundida. Salpicaduras, astillas, y los derrames son causados por salpicaduras de metal fundido en el molde de llanto y solidificando con una película de óxido antes de ser cubierto en la masa fundida se llena el molde. Estos se pueden separar y pelar en la interfase óxido durante el trabajo, dando una superficie irregular. Inspeccione las superficies de lingotes de modo que se pueden recortar y presentar, en su caso, para suavizar las depresiones, quitar las salpicaduras y derrames, sácatelo partículas incrustadas en la superficie. La siguiente es una descripción de algunos de los defectos más comunes que surgen como resultado del proceso de trabajo. Consideremos en primer lugar el rodar de los productos planos de hojas, tiras y hojas.

Desalineación de los rodillos

Esto lleva a que la curvatura de la tira o lámina a un lado si es relativamente gruesa, o para la formación de un borde ondulado, por un lado, si la población es delgada (figura 12.12). En tales circunstancias, ajustar los tornillos de rollo a rollo de dar un espacio paralelo.

Flexión de los cilindros

La flexión bajo la acción de la fuerza de laminación (carga) para reducir el espesor puede conducir a un grosor desigual en todo el ancho de los bordes ondulados o en ambos lados, si la población es relativamente fino (Figura 12.13). Esto se reduce al mínimo, ya sea por la disminución de la reducción por pasada y, por tanto, la carga rodante, junto con más frecuencia entre etapas de recocido para limitar la cantidad de la dureza del trabajo, o, preferiblemente mediante el uso de un molino de cuatro niveles, donde los rodillos de pequeño diámetro de trabajo cuentan con el respaldo por grandes rollos para evitar que los rodillos de trabajo de flexión bajo carga.

Figura 12.13 Los bordes curvados, debido a la flexión.

Borde Cracking

Esto es comúnmente causado por el exceso de trabajo entre los recocidos. Es importante para recortar los bordes a la vez que se produce en conjunto porque el trabajo aumentará aún más el peligro de que algunas de estas grietas de pronto corriendo hacia el centro y girando en ángulo recto, aumentando la cantidad que tiene que ser eliminado (Figura 12.14).(Figura 12.14)

Varilla de RollingLas aletas son causadas por intentar una reducción demasiado grande, de tal manera que los rollos se ven forzadas a separarse y el exceso de metal es presionada hacia fuera hacia los lados (Figura 12.15). Si las aletas posteriormente se rodaron en la barra, se convierten envueltas, que forman los planos de debilidad. Estos pueden abrir en las etapas posteriores, en especial en la torsión aún movimiento de torsión.(Figura 12.15)

Crocodiling (piel de cocodrilo)

Crocodiling puede ocurrir en las primeras etapas en la laminación de lingotes de losa y la varilla. Como el nombre sugiere, la vanguardia se abre a medida que salen los rollos para producir una grieta de la apertura con los bordes serrados más bien como la boca abierta de un cocodrilo. Puede ocurrir sin previo aviso, pero a veces una pequeña grieta aparece en el centro de la vanguardia. En este caso, de rodadura no debe proceder hasta que el borde se ha recortado para extirpar el crack. Si la fisura inicial se ignora, se puede

propagar en el siguiente paso para producir un defecto importante. Las causas se deben a dos factores:

1. El centro de la población es todavía relativamente sin trabajar y por lo tanto más débil.

2. Debido a la falta de homogeneidad de la deformación, hay una "cola de pez", producida en ambos extremos del principio y el final del papel grueso. Esto, a su vez, produce tensiones internas que están a la tracción a lo largo del centro y el efecto es el de formar y propagar una grieta por la línea central.

El remedio es dar una mayor reducción por paso, si es posible, en las primeras etapas de laminación para inducir una mayor penetración de la deformación a través del centro de la acción.

Dibujo

El defecto más común es la rotura o estricción a medida que el cable sale del molde (figura 12.16). Esto es a veces conocido como "Cuppy" alambre Hay cuatro posibles causas:

1) El cable está sobrecargada de trabajo y requiere de recocido.

2) La presencia de inclusiones pueden dar lugar a puntos débiles en el alambre.

3) Demasiado grande una reducción que se está intentando.

4) Una avería en la lubricación da un aumento de la fricción y esto disminuye la cantidad de reducción que se puede dar.

(figura 12.16)

Hoja de Metal Forming

Se ha hecho referencia con el diámetro máximo en blanco que se puede sacar, conocido como el limitando relación de estirado / 'Si se supera este límite, las piezas no todo el fondo de la perforación (Figura 12.17). En estas circunstancias, es necesario establecer en parte en un golpe-juego de dados con un punzón de mayor diámetro y luego volver a dibujar en otros mueren sacador-sets. El problema común es que la formación de arrugas en blanco es finalmente arrastrado a la muerte. Esto es antiestético y puede provocar la herramienta para aprovechar arriba. El aumento de la presión pisador puede evitar las arrugas, pero no hay límite en la medida en que esto se

puede hacer y un rediseño de las herramientas y el programa de dibujo puede ser necesario.

(Figura 12.17)

Efecto de piel de naranja

Las causas de la piel de naranja se discutieron en el capítulo 7. El efecto es minimizado o evitado por el control de los horarios de trabajo y el templado de tal manera que un tamaño de grano grueso no se produce.

Antes de dejar el tema de trabajo y la práctica de recocido, es pertinente recordar algunos de los problemas específicos que pueden ocurrir con aleaciones de metales preciosos.

El problema de la firestain al lanzar, el recocido, la soldadura o de plata de ley fue discutido en el capítulo 8.Medidas preventivas o correctivas son:

Use hornos con atmósfera protectora.

Comprende los artículos con un flujo de protección cuando se utiliza un soplete.

Evitar temperaturas excesivamente altas y largos tiempos de calentamiento.

Retire la firestain por electrostripping o por la fuerte abrasión y pulido.

Cubrir con una capa fina de galvanizado plata o rodio.

Grietas en el fuego de níquel-oro blanco (Capítulo 9) se puede prevenir cuando se calienta lentamente a unos 300 ° C (572 ° F) con el fin de aliviar los internos (residual) subraya antes de calentar en un máximo de la temperatura de recocido completo de 750 ° C (1382 ° F). Asimismo, debe ser preferiblemente refrigerado por aire después de recocido completo para minimizar el cambio de color debido a la separación de fases. Corrosión bajo tensión es un problema con ciertas aleaciones de bajo quilates de oro (capítulo 9). El riesgo potencial a la joyería de acabado puede ser evitado por un recocido completo seguido de un enfriamiento lento a temperatura ambiente. Si un trabajo final - condición de templado para aumentar la resistencia, la alternativa es aplicar un alivio de la temperatura baja tensión recocido a unos 250°C (482°F). Como resultado, las tensiones internas son eliminadas, mientras que el trabajo - estado endurecido es esencialmente preservado. Se debe tener cuidado para aliviar las tensiones residuales introducidas por las operaciones de reparación, tales como cambiar el tamaño del anillo.

Pulido y tratamientos de acabado

La importancia de pulido y acabado, como parte del proceso de fabricación no puede ser exagerada por su contribución como factor de venta. El objetivo es producir una superficie brillante altamente reflectante a menos que una textura de la superficie específica que se desea. El proceso puede constar de cuatro etapas. Son de molienda o la abrasión, pulido, pulido y abrillantado. Los dos primeros implican la extracción de material de la superficie. Los artículos son de arena para eliminar la rugosidad superficial y las marcas

dejadas por el trabajo. Esto se hace con arena, piedra pómez o lima de uñas en aceite de aplicar a mano o mediante el uso de una rueda giratoria de materiales como el fieltro, cuero o papel pegado con el compuesto abrasivo. El acabado se ve influida por el grado de abrasivos usados.

La segunda etapa es pulida en el que la capa superficial se extiende y los flujos de manera que los arañazos dejados por minuto de molienda se irá llenando gradualmente. El pulidor usa pieles de ante de materiales como el percal o de lino y algodón y un compuesto, como Trípoli. Las dos etapas finales se realizan con más suave con los amantes un compuesto como joyeros rouge mezclado con agua, alcohol desnaturalizado, o la parafina. Hay una serie de compuestos de pulido y abrillantado de propiedad en el mercado.

El proceso requiere un alto grado de habilidad y una gran variedad de acabados y se pueden producir en función de la molienda y las técnicas de pulido utilizado. Los coleccionistas de objetos de plata se sabe que el brillo se ve influenciada por la técnica adoptada. Muchos fabricantes de aspirar a un acabado en negro que se describe como otro final muy popular es el "mayordomo fin", lo "antiguo" llamado porque se asemeja a la producida por los mayordomos de pulir la plata de la familia con un talón de la mano de aplicación de colorete y el merlán mixtos con el agua.

Pulido a mano se hace generalmente con tela o fieltro aficionados a los motores simples con ejes de rotación. Estos deben ser colocados dentro de los colectores de polvo, no sólo para proteger a los trabajadores sino también para recoger el polvo para la extracción de los metales preciosos eliminado por el proceso. Este es un residuo valioso adecuado para su refinación.

Se puede apreciar que el pulido a mano de la joyería producida en gran número, sería un negocio muy tedioso. Hoy en día, las diferentes etapas se realizan en máquinas que utilizan una amplia gama de abrasivos para pulir, y pulir los medios de comunicación. La máquina más simple y más antigua es el cañón giratorio horizontal o vaso que se llena normalmente el 50-60% de su volumen con las piezas a tratar y los medios abrasivos o de pulido o bruñido (Figura 12.18). Los medios de comunicación son de plástico, de cerámica o de acero de diferentes formas y tamaños (Figura 12.19) y se cargan en el barril con agua, y si es necesario, un compuesto de corte. Un enjuague es vital entre cada etapa se lanzan. El tiempo total será de varias horas con las etapas finales se bruñido con bolas de acero como el medio seguido por el secado en un vaso se calienta al uso de un mazorca de maíz, cáscara de nuez, los medios de comunicación o de madera.

(Figura 12.18) (Figura 12.19)

En los últimos años, los avances se han realizado en equipo. El proceso de acabado puede acelerarse utilizando barriles de vibración. Hay dos tipos de sistemas centrífugos están disponibles comercialmente, es decir, el disco centrífugas y centrífugas de barriles planetaria. La figura 12.20 es un boceto de la toroidal - movimiento en forma de disco en un barril de centrífuga. La ventaja es que los tiempos de tratamiento son mucho más cortos, hay menos pérdida de metal precioso, y el acabado de la superficie se dice que es mayor que la del tambor giratorio. Barriles magnéticos para el acabado son el tipo más reciente que se introdujo en el mercado. Estos operan bajo condiciones de humedad y el medio se compone de micro - agujas de acero inoxidable, magnético. El movimiento de

las agujas es impulsado por la rotación imanes debajo de la cámara de pulido y el contacto con las superficies de acabado los productos que se produce bruñido. El Manual de acabado en la fabricación de joyería de oro por V. Faccenda y las secciones en el manual de manuales técnicos para la joyería de oro y platino por Introducción a la JLC. Wright es muy recomendable para la lectura adicional.figura 12.20

Capítulo Trece

Unirse a la práctica

Es frecuente encontrar que un artículo es tan complejo en la forma que es imposible o demasiado costoso "para la fabricación de una sola pieza. Sin embargo, puede ser factible para producir el artículo por un conjunto de piezas relativamente barata de producir un diseño más simple de unirse a ellos junto con un proceso adecuado. Esto se aplica no sólo a los componentes de ingeniería y estructuras, sino también a los elementos complejos de la joyería y platería, tales como piezas de filigrana, eslabones de cadena, el apego de los resultados de joyería, uniéndose vástagos anillo a la configuración de la piedra preciosa, y la fijación de canalones y las manijas de las ollas de café.

Aparte de la fabricación, otras áreas donde se utilizan procesos de unión incluyen reparaciones, montaje, vástagos de cambiar el tamaño del anillo, en sustitución de puntas o re-vuelco, y los trabajos de restauración. Además, a pesar de no unirse en su sentido más estricto, las mismas técnicas, materiales y equipo puede ser utilizado para la reparación de los defectos que puedan surgir en el lanzamiento. Sobre todo, esto es por lo general gran porosidad de fundición que aparece en la superficie de los elementos que pueden ser llenados por la aplicación de calor localizado y una soldadura o soldadura adecuada.

Tipos de Procesos de unión

Procesos de unión se pueden clasificar en varios tipos de la siguiente manera:

No permanente: Conjunto de tornillos.

Fijación mecánica: montaje fascinante, se encogen.

 De estado sólido: la unión por difusión, soldadura por presión, soldadura por fricción.

Soldadura por fusión: por puntos de contacto y la costura de soldadura, soldadura por láser de haz, la soldadura por arco de plasma.

 Líquido / sólido de unión: soldadura, soldadura fuerte adhesivo, unión.

Todos estos procesos se han utilizado en la fabricación de joyas, pero es cierto que la soldadura (soldadura) los procesos han sido los más utilizados desde tiempos remotos. Los registros muestran que el oro y la plata de soldadura fueron practicados en Mesopotamia en el Medio Oriente por lo menos hace 5500 años. El famoso Papirode Leyden, que se encuentra en Egipto y escrito en griego sobre el año 350 dC, describe los procedimientos para la toma de aleaciones para soldadura. En consecuencia, una parte importante de este capítulo se ocupará de la soldadura, aunque la soldadura por láser de haz se está convirtiendo cada vez más importante y tendrá en cuenta. Métodos no ¬permanente y mecánica sólo se debe utilizar cuando otros procesos no son posibles por razones de daños por sobrecalentamiento, la deformación, las tensiones residuales, o la falta de fuerza de la unión. Afortunadamente, estos son acontecimientos relativamente raros y estos métodos no se tratará más adelante.

Principios de la soldadura

Es importante hacer una distinción entre los términos de la soldadura blanda, soldadura fuerte y soldadura fuerte. Por convención, soldadura blanda refiere a la unión por soldadura a temperaturas por debajo de 450 ° C (842 ° F), mientras que es difícil de soldadura para soldar por encima de esa temperatura. La línea divisoria es algo arbitrario y que surge del hecho de que las aleaciones de soldadura blanda tienen rangos de fusión relativamente bajo y soldaduras duras tienen una mayor temperatura de fusión. La mejor soldadura blanda conocidos se basan en el plomo (Pb) y estaño (Sn) sistema de aleación, pero recuerde que estos soldados no deben ser utilizados para la joyería de oro, ya que la contaminación con plomo provocará roturas fragilidad y catastrófico. Puede causar problemas graves si entra en chatarra reciclada.

Difícil de soldadura a altas temperaturas, por lo general por encima de 600 ° C (1112 ° F), es conocido también en la industria de la ingeniería como de soldadura y, por tanto, estas aleaciones pueden ser conocidas como aleaciones de alta temperatura debido a las aleaciones originales estaban basadas en cobre - zinc (latón). Los principios de la soldadura y soldadura fuerte son las mismas y porque los joyeros han usado tradicionalmente la soldadura plazo en lugar de difícil soldadura o soldadura fuerte, esto será seguido a lo largo de este capítulo en su caso. Estos principios se pueden enumerar de la siguiente manera:

1. Aunque no hay una fusión de las superficies de metal base se unen, algo de difusión de los átomos se producirá a través de la soldadura de líquido / sólido interfaz para producir un fuerte vínculo.

2. El metal de soldadura o de aleación debe tener un punto de fusión más bajo o el rango que la del metal base (s). En algunos casos, la soldadura puede tener una composición completamente diferente y esto no es un problema, por ejemplo, al usar la plata para soldadura de titanio. Sin embargo, para la mayoría de aplicaciones de joyería y platería, la aleación de soldadura debe cumplir con karatage y / o reglamentos de acuñación y esto plantea ciertas restricciones. La licuefacción o el flujo de la temperatura de. La aleación de soldadura debe ser de al menos 50 ° C (122 ° F) por debajo de la solidificación del metal para evitar la fusión incipiente de las piezas componentes.

3. La soldadura fundida debe "húmedo" de las superficies a unir en la misma forma que el agua completamente mojada un lugar limpio, libre de grasa la superficie de metal o vidrio. Un líquido se extenderá sobre una superficie para dar un ángulo de contacto 0 como se muestra en Figura 13.1. este ángulo de contacto es una medida del grado de humectación. Una situación no humectante ocurre cuando el líquido completamente las bolas para formar gotas individuales que O = 180 °. esto lo vemos cuando el agua se coloca sobre una superficie grasienta. Si 90 ° <0 <180 º unos mojar ocurrirá, pero el líquido no se extienda. Si 0 es inferior a 90 ° el líquido se extienda sobre la superficie, el área cada vez mayor a medida que disminuye 0. es esencial por tanto, que las superficies estén limpias y libres de grasa, la suciedad y las películas de óxido.

4. Lo ideal sería que la soldadura fundida se introduce en ya lo largo de la ranura de la articulación por la acción del flujo capilar. Esto se puede ilustrar mejor mediante la inmersión de los extremos de los tubos de vidrio en un recipiente de líquido (Figura 13.2). Se puede ver que el líquido se ha incrementado dentro de los tubos a un nivel que es superior a la del líquido en el recipiente. Cuanto menor sea el diámetro del tubo, mayor es el aumento de líquido en el tubo. Esto se puede traducir en la situación de hacer una buena soldadura en un artículo de joyería o artículos de metal. El diámetro del tubo es análogo a la ranura de la articulación, o la distancia entre las superficies articulares. Se recomienda que un espacio común debe ser mm entre 0,01 y 0,1, aunque no siempre es fácil juzgar esto en la práctica.

5. La velocidad a la que la soldadura fundida fluye en el espacio depende de su viscosidad. Por ejemplo, comparar la diferencia en las tasas a las que la melaza (melaza) y el agua cae de una cuchara. Se ha demostrado que los tiempos típicos de conjuntos de relleno son del orden de 0,1 segundos.

6. Rugosidad de la superficie se ha demostrado que tiene un efecto beneficioso sobre la propagación y el flujo de la soldadura fundida. Superficies de la articulación áspera con una lija de grano 400 abrasivos que puedan dar una mejor articulación llena de si las superficies son muy pulidos.

Diseño de junta

Una de las primeras reglas de la soldadura es hacer que las piezas encajan perfectamente. En el diseño de una junta a soldar, es recomendable que disponga la soldadura fluya de un lado o en un lado sólo por lo que impulsa el aire y el flujo de líquido delante de él y llena el vacío, evitando así la porosidad y puntos débiles debido a la compresión del flujo o de aire (figura 13.3). La figura 13.4 muestra la variación de la resistencia a la fractura con el espesor de cámara conjunta de las juntas a tope simple. La fuerza aumenta hasta alcanzar un pico a medida que disminuye brecha y luego vuelve a disminuir las brechas muy estrecho. Esto es probablemente debido a la dificultad de llenar los vacíos adecuadamente muy estrecho. Se puede observar que la fuerza conjunta pico es considerablemente más alta que la de la aleación de soldadura a granel, pero que a

medida que la brecha aumenta de espesor, la resistencia de la unión se reduce a la de la fuerza mayor. En efecto, con una gran diferencia, la fuerza capilar es pequeño y la soldadura fundida es simplemente estar en un molde hecho por las superficies articulares. En la práctica, la diferencia de conjuntos a menudo tiende a regularse a sí misma con un espesor óptimo en relación con la tensión superficial de la soldadura fundida. Del mismo modo, un ajuste deslizante fácil entre las partes por lo general le dará el espacio requerido.

(figura 13.3). La figura 13.4

El punto más débil articulación es una unión a tope simple cuando dos piezas se unen al final en o en ángulo recto entre sí. Juntas de la bufanda y el paso (figura 13.5) son más fuertes, pero conserva el mismo grosor y la forma externa. Las articulaciones de la vuelta, la correa, y doble correa son aún más fuertes, pero tienen la desventaja de que no puede ser estéticamente agradable. Para las juntas donde se suelda una parte en ángulo recto con la otra, como en el en-común, el fortalecimiento adicional se puede lograr mediante la inserción de una parte en una ranura o un agujero a máquina en el otro (figura 13.6). Filetes también puede dar una mayor consolidación.

(figura 13.5) (figura 13.6)

En la fabricación de artículos de metal de joyería y decoración, es deseable que la soldadura de un color similar se utilice, de lo contrario la articulación pueden parecer feos. Además, es el requisito establecido en la legislación de muchos países (la Ley de Contrastes del Parlamento en el Reino Unido), que la soldadura debe tener el mismo contenido de metales preciosos como el elemento a soldar siempre que sea posible. Cuando no es posible tener una soldadura con un intervalo de fusión lo suficientemente bajo y el contenido de metales preciosos mismo, la legislación establece que la pureza mínima de soldadura debe ser.

Cuando un artículo de la joyería o platería se hace con una serie de puntos de soldadura, un enfoque gradual que se utiliza. La primera articulación se realiza mediante una soldadura de punto de fusión alto y luego, como las articulaciones posteriores se hacen, el intervalo de fusión de la soldadura se reduce a evitar la refundición de las articulaciones hechas anteriormente en el proceso. Los términos utilizados en la industria para describir estos rangos de fusión son "duros" de la gama más alta, "medio" para un rango intermedio, y "fácil" y "extra-fácil" para encontrar las tarifas más rangos. Esmalte-ción de calidad soldaduras con un intervalo de fusión de alta son recomendadas para los artículos que posteriormente serán esmaltadas de nuevo debido a la necesidad de evitar la refundición de la articulación cuando el esmalte se cuece en un horno. Cabe señalar que los distintos grados de distintos proveedores, no necesariamente tienen los rangos de fusión igual, aunque hay una tendencia a la armonización de los rangos de fusión de dureza media, y fácil de soldaduras de grado en toda la industria.

Aleaciones de soldadura

Soldaduras de Plata

Una amplia gama de composiciones de soldadura de plata para aplicaciones de soldadura existe industriales, tales como las aleaciones de base cobre, aceros al carbono, aceros inoxidables, titanio, etc. Estas soldaduras por lo general contienen menos del 50% de plata. Una serie de populares son los soldados Fácil-Flo. La Ley de Contrastes en el Reino Unido declara que para la plata que va a ser contrastados, las soldaduras de plata no debe contener menos de 65% de plata. La temperatura de fusión más bajo, el solidus, en el sistema de aleación de plata-cobre es 779 ° C (1434 ° F). Esto está muy cerca de la temperatura del solidus de plata esterlina (92,5% Ag) por simples plata Ag-Cu soldaduras para ser utilizados sin el riesgo de fusión del metal base. La adición de zinc inferior del rango de fusión y solidificación y para los grados extra-fácil de las adiciones de estaño puede ser hecho.

Tabla 13.1 muestra típica composiciones soldadura de plata y sus rangos de fusión que son adecuados para los artículos que se marca de contraste. Cabe destacar que los proveedores no suelen revelar las composiciones y que es posible producir, por ejemplo, una soldadura fuerte con contenido de plata inferior (66-68% Ag), un mayor contenido de cobre (28-30% Cu) y zinc (-4%), pero con un intervalo de fusión similar a la de la soldadura fuerte en la tabla. A menos bien hechas, la articulación puede ser visible debido a que el mayor contenido de cobre da la soldadura de un tinte amarillento pronunciado.

Tabla 13.1

Soldaduras de oro

Los principales requisitos de las soldaduras de oro son los siguientes:

El quilatage correcta, con algunas excepciones.

El color lo más cerca posible de la aleación de oro los padres a unir.

 Propiedades adecuadas de resistencia, ductilidad y resistencia a la pigmentación. Una temperatura liquidu5 baja que la temperatura del solidus de la aleación de los padres.

Un intervalo de fusión adecuado.

Con el oro quilates de color y negro, hay más flexibilidad en la selección de una composición que tendrá el quilatage requerido y el rango de fusión a pesar de la coincidencia de color no es siempre fácil de lograr en especial con aleaciones de oro en quilates. Referencia a las figuras 5.9 y 5.12 muestran que las temperaturas liquidus varían ampliamente de Au-Ag-Cu aleaciones de la quilatage mismo y esto es cierto también para

las temperaturas solidus. Por lo tanto, es posible seleccionar un "tipo auto" de soldadura, conocido como un ternario Au-Ag-Cu soldadura de la quilatage lo mismo pero con un intervalo de fusión menor que la de la aleación de oro padre. Los rangos más bajos de fusión se centran en el valle se extiende hasta el diagrama de fase ternario al binario eutéctico Ag-Cu en 779 ° C (1434 ° F). Tabla 13.2 muestra la variación en el flujo de líquido y temperaturas de 18 aleaciones ternarias quilates de oro con la plata y diferentes contenidos de cobre. Cabe señalar que la temperatura a la que la soldadura fluida es más alta que la temperatura de licuefacción y es citado a menudo en la literatura de los proveedores. En la actualidad existe el problema de hacer coincidir el color de la soldadura puede ser en una parte diferente del triángulo de color (Figura 9.1) a la de los padres. Recubrimiento posterior oro duro disimular las diferencias de color en el producto acabado, pero que no siempre es una solución satisfactoria.

Tradicionalmente, las adiciones de zinc y el cadmio se han hecho para las aleaciones de oro ternario de colores para bajar las temperaturas liquidus y rangos de fusión y de realizar ajustes en quilatage de color. Contenido de zinc debe ser inferior al 5% para minimizar la evaporación y la posible porosidad del agujero de alfiler en la articulación. La toxicidad del cadmio está bien establecida y su uso debe ser evitado. Una considerable investigación y desarrollo en los últimos años ha llevado a la formulación de nuevas cadmio aleaciones de oro de soldadura. Las aleaciones modernas de soldadura contienen estaño (Sn), indio (In) y galio (Ga), en lugar de cadmio para el control de temperatura de fusión, temperatura de licuefacción, el color y quilatage (Tabla 13.3).

(Tabla 13.3)

Soldaduras de oro blanco se basan en el sistema de Au-Cu-Ni con las adiciones extra de plata, cobre y zinc, para ajustar un intervalo de fusión adecuado (Tabla 13.4).

(Tabla 13.4)

Soldadura de Platino y Paladio 

Tabla 13.5 ofrece composiciones típicas aleación de soldadura para la joyería de platino. Hay una amplia gama de temperaturas de trabajo alcanzado por el ajuste de plata, platino, paladio, oro, cobre, zinc y el contenido y la única condición para la acuñación es que la soldadura no debe contener menos del 95% de contenido de metales preciosos. Oro fino se puede utilizar si las diferencias de color no son importantes. Si platino soldado a unos quilates de oro luego de la soldadura quilates de oro apropiado debe ser utilizado.

El platino tiene una difusividad térmica relativamente baja y esto significa que el calor se concentra a nivel local alrededor del punto de aplicación y no se disipa rápidamente, como es el caso del oro y la plata. La mayoría de la soldadura y las operaciones de soldadura en el platino implican las altas temperaturas. La radiación ultravioleta y blanca a estas temperaturas es muy intensa y es de vital importancia que la protección adecuada para los ojos se usa cuando se realizan estas operaciones ya que incluso la exposición a corto

en una retina sin protección puede causar "ojo de arco" o incluso daños permanentes. Gafas de soldadura o un escudo se deben usar por lo menos un grado 6/GW grados de filtros puede ser necesario para la soldadura.

(Tabla 13.5)

Prácticas de soldadura

Los flujos

Es esencial que la orina en la soldadura fundida y se extiende sobre las superficies articulares, y para ello, es importante que las superficies se preparan antes de la soldadura. Las películas de grasas y aceites deben ser removidos mediante el uso de un solvente desengrasante adecuado, teniendo cuidado de que escape y ventilación adecuadas se proporciona para evitar la inhalación de los vapores de disolvente peligrosos tóxicos. Películas de óxido y la suciedad se puede eliminar con un ácido vinagre, por ejemplo, 10% de ácido sulfúrico. Recuerde que el ácido siempre debe añadirse lentamente al agua al hacer la solución al 10%. La mayoría de los estudios de fabricación artesanal utilizar una salmuera patentada como Sparex. En caso de soldadura que se debe hacer en el aire a un banco, es necesario el uso de un flujo para evitar la oxidación de los componentes base de metal y para mantener las superficies limpias. El flujo más común se basa en tetraborato de sodio (bórax), que es fluido por encima de 760°C (1400 ° F). Esta temperatura es demasiado alta para muchas de las aleaciones para soldadura y fundentes para propietarios contienen aditivos de flúor para reducir la temperatura de fusión del flujo. Las sales de potasio se utilizan en lugar de sales de sodio para evitar un resplandor amarillo de la llama del soplete. Los flujos de trabajo ya sea por la disolución de la capa de óxido o al penetrar por debajo de la película y levantándola.

Proveedores por lo general le recomendará la mejor flujo de usar con una aleación de soldadura en particular. Los flujos no son necesarios para su uso en hornos con atmósfera protectora.

Las formas de la aleación de soldadura

La forma en que la soldadura se va a aplicar durante el proceso es un factor importante en la fabricación de juntas de éxito. Es una práctica común en la joyería para cortar tira fina aleación de soldadura en trozos pequeños (a veces llamado paillons) que se colocan

entre las superficies de las articulaciones o en la parte superior de la ranura de la articulación. Es una buena idea mantenga un suministro de paillons en una solución bórax basado modo que sean ya fundente y listo para usar. Alternativamente una junta fundente puede ser calentada a la temperatura de la flama y el extremo de una tira de alambre de soldadura o se funde y fluye en el espacio de contacto.  Es una buena práctica para calentar las partes y permitir que la soldadura se derrita por el contacto con las superficies calientes una vez que el flujo se haya derretido.

Un hecho muy importante dentro de los últimos treinta años, tanto para el artesano que trabaja en el banco y el fabricante de la producción masiva de la joyería ha sido la introducción de las pastas de soldadura. Estas son mezclas de soldadura en forma de un fino polvo pre-aleado de metales preciosos en combinación con un aglutinante orgánico que puede o no puede contener un flujo. La presencia de un flujo depende de si la articulación se debe hacer en el aire o en un horno con atmósfera protectora, en cuyo caso el flujo no es necesario. La pasta está dispensada de una jeringa de plástico a través de una aguja hueca de diámetro apropiado. Pastas de soldadura están disponibles para todos quilatages de oro y otros metales preciosos. A pesar de las pastas de costos más que la banda convencional o formas de alambre, lo cual suele ser compensado por una reducción en la cantidad de soldadura utilizada, la reducción de rechazar las articulaciones, aumento de la productividad y la posibilidad de automatizar el proceso de grandes series.

Hojas y tiras de soldadura al ras son muy útiles para aplicaciones de producción en masa en el estampado se sueldan a una lámina de refuerzo. La hoja de soporte es un compuesto formado por la unión rollo o unión por difusión de una capa de la aleación de soldadura a una capa de quilates de oro y luego rodar el compuesto hasta el espesor requerido.

Con lo que la cadena, donde cada eslabón debe ser soldado después de los enlaces se unen, dos técnicas son de uso común. En la primera, la cadena se sumerge en un polvo de metal base de soldadura que contiene un aglutinante y un flujo de tal manera que una cantidad suficiente permanece en la ranura de la articulación. La cadena se pasa a través de una llama o un horno para fundir la soldadura. Debido a que la soldadura no es un metal precioso, es necesario un poco más quilates del metal para asegurar que los reglamentos de acuñación no se violen. Hasta cierto punto, esta técnica antigua ha sido reemplazada por cable producido con un núcleo de soldadura. Un tubo de colada continua, con una superficie interior limpia tiene una barra de la aleación de soldadura introduce en el tubo y el material compuesto se bajó y elaborado para dar un producto de cable adecuado para la toma de la cadena. Durante el calentamiento posterior, el núcleo de la soldadura se funde y fluye en el espacio en cada eslabón para completar el conjunto (Figura 13.17). Eslabones de la cadena puede estar también acompañado por la soldadura por láser (véase más adelante).

(Figura 13.17)

En algunos productos es necesario para evitar el flujo no deseado de la soldadura. Esto es particularmente cierto en la malla de soldadura, tales como correas de reloj. Una pasta de joyeros rouge en agua o alcohol de quemar o, alternativamente, una suspensión coloidal de grafito en el alcohol o una solución de sílice que se aplica a ambos lados de la articulación pueden ser utilizado como una parada. Después de los residuos de soldadura, flujo y stop-offs debe ser removido, ya sea por inmersión en una salmuera adecuada o de limpieza por ultrasonidos.

Jigging y la fijación

Joyeros que trabajan en el banco a menudo encuentran que no tienen suficientes manos para sostener la antorcha, aplicar la soldadura, y para mantener las piezas juntas. En estas circunstancias, es necesario para conectar las partes entre sí o para colocarlos en una plantilla adecuada o la placa del accesorio. Alambre de fijación de hierro de alrededor de 22-26 de calibre de cable estándar es recomendable ya que un cable de cobre o latón es probable que interactúe con la soldadura. Clips de acero se utilizan a veces para mantener las piezas juntas. Soldadura por puntos se ha utilizado para mantener las secciones más pesadas en el lugar, pero esto necesita un equipo de soldadura por resistencia y existe el peligro de que los electrodos pueden dañar las superficies del artículo que se sueldan.

Algunos proveedores venden un dispositivo conocido como "tercera mano" que, como su nombre lo indica, es conveniente para la celebración de las piezas en su lugar. Esta herramienta utiliza la auto-bloqueo de pinzas que se adjuntan a los mensajes anclados con una articulación de rótula.

Tableros de fijación hacha especialmente adecuado para el horno de soldadura y la producción en masa. Estas son las juntas de grafito de carbono de varios tipos. En tres dimensiones juntas de carbono CNC son los más caros, pero son mejores cuando se requieren tolerancias muy ajustadas. Tienen una larga vida y son beneficiosos para recorridos largos, la producción de alto volumen.

Métodos de calefacción

Originalmente, el método tradicional de calefacción fue utilizar un soplete la boca por donde el aire se sopla a través de una vela de cera o llama aceite de parafina. Todavía se practica en algunas partes del mundo hoy en día más tarde, la llegada de los gases de alto poder calorífico conducido al desarrollo del aire-gas y sopletes de gas y oxígeno. Su uso se discute con más detalle en el Manual Técnico para Orfebres y en el Manual de técnicas de unión de soldadura y otros (véase Bibliografía). Otro tipo de llama de la antorcha se produce por el soldador Micro-a veces referido como el "chorro de agua." Es un aparato portátil que contiene agua en una solución de electrolitos, como el hidróxido de potasio. Una corriente eléctrica pasa a través del electrolito para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Estas se llevan a cabo en depósitos separados y pueden ser alimentados por separado a baja presión para aviones de quemador de calibrado. el tamaño de la llama de oxi-hidrógeno se puede controlar con mucha precisión para permitir un trabajo delicado, como eslabones de la cadena de soldadura y reparación de puntas .

Si el volumen de producción es lo suficientemente alto como para justificar el costo de los bienes de equipo, el horno de soldadura se recomienda. Las ventajas son que:

El factor de capacidad es muy reducido. Las temperaturas pueden ser controladas. Los flujos no son necesarios. Una atmósfera de protección tales como amoniaco craqueado previene la

oxidación.

Hornos pueden ser de tipo discontinuo o, preferiblemente, hornos continuos de la correa. Partes con la soldadura en posición se coloca directamente sobre la cinta de malla o de placas accesorio que se coloca en el cinturón. El cinturón está continuamente se movió a través de la zona caliente y una cámara de enfriamiento, después de que las piezas soldadas se retiran, el cinturón de regresar a la parte frontal del horno para más partes.

Soldadura con rayos láser

Soldadura con rayos láser por primera vez a la prominencia en la fabricación de la joyería como un medio por el cual eslabones de la cadena se puede unir. Desde entonces, otras aplicaciones tales como la reparación de joyería, la filigrana compleja, y la unión de vástagos se han convertido en anillo de la mano del desarrollo de equipos portátiles de soldadura por láser. La palabra láser es un acrónimo de amplificación de luz por emisión estimulada de radiación. El rayo láser es una fuente de luz monocromática coherente que puede ser enfocado con una entrada de calor controlable de alta en un área localizada de una pieza de trabajo. Un bosquejo de un generador de láser se muestra en la figura 13.8. Un flash de xenón lámpara es la fuente de energía para excitar a una vara de aluminio-granate de itrio dopado con un 1% de neodimio (Nd-YAG) para producir una emisión estimulada de fotones que se concentran en los espejos de cada extremo en un haz de luz coherente. El espejo frontal permite que el haz pase a través de en un sistema de enfoque del objetivo. El generador incluye un Q-switch, que, cuando se abre, libera la energía del láser como un pulso de alta potencia. El destello de luz que se ve cuando la soldadura láser es causada por el plasma (gas ionizado) producido en el lugar de soldadura. Advertencia: Aunque invisible, los ojos todavía puede enfocar el haz en la retina y causar daño ocular permanente.

la figura 13.8.

Láser para la producción de joyas son relativamente de baja potencia y pulsada. Wright ha presentado los parámetros típicos de funcionamiento de máquinas portátiles de joyas láser (Tabla 13.6) y de algunos materiales de joyería (Tabla 13.7). Para la toma de la cadena, el haz puede ser pasado a través de varios metros de fibra óptica de la lente de enfoque colocado por encima del enlace formado a una distancia de trabajo de 40 a 70 mm (Figura 13.9). El pulso se hizo coincidir con el enlace de unión para que la soldadura se realice al mismo tiempo (Figura 13.10)

(Tabla 13.6) (Tabla 13.7) (Tabla 13.9) (Tabla 13.10)

Soldadura por fusión

Soldadura por fusión se puede definir como la fusión localizada junto de las superficies articulares, con o sin la adición de un metal de relleno. La fusión se produce por calentamiento con un soplete de gas o plasma o por la descarga de electricidad cuando las superficies de dos piezas conectadas a electrodos de polaridad opuesta se unen. Procesos de fusión de la soldadura incluyen soldadura por puntos de fijación, soldadura de arco de plasma y por puntos de contacto eléctrico y la costura de soldadura. Alves ha descrito máquinas de soldadura por fusión con una amplia gama de aplicaciones de joyería de metales preciosos, en particular para la producción en masa de los resultados de los joyeros, como los mensajes del oído y los clips, las conexiones de gemelos, los mensajes de solapa, los mensajes de tornillo, juntas de broche, y las capturas.

Tungsteno - un gas inerte (TIG) es otra técnica que consiste en encontrar un mayor uso en la industria y las máquinas portátiles relativamente baratos están en el mercado que puede ser utilizado por un artesano en el banco. Un arco es golpeado entre la pieza y un electrodo de tungsteno con una descarga eléctrica controlada. Un gas inerte como el argón se pasa alrededor del electrodo y por medio de una boquilla en el área a ser soldada. El gas se ioniza y se calienta fuertemente por la corriente que pasa a través de él, provocando la fusión en el área de la articulación.

Unión por difusión

Unión por difusión es un proceso mediante el cual se hace una articulación fuertemente unidos por la migración (interdifusión) de los átomos a través de la interfaz y en las superficies a unir. Puede o no puede requerir un metal de relleno, por ejemplo en forma de una hoja inserta, y puede o no puede implicar la formación de una fase líquida transitoria, en cuyo caso se trata de un tipo de soldadura. Esto depende de los materiales a unir y la metalurgia de los sistemas de aleación. La técnica se ha utilizado con éxito en medallas de oro de alto quilate, donde ha habido una capa de estaño de unos pocos micrones de espesor galvanizado en ambos lados de una hoja de quilates de oro. Este componente de preparados se inserta entre las superficies a unir. Calentamiento a 250 °C (482°F) permite que el estaño se derrita, llenar la junta, reaccionan con las superficies y consolidar en muy poco tiempo. Mayor calentamiento en un horno a 450 ° C (842°F) promueve la interdifusión y homogeneización de la zona de la articulación. Estas juntas son más fuertes que los convencionales de las uniones soldadas.

Unión adhesiva

Los adhesivos se han utilizado durante algún tiempo en la industria de la joyería de moda para la fijación de conclusiones y elementos decorativos y para los cálculos de retención. En la producción de plata, los adhesivos se utilizan para ajustar las piezas no metálicas, tales como mangos de madera y cerámica. Sin embargo, más recientemente, los adhesivos más fuertes se han desarrollado para aplicaciones de ingeniería y estos también están encontrando aplicaciones en joyería de metales preciosos.

Una junta adhesiva se basa en la fuerza de la unión entre el adhesivo y la superficie de la que se unen, y en la fuerza de cohesión del propio adhesivo. La fuerza total de la articulación se determina por el más débil de estas dos fuerzas. Los requisitos principales son que las superficies deben estar limpias y libres de grasa, la suciedad y capas de óxido y que el adhesivo debe humedecer la superficie. La vinculación es mucho mejor en las superficies de abrasión, lo que indica que alguna forma de enclavamiento mecánico que ocurre con las colinas y valles en la superficie.

Hay muchos diferentes tipos de adhesivos. Se ha encontrado que los epóxidos (también conocido como "epoxi"), los epóxidos modificado, acrílicos y cianoacrilatos (conocido como super gomas) tienen buena adherencia excelente a los metales preciosos, pero los poliuretanos no ofrecen suficiente compatibilidad. Las articulaciones deben ser ajustadas al cuerpo y la presión debe ser aplicada como la articulación se hace. Se puede tardar varios minutos, horas o incluso días para desarrollar la fuerza máxima y la dureza, un proceso conocido como curado. Los tiempos de curado y la temperatura dependen del tipo de adhesivo que se utilice y de las recomendaciones del fabricante deben ser seguidas.

Capítulo XIV

Galvanoplastia y Procesos Asociados

Galvanoplastia es la aplicación de electrodeposición para producir una fina capa adherente de metal sólido sobre un sustrato. Es una técnica que se utiliza en muchas industrias para lograr una superficie que tiene ciertas características deseables, ya sea por razones estéticas como galvanoplastia de níquel-aleaciones de plata con la plata de los cubiertos, o cromo componentes de acero chapado de intenso desgaste y la corrosión superficies resistentes.

Existe cierta evidencia que sugiere que una forma de batería de celda húmeda existía en Persia hace 2000 años que pueden haber sido utilizados para galvanoplastia de oro. Sin embargo, fue la invención de la batería por el conde Alessandro Volta (pila de Volta) a finales del siglo 18 que condujo directamente a un proceso más moderno de la galvanoplastia. Brugnatelli, un profesor italiano de la Química, hizo un recuento de las planchas de plata en 1800 y de las planchas de oro en 1805 en el que utiliza la pila de

Volta. El desarrollo comercial de la galvanoplastia se inició el trabajo de los hermanos Elkington en Birmingham, Reino Unido, y John Wright, un cirujano que se les concedió una patente en 1840 para la electrodeposición de plata.

El propósito de este capítulo es analizar los principios básicos del proceso de galvanoplastia y procesos afines, tales como electro-formado, pulido electro, electro stripping, y anodizado, con especial referencia a la joyería y artículos de metal decorativos. No es la intención de producir un manual para la siembra exitosa, ya que, como se verá, el proceso es complejo y requiere una gran cantidad de conocimientos técnicos, un conocimiento de las soluciones de revestimiento, y las condiciones de operación del proceso que no podemos abordar aquí. Esto no quiere decir que estos procesos están fuera del alcance incluso de los pequeños talleres. Sin embargo, se recomienda encarecidamente que los usuarios deben adquirir soluciones de enchapado de proveedores reconocidos y utilizar sus condiciones de funcionamiento recomendados.

¿Por qué galvanizar?

En los oficios de la joyería y sus aliados, el uso de las planchas de metal precioso puede ser hecho por uno o más de las siguientes razones:

a) para evitar la corrosión del sustrato subyacente.b) para producir un recubrimiento resistente al deslustre.c) para mejorar la resistencia al desgaste.d) para controlar el color.e) para cubrir las líneas de soldadura.f) para dar un acabado decorativo de alta reflectividad.g) para producir artefactos por el proceso asociado de galvanoplastia.

Como verán en esta lista que el recubrimiento de metales preciosos puede ser utilizado para proporcionar un acabado atractivo para la joyería de moda de bajo costo o de un tratamiento de acabado de joyería de metales preciosos. Además, el proceso es adecuado para grandes series de pequeños artículos.Una gran variedad de sustratos puede ser utilizada, el acero más comunes son, zinc, aleaciones de fundición, aleaciones de plomo-estaño y cobre y sus aleaciones de base como el latón y alpaca. Gran parte de la moda o joyería de fantasía usados hoy en día es de plomo-estaño aleación que, debido a su punto de fusión bajo, puede ser vaciado por centrifugación convenientemente en los moldes de caucho vulcanizado y recubierto posteriormente.El proceso de Elkington utilizó inicialmente el cobre como el sustrato, por lo que los coleccionistas de Sheffield Plate (ver capítulo 16) tiene que tener cuidado de no confundir los artículos galvanizados. En poco tiempo, el uso del cobre fue sustituido en gran medida por la alpaca, de ahí el término "alpaca galvanizado" o EPN. Alpaca, también llamada plata alemana ya que la mayoría de los que se exportó originalmente de Alemania en la segunda mitad del siglo 19 siglo, es un nombre inapropiado, ya que no contiene plata. Alpaca son Cu-Zn-Ni y aleaciones tienen características similares a las de los latones (aleaciones de Cu-Zn). La presencia de níquel, junto con el zinc, tiene un pronunciado efecto de blanqueamiento como lo hace cuando se añade al oro. Composiciones varían desde 7 hasta 35% Ni, del 10 al 35% de zinc, y de 50 a 65% de cobre. por lo general, una aleación que contiene alrededor del 18% Ni es el más adecuado para cubiertos y hueco,

ya que es susceptibles de la misma chapa procesos de trabajo que se utiliza para la plata esterlina, y es lo suficientemente blanca para no parecer demasiado feo si la placa de plata se desgasta en los puntos altos.No metálicos sustratos pueden ser plateados siempre que su superficie se hacen conductores de la electricidad. Esto se puede lograr por la plata fumigación, pulverización de metal o de la aplicación de grafito sobre la superficie antes de la chapa.

Principios de la galvanoplastia

Los principios de la galvanoplastia son en esencia los mismos que los de refinación electro, que se mencionó brevemente en el capítulo 4, aunque las condiciones del proceso son muy diferentes. En la refinación de electro, por ejemplo, el proceso de Wohlwill para el oro, el metal se deposita en grandes cantidades a partir de los ánodos en cátodos relativamente impuros que son delgadas láminas de metal puro ser refinado. Estos posteriormente se quitó y se fundieron. Además de garantizar la pureza, la calidad de la capa depositada es de importancia secundaria. En galvanoplastia, estricto control de calidad es de suma importancia y todo el proceso, incluyendo pre y post tratamientos, se supervisa muy de cerca.

Revestimiento de pre-tratamientos

Buena preparación de la superficie es vital para el éxito del proceso de recubrimiento. Las partículas de polvo y los arañazos se mostrarán a menos que el revestimiento plateado es muy gruesa. Por lo tanto, un medio ambiente libre de polvo lejos de esmerilado y pulido de equipos y se aconseja un grado razonable de pulido de la superficie del sustrato para eliminar las ralladuras es necesario. Todos los rastros de compuestos de pulido debe ser eliminado. Esto se logra mejor en un tanque de limpieza por ultrasonidos, donde las ondas de sonido froten la superficie con burbujas microscópicas.

Grasa interfiere con la adhesión de la placa, así como la presencia de películas de óxido. Los artículos pueden ser tratados inicialmente en un tanque de desengrase al vapor en el que se suspenden en un disolvente caliente como el tricloroetileno. El vapor de disolvente se condensa en la parte superior del tanque y gotea de los artículos de tomar la grasa de la misma. Advertencia: esto debe hacerse en un área bien ventilada, con tubo de escape adecuada para eliminar los humos tóxicos lejos del operador. Por otra parte, el método preferido es el uso de desengrase electrolítico en los artículos a ser plateado se hizo el cátodo en un tanque que contiene una solución de fosfato de sodio. Gas de hidrógeno evolución de la burbuja en la superficie ayuda a la eliminación de grasas. Por último, los artículos se deben dar un baño de ácido en una solución al 10% de ácido sulfúrico para eliminar capas de óxido. Recuerde que debe añadir siempre el ácido lentamente al agua para diluirlo y no añadir agua al ácido.

Un enjuague a fondo después de cada etapa de pre-tratamiento debe hacerse en agua destilada o desionizada. El agua del grifo puede contener contaminantes que puedan

interferir con el proceso de galvanizado. La eficacia del tratamiento previo se evalúa mediante una "ruptura agua". Cuando los artículos se retiran de la aclaración final, el agua debe mojar y cubrir la superficie completamente y no separarse para formar las zonas aisladas o gotas.

Galvanoplastia

Artículos a ser plateado se suspenden en un baño de y conectado al terminal negativo de una corriente continua (DC) de suministro, que se llama el cátodo. Los ánodos están conectados a la terminal positiva y también están suspendidos en el baño (Figura 14.1). En lugar de utilizar una batería, la alimentación de corriente continua se obtiene a través de un rectificador del transformador a una fuente de energía eléctrica normal. La instalación completa debe incluir un amperímetro para medir la corriente eléctrica, una resistencia variable para controlar la corriente, un voltímetro para medir el potencial del electrodo, y un estabilizador de voltaje para eliminar las fluctuaciones en la fuente de alimentación (Figura 14.2).

(Figura 14.1). (Figura 14.2).

El baño de tina o un tanque que contiene una solución conductora electrolyticaliy placas conocida como electrolito. Las modernas soluciones de revestimiento pueden ser muy complejas, con los aditivos de los diversos aspectos del control de placas, pero en esencia que contienen una sal del metal a depositar.

Los ánodos son de dos tipos. Con ánodos solubles, que se hacen del mismo metal como el que está chapado, el metal se transfiere a través del electrolito y re-depositados en el artículo (s) que se siembran al cátodo. Obviamente, en estas circunstancias, los ánodos con el tiempo tienen que ser reemplazados. Ánodos insolubles no se disuelven en el electrolito. Por lo general son de acero inoxidable, sino el grafito, el platino, o el sustituto más barato platinado-titanio pueden ser utilizados como ánodos. En este caso, el metal se deposita poco a poco agotado de la solución de revestimiento y su composición tiene que ser mantenido por añadir la solución periódicamente con sal metálica fresca. Una razón importante para el uso de ánodos insolubles es que el riesgo de pérdida por robo de costosos metales preciosos a granel se reduce considerablemente.Los depósitos de placas o recipientes no se hayan hecho o revestidos con materiales que no contamine la solución de enchapado. Estos materiales pueden ser de polipropileno, poliuretano, fibra de vidrio reforzada de plástico o de vidrio Pyrex. Si el proceso se va a hacer a una temperatura mayor que la temperatura ambiente, el tanque puede ser calentado externamente o calentado por un calentador de inmersión. Unidades comerciales placas varían de instalaciones a gran escala a las pequeñas unidades adecuadas para su uso en pequeños estudios.La electroquímica de las planchas es demasiado complicada para tratar de aquí. Esto es particularmente cierto de las planchas de oro y por lo que sólo una versión simplificada de los hechos se da.

En la solución, la sal metálica se ioniza, o se divide en una parte que contiene el metal que puede ser un catión con carga positiva o un ion complejo, y una parte que está cargada negativamente y se conoce como el anión. En presencia de un campo eléctrico, los iones que contienen el metal migran hacia el cátodo donde se reducen a depositar

átomos metálicos en la superficie (Figura 14.3). Allí, los átomos depositados mueven por la superficie por difusión para reunirse y formar una capa continua. Mientras tanto, los aniones migran hacia el ánodo, donde pierden su carga. De esta manera, si se utilizan ánodos insolubles, la sal metálica se agota como los átomos más y más personas están depositadas y la capa de chapado se construye. Si se utilizan ánodos solubles, sus átomos se disuelven en el electrolito de la superficie del ánodo para dar iones metálicos que luego migran a través de la solución hacia el cátodo.(Figura 14.3)

La electroquímica del proceso, en parte, determina la calidad del recubrimiento. Por ejemplo, un nitrato de plata AgNO3 sencilla solución se ioniza y el catión Ag + migrarán hacia el cátodo, pero un yacimiento de plata muy esponjosa, se obtiene que es fácilmente contagiado e inútil como un recubrimiento de plata. Una de grano fino, suave depósito adherente brillante que se requiere y lo que dicta la composición de los electrolitos. Además de contar con la sal adecuada metal precioso, chapado de soluciones comerciales contienen una serie de otras sales y compuestos. Estos se suman a la promoción y el control de ciertas características de la capa y se incluyen las refinerías de granos, abrillantadores y niveladores para mejorar la adherencia, la suavidad y la reflectividad de la capa. También podrían incluir sales para controlar el color y la composición de la capa de chapado, reductores de estrés que reducen el nivel de tensión interna en el recubrimiento, agentes para asegurar un grosor más uniforme de depósito en un complejo en forma de artículo (Figura 14.4), anti-enfrentando a los agentes, y las adiciones para controlar la conductividad y el pH de la solución. El pH de una solución acuosa es una medida de su acidez o alcalinidad, normalmente se mide utilizando un pH-metro sumergidos en la solución. El valor de pH de una solución neutra como el agua pura es de 7. Los valores inferiores a 7 indican acidez en aumento, y los valores superiores a 7 aumentos de la alcalinidad.(Figura 14.4)

Condiciones de funcionamiento

La tensión de servicio varía de acuerdo con la composición de los electrolitos, pero normalmente en el rango de 0.5-7 voltios.La velocidad a la que se deposita el metal se rige por la Ley de Faraday, que establece que la W el peso en gramos de iones transferidos por una corriente de I amperios que fluye de T segundos está dada por:

W = Ait / nF

donde A es el peso atómico y n es el número de carga de varios de los metales en cuestión. F 96.488 culombios (es decir, en amperios-segundo). A partir de este, es posible calcular el peso del metal que se depositan para cualquier corriente dada y el tiempo de deposición. Por ejemplo, una corriente de un amperio depósitos de 4,02 gramos de plata y 1,82 gramos de platino por hora. La situación con el oro es un poco más complicada. Hay dos tipos de soluciones de recubrimiento de oro, es decir, lo que se conoce como el oro (I) y los baños de oro (III). Esto se refiere al oro en una solución que sea en lo que se conoce como el estado monovalente, donde n = 1 o en el estado trivalente, donde n = 3. Suponiendo que los baños son 100% eficientes, una de oro (I) baño depositará 7,35

gramos por amperios-hora y una de oro (III) baño depositará 2.45 g/A- h. En la práctica, la eficiencia será menor que 100%. Mayores tasas de deposición se puede obtener con corrientes más altas, pero esto puede ser a expensas de la calidad del recubrimiento y por lo tanto un nivel óptimo tiene que ser encontrado.Obviamente, la superficie del cátodo se plateado es importante ya que determina el espesor del recubrimiento de una determinada corriente y el peso depositado. Por esta razón, es más sensible para expresar la corriente necesaria para una buena calidad de la siembra en función de la densidad de corriente en amperios por metro cuadrado de superficie del cátodo. Por lo tanto, es necesario estimar la superficie que se sembraron en el fin de establecer la corriente requerida para cualquier operación de recubrimiento y el espesor de recubrimiento dado especificado.La temperatura del baño de es otra variable importante que debe ser controlada, a veces hasta 80 ° C (176 ° F). Modernas instalaciones tienen calentadores eléctricos de inmersión para este propósito.Los elementos que se plateado se encuentran inmersos en la solución de recubrimiento, ya sea usando un cable de cobre suave o por su inclusión en plantillas de recubrimiento especial para evitar dañar el revestimiento. El punto de contacto es necesario mover de vez en cuando, tal vez por agitación periódica, de lo contrario esto sería un punto débil de la capa.Para las grandes series de producción de artículos muy pequeños, no es conveniente para hilos o la utilización de una plantilla de galvanoplastia. En estas circunstancias, se cayó en un barril de recubrimiento que contiene el electrolito. La pared del cañón es el cátodo y el contacto eléctrico con los artículos se mantiene durante la acción de volteo. El eje sobre el que gira el cañón es el ánodo que está aislado eléctricamente del resto del barril.

Recubrimiento post-tratamiento

Al finalizar el proceso de recubrimiento, los elementos deben ser cuidadosamente lavados y secados con aserrín o una secadora centrífuga. Gran cuidado se debe tener en la eliminación de electrolitos pasado y las aguas de lavado en especial si los baños son a base de cianuro. Esto se discute en una sección posterior.

Enchapado de Metales Preciosos

Enchapado en Plata

Baños de sal de cianuro son utilizadas casi exclusivamente con plata fina soluble o platinado-titanio ánodos insolubles en forma de lámina que se debe tener una superficie similar a la del trabajo que se plateado. El baño normalmente se opera a temperatura ambiente, aunque como se dijo anteriormente, las recomendaciones del proveedor de soluciones de recubrimiento se deben seguir.Para mejorar la adherencia del depósito, es necesario aplicar una capa preliminar. Esto se hacía por inmersión en una solución de sales de mercurio para producir una película delgada de mercurio que se amalgamaron con el sustrato de metal base y la placa de plata. Esto fue conocido como "quicking" o "huelga de plata." Hoy en día, esto se aplica electrolíticamente en un cianuro de plata de potasio K [Ag (CN) 2] solución que operan a 3.2 voltios y una alta densidad de corriente de al menos 100 amperios por metro cuadrado

de unos 30 segundos antes de la galjanoplastia real. Los componentes básicos de la solución de enchapado de plata son el cianuro de potasio y cianuro de potasio KCN libre junto con el resto de aditivos.El espesor del chapado depende de las condiciones de funcionamiento, la eficiencia de baño, y el tiempo de recubrimiento. Un grosor de 0,015 mm (15 um micras) puede ser considerado como adecuado para el trabajo general, mientras tanto como 0,09 hasta 0,1 mm se puede aplicar para la placa de mejor calidad.Mención especial debe hacerse de la práctica del baño de plata brillante. Un número de años se descubrió que una pequeña adición de una solución de disulfuro de carbono para el electrolito dio un depósito que era mucho más brillante en apariencia al que se obtiene normalmente y que también fue más difícil, dando mayor resistencia al desgaste. El uso de disulfuro de carbono ha sido reemplazado por blanqueadores basados en complejos compuestos orgánicos de azufre. El acabado se logra mediante la restricción del crecimiento de los cristales durante la formación del depósito, dando un buen plato brillante compacto. Además, la presencia del locked-in compuesto de azufre bloquea los sitios activos de plata de los ataques de sulfuro de hidrógeno, confiere un grado de resistencia al manchado. Incluso durante el desgaste causado por el roce, más inhibidor se expone y las propiedades de empañar el retraso se conservan.Artículos chapados son sometidos a diferentes condiciones de operación y tratamientos de acabado final, para lograr brillos diferentes, por ejemplo, pulido, esmerilado, satinado, y el acabado de mayordomo.

Enchapado en Oro

Durante los últimos 50 años, una revolución ha tenido lugar en la industria de la galvanoplastia de oro. En épocas anteriores, los electrolitos que se basa en soluciones alcalinas calientes cianuro (pH 8-13) con la temperatura del baño en el rango de 50-75 ° C (122-167 ° F) y densidades de corriente de 20 a 60 Am-2. El problema con estas soluciones es que los recubrimientos de oro eran gruesas, de grano grueso y desigual y cero requiere cepillado, pulido, y pulido para obtener un acabado brillante, aunque hay que decir que los baños alcalinos están todavía disponibles en estos problemas parecen haber sido superado. Durante la década de 1950 surgió la necesidad de la industria electrónica de depósitos duros de oro fino en los componentes para mejorar el desgaste y resistencia a la corrosión. Esto llevó al desarrollo de chapado en oro brillante de ácido soluciones de cianuro. El proceso puede ser operado, ya sea en sala o con temperaturas elevadas densidades de corriente en el rango de 10 a 100 Am-2. Los revestimientos son de grano fino y suave, más fuerte, más resistente al desgaste y menos poroso, lo que evita la necesidad de tratamientos costosos bruñido y pulido.

Alcalino, neutro (pH 8.6) y ligeramente ácido (pH 6.3) baños son de oro (I) mientras que los baños de tipo muy ácido (pH 0,5-2,5) son de oro (III) baños. Baños sin cianuro basado en el oro (I) basado en sales de sulfito también están disponibles en el mercado, aunque tienden a ser menos estables que los baños de cianuro. Una vez más, el asesoramiento del proveedor y la recomendación se debe buscar cuando se utiliza cualquier electrolitos comercial. El valor de la dureza de la placa de oro puede variar de 70 a 250 HV, dependiendo del tipo de baño de Los ánodos de titanio platinado insoluble generalmente se recomiendan para su uso en baños de oro.

En general, el espesor de la placa está en el rango 0,5 a 2,5 um, pero para algunas aplicaciones de laminado de oro macizo con un espesor en el rango de 2.5 ~ 25pm son comunes. El electrogilding término se refiere generalmente a parpadear depósitos tienen espesores 0.25-0.5 um.

El quilatage y el color de las planchas de oro puede ser alterado por el ajuste de la composición de los electrolitos y las condiciones de funcionamiento. La adición de cianuro de plata y de cobre y sales de otros metales, como el cobalto (Co), níquel (Ni), estaño (Sn) y el indio (In), ofrecerá una amplia gama de quilatage (9 a 24 k), el color y el final. En los EE.UU., nombres como Hamilton, Avon, Champagne, y Tan-sun, se han utilizado para describir los colores que van pasando por el amarillo, blanco, verde, rosa, rosa, pero estos son difíciles de definir en términos exactos y controlar el color y la consistencia no es fácil. Los problemas han sido discutidos en detalle por Weisberg (véase Bibliografía). La industria relojera Europea ha desarrollado un conjunto de estándares de color (ver Cuadro 1.5) y el sistema CIELAB se menciona en el capítulo 1, que evalúa el color en función de las coordenadas espacio de color, proporciona los estándares de color.

Del grupo del platino revestimiento metálico

Los tres miembros de este grupo que se siembran comercialmente son el platino, el paladio y el rodio. Rodio se aplica a menudo cubiertos de proporcionar un desgaste brillante, duro, y empañar la capa resistente. Hay que recordar que el color y la reflectividad de rodio no es la misma que la de plata fina o la libra esterlina y esto puede influir en la propia decisión sobre si debe o no ser utilizado. El rodio es utilizado también como un acabado plateado en la joyería quilates de oro blanco para los mismos fines. Sin embargo, se considera que es fraudulento si un elemento rodio plateado amarillo quilates de oro se vende como oro blanco.

Baños de rodio chapado son el sulfato de 'base y son muy ácidos con pH inferior a 1. Placas espesores típicos son de 0,5 um, pero puede ser de hasta 3.2 um. Debido a que el nivel de tensión interna se acumula a medida que aumenta de espesor, espesores mayores no son deseables debido a que el depósito se puede agrietar. Ánodos insolubles de titanio platino o 'platinado se utilizan y las cisternas no metálicas que se recomiendan. Extremadamente altos valores de dureza se obtienen (~ 950HV) y esto es una ventaja para otra aplicación, es decir, el forro de los modelos de maestro en plata para la inversión de fundición y galvanoplastia.

Diversos tipos de baños de platino y paladio con sales diferentes han sido reportados y estos pueden ser alcalinos o ácidos. Una vez más, debe buscarse el asesoramiento de los proveedores de la hora de elegir un baño para una aplicación particular.

Capas de base

Es una práctica común en placas de metal en sustratos de base para galvanizar primero con una "huelga" recubrimiento de cobre para mejorar la adherencia y luego a la

plancha con una capa inferior de níquel, bronce o estaño. El propósito de estas capas de base es proporcionar a la nivelación y brillo, y para evitar la migración del cobre en la placa de metal precioso. Debido al problema de la alergia al níquel que se refiere el Capítulo 9, la tendencia ahora es usar estaño de bronce, o incluso el paladio.

Electroformado

Electroformado es la producción de artículos por electrodeposición donde se elimina el artículo completo desde el sustrato sobre el que se ha depositado.

En principio, el proceso es el mismo que el de la galvanoplastia, la diferencia esencial es que las densidades de corriente son muy altas, por ejemplo, 50-350 Am-2, y los electrolitos especiales se recomiendan. Muy altas tasas de deposición se logran y esto permite a capas muy gruesas que se producirá en pocas horas. Espesores de 0.1 a 0.35 mm (100-350 um) se han reportado para los objetos huecos, como pendientes, colgantes y pulseras de oro de 9 24k y plata, aunque mucho mayores espesores se pueden producir cuando el tiempo de deposición se extiende. Otra de las características de los artículos electro formada es que son de grano muy fino y mucho más difícil que puede ser resultado de la elaboración o fundición de metales de la misma pureza. Esto es obviamente una ventaja para los artículos que son relativamente delgados y huecos, pero tiene que ser rígido y autosuficiente.

Una obra notable del trabajo realizado por este proceso es la corona diseñada por Louis Osman para la investidura del Príncipe de Gales en Caernarvon Castillo en 1969 (Figura 14.5).

(Figura 14.5)

Siempre que la superficie del sustrato se puede hacer conductores de la electricidad, un electroforma se puede construir en casi cualquier objeto. Monedas, medallas y objetos planos se forman en la goma de silicona o moldes de PVC negativos que ofrecen una reproducción excelente de los detalles del modelo maestro original. Las resinas epoxi se pueden utilizar los moldes más rígidos se requieren como fue el caso de la corona. Hueca formas tridimensionales que se producen en los modelos de cera, similares a los utilizados para la fundición de cera perdida la inversión, o con aleaciones de bajo punto de fusión Cerro (estaño y bismuto punto de fusión 120 ° C (248 ° F), que puede ser derretido a través de la agujero en el electroforma creado por el alambre del electrodo de conexión. los objetos naturales, como hojas, plantas, y las telas de araña se han utilizado con éxito para la toma de electroformas.

No metálicos, superficies de los moldes se hacen electrolíticamente realizar por la aplicación de pinturas metalizadas o por aspersión con una solución amoniacal de nitrato de plata, junto con un agente reductor, como el formol aldehído, a través de un arma de

doble chorro. Una delgada capa brillante conducción coherente de la plata se produce un contacto eléctrico a la que se puede hacer.

Electro pulido

El electro pulido es el reverso de galvanizar ING en que los artículos a ser pulido se hacen los ánodos y el metal se electrolíticamente removidos de sus superficies. Este se deposita en acero inoxidable o de titanio cátodos de donde puede ser fácilmente recuperado.

En el pulido mecánico, pulido y abrasión bien elimina los puntos altos (asperezas) y rellena las cavidades de micro-para obtener una superficie lisa brillante. Con pulido electrolítico, las asperezas se disolvió preferentemente hasta un acabado liso se obtiene. Las condiciones de operación del baño, es decir, el ánodo, la densidad de corriente, voltaje, temperatura y composición de electrolitos, se ajustan para dar las mejores condiciones de pulido. La figura 14.6 muestra una densidad de corriente típica en comparación con la curva de tensión aplicada. Las condiciones ideales para el pulido de tener lugar en la meseta, donde la densidad de corriente se mantiene constante a pesar de la tensión cada vez mayor. Fuera de este rango, grabado electrolítico, electro stripping, y la evolución de gases indeseables pueden ocurrir.

El proceso se utiliza ampliamente como un tratamiento de acabado de joyas de oro, especialmente para las formas complejas en el pulido mecánico sería difícil. Los sistemas más antiguos el uso de cianuro basado en los electrolitos, pero sin cianuro nuevos electrolitos ligeramente ácida ya están disponibles. Los baños se usan a temperaturas de hasta 8o ° C (176 ° F) y densidades de corriente del orden de los 1000 AM-2 durante unos minutos. Aunque la plata puede ser electro pulido, esto no suele ser común en el comercio de plata, aparte de pequeños artículos de joyería.

DIBUJO: 14.6

“Electrostripping”

Electrostripping es una extensión del electro pulido en que las condiciones de trabajo son tales que el material se elimina rápidamente (Figura 14.6). Se emplea en el comercio de plateado cuando un depósito satisfactorio de la placa de plata se ha obtenido y que es necesario despojar a este antes de comenzar de nuevo se hace. También se puede utilizar para quitar zonas antiestéticas del firestain de la libra esterlina de plata antes del pulido final.

Anodizado

Una breve mención de anodizado se da aquí, porque aunque no está directamente relacionado con los metales preciosos, muchos joyeros tienen un interés en temas de

color anodizado para la joyería de moda. Los artículos están hechos el ánodo en un baño con un electrolito adecuado. Los aniones migran hacia el ánodo, bajo la acción de la corriente eléctrica construir una capa de óxido en la superficie del metal. Esto se conoce como capa anódica.

Los metales que son más susceptibles de anodizado son de aluminio, titanio, niobio y tantalio, pero los principios de aluminio anodizado son diferentes a las de los otros metales. Aquí, una película tenaz, muchas micras de espesor, es construido por anodizado en un baño de cromo, ácido sulfúrico o ácido oxálico. Esta película es porosa y puede ser coloreado por la absorción de los colorantes en los poros para producir una amplia gama de superficies de color aluminio anodizado. Una etapa final consiste en sellar los poros que contienen el colorante mediante la inmersión de la pieza en agua hirviendo.

Las películas de óxido formada en titanio, niobio o tántalo por anodizado son muy delgados y son transparentes a la luz. Los colores que se producen en las capas delgadas de óxido son causadas por la interferencia óptica, como se puede ver cuando una capa delgada de aceite flota en el agua. Parte de la luz incidente cae sobre la superficie es reflejada por la superficie de óxido, pero algunos pasa a través de la película y luego se refleja en la superficie de metal que pasa de nuevo a través de la capa de óxido (Figura 14.7). La luz viaja en ondas de diferentes longitudes de onda a través de su espectro visible, es decir, los colores del arco iris. El efecto de la longitud del trayecto adicional ABC significa que hay una interferencia óptica a ciertas longitudes de onda en función del espesor de la película y para ciertas partes del espectro no se ven. En la película específica espesores de sólo una sola longitud de onda de luz monocromática se observa, dando a la película anodizada un color característico. A medida que aumenta el grosor de película, el color se mueve progresivamente a través del espectro del violeta al rojo.

Casi cualquier líquido acuoso puede ser utilizado como un electrolito (por ejemplo Coca Cola, incluso se puede utilizar), pero el 10% de sulfato de amonio es probablemente la solución más satisfactoria. El espesor de la película se rige por la tensión de anodizado (0 a 140 v) y el tiempo. Anodizado equipo está disponible comercialmente en el mercado.

DIBUJO: 14.7

Consideraciones de Seguridad y Salud

El uso de cianuros

Soluciones de cianuro se utiliza para muchos de los procesos descritos anteriormente y también para un proceso conocido como bombardeo químico "donde las piezas se sumergen en agua caliente cianuro de hidrógeno de peróxido de soluciones para la joyería brillante acabado, una operación particularmente peligrosa.

El cianuro es altamente tóxico y puede causar la muerte. Guantes y mascarillas de protección necesario al manejar el cianuro. Todas las piezas en escabeche en ácidos deben enjuagarse antes de colocarse en el cianuro como la reacción entre los dos produce vapor de cianuro de hidrógeno. Kits de cianuro antídoto debe estar disponible como una acción inmediata debe tomarse en casos de ingestión accidental de cianuro o la inhalación de vapor. En los casos de pérdida de la respiración, la respiración artificial prolongada, pero no el "beso de la vida" (resucitación aka), puede salvar una vida como el cianuro en el cuerpo se descompone con el tiempo.

Soluciones de cianuro, residuos y enjuagues no deben ser eliminados por tirar por el fregadero en el sistema de alcantarillado o de aguas abiertas. Los procedimientos adecuados de tratamiento de efluentes se deben seguir a fin de destruir el cianuro antes de su eliminación (véase Bibliografía). Siga sobre eliminación de residuos peligrosos.

Disolventes

El uso de solventes deben ser controlados cuidadosamente debido a que el humo de muchos disolventes orgánicos utilizados para el desengrasado y secado son neurotóxicos y algunos pueden ser inflamables, con una tendencia explosiva si se quema en un espacio confinado.Algunos países tienen una legislación del gobierno para el aire limpio en el que se regula la emisión de contaminantes peligrosos del aire. Una adecuada ventilación y sistemas de escape deben estar instalado para proteger a los trabajadores.

Ácidos

Los ácidos se utilizan para una variedad de operaciones en los talleres de joyería, como las adiciones de inmersión, analizando y refinando, y como el decapado o brillantes para soluciones de enchapado. Los ácidos de uso común son el ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, agua regia (una mezcla de 3 partes de ácido clorhídrico concentrado a 1 parte de ácido nítrico concentrado), y ácido fluorhídrico. El último nombre se utiliza a veces para disolver los últimos restos de la inversión de la superficie de piezas de fundición. Es un ácido particularmente cruel en el contacto físico, ya que penetra la piel y destruye la carne subyacente por lo que es muy difícil de tratar.Como se mencionó antes, pero vale la pena repetir, siempre agregue lentamente el ácido al agua y no al revés al diluir los ácidos concentrados. La adición de agua al ácido sulfúrico provoca un rápido calentamiento y ebullición posible, con peligro para el operador. Gafas de seguridad, ropa protectora y los guantes deben ser usados.Algunos talleres de uso de la "seguridad pickle" como una alternativa para el almacenamiento de ácido sulfúrico y la mezcla entonces. Este es el sulfato de sodio que, al disolverse en agua en una concentración 220g/litre, da lo que es esencialmente una solución diluida de ácido sulfúrico.

En esta sección se presenta un resumen de un trabajo presentado por el autor en 1996. El Taller de Joyería informe de seguridad por Charles cerebro Lewtom se recomienda y una copia debe estar en cada taller de joyería.

Capítulo Quince

El uso de la Pulvimetalurgia en la fabricación de joyería

No hay evidencia histórica para demostrar que los artefactos se han realizado a partir de polvos metálicos de más de 5000 años. Los egipcios producen gránulos de hierro y escoria por el calentamiento de óxido de hierro y silicatos en un fuego de carbón. Después de la separación de la escoria de los gránulos de hierro martillado en conjunto para producir herramientas y ornamentos. El famoso Pilar Delhi más de 7 metros de altura, pesa alrededor de 6V2 toneladas y que data del año 400 se hizo por el hierro esponja martilleo de 98% de pureza.Los indios precolombinos de América Central y América del Sur produce objetos de oro y plata por la soldadura y el martillo en condiciones de servidumbre partículas de platino en conjunto por recubrimiento con polvo de oro y plata y calefacción para promover la unión por difusión y sinterización antes de la consolidación con un martillo de forja.La ruta de la metalurgia de polvos fue resucitado a principios del siglo 19 por William Hyde Wollaston, quien a menudo se le considera el padre de la metalurgia de polvos, como un proceso de fabricación más importantes. Wollaston desarrolló el proceso para la fabricación de lingotes de platino en una época en que era difícil alcanzar temperaturas de fusión y colada. Otras industrias adoptaron las técnicas a finales del siglo 19 y 20, en particular para los metales refractarios como el tungsteno (punto de fusión3410 ° C (6.170 ° F) de los filamentos de lámpara eléctrica y auto lubricados, cojinetes porosos que pueden estar impregnados con petróleo, carburos sinterizados para perforar la roca y sobre herramientas y componentes de hierro en polvo de ingeniería para partes de automóviles.

Es sólo recientemente que la atención se ha centrado en las posibilidades del uso de polvos de metales para la producción de joyas. Cinco áreas de uso se han desarrollado con éxito. Ellos son:

1. La producción de pasta de soldadura brevemente en el capítulo 13.2. Mueren compactación y sinterización.3. Moldeo por inyección de metal (MIM).4. Arcillas metales preciosos (PMC).5. Prototipado rápido con el sinterizado por láser.

Los tres primeros se refieren a la producción en masa si bien es cierto que las pastas de soldadura puede ser comprado y utilizado tanto para la producción de soldadura de masas y por los trabajadores en el banco en pequeños estudios. MIM y las técnicas de compactación mueren generalmente requieren el uso de herramientas caras y son más adecuados para operaciones a gran escala. El desarrollo y uso de las arcillas de metal precioso ofrece un atractivo diseño y las posibilidades de fabricación para producir craftpersons una sola vez los elementos y pequeñas series de producción.

Creación rápida de prototipos por capas de sinterización láser de polvos de metales para producir artículos de la joyería es potencialmente un emocionante nuevo proyecto.

Principios de la metalurgia de polvos

La producción de polvos

Polvos de metales y sus aleaciones pueden ser producidos por una variedad de métodos. La más sencilla es la de romper las piezas grandes de metal en las fábricas de marca seguido por molienda (técnicamente, trituración mecánica), pero esto no es adecuado para los materiales dúctiles como los metales preciosos. Un segundo método consiste en precipitar el metal como un polvo fino de las soluciones de sales metálicas. Un buen ejemplo de esto es polvo de oro precipitado por la adición de sulfato ferroso u otro agente reductor adecuado a la solución de cloruro de oro, como se hace en la refinación. Un tercer método es mediante la reducción de óxidos de metal, donde el óxido frágil puede ser fácilmente producido en forma de polvo por aplastamiento de la gama de tamaño de partícula necesario. El óxido se reduce con la reducción de los gases como el monóxido de hidrógeno o de carbono y esta es la ruta comúnmente usados para el hierro, cobre y polvos de níquel.

La técnica más común que ha sido explorado por los polvos de metales preciosos y sus aleaciones es la atomización. Aquí, el metal o aleación se funde en un crisol de preferencia por el calentamiento por inducción. Una vez fundido, un tapón en el fondo del crisol se retira y la corriente fundida que salen de la parte inferior se divide en pequeñas gotas por el choque de ambos un chorro de gas, es decir, la atomización de gas, o por el choque con un chorro de agua, es decir, el agua de atomización. Las gotitas rápidamente toman forma de partículas de polvo que pueden ser recogidos en la parte inferior de la cámara de atomización. El tamaño de partícula y la forma puede ser controlada por el uso de gas o de agua, la velocidad del chorro, la geometría de la toma de crisol en la cámara, y el método de compresión de reacción. En general, la atomización de gas produce partículas de forma esférica, mientras que la atomización del agua produce partículas de forma irregular. Aunque los rangos de tamaño de partícula se puede controlar hasta cierto punto, puede ser necesario para colar el producto para eliminar las partículas fuera del rango requerido. La distribución de tamaño de las partículas tiene un impacto en las etapas de compactación y sinterización en que es beneficioso tener un rango en el que las partículas más pequeñas pueden llenar los espacios entre las partículas de mayor tamaño lo que aumenta la densidad de compactación del polvo y, por tanto, la densidad después de la compactación.

El polvo se puede combinar con un aglutinante / fundente para dar pastas de soldadura de jeringas de plástico desechables. En este caso, la carpeta se volatiliza fuera cuando se

calienta, dejando el polvo de soldar en su lugar a derretirse con el tiempo y la forma de la unión soldada.

Muerte en  compactación

En la muerte encompactación y el proceso desinterización, el siguiente paso en la producción deartículos es el de consolidar el polvo en una forma que sea lo suficientemente fuerte para un manejo cuidadoso.Esto puede ser referido como el "pacto verde" y porque tiene la forma de acercarse al objeto final, puededecirse que es una "forma de la parte neta."El polvo es compactado en frío bajo presión en un moldede acero set (Figura 15.1) (véase Strauss, lecturas adicionales). Después de la expulsión de la muerte, entonces debe ser adecuado para la fase de sinterización. La muerte tiene que ser hecho para cerrarlas tolerancias dimensionales y son caros. En consecuencia, una carrera de gran producción está obligado a justificar su costo.La fuerza del compacto en verde es muy dependiente dela pólvora características. Partículas de forma irregular,tienden a compactar mejor que las partículas esféricas, porque entre las partículas de bloqueo es más fácil

DIBUJO: 15.1

Archivo. Presiones de compactación normalmente se encuentran en el rango de 10-50 fuerza toneladas por pulgada cuadrada (154 a 770 N / mm '2). Hay un límite a la duración del compacto que puede ser presionado en un conjunto de morir debido a la fricción entre la pared de la matriz y el polvo lleva a variaciones en la 'densidad en verde' en todo el compacto, y si estas son demasiado grandes, habrá variaciones en la densidad y las dimensiones del pecado ¬ tema alterados.Otra las técnicas de compactación incluye prensado en caliente, donde la compactación-ción bajo la presión se realiza a temperaturas elevadas durante un tiempo que va desde unos pocos minutos a una hora en morir especial, combinando así la compactación y etapas de sinterización. Su principal ventaja parece ser de aleación de sinterización de unióndiferentes Pow ¬ DER, por ejemplo, diferentes colores de oro quilates. El término "sinter-unión" se ha utilizadotambién para describir la unión de dis ¬ piezas similaressólidos o capas juntas como

DIBUJO: 15.2

como anillos multi'layered de compuestos de oro y platinopor la unión se produce a temperaturas por debajo del rango de fusión. Iso-estática pulsar se puede hacer en un molde flexible, como una de goma. Esto elimina morirpared / polvo de fricción dando una mayor unidensidad de forma verde, pero es necesario el uso de partículasentrelazadas.Moldeo por inyección de metal (MIM)

Polvo de metal se mezcla con un aglutinante polímero que imparte las propiedades del fluido a la mezcla. La mezcla es granulada y el pellets de calefacciónsimultánea y moldeado a presión y la inyección en un molde. Al enfriarse, la parte verde se quita de la muerte.La siguiente etapa es debinding por calentamiento ouna combinación de extracción por solvente y calor para eliminar el polímero dejando tras de sí un compacto que puede ser sinterizado (figura 15.2). Se ha demostradoque los diseños con geometrías complejas y acabados superiores se consiguen mejor con polvos finos, lisosesféricos que tienen un tamaño medio de partículainferior a 20p.m. Tienen la ventaja de permitir de forma compleja productos se pueden hacer que sería difícil conjuegos de troqueles convencionales.Sinterización

La sinterización es el proceso por el cual las partículas de polvo se combinan para formar un sólido denso coherente. Los procesos de compactación antes descritos contribuyen a llevar las partículas más juntos posible, proporcionando entrelazadas y algunas soldadura por presión en los puntos de contacto.Densidades en verde varía de acuerdo a las presiones de compactación y características de las partículas, pero normalmente puede ser del orden del 60-80% de la densidad teórica del material sólido.Sinterización en estado sólido, el más común método, los pactos se calientan ylugar durante un tiempo adecuado a una temperatura alta tura ", sino uno que está por debajo de la barra oblicua para el metal o aleación. Esto promueve los procesos de difusión que el cambio y luego eliminar la porosidad que inicialmente existe entre las partículas.En un primer momento, el cuello se forman en los puntos de contacto y estas se agrandan paulatinamente hasta los límites de grano se forman a lo que fueron las interfaces de partícula original. En las primeras etapas de la sinterización de la porosidad se mantiene conectados entre sí y esta es una característica de los cojinetes auto-lubricantes, ya que pueden ser impreg ¬ contaminados con aceite. A medida que avanza la sinterización, el resto de la porosidad se reduce y se aísla. Esto ocurre cuando la densidad ha aumentado a aproximadamente el 90% del teórico den sidad ¬ del material. Por último, estos poros aislados son removidos por un proceso de difusión de las vacantes de los poros a través del metal que rodea a los límites de grano, donde se absorben y desaparecer con eficacia. Las vacantes son terrenos baldíos átomo en la red cristalina del metal y siempre están presentes en cierta medida en los cristales de metal real. Son los medios por los cuales el DIF los procesos de fusión ¬ ocurren en metales y aleaciones. En este caso, los átomos del metal se difunden en la creación de puestos vacantes de los poros detrás de ellos. Los poros aislados de cerca como los átomos más llenarlos y las vacantes que se crean se alejan de grano cercano boundar ¬ s en el que literalmente desaparecen. Durante la sinterización de la densidad se eleva hasta convertirse en casi el 100% de la densidad teórica.Cualquier poros restantes son microporosidad y sin ¬ probable que se detecta o se causa ningún problema en las piezas terminadas (figura 15.3).Hay una fuerza motriz del

proceso de sinterización.Todos los sistemas tienden a existir o pasar a su estado de menor energía. La razón de que las burbujas de jabón son esféricas individuales se debe a que una esfera tiene la menor energía de la superficie. Esto se aplica también al gas porosidad en piezas de fundición y de los poros de sinterizado

DIBUJO:15.3

artículos. En un polvo compacto, el motor es el primero en reducir la superficie del pacto por la formación de"cuellos" entre las partículas y aumentar entonces el tamaño de los cuellos, a expensas de la porosidad entreellos-. Cuando la porosidad se aísla, el motor es quitarlos poros por la difusión de vacantes. Se puede apreciar que habrá una contracciónconsiderable en las dimensiones de los elementos a medida que aumenta la densidad y esto debe ser tomado en cuenta en la fabricación de juegos de troqueles y matrices de inyección. La contracción lineales de alrededor de 10%, pero esto depende de ladensidad verde y sinterizado, y esto a su vez depende de las características en polvo y las condiciones decompactación y sinterización. Sinterización se puede hacer ya sea en lotes o el tipo dehornos continuos de la correa y por lo general esnecesario para proporcionar un ambiente de protecciónpara evitar la oxidación. Oro muchas de las aleacionesde platino, así como fina y plata fina, puede sersinterizado en el aire, sino porque quilates oro y plata de ley contienen metal base una atmósfera de reducción de la formación de gas o disociado (ilegalmente) de amoniaco se requiere.Acuñación

Coining is a repressing operation where sintered parts are sometimes put back in the die set. This may be followed by reheating to the sintering temperature. The aim is to close up any remaining porosity.

Metalurgia de polvos para aplicaciones de joyería

La industria de fabricación de joyería se ha tardado en reconocer los beneficios tecnológicos y económicos ofrecidos por metalurgia de polvos, a pesar del hecho de que ha sido una de las áreas de más rápido crecimiento durante el siglo 20 para la fabricación de pequeños componentes de ingeniería. Primas ha descrito las ventajas que se obtienen en la producción en masa de los quilates de oro y platino anillos de boda de aleación con la compactación de morir, sinterización, y la técnica de la acuñación.Después de volver a presionar, los documentos en blanco anillo enrollado en forma y tamaño final. Se encontró que el tamaño de grano fue significativamente más fino que el de los anillos producidos tradicionalmente, dando mayor fuerza y resistencia al desgaste. Hubo ductilidad mejorada y los anillos son más fáciles de tamaño. El mayor beneficio económico, sin duda, el

rendimiento es muy alto debido a la chatarra y mucho menos se haya producido. Por ejemplo, la producción de polvo utilizable era alrededor del 90% del peso inicial funden antes de la atomización. El rendimiento global del producto final fue del 85% del peso inicial. Esto se compara con una cifra del 25-30% para los anillos de hecho tradicionalmente. Otros beneficios fueron una reducción en los costos de reciclaje de chatarra, el tiempo de producción y los costos laborales.Strauss ha demostrado beneficios similares para las partes MIM en formas complejas, como que se consideren de joyas, son posibles. Para los fabricantes de contemplar el uso de la metalurgia de polvos para la producción masiva de piezas de los trabajos de primas y Strauss son muy recomendables. Las arcillas de metal precioso En la década de 1990 un material conocido como arcilla del metal precioso (PMC) se ha desarrollado y comercializado por la Corporación Mitsubishi Materiales de Japón. Ha demostrado ser un material interesante para los diseñadores y artesanos, ya que ha plastilina o arcilla-características similares a las que le permiten ser moldeados a mano o mediante el uso de los formadores de simple. PMC consiste en un polvo muy fino, de una carpeta, y el agua pura y se puede hacer de oro puro, plata y platino o con polvo de aleación de oro quilates. El proceso para hacer que el polvo es un secreto de la compañía y la forma de las partículas y el tamaño son controlados muy de cerca. El aglutinante es un material a menudo se utiliza como aditivo de alimentos para asegurar que no hay riesgo para la salud. El polvo, encuadernadora y el agua se mezclan en la proporción requerida, una vez más, bajo condiciones controladas, para hacer tres tipos, es decir, arcilla, pasta, o en el recibo. Estas formas pueden ser conformados por diferentes

Leer más

P. Raw, "Mass Production of Gold and Platinum Wedding Rings Using Powder Metallurgy/' Proceedings of the Santa Fe Symposium, p. 251,2000.J.T. Strauss, “Powder Metallurgy in Jewelry Manufacturing: Current Status, New Developments and Future Projections/7 Proceedings of the Santa Fe Symposium, p. 387, 2003.processes, such as by hand, by rolling out, layering, imposing texture, and painting. Shapes are allowed to dry out when some of the water naturally evaporates. Further shaping may be done by carving, sanding, or polishing as the dried parts are sufficiently strong to handle with care.Heating removes the remaining water and at about 26o°C (5oo°F), the binder burns off leaving a fragile item that is then further consolidated by sintering at higher temperatures. Because the initial particle size of the powder is so small, the driving force for densification is higher and lower sintering temperatures are possible compared with items made from conventionally produced powders.Considerable advances have been made since PMC was launched on the market and the design opportunities seem endless. The PMC Guild started in 1998, publishes a regular magazine and provides a website with technical data, images, tutorials, and links to suppliers. The book PMC Decade by Tim McCreight is strongly recommended particularly as it contains many examples demonstrating the broad scope of artifacts that can be made."Studio PMC" and "Fusion” Magazines published by the PMC Guild, www.PMCguild.com.

T. McCreight, PMC Decade, Brynmorgen Press, 2006, isbn i-929565'19'4-

Capítulo Dieciséis

Surface Decoration and Other Decorative TechniquesDesde los primeros tiempos, la posesión de oro y platapor lo general ha sido el privilegio de los ricos y poderosos. Sin embargo, las personas siempre han sido atraídos por la belleza estética de los metales preciosos, especialmente oro. En consecuencia, no es sorprendente encontrar que las técnicas han sido desarrolladas por muchas civilizaciones para obtenercapas delgadas de metales preciosos en un sustrato que contiene poco o nada de oro, como un medio para lograr un acabado atractivo en un objeto a un costomucho menor. Uno de estos métodos que ha utilizado comercialmente desde 1840 es la galvanoplastia y esto se ha discutido ya en el capítulo 14. En este capítulovamos a explorar otros tipos de recubrimientos ytécnicas decorativas.

Procesos dorado hoja de oro

La aplicación de hoja de oro fino para decorar lasuperficie de cualquier material es uno de los más antiguos oficios, de haber estado en uso en muchas partes del mundo desde el 4000 aC hasta la actualidad.Los ejemplos incluyen objetos tan diversos como las máscaras de la muerte, pagodas asiáticas y templos, estatuas, coronas regias, figuras sagradas, altares, mosaicos, cerámica, canto de oro y las letras en los libros y los zapatos, marcos de cuadros, y así sucesivamente. La fabricación de pan de oro es esencialmente una artesanía. Losas de oro se deshacen mm de espesor de aproximadamente 0,03 y cortar en cuadrados pequeños conocidos como "barrios". Éstos se intercalan con las hojas de pergamino en una pila que es golpeado para que los barrios se extendió a los bordes del pergamino.El proceso de acuartelamiento y entrelazado se repitepara dar otra pila que es golpeado de nuevo. Por último, una tercera pila se prepara para martillar intercalandocon la piel batidores de oro a partir de intestino de buey.Después de que el martilleo final y la etapa de acuartelamiento, el espesor de la hoja de oro es de 0,0001 mm. Es tan delgado que transmite una luz verdea través de él. Pan de oro se vende en paquetes en los que se separa cada pieza de pan de oro por un pañuelo de papel tratado para evitar la adherencia. Para alcanzar este grado de delgadez de la finura de oro debe ser entre 920 a 990 partes por mil. Hoja conmenor contenido de oro se puede hacer, pero la maleabilidad no es tan bueno y la hoja no es tan delgada. La aplicación de hoja de oro a una superficie es un oficio calificado (ver Untracht, lecturas adicionales). La hoja es cuidadosamente recogido en un pincel,establecido sobre la superficie preparada y se presionay se pule para darle una capa adherente. Cementos, como una solución de albúmina (clara de huevo) se puede utilizar si es necesario. Hoja de plata se puede hacer por un proceso similar, sin embargo, la hoja de paladio se utiliza a menudo hoy en día en vez de plata, ya que no empaña.

Fuego Dorado

Dorado al fuego se practicaba sin duda por las antiguas civilizaciones egipcia y romana y su uso, con modificaciones, se mantuvo hasta el advenimiento de lagalvanoplastia. El

sustrato de limpiar y desengrasarprimero se da un baño en una solución de nitrato demercurio quicking y cianuro de potasio, lo que supone una película blanquecina. Una amalgama de pastahecha de seis partes de mercurio a una parte del oro se unta toda la superficie quicked y cepillado de manera uniforme. Calentamiento lento hace que el mercurio se evapore dejando un acabado brillante. Esta es una operación peligrosa, a menos medidas de seguridad adecuadas se toman debido a la naturaleza tóxica devapores de mercurio y no es de extrañar que la técnicaha sido sustituida por electrodeposición.

Agua Dorado

This is another old process in which a base metal substrate is dipped in a solution containing a gold salt. Gold is deposited onto the substrate as a form of electroless plate. A similar effect is seen when an iron nail is placed in a copper sulfate solution. Such coatings are extremely thin and soon wear off with rubbing when the gilded articles are used

paquete dorado

El término "parcela de plata dorada '" hace referencia aun objeto de plata que ha sido parcialmente dorada, por ejemplo, una copa de plata que ha sido dorado en el interior. Ahora bien, esto se haría mediante lagalvanización con una laca aplicada a las áreas que no son ser dorada, pero originalmente era una cuestión de aplicar selectivamente oro a mano.

El agotamiento de Dorado

Este proceso fue ampliamente practicada por los egipcios y los romanos, según lo descrito por Plinio y otros alrededor del siglo ist, y también por las culturas precolombinas de América Central y del Sur. Dorar el agotamiento es llamada así porque las aleaciones que contienen cantidades relativamente bajas de oro se tratan de tal manera que se eliminen los metales de base y el contenido de plata de las capas superficiales, lo que les enriquecido considerablemente en oro. El proceso también se conoce como "Mise en Couleur." El brillo de la capa se puede mejorar mediante pulido. El proceso es similar a la de "despedida" en el que la plata se separa de oro por el tratamiento con ácido nítrico. Sin embargo, el ácido nítrico no se ha utilizado antes del siglo 12 y las primeras civilizaciones empleado otras sustancias tales como jugos de las plantas que contienen ácido oxálico, la orina, la sal común (NaCl) y alumbre. Hay dos tipos de aleación se utiliza para el dorado de agotamiento. Un tipo, conocido como tumbaga, una de color rojizo-bronce de aleación de cobre que contienen diversos contenidos de oro y, probablemente, una pequeña cantidad de plata, se frota con savia de la planta o en la orina y se calienta. El proceso se repitió muchas veces para mejorar el grosor y el color de la capa rica en oro. Las otras aleaciones contenidos de plata de alta con el oro y algo de cobre de un tipo similar a la electro del mundo mediterráneo. Estos fueron colocados en un crisol de barro junto con alumbre (sulfato de aluminio y potasio), la sal común (NaCl) y polvo de ladrillo. Cuando el crisol y su contenido se climatizada, un proceso de cementación dio lugar a que la mezcla

de sales fundidas, reaccionó con la superficie de la aleación para formar cloruros de plata, cobre y otros metales de impurezas que fueron absorbidos por el polvo de ladrillo. Después de enfriar y el lavado, la superficie fue pulida enriquecido aconsolidarla.

Experimentos llevados a cabo por el autor y Teresa del Solar, un graduado de la arqueología del Perú, en la década de 1980 demostró que es posible enriquecer la superficie de 9k de oro-plata y oro silver'copper aleaciones tanto por cementación y por inmersión en agua hirviendo soluciones acuosas de alumbre. Las capas de agotamiento como resultado dorados tenían un contenido de oro se incrementó de 37,5% a 70% y fueron de 2 micras-io (mermelada) de espesor, dependiendo de las condiciones de funcionamiento (Figura 16.1).Técnicas similares se han utilizado en tiempos más modernos para mejorar el color y el acabado de joyas de oro quilates. Estos incluyen colores húmedos y secos, decapado ácido, y el bombardeo químico en una mezcla caliente de peróxido de potasio de cianuro de hidrógeno. El último llamado, patentado en la década de 1970, es una operación muy peligrosa y por lo menos se debe realizar en un armario eficiente de gases con todas las precauciones que se están adoptando. El proceso está siendo gradualmente abandonada por estas razones. Más detalles de las técnicas de enriquecimiento de la superficie están dadas por el autor y EA Smith (leer más).

Sheffield Plate

En 1743, un cuchillero llamado Thomas Bolsover deSheffield, Inglaterra, descubrió un método para la fusión de las hojas de plata de ley a la superficie de un lingotede cobre. Las superficies de lingotes se Figura 16.1 capa de agotamiento dorada en una aleación de 9k. cepillada y archívese. Hojas de papel de plata de ley,preparada de forma similar, se colocaron en uno o en ambos lados de la pastilla, el bórax se aplica a los bordes y todo el conjunto fuertemente atado con alambre. Este fue colocado en un horno de coque hastalas interfaces entre la plata y el cobre comenzó a llorar, lo que indica la unión por difusión en esos sitios.Después de retirar del horno, la refrigeración y el decapado, el lingote recubiertos se rodó para producirla hoja de cobre revestido con una fina capa de plata de ley. Este material fue utilizado para la fabricación decubiertos y wware Hollo. Esto fue muy popular entre las clases medias, ya que les permitió comprar una forma sustituta de plata a preciosque podían pagar. Hoy en día, la placa de Sheffield tiene un valor considerable antigüedad. Un sistema de marcas, de forma similar a las marcas de fabricantes demarcas de contraste, se utilizan y esto es de gran ayuda para los coleccionistas. Placa de Sheffield a menudopueden ser reconocidos por el cobre subyacentemuestra a través de los puntos altos debido a la plata de haber sido frotado lejos de las empleadas domésticasceloso. Se debe tener precaución al recoger, como un efecto similar se puede encontrar con la plata del cobregalvanizado. Hay que mirar con cuidado en las unionessoldadas, soldadura de plata, porque dura o soldadura blanda que se han utilizado, y en los bordes donde sesuelda un alambre de plata en la de ocultar el cobre expuesto. El advenimiento de la galvanoplastia pusieron fin a la industria de Sheffield Plate en la segunda mitad del siglo 19.

Oro laminado

No mucho después de la invención de la placa deSheffield, la primera patente (1785) de "oro laminado" fue otorgado. El proceso es muy similar, es decir, hojas dequilates de oro están sudando o soldada a las superficies limpias de una base de metal

DIBUJO: 16.1

lingote y la enturbiado compuesto o dibujado hacia abajo para producir chapa, alambre o tubo. Se tiene mucho cuidado en el tratamiento para mantener la integridad de la capa de oro. El revestimiento puede ser tanto una superficie única o doble superficie. Una gran variedad de acabados, karatages revestimiento y espesores se producen. Normalmente, los espesores de recubrimiento van desde 1 / 3 a 1 / 300 expresa como una relación de espesor de revestimiento deespesor total. La elección de grosor, el color, y karatagedetermina la calidad y la gama de precios de productos terminados y su desgaste y resistencia a la mancha. El metal base puede ser de metal dorado (90%coppemo% de zinc), bronce o níquel plateado.Recubrimientos Rolled'gold en plata de ley también se producen, en cuyo caso los artículos se puede dar unsello de plata. Ciertas precauciones hay que tomar en la fabricación deartículos de oro laminado semi'fabricated productos. Las cantidades excesivas de trabajo en frío puede conducir a la rotura o la rotura de la capa de oro y temperaturas de recocido excesivamente altas pueden conducir a un crecimiento exagerado de grano y el efecto piel de naranja, se describió anteriormente. Recocido a 6oo ° C (Ni2 ° F) se recomienda para la mayoría de los gradosde laminado en oro.

Granulación

La granulación es una técnica de decoración de la superficie en la que los gránulos, hecha porpresentaciones de fusión o pequeños trozos de alambre en las capas de carbón, se funden en la superficie de oro o plata. Los productos que se han encontrado datan de 2500 aC, pero fue a los etruscos, los tracios y los escitas que desarrolló la técnica con un alto grado de perfección. En general se supone que la fusión se llevó a cabo sin necesidad de soldar, aunque Jochem Woltersha demostrado recientemente que hay ejemplos en la soldadura metálica que parece haber sido utilizado. Es probable que una serie de diferentes métodos se han empleadodurante siglos. Una antigua técnica cree que han sido utilizados por los etruscos, y reproducido por Littledale del Departamento de Conservación del Museo Británico en la década de

1930, depende del tipo de no-metálicos de soldadura.Los gránulos se colocan en la posición en la superficie del metal base con un adhesivo orgánico (como la goma de tragacanto) mezclado con un compuesto de cobrecomo la malaquita triturada, que es el carbonato básico de cobre. Calefacción primeras causas de la descomposición del carbonato de óxido de cobre (CuO)a unos ioo ° C (2I2 ° F) y luego a unos 6oo ° C (III2 ° F) el adhesivo se descompone en carbono. El carbón reduce el óxido de cobre a cobre metálico que se difunde entanto los gránulos y las superficies de los padres, la reducción del punto de fusión en la interfaz. La fusión se realiza, pues mediante la aleación (Figura 16.2).Figura 16.2 Ejemplo de granulación contemporáneas deRonda Coryell. Bolas, 3A "de diámetro, 22k de oro. Foto de Wes Clarke.

Niel

Niel es una forma de incrustaciones en plata que se remonta a la época romana y se sigue practicando en el Medio y Lejano Oriente. El niello se prepara la mezcla de plata, cobre, plomo, y

DIBUJO: 16.2

de azufre y calefacción para producir una aleación de sulfuro. El sulfuro se pueden moler hasta polvo. Patronesperseguido o grabado en plata están llenos del polvo y el objeto se calienta a unos 550 ° C (IO22 ° F), donde se funde el niel y forma la incrustación. Esto es luego terminópor moliendo el superávit y el pulido de la superficie de modo que la oscuridad patrón niello es el nivel con la superficie de plata. Untracht describe el proceso en detalle, (véase Bibliografía).

Plata oxidada

Se trata de un acabado de superficie que van desde el rojo al bluish'black de vez en cuando da a la plataesterlina. El nombre es un nombre inapropiado ya que el color se debe a la formación de sulfuros de cobre y platay no es una película de óxido. El revestimiento se obtienemediante la exposición de la superficie de plata con uncompuesto de azufre como el sulfuro de amonio, o por calentamiento con la flor de azufre en un

recipiente cerrado. El color del acabado depende principalmentedel espesor del revestimiento.

Esmaltado

Un medio muy importante de la aplicación de la decoración de superficies de artículos de metal preciosoy joyas es el de esmaltado. Hay una serie de técnicas deesmaltado diferentes, entre ellos, cloisonné, plique unjour, basse-taille y champlevé. En esencia, el esmalte, que se suministra normalmentecomo masas de color vidrio de composición especial, se prepara en forma de polvo mediante molienda de los componentes en un mortero y luego se convierten en una mezcla con un líquido adecuado de manera que se pueden transferir fácilmente a la superficie del objeto que se estáesmaltado. El calentamiento por un corto tiempo en un horno, el líquido se evapora y el esmalte en polvo se funde y fluye sobre la superficie a cubrir. Esmaltespueden ser considerados como vasos relativamentelow'temperature punto de fusión. El color, rango de fusión y la opacidad o transparencia son controlados porlos componentes utilizados. Cloisonné es un esmalte opaco entre bandas estrechas de metal (cloisons) soldada a un groundplate. Conchamplevé, ceils se cortan en el metal y lleno deopacidad del esmalte. Baja talla es un esmalte traslúcido superponiendo una superficie perseguido ograbado. Esmaltes translúcidos se utilizan también para aumentar el efecto de las superficies del motor se volvió.Giro del motor, hecho en una máquina similar a un torno,produce una variedad de patrones de grabado en función de la máquina puesta en marcha a pesar de quees un oficio altamente cualificado. Muchas piezas en los talleres del famoso orfebre ruso Fabergé, hanesmaltado guilloché superficies. Plique un jour es unesmalte traslúcido construido dentro de una red decloisons abrir los compartimientos. El cloisons no se sueldan a una groundplate, y el efecto es el de una ventana de cristal manchada en miniatura (Figura 16.3).Ni que decir tiene, esmaltado es un arte altamente cualificados.

DIBUJO: 16.3

La composición de la superficie que se está esmaltado, incluidas las uniones soldadas, es también una consideración. Por ejemplo, la presencia de zinc en oroquilates puede afectar el esmalte debido a lavaporización del zinc y la formación de óxido de zincdurante el proceso de esmaltado. Contenido de zinc se debe

mantener bajo para los artículos que se esmaltado.Pequeñas trazas de selenio elemento en plata de leypuede causar grietas en la interfase y el esmalte deastillas. Otro gran problema a ser resuelto por el artesano es que el metal y el esmalte se expanden y contraen durante el calentamiento y de enfriamiento y los coeficientes de la expansión de los dos son muy diferentes. Esto aumenta la tendencia a que el esmalte de la grieta y la pieza adeformar y distorsionar a menos que se tenga mucho cuidado. Una manera de resolver este problema se llama contra el esmalte, un proceso que se contrarrestaa la expansión y la contracción del metal mediante la aplicación de otra capa de esmalte en la parte inferiordel objeto que se está esmaltado. Configuración de colores fríos-resinas se utilizan paraobtener efectos decorativos similares a los deesmaltado. La ventaja obvia es que la calefacción se evita, pero se puede argumentar que el factor habilidad y la gama de variaciones sutiles que se pueden lograrcon esmalte no son los mismos.

Estructuras metálicas decorativas japonesas

Hace unos 300 años un japonés orfebre, Dembei Shoami, inventó el arte de la mokume gane lo que se traduce como "ojo de la veta de la madera de metal / En el método tradicional, placas delgadas de diversos metales-cobre, plata, oro y aleaciones de estos metales-se apilan y se sujeta firmemente con hilo de unión. El bloque resultante se calienta a una temperatura en la "transpiración" se produce formando una unión por difusión entre cada capa. El laminado resultante se compone de capas alternas de diferentes metales de colores. Se trata de cortar o perforar, de tal manera para que el laminado posterior, martillando o torcer, los patrones de contorno revelando las diferentes capas de color que puede formar algo así como los patrones de vetas de la madera (figura 16.4). Aparte de la habilidad requerida para asegurar que el bloque de laminado es producido con éxito, la habilidad ¿rtistic viene la hora de decidir dónde y qué tan profundo . las incisiones deben hacerse y cómo la deformación posterior se hace el favor de las aleaciones, en combinación con los metales puros fueron los siguientes:

Skakudo 8cobre que contiene 0,5 a 8 por ciento de oro Skibuicki - una amplia gama de aleaciones de cobre-plata (50-85% Cu -15-50% Ag) Kuromido - una aleación de cobre-i% de arsénico. La otra característica importante de mokume es que la inmersión en soluciones de diferentes pátinas produce riqueza, el color en función de las composiciones tanto de los metales / aleaciones y las soluciones. Por ejemplo, un color púrpura hermosa que puede ser obtenido en shakudo con una solución de sulfato de cobre, cardenillo y el agua. Estos superficies patinado se utilizaron no sólo para el trabajo mokume sino también para los componentes samurai'sword ornamental. El interés en el Oeste se inició por primera vez en el siglo 19 cuando Japón abrió sus puertas al mundo, pero era importante la investigación y el desarrollo de Hiroko y Pijanowski Eugene durante la década de 1970 y 80 que realmente llamó la atención de los orfebres a la palestra para que hoy en día hay una serie de profesionales en Europa y los EE.UU.. El uso de un sistema de placa de reacción en lugar de alambre de unión permitió el uso de altas presiones iniciales que se ejerce sobre el bloque y ampliado la gama de metales y aleaciones que pueden ser incorporadas en el laminado (ver Midgett y Binnion, lecturas adicionales).Recientemente, Ferguson ha desarrollado una difusión en estado sólido proceso de unión utilizando una prensa hidráulica. En este método, un horno eléctrico plegable alimentado rodea las barras de extensión de la prensa y la pieza de

trabajo junto conlas plantillas de montaje contenido en el interior de una mufla de acero inoxidable a través del cual puede ser una atmósfera protectora aprobada. Debido a que la presión puede ser aplicadaaún a la temperatura, una mayor variedad de combinaciones delaminado son posibles. Sin embargo, ese equipo es muy caro yfuera del alcance de los pequeños estudios

Leer más

O. Untracht, Jewelry: Concepts and Technology, Ch. 9 deals with mokume, granulation, and niello; Ch. 16 with gilding and patination, Doubleday & Co., Inc., 1985, isbn 0'385'04i85'3.T. del Solar and M.F. Grimwade, "The Art of Depletion Gilding/' Aurum No.12,1982.M. Grimwade, "The Surface Enrichment of Carat Gold Alloys—Depletion Gilding,”Gold Technology No. 26, p. 16, July 1999.E.A. Smith, Working in Precious Metals, Ch. 12 on Chemical Treatments: Ch. 18 on Precious Metals and Enamelling, NAG Press Ltd., UK 1978.1. Maryon, Metalwork and Enamelling, Dover Publications 5th Ed., Constable & Co. Ltd., London, 1971.Metal CarvedForged Raised Areas FiledSection Through Mokumé Gane Showing LayersFigure 76.5 Plan of mokume gane showing pattern development, after Ferguson.workpiece together with assembly jigs contained inside a stainless steel muffle through which a protective atmosphere can be passed. Because the pressure can be still applied at temperature, an even wider range of laminate combinations are possible. However, such equipment is very expensive and outside the range of small studios.D. Pledge, "Engine Turning/7 Technical Bulletin No. 7, published by The Worshipful Company of Goldsmiths, London, 2008.S. Midgett, Mokume Gane-A Comprehensive Study, Earthshine Press, 2000, isbn 0'9Ó5iÓ50'7'8.J. Binnion, "Mokume Gane: An Ancient Technique Brought into the New Millenium/' Proceedings of the Santa Fe Symposium, p. 97, 2002."Non-Traditional Mokume Gane Materials: Diffusion Bonding of Iron to Precious Metals," Proceedings of the Santa Fe Symposium, p. 87, 2004.2. Ferguson, Mokume Gane, published by A&C Black, London, 2002, isbn 0713661569.

DIBUJO: 16.5

capítulo XVII

Ensayo y la acuñación

Las normas jurídicas para las aleaciones de oro, plata y platino para joyería y artículos de metal precioso decorativos han sido mencionados en los capítulos anteriores. Ahora es el momento de ver los métodos de medición que se utilizan para evaluar estas normas.Este proceso de análisis químico cuantitativo se conoce como "ensayo" y las técnicas se pueden utilizar para medir no sólo el contenido de metales preciosos de los artículos finales, sino también por la industria minera para evaluar el contenido de metales preciosos de los minerales y los fabricantes de semi-terminadosproductos como un medio de control de calidad y seguridad. Hay pruebas que demuestran que algunas formas de las pruebas se utilizaron hace 3000 años, pero es justo decir que gran parte de lo que se hace hoy en día se inició en el año 1300 AD con el Estatuto de Eduardo I de Inglaterra, que decretó que los artículos de plata que a la altura de ley de 925 partes por mil, la misma que la moneda de plata. También decretó que los productos de oro iban a ser no menos que el "toque de París" a 800 partes por mil (19 quilates). Además, el ensayo debía ser realizado por un gremio de los orfebres y los elementos satisfactorios, marcados con una cabeza de leopardo . En Londres, el gremio responsable recibió su Carta Real en 1327 y porque los artículos fueron marcados en el Salón de los orfebres para demostrar que estaban de la norma legal, la palabra "sello" entró en el idioma Inglés para significar una garantía de calidad La isfnew gremio conocido como el Gremio de Orfebres y que alberga la oficina del análisis Londres. Es obligatorio en el Reino Unido a presentar artículos destinados a la venta como artículos de metal precioso y joyas a una oficina de análisis independientes para el análisis y la acuñación. Este no es el caso de muchos otros países, aunque algunos han adoptado un sistema similar. El sistema del Reino Unido es una de las más antiguas formas de protección del consumidor en el mundo y se aplica a cualquier persona en el curso de operaciones comerciales o de negocios, incluyendo las transacciones por los joyeros, anticuarios, tiendas de regalos, casas de empeño, y los subastadores, aunque hay algunas excepciones. Interferencia con el proceso de acuñación siempre se ha considerado un delito grave y tan reciente como 1815 se castigaba con la muerte.Incluso hoy en día, las sanciones pueden ser muy graves. Durante los siglos que siguieron a la ley el año 1300, una serie de oficinas de ensayo se han creado en todo el Reino Unido, pero hoy quedan cuatro, a saber, Londres, Edimburgo, Birmingham, Sheffield y, cada uno con su propia marca. Londres ha mantenido la cabeza leopardos. La Ley de Contrastes más reciente del Parlamento fue aprobada en 1973 con modificaciones posteriores y el trabajo de las oficinas de ensayo es supervisado por el Consejo Hallmarking británico. ¿Qué hay de otros países? Desde 1972, el Reino Unido es signatario de la Convención Internacional sobre los sellos. Siete países originalmente firmaron el acuerdo, lo que ha crecido hasta los dieciocho años. Los artículos que llevan la marca de la Convención no tiene que ser re-marcado de importación en el Reino Unido. Además de las marcas de la Convención, el Reino Unido acepta las características de los países de la Unión Europea que ofrecen una garantía independiente equivalente a los consumidores. No todos los miembros de la Unión Europea son miembros de la Convención y características de algunos países europeos no son aceptados. En algunos países, el marcado se lleva a cabo por el fabricante. Esto no es una garantía independiente, aunque hay que decir que puede haber leyes en el país,

como los EE.UU., que indica que el estándar de mercado deberán ser atendidas. Sin embargo, otros no son tan estrictas y se corre el riesgo de los menores de karating, lo que significa que el artículo contiene metal menos precioso que la marca implica.

Las normas legales

Aunque hay algunas variaciones en las normas aceptadas por los diferentes países, muchos se basan en las normas adoptadas en el Reino Unido desde 1300. Químicos y metalúrgicos tienden a expresar las composiciones en términos de porcentaje, es decir, partes por 100, mientras que para el ensayo y la acuñación fines contenido de metales preciosos se da en partes por mil, un número de milésimas.El estándar de plata esterlina en 92,5% de Ag (925/1000) es reconocido en todo el mundo se basan en el estándar para la acuñación de monedas de plata. La norma de Britannia (958/1000) fue la única norma de 1696 a 1720, como se menciona en Capítulo 8, pero la aleación que era demasiado blanda para uso general y la norma de ley fue restaurada. Sin embargo, el estándar de Britannia sigue siendo el criterio legal en el Reino Unido y es utilizado por algunos plateros. Recientemente, el 800 y 999 normas fueron legalizados en el Reino Unido para tener en cuenta otras normas en favor de Europa y también de plata fina y objetos de plata microaleados. Un Estatuto de 1478 legalizó por primera vez el estándar de oro de 18 quilates (750/1000) como el estándar más bajo permitido para productos de oro. Que se suspendió cuando el estándar de 22 quilates (916/1000) se introdujo en 1575 como el estándar mínimo para productos de oro para ponerla en consonancia con la norma de 1527 para las monedas de oro. El estándar de 18 quilates fue reintroducida en 1798. Los bajos estándares de quilates 9, 12 y 15 años (375, 500 y 625/1000 respectivamente) fueron legalizados en 1854 y se convirtieron en populares más baratas las clases de joyería. De estos tres, sólo el nivel de 9k sigue siendo el 12 y 15 quilates normas fueron sustituidos por el estándar de 14 quilates (585/1000) en 1932. Una vez más, 999 y 990 normas han sido reconocidas para tener en cuenta el creciente interés en oro microaleados. Aunque el platino se ha utilizado para clase alta joyería desde hace más de 100 años, no fue hasta la Ley de 1973 que una norma mínima de 950 Pt fue aceptada en el Reino Unido. Esto fue en parte debido a la necesidad de establecer una técnica analítica relativamente rápido para el ensayo de metal. Desde 1999, otras normas de 850, 900 y 999/1000 son aceptados. En el momento de la escritura, se están llevando a cabo con el fin de establecer las normas para la joyería de paladio. Hay que destacar que las normas jurídicas sólo se ocupan de especificar el contenido de metales preciosos de las aleaciones y por lo general no tienen en cuenta otros elementos de aleación. Una excepción a que afirmación es que en los EE.UU., la joyería de platino debe contener un mínimo del 50% de platino y 95% en el grupo de metales del platino.

Métodos de ensayar

Una serie de métodos han sido utilizados, algunos de los cuales se remontan a tiempos antiguos y otros que son muy modernas. Un aspecto importante que hay que tener en cuenta es el nivel de precisión que se puede obtenermediante una técnica particular.piedra de toque de pruebas

Pruebas de piedra de toque. Se sabe que han sido utilizados por los griegos ya en el siglo 6 º, e inclusopuede remontarse a los egipcios en el siglo 12. Unapiedra de toque es una piedra lisa negro ligeramenteabrasivo. La superficie a ensayar se frota sobre la

piedra para producir una racha de 10 mm de largo y 3mm de ancho. Las soluciones ácidas de diversas fuerzas y las composiciones se aplican como una gota a la raya y los cambios observados, tales como un cambio de color o la desaparición de la racha de indicar la calidad del metal. Por el uso selectivo de los reactivoscorrectos, se puede distinguir entre el oro de color ",paladio y oro nickekwhite en karatages diferentes, plata, platino, paladio, y el metal base. Para ayudar en la identificación, es conveniente comparar las muestras desconocidas con un roce de una "aguja toque" de composición conocida. Walchli y Vuilleumier describir la prueba y los reactivos en detalle (Oro Tecnología N º 3,véase Bibliografía). En manos expertas, con una precisión de 10 a 20 partes en 1000 se puede lograr.Esto no es lo suficientemente precisa para fines de acuñación, pero es una técnica valiosa para la clasificación rápida, por ejemplo, casas de empeño,tiendas de antigüedades, y los comerciantes. es también un método muy barato como el único equipo que cuesta alrededor de 100 dólares EE.UU.

Ensayos de Fuego (copelación)

Ensayo de fuego (copelación) es una de las técnicas más antiguas, que data de tiempos de los egipcios en torno al 1360 aC, y sin embargo sigue siendo hoy en día como el más exacto de todos los métodos assayi ng.Fue utilizado como un método para refinar el oro en la forma descrita en el capítulo anterior para el dorado de agotamiento. Fue la llegada de ácido nítrico en el siglo 12 que permitió que el método que se utilizará para el ensayo de objetos de oro. La precisión con un peso de la muestra típica de 200 mg es de aproximadamente 1 parte en 5000 y es la norma (ISO 11426:1993) por el cual todas las demás técnicas son comparados. Raspados son tomadas de la superficie del artículo se está probando y se pesan con una precisión de 1 parte en 10000. El raspado se envuelven con un pedazo de plata fina en papel de plomo puro y el paquete se coloca en un cráter poco profundo en la parte superior de un ladrillo poroso conocido como copela. Durante copelación (un tratamiento horno en el aire a noo ° C (20i2 ° F), el plomo se funde, se oxida, y se disuelve el contenido de metales de base de los raspados. La fusión de óxido se absorbe en la copela dejando tras de sí un cordón de oro y de plata. Después de la extracción del horno copela, la perla es aplanada y enroscada en forma de llama de una corneta. La razón para agregar el pedazo de plata para el raspado es asegurarse de que el oro puede ser separada de cualquier plata originalmente presentes en el raspado, un proceso conocido como "separación." Los cucuruchos se colocan en platino "dedales" en una bandeja platinumdined y tratado con ácido nítrico hirviendo que se disuelve la plata dejando sólo el oro que se presente en la muestra original. Es necesario para asegurar una plata. proporción de 3:1 para el oro de despedida a tener éxito, de ahí la necesidad de la plata adicional que se añade a las raspaduras, el oro residual es exactamente pesados, y en comparación con el peso original de los raspados de la finura de oro en el artículo se puede calcular con una precisión de 1 parte en 5000 (0,02%). Los procedimientos tienen que ser modificados si los metales del grupo del platino o níquel están presentes porque son más difíciles de separar de la de oro. Las lecturas falsamente altas de oro se registró a menos que se tomen medidas adicionales para eliminar estos metales. Inicial de la muestra por una piedra de toque prueba revelará si estos elementos están presentes en un artículo. Cuando los lotes de artículos idénticos son prestados por un fabricante, de muestreo estadístico para el ensayo de fuego y piedra de toque se pueden utilizar para reducir el número de ensayos requeridos.

Medición de la densidad

Esta antigua técnica se basa en el hecho de la adición de otros metales en oro bajará la densidad de la de oro puro (19,32 g / cm3). Utilizando el Principio de Arquímedes, los artículos son pesados en el aire (Wi) y luego otra vez cuando se sumerge en el agua (W2) y la densidad (gravedad específica) calculado a partir de Densidad = Wi / (W1-W2) La idea es que un artículo de una cierta karatage y la composición debe tener un valor fijo para la densidad.Por ejemplo, un joven de 18 quilates de oro rosa (75%Au-25% Cu) debe tener una densidad de 15,15 g/cm3basada en el conocimiento de los valores de oro y cobre. Un joven de 18 quilates de oro amarillo verdoso(75% Au-25% Ag) tendrá una densidad ligeramente superior porque la plata tiene una densidad mayor que el cobre. El problema surge que el valor de la densidadpuede obtener el mismo para las aleaciones de diferente contenido de oro. La presencia de la porosidad y la fundición de aleaciones para soldadurainfluirá en el valor de la densidad y complicar aún más las cosas. En consecuencia, la precisión es muy pobre yeste método no es recomendable.Electrónica pluma de oro

Se coloca una sonda en la superficie de un artículo de oro recubiertas con un gel conductor de la electricidad. Una lectura directa del contenido de oro, se lee en un medidorconectado a la sonda. La precisión es pobre, ya que sólomide el contenido de la superficie con una precisión de2.1 quilates. Su único valor es como una prueba deselección rápida de diferenciar entre los artículos dekaratages diferentes.

Fluorescencia de rayos XEspectroscopia

En los últimos años una serie de técnicas de espectrometría se han desarrollado. Estos no sólo medir el contenido de metal precioso, sino también las cantidades de la mayoría de los otros complementosque pueden estar presentes en la aleación se está probando. Su uso no se limita a los artículos de oro,plata, platino y paladio artículos son evaluados regularmente. Uno de ellos, de rayos X de la espectroscopia de fluorescencia (XRF), es ampliamenteutilizado en oficinas y laboratorios de ensayo. La superficie de un artículo de la joyería esbombardeado con rayos X, que la huelga de losdiferentes tipos de átomos metálicos presentesprovocando la emisión de rayos X tiene longitudes de onda característica de este metal. Un espectro de longitudes de onda se obtiene con los picos de los metales que se detectan en la aleación (Figura 17.1). La cantidad de energía emitida depende de la cantidad de cada metal presente para que la composición de la aleación en términos de porcentaje de peso puede ser calculado mediante la medición de la superficie de los picos del espectro. El resultado del análisis se da en un minuto o dos.Su precisión no es lo suficientemente bueno para los propósitos de acuñación, pero es una herramienta extremadamente valiosa para la clasificación rápida ymuestreo estadístico. Tiene la ventaja de que no es destructiva y que puede dar un análisis completo de una aleación aunque el instrumento y el software deben ser

DIBUJO: 17.1

calibrado con los estándares de composiciones conocidas y similares. Las limitaciones son que sólomide el contenido de las capas superficiales 10-50micras de espesor y la precisión es mayor con las superficies planas. El costo típico de un instrumento apropiado es EE.UU. $ 20,000-35,000.

Espectrometría de absorción atómica

Espectroscopía de absorción atómica (AAS) utiliza un espectrómetro multi'element para analizar la composiciónde una muestra sólida o una muestra en solución (por lo general 10 mg) escupió en una llama. La radiación delvapor resultante es analizado por absorción atómica. Sullegada fue una de las razones por las que se hizo posiblela introducción de un método relativamente rápido para el ensayo de platino para que una norma jurídica podría serincorporado en la Ley 1973 del Parlamento. Su uso ha sido sustituido bylGP.

Espectroscopia de plasma de acoplamiento inductivo

Espectroscopia de plasma acoplado inductivamente(ICP) es la técnica que se nebuliza una solución acuosa de peso de una muestra de aleación de metal precioso(10-20 mg) y se inyecta en una llama de plasma. Elespectro de emisión es analizada por los espectrómetros de multi'element incorporado en elinstrumento, así como la medición simultánea de un patrón interno. La intensidad de la emisión de cada elemento presente en la muestra es una medida de la cantidad presente en la aleación se está probando. El instrumento tiene que ser calibrado con solucionesestándares de aleación. La precisión es una parte por mil y es el método estándar utilizado para aleaciones de platino. Las ventajas son que la velocidad de ensayo es similar a la de un ensayo de exposición al fuego de oro, peromás rápido que un ensayo de fuego para el oro y el paladio-níquel negro y un análisis completo se pueden dar. La principal desventaja es que el instrumento es muy costoso (por lo general 150.000 dólares EE.UU.) ypor lo que su uso se limita a las oficinas principales del ensayo y de metales preciosos y grandes empresas de joyería.

Plata por valoración

Para un ensayo de plata de ley se asume hasta que se demuestre lo contrario que la muestra contiene 92.5% de plata. Un peso conocido estándar de raspado se coloca en una botella, se disuelve en ácido nítrico, y luego una cantidad conocida de solución salina de cloruro de sodio se añade a precipitar el 92,3% de platacomo cloruro de plata insoluble, es decir, una solución de sal suficiente se agrega al deja un 0,2% de plata en la solución. El precipitado se deja reposar y luego una pequeña cantidad adicional de solución de NaCl se añade al líquido transparente por encima del precipitado. Precipitaciones que, además de cloruro de plata se observa, es decir, el 0,2% restante AG es precipitado, se puede suponer que el raspado original no contenía menos

de 92,5% de plata. Si deje de producirse precipitado entonces el artículo no el ensayo. Un procedimiento similar es seguido para las normas de plata legal.

Yodo y dicromato de pruebas

Estos son rápidos ordenar pruebas para distinguir entre el blanco de metales preciosos-el platino, paladio, oroblanco y plata. Una gota de yodo se coloca sobre unasuperficie limpia y dejar que se evapore y seque. Un colornegro que se observa para el paladio y "un color marrónpara un oro blanco, platino, mientras que para la superficie se mantiene incolora. Del mismo modo, una gota de solución de dicromato de potasio en la plata le dará una coloración roja intensa.Hallmarking

Los artículos que han superado con éxito el ensayo en una oficina de ensayo independientes. luego marcó a menos que sean exentos. Una lista de excepciones en el Reino Unido Hallmarking Ley se da en la figura 17.2.Enmiendas a la Ley de 1973, en vigor desde 1999, han cambiado la forma en que los artículos están marcados en el Reino Unido. La figura 17.3 muestra las marcas que son obligatorios. La marca del patrocinador o s s fabricante se compone de al menos dos letras, generalmente las iniciales del fabricante o el patrocinador. Históricamente, esta fue la segunda marca que se introdujo en 1363 y originalmente era un signo o un símbolo personal, pero a partir de 1720 la situación fue aclarada por el uso de las letras iniciales del nombre y los apellidos. La marca de metal y la pureza es indicado por el número milésimas y la forma de la envolvente. La marca de la oficina del análisis indica que la oficina del análisis particular en el cual se puso a prueba el artículo y marcados. Como se mencionó anteriormente, la cabeza de leopardo, originalmente conocido como el "Rey Marcos," se introducido en 1300 y se convirtió en la marca de la oficina del análisis de Londres. Además de las marcas obligatorias, hay marcas voluntarias que pueden añadirse si se solicita por el fabricante. El metal tradicional y la marca finura en algunos casos ha tenido diferentes significados a lo largo de los siglos. Por ejemplo, el "león passant" fue añadido en 1544 para indicar la norma jurídica para la plata y el oro de mercancías, esta situación queda hasta 1798, cuando una marca distinta de oro de 18 quilates apareció. Su uso durante 22 quilates de oro desapareció en 1844 y sólo se utiliza ahora para la plata de la calidad de la libra esterlina. La marca tradicional para el oro es una corona de plata de Britania estándar es la figura de un Britannia sentada con su escudo, para el platino es un orbe. La carta de fecha introducida en 1478, lo que indica el año de acuñación, que solía ser obligatoria, pero desde 1999 ya no es necesario. La oficina del análisis de Londres utilizó veinte letras del alfabeto. Al final de un período de veinte años, la lista de las letras comenzó de nuevo con un guión diferente y un sonido envolvente escudo diferente. En consecuencia, los comerciantes y coleccionistas de antigüedades se pueden ver las tablas de las marcas de la oficina de ensayo para descubrir la edad de un artículo antes de 1999. En el futuro, esto sólo puede hacerse si la marca de la fecha se ha añadido de forma voluntaria.Las Oficinas de ensayo del Reino Unido también puede añadir el sello Convención que es reconocido por todos los países miembros de la Convención Internacional. Por el contrario, las marcas de la Convención de los condados son reconocidos en el Reino Unido sin necesidad de volver a probar (Figura 17.4). Esta marca incluye la finura entre un par de escalas y la rodean indica que el metal precioso en particular. Para completar, la figura 17.5 muestra histórica sellos del Reino Unido antes de 1975 y para i975'i998. Entre 1784 y 1890, una quinta parte.

Cualquier artículo -130. que es de oro en todas las partes de su oro, nomenos de 375 partes por mil, o 131. que es de plata, analizando en todas sus partes la plata no menos de 800 partes por mil, y que en ambos casos, fue fabricado antes del año 1900 y no tienedesde el comienzo del año 1900 fue objeto de cualquier modificación que sería inadecuado alteración si sehabía dado a luz previamente señas de identidad. Cualquier instrumento musical, donde se aplica la descripción de la boquilla, y la boquilla es de pureza mínima. Cualquier artículo que es la pureza mínima y el peso delo que es inferior a 1,0 g de oro, plata y 7.78g de 0,5 g de platino.Cualquier artículo que es de pureza mínima y que es tan pequeño o delgado que no pueden ser contrastados.Cualquier moneda que sea, o haya sido anteriormenteen cualquier momento, la moneda corriente del ReinoUnido ni a ningún otro territorio. Cualquier artículo que se ha utilizado, o está destinado aser utilizado, por médicos, dentales, con fines veterinarios, científicos o industriales. Cualquier artículo que sea total o parcialmente de platino, y que fue fabricado antes del 1 de enero de 1975. Cualquier artículo que se pretende para su envío a un destino fuera del Reino Unido. Cualquier artículo que no está completa, y que está destinado a fabricación de dichos productos.

DIBUJO: 17.2

DIBUJO: 17.3

marca, la cabeza del soberano, se incorporó para mostrar que los impuestos especiales se había pagado en el artículo, porque durante ese período un impuesto gravaba artículos de oro y plata. El impuesto fue abolido en 1890. Hoy en día, la

cabeza del soberano se utiliza para conmemorar acontecimientos importantes tales como la coronación o jubileo de plata (1935,1953 y 1977).

Tradicionalmente, los sellos han sido golpeados con un martillo o un par de golpes de prensa y de acero que llevan las marcas que se añade. En los últimos años, gran parte de este ha sido reemplazado por el grabado láser controlado por ordenador. Esto tiene la ventaja de que los artículos delicados pueden ser contrastados, sin riesgo de daños en el artículo.

Leer más

The Hallmarking Act 1973, HM Stationary Office, London, UK.Bradbury Book of Hallmarks, by J. W. Northend Ltd., Sheffield, UK.J.S. Forbes, ''Hallmark—A History of the London Assay Office," Unicom Press, London, 1998, isbn 0906290260."Gold Technology No. 3," Issue on Karatage Control, January 1991.

Los fraudes y falsificacionesA pesar de las fuertes sanciones que se mencionó anteriormente, no es desconocido para los coleccionistas de encontrarse con falsificaciones o faudes. Estos pueden incluir dejar de soldadura o en una pieza que contiene un sello de edad en una reproducción moderna,utilizando un elemento de marca de contraste, como una pieza de cuchillería como un modelo para un molde de fundición para producir piezas de fundición de metal idéntico en valor, simplemente haciendo golpes no registrados y la forja de edad características en piezas modernas. Sin embargo, por el uso de sofisticadas técnicas analíticas que detectan los niveles de minutos de las impurezas, las Oficinas de ensayo se puede determinar en un plazo relativamente cerca del momento en que un artículo se realizó debido a las mejoras en la refinación de oro y plata en los últimos años han significado una reducción en el nivel de impurezas .C.W. Corti, "Assaying of Gold Jewellery- Choice of Technique/' Gold Technology No. 32, p. 20, Summer 2001.P. Jalas, J.P. Ruottinen and S. Hemminki, "XRF Analysis of Jewelry Using a Fully Standardless Fundamental Approach," Gold Technology N0.35, p. 28, Summer 2002.R. Rushforth, "International Hallmarking —Pipedream or Possibility," Proceedings of the Santa Fe Symposium, p. 461,1999.