Jurgen M. Maerz Platinum Guild International, Stati Uniti

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1 Jurgen M. Maerz Platinum Guild International, Stati Uniti Jurgen M. Maerz è il Direttore della Technical Education di Platinum Guild International, USA. È un gioielliere di lunga esperienza, sempre presente ai più importanti convegni internazionali del settore. È discussa criticamente l idoneità delle singole leghe di platino all impiego in differenti tecniche di produzione, che vanno dalle lavorazioni plastiche, al colaggio, alla forgiatura, alla lavorazione all utensile. Le leghe di platino più adatte sono identificate in base alla durezza ed alla resistenza meccanica ed all usura e sono consigliate in base ai metodi di lavorazione da usare. Sono trattate anche le leghe per uso speciale e la loro utilizzazione nelle varie lavorazioni.

2 Caratteristiche ed uso specifico delle leghe di platino Riassunto Nel recente passato PGI ha identificato parecchi problemi dovuti all uso improprio di leghe di platino per specifici metodi di lavorazione. Anelli prodotti con leghe tenere che si rigano in fretta, si possono deformare o si intaccano, ecc. La causa che sta alla base di questi problemi può essere eliminata chiarendo quale lega è più adatta e per quale funzione. In questa memoria si esaminerà l idoneità delle singole leghe di platino per differenti tecniche di fabbricazione, che vanno dalla lavorazione plastica al colaggio, dallo stampaggio alla lavorazione all utensile. Confrontando durezza, resistenza meccanica e resistenza all usura, si indicano le leghe di platino ideali e consigliate per il metodo di fabbricazione usato. Saranno anche considerate le leghe speciali ed il loro uso nelle varie lavorazioni. Parole chiave Platino, leghe di platino, iridio, rutenio, cobalto, rame, tungsteno, palladio, colaggio, forgiatura, lavorazione plastica, graffiatura, incisione, fabbricazione, industria, PGI. Introduzione Negli Stati Uniti e nel resto del mondo si sta diffondendo l uso del platino per produzione di gioielleria. Attualmente solo negli Stati Uniti la domanda supera le once troy (9330 kg). A causa di questo successo, sta crescendo il numero di produttori che rivolge la sua attività alla lavorazione del platino. Molti di essi provengono dalla lavorazione dell oro e stanno incontrando difficoltà, causate dalle particolari caratteristiche del platino. Molte pratiche di lavorazione sperimentate e collaudate per l oro non funzionano bene per il platino. È quindi necessario conoscere le leghe di platino disponibili, per poter decidere con cognizione di causa quale lega scegliere, tenendo conto dell effetto di questa scelta sulle pratiche di lavorazione in uso. In questa memoria discuterò le leghe di platino disponibili, le loro caratteristiche ed i relativi vantaggi. Poi considererò i metodi di fabbricazione ed i tipi di gioielleria per i quali queste leghe sono più adatte. Solo una chiara comprensione delle caratteristiche del platino e dell uso appropriato delle leghe disponibili garantirà che l utilizzatore finale possa godersi per lunghi anni la sua gioielleria di platino. Giugno

3 Cosa è il platino Il platino è uno dei metalli più rari e più preziosi esistenti, per cui gode di un posto speciale nel cuore dei consumatori ed è sempre stato associato al concetto di valore. Preziosi diamanti, come il diamante Hope, sono stati incastonati nel solo metallo degno di un re. Durante la seconda guerra mondiale, il platino è stato classificato come metallo strategico e non era disponibile per l uso da parte dei civili. Ora la situazione è cambiata e negli ultimi 12 anni negli U.S.A. il consumo di platino è salito dalle once troy (622 kg) del 1992 al livello attuale, che supera le once troy (9330 kg). Considerando che una notevole percentuale degli anelli nuziali e di fidanzamento sono in platino e che la richiesta è in crescita, è facilmente comprensibile che molti produttori vogliano prender parte a questo mercato. Il platino è tenero. Allo stato puro la sua durezza Vickers è solo 40 e non è adatto per la gioielleria. Se si indossasse gioielleria fatta di platino puro, in breve tempo si avrebbero ammaccature, graffiature e deformazioni. Per vostra informazione, vi dico che è disponibile platino puro microlegato con durezza superiore a 120 HV, ma questo è un prodotto specialistico, venduto specialmente in Giappone ed in Germania. Per tradizione le leghe di platino hanno titolo molto elevato. La maggior parte delle leghe di platino usate negli USA per gioielleria ha titolo 900 o 950, per cui rimane poco spazio per l aggiunta di elementi di lega, al fine di modificare la durezza o altre caratteristiche. Il platino può essere unito con molti metalli, per ottenere le caratteristiche desiderate. I metalli del gruppo del platino (PGM) sono i più usati per questo scopo. Il platino può anche essere legato con l oro. I metalli usati comunemente per le leghe con il platino sono iridio, palladio, rutenio, rame, cobalto e tungsteno. Per alcune leghe speciali sono usati anche gallio e indio. Queste leghe speciali possono essere trattate termicamente ed il platino può essere reso duro come l acciaio (o anche più duro), cosa che apre un intero nuovo universo di applicazioni, per incastonature a tensione e molle. Quale lega scegliere Quando si deve scegliere una lega di platino, per prima cosa si deve considerare quale tipo di gioielleria si vuole produrre: per colaggio, per lavorazione a mano, per forgiatura o si userà una lavorazione all utensile? Per ciascuna di queste tecniche di lavorazione esiste una lega di platino che può dare le prestazioni migliori. Alcune leghe di platino possono essere usate per tutti i metodi di lavorazione, mentre altre sono adatte solo per usi speciali. Il platino microlegato di alta purezza già citato può essere usato solo per applicazioni limitate, per le quali non è richiesto un riscaldamento. Perciò per esempio, non può essere colato o saldato e malgrado ciò si possono ottenere dei bellissimi pezzi usando lamine e stampi per forgiatura a freddo. 220 Jewelry Technology Forum

4 Le leghe più comunemente usate negli USA sono Pt900/iridio, Pt950/iridio, Pt950/cobalto e Pt950/rutenio, seguite da leghe specialistiche. La durezza e la resistenza di queste leghe sono riportate in tabella 1. Tabella 1 - Durezza e resistenza delle leghe di platino Lega di platino Durezza HV Carico di rottura MPa 90/10 Iridio /5 Iridio Platino/Cobalto Platino/Rutenio Platino/Palladio Platino/ Tungsteno Pt 950/trattabile termicamente variabile La durezza è un fattore importante nella scelta di una lega ed in questa memoria è data la durezza Vickers (HV), per cui le misure di durezza sono eseguite con un durometro Vickers (fig. 1). Con qusto metodo una piccola piramide di metallo duro o di acciaio è premuta con un carico predeterminato contro la superficie del pezzo in esame. Si misurano poi le dimensioni dell impronta ottenuta e si può leggere il valore della durezza su una opportuna scala. Figura 1 - Durometro Vickers Un altro fattore importante da considerare per il platino è la resistenza all usura. Con il tempo il platino si può graffiare o può formare una patina, ma è difficile che si usuri. Le figure 2 e 3 dimostrano questa importante caratteristica. Entrambi i ciondoli sono stati indossati per sei anni. Giugno

5 Figura 2 - Anello in platino per la connessione di un ciondolo Figura 3 - Anello in oro per la connessione di un ciondolo - usurato Una catenina di platino, indossata tutti i giorni mostrerà un usura minima, anche dopo molti anni di uso, mentre catenine prodotte con altri metalli si usureranno fino a rompersi. Consideriamo ora le leghe di platino che si usano per le lavorazioni. Ne discuterò le proprietà e poi darò alcuni consigli sulle più adatte per ogni uso. Pt900/iridio Pt900/iridio è la lega di platino più usata negli USA. Questa lega è formata al 100% da metalli preziosi e può essere usata per tutti i metodi di lavorazione. È consigliata in modo specifico per la lavorazione a mano, poiché incrudisce rapidamente. Nota come Iridio-Platino, all inizio del 1900 questa lega era quella più comunemente usata negli USA. L iridio ha solubilità nel platino e la lega che ne contiene il 10% ha durezza di 110 HV. È una lega per uso generale e può essere usata con tutti i metodi di lavorazione. Il suo colore è bianco brillante. Pt950/iridio Questa è una lega per lavorazione plastica. Quando è forgiata, laminata, martellata e stirata, incrudisce rapidamente. Può essere saldata o brasata. Non è molto adatta al colaggio, poiché ha bassa durezza allo stato ricotto. Pochi anni fa molti fonditori avrebbero usato Pt950/iridio per il colaggio, per due ragioni: 1.- Essi volevano una lega che potesse essere marchiata con la parola Platino e per questo marchio la legge richiede che il titolo sia almeno 950 per mille. 2.- Il prezzo era vantaggioso. La lega Pt950/iridio era alquanto meno costosa delle altre leghe disponibili. Il punto negativo di quella scelta era che la durezza Vickers della lega Pt950/iridio è solo 80. I risultati erano problematici. I getti si piegavano, gli anelli si deformavano, si ammaccavano, si rigavano e mostravano segni di usura prematura. La soluzione del problema arrivò da sola, con il tremendo aumento del prezzo dell iridio, e di colpo altre leghe divennero più convenienti. 222 Jewelry Technology Forum

6 Pt950/rutenio La lega Pt950/rutenio era meno costosa e molti fonditori cominciarono ad usarla. I getti erano più duri, ma i problemi causati dalla lega precedente non furono eliminati. È meglio scegliere una lega per le sue prestazioni piuttosto che per il prezzo. Uno degli inconvenienti è che Pt950/rutenio è più difficile da colare e tende a formare microporosità. Per ridurre la porosità, questa lega deve essere colata ad una temperatura più alta. Questa è una lega veramente di uso universale ed è quella preferita per parti tubolari e per la lavorazione all utensile. Se, per ragioni economiche o di raffinazione, si vuol usare una sola lega di platino, Pt950/Ru è la scelta ideale. Pt950/cobalto Quando è in lega con il platino, il cobalto agisce da affinatore del grano e permette di realizzare getti con fini dettagli superficiali. Allo stato fuso, il platino in lega con il cobalto possiede maggiore bagnabilità, per cui riempie meglio lo stampo. Anche la durezza di 135 HV contribuisce alla qualità dei getti, che sono meno difficili da finire e conservano la loro lucentezza più a lungo. Il platino contenente 5% di cobalto è leggermente ferromagnetico e si ossida quando è saldato o brasato a temperatura superiore a 1000 C. Questa è una difficoltà lamentata da alcuni gioiellieri che lavorano al banco, ma a mano a mano che un maggior numero di anelli arriva nei laboratori commerciali per la messa a misura o per altri problemi di manutenzione, i gioiellieri si stanno abituando a lavorare con Pt/Co e le lamentele stanno diminuendo. In un recente confronto tra le leghe di platino è stato trovato che Pt/iridio 95/5 si può graffiare e può perdere la sua lucentezza in un tempo relativamente breve. Ciò è dovuto alla sua bassa durezza. L indurimento riduce moltissimo la perdita di lucentezza, per cui si consiglia che la gioielleria 95/5 Pt/Ir sia decorata con incisioni della superficie ed altri tipi di finitura che non richiedano una lucidatura spinta. È stato trovato che per le leghe 90/10Pt/Ir e Pt/Co questa stessa perdita di lucentezza superficiale avviene in un tempo 2,1 volte più lungo. Ciò significa che queste due leghe sono più adatte per i tipici anelli lucidati, e questa è un altra ragione per preferire la lega Pt/cobalto per il colaggio. Per graffiarsi la superficie della lega Pt950/rutenio impiega un tempo 2,36 volte più lungo della lega 95/5 Pt/Ir. Ciò rende la lega Pt950/rutenio preferibile per molti impieghi. Solo con la lega Pt950/cobalto si ottengono getti in platino migliori. Pt950/cobalto/rame In lega con il platino, il cobalto agisce da affinatore del grano e rende possibile ottenere getti con fini dettagli. Tuttavia la lega Pt950 con solo cobalto è leggermente ferromagnetica, caratteristica non sempre desiderata dai produttori. A metà degli anni 1990 la Engelhard- CLAL ha messo a punto la lega Pt/Co/Cu. L aggiunta di rame ha eliminato il ferromagnetismo, pur conservando la fluidità offerta dal cobalto. Giugno

7 La durezza della lega Pt/Co/Cu è circa 120 HV. L intervallo di fusione è intorno a C. Questa lega permette di ottenere getti con dettagli fini, ma è di pochi punti HV più tenera della lega Pt950/Co. È una lega versatile e può essere usata per colaggio, formatura e lavorazione all utensile. La densità è 20,1. Ha un buon colore e si presta ad essere saldata. Pt960/rame Questa lega di platino è usata principalmente in Germania ed in altri paesi europei. È una lega per uso generale ed è usata principalmente per lavorazioni plastiche. Tra le sue caratteristiche vi è il fatto che è flessibile, facile da saldare ed ha un buon colore. In Germania è stata per molti anni la lega di Pt per uso generale. Può essere usata per il colaggio, ma si deve tener conto di problemi di ossidazione, che possono rendere alquanto difficile riprodurre dettagli fini. Uno dei vantaggi di questa lega è il costo, poiché è relativamente poco costosa se paragonata alle leghe di Pt con PGM (metalli del gruppo del platino). In generale questa lega è ben accetta ed ha capacità di incrudimento. L intervallo di fusione è C, la durezza 120 HV e 108 HV allo stato grezzo di colata. La densità è 20,0. Pt950/palladio In molti paesi asiatici le leghe platino/palladio sono quelle preferite per la produzione di gioielleria. Il palladio si scioglie completamente e facilmente nel platino, formando quelle che sono chiamate soluzioni solide sostituzionali. Queste leghe hanno la stessa struttura cristallina del platino. Tutte le leghe di platino contenenti palladio sono facili da lavorare, però hanno durezza molto bassa, per cui non sono consigliate per il colaggio. Inoltre tendono ad avere un colore che vira al grigio, per cui molti produttori le rodiano. La durezza di questa lega è 65 HV e si può vedere che ciò può portare a problemi con i consumatori, quando gli anelli si piegano, si ammaccano o si graffiano. Talora, per evitare problemi di graffiatura, lo strato di rodio è molto spesso e dà al platino un aspetto differente da quello usuale. Non si consiglia di rodiare il platino. Spesso questi anelli sono difficili da mettere a misura, perché quando li si allarga tendono a rompersi ed è difficile ripristinare la rodiatura dopo che è stata eseguita. Nella fig. 4 è mostrato un anello fatto con una lega tenera Pt/Pd. Si vede che l anello si è deformato e la pietra è stata persa. Figura 4 - Anello in lega Pt/Pd deformato 224 Jewelry Technology Forum

8 Pt 950/tungsteno Una delle leghe più usate per la lavorazione all utensile, specialmente in Germania, è Pt950/W. Questa non è una lega per colaggio, ma di solito è fornita ai produttori sotto forma di tubi, che sono poi affettati. Le fette sono usate per produrre fedi nuziali con diamantatrici veloci, torni o altre macchine da taglio. È una lega dura ed elastica ed è anche usata per minuteria. È molto resistente ed è usata principalmente per fedi nuziali. Pt/950/trattabile termicamente Questo gruppo di leghe di platino è usato principalmente per minuteria, incastonature a tensione, fermagli a omega, ecc. Le leghe sono per la maggior parte di proprietà riservata e brevettate. Per esempio, quando si fanno orecchini, è norma usare pernetti in platino fatti con leghe trattabili termicamente, in modo che con il passar del tempo continuino a dare buone prestazioni. Gli stessi particolari, fatti con le normali leghe di platino, diventerebbero in breve tempo inutilizzabili. Molti altri pezzi di minuteria sono fatti con queste leghe. Molte fabbriche di minuteria fanno con queste leghe teste di anelli stampate, poiché le loro graffette non tenderanno a piegarsi così facilmente come le graffette fatte con le solite leghe. Tabella 2 - Usi consigliati per le leghe di platino Lega di Pt Colaggio Lavorabilità Forgiatura Lav. utensile 90/10 Pt/Ir soddisfac. scarsa 95/5 Pt/Ir scarsa scarsa Pt950/Co Pt950/Ru Pt950/Pd Pt950/W Pt950/Cu/Co Pt960/Cu scarsa non utilizz. scarsa scarsa molto scarsa Pt 950/tratt.termicam. Pratiche li consigliate (Tabella 2) Le leghe per uso generale sono quelle utilizzate per tutti i tipi di lavorazione, come colaggio, lavorazione plastica, forgiatura e lavorazione all utensile. In tabella 2 è riportata una breve sintesi. Pt900/Ir È una lega di uso generale e può essere usata per tutti i tipi di lavorazione. Si deve porre attenzione per la lavorazione all utensile, poiché la durezza e le altre caratteristiche di questa lega causano una forte usura degli utensili. Giugno

9 Pt950/Ru È una lega di uso generale adatta per tutti i tipi di lavorazione. Se possibile, è regola limitare l uso ad una sola lega: se tutto il metallo usato è formato da una sola lega, si faciliterà la raffinazione. Pt950/Ru è adatta per tutti gli usi. Per colare in modo ripetibile Pt950/Ru, si richiede pratica e conoscenza della lega. Se la vostra strategia di fabbricazione prevede l uso di una sola lega di platino, dovreste scegliere questa. Pt950/Co La lega platino/cobalto può essere usata anche per altri scopi, ma è principalmente una lega per colaggio. Se desiderate ottenere getti con dettagli fini, Pt950/Co è la lega giusta. Se avete problemi per il fatto che questa lega è leggermente magnetica, potete eliminarli usando Pt950/Co/Cu. Pt950/W Se producete fedi nuziali mediante lavorazione all utensile e nel passato avete avuto problemi di graffiatura o simili, potreste pensare di provare Pt950/tungsteno. Pt950/trattabile termicamente Per lavorazioni specialistiche, minuteria e simili, le leghe di platino trattabili termicamente offrono diverse possibilità. Tipi di queste leghe non coperti da brevetto si possono trovare presso i vostri fornitori di metalli. Conclusioni Molti dei problemi incontrati con la gioielleria in platino possono essere fatti risalire all uso di leghe inadatte o poco adatte. Inconvenienti come la graffiatura e l ammaccatura possono essere ridotti usando una lega più dura. Ciò può anche diminuire la deformazione che un anello può subire quando la lega usata non è proprio quella con cui quell anello avrebbe dovuto essere stato fatto. Ci sono anche considerazioni sulla progettazione che contribuiscono a diminuire le difficoltà. Quell anello forse non si sarebbe piegato se fosse stato un pochino più spesso. Spesso gli anelli che all inizio erano stati fatti in oro sono poi prodotti con platino. Questo può essere causa di lamentele, poiché l anello non era stato progettato per essere di platino. Se munito delle informazioni giuste, un produttore può creare gioielleria in platino che sarà amata e conservata per gli anni a venire. La conoscenza delle leghe, delle loro caratteristiche e dei relativi vantaggi aiuterà in questa opera. Ricordate: il platino non è difficile, è solo differente. 226 Jewelry Technology Forum

10 Bibliografia Greg Normandeau e David Ueno pubblicato in Platinum Manufacturing Process VIII Kris Vaithinathan and Richard Lanam, Features and Benefits of Different Platinum Alloys, Platinum Day 2005 Giugno