aleaciones de oro de color amarillo excepcional y dureza reversible

k
OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
19
k
kInt. Cl. : C22C 5/02
11 Número de publicación:
6
51
ESPAÑA
k
2 111 024
A44C 27/00
TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
12
kNúmero de solicitud europea: 92115505.7
kFecha de presentación : 10.09.92
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 539 702
kFecha de publicación de la solicitud: 05.05.93
T3
86
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87
87
k
54 Tı́tulo: Aleaciones de oro de color amarillo y dureza reversible excepcionales.
k
73 Titular/es: Leach & Garner Co.
k
72 Inventor/es: Agarwal, Dwarika P.
k
74 Agente: Dávila Baz, Angel
30 Prioridad: 30.10.91 US 784766
57 John L. Dietsch Square
North Attleboro, Massachusetts 02760, US
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
01.03.98
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
ES 2 111 024 T3
01.03.98
Aviso:
k
k
k
En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
ES 2 111 024 T3
DESCRIPCION
Aleaciones de oro de color amarillo y dureza reversible excepcionales.
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Campo de la invención
Esta invención en su forma o modalidad más simple trata generalmente de composiciones de oro de
pureza excepcional y reversible y que tienen al mismo tiempo un color amarillo que previamente no ha
sido alcanzable en combinación con el nivel deseable de dureza reversible. Particularmente, la invención
trata de una composición de aleación de oro usada en la industria de la joyerı́a y que tiene un equilibrio
excepcional de color, conformabilidad y dureza. Más particularmente, se dirige a aleaciones de oro de
14 quilates que contienen oro, plata, cobre, zinc, cobalto y una aleación alternativa que contiene adicionalmente iridio. Aún más particularmente, los componentes de las aleaciones de oro están en relaciones
únicas. Estas relaciones proporcionan aleaciones que tienen el color amarillo más deseable, son fáciles
de fabricar y son de tal carácter que se alcanza fácilmente una dureza excepcional y reversible mediante
métodos posteriores bien conocidos de tratamiento térmico. La aleación que también contiene una cantidad en porcentaje en peso de iridio proporciona una aleación de oro con las caracterı́sticas anteriores,
pero adicionalmente la aleación tiene una estructura de grano muy fino.
Descripción de la técnica anterior
Se ha sabido durante muchos siglos que el oro puro es extremadamente blando y debe reforzarse
incluso para las aplicaciones menos exigentes y particularmente para usar en el mercado de la joyerı́a.
Por esta razón, se han introducido muchos métodos para endurecer el oro: siendo los métodos primarios
la aleación y el manejo mecánico. El manejo mecánico incrementará el desorden en el cristal metálico
de oro produciendo un fenómeno conocido como endurecimiento por acritud. Este proceso es reversible
ya que las temperaturas elevadas devuelven la resistencia del metal hasta la de la solución sólida no manejada o el metal puro. Desgraciadamente, a menudo tiene lugar un endurecimiento indeseable durante
la formación de artı́culos de oro. El metal se hace más duro a medida que se forma, no más blando,
y la aplicación posterior de calor al artı́culo completamente formado lo reblandecerá. A pesar de que
muchos metalistas continúan obteniendo la ventaja de la resistencia añadida obtenida mediante el manejo
mecánico del metal, este método de endurecimiento no siempre puede emplearse y no siempre permite la
dureza óptima durante el procesamiento.
En comparación, el método de aleación alcanza resistencia añadida a través del endurecimiento de la
solución sólida. Se sabe comúnmente que una mezcla de dos metales diferentes es siempre más resistente
que uno de los dos metales puros por sı́ mismo.
Las aleaciones basadas en oro se han usado durante siglos para la fabricación de joyas. Las aleaciones
en quilates tı́picamente amarillas contienen principalmente oro, plata, cobre y zinc para cada categorı́a
de quilates. Para oro de 14 quilates, el contenido de oro se fija en 58,3% en peso y por lo tanto las cantidades de los otros elementos se determinan y proporcionan de tal modo que se obtenga el color dorado
más estéticamente agradable. A menudo, se añaden pequeñas cantidades de otros elementos tales como
nı́quel, hierro, silicio o boro, para obtener una estructura de grano fino, ductilidad mejorada y dureza.
Esta forma de endurecimiento no es reversible ya que la aleación una vez formada no puede volver a la
resistencia de los metales individuales que la forman. Generalmente es necesario manejar las aleaciones
con su resistencia completa.
Aunque se conocen otros métodos para aumentar la resistencia de los metales preciosos, incluyendo
el control del tamaño de los granos y el aumento de la resistencia por dispersión cristalina, se encuentra
que la magnitud del aumento de resistencia es muy pequeña en el mejor de los casos. Como resultado,
el único procedimiento práctico ha sido la preparación de diferentes aleaciones que contienen oro que a
continuación se endurecen mediante manejo mecánico o se endurecen mediante envejecimiento a temperaturas elevadas para proporcionar aleaciones de oro de dureza incrementada.
Las invenciones relacionadas con la presente invención y descritas en las siguientes Patentes de Estados Unidos se han estudiado. Lo siguiente es una descripción y un análisis breve de lo más relevante de
estas invenciones relacionadas.
La Patente de EE.UU. N◦ 2.141.157 de Peterson se dirige a una aleación de oro que consiste en
aproximadamente de 33% a 84% de oro, de 10% a 67% de cobre, de 0,1% a 5% de cobalto, de 2,0% a
10% de plata y de 2,0% a 10% de zinc. En esta invención de Peterson, se usa cobalto para obtener un
endurecimiento no reversible. La Patente de EE.UU. N◦ 2.229.463 de Leach muestra aleaciones de oro
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que contienen de 35% a 75% de oro, de 5% a 25% de plata, de 12% a 35% de cobre, de 0,1% a 12% de
zinc y de 1% a 5% de hierro. El uso de hierro aquı́ da endurecimiento tanto reversible como no reversible,
pero el color está seriamente y negativamente afectado. La Patente N◦ 2.248.100 de Loebich describe
aleaciones que contienen de 33% a 66% de oro, de 1% a 30% de plata, de 10% a 55% de cobre, de 0,5%
a 15% de zinc y de 0,1% a 5% de hierro. La Patente de EE.UU. N◦ 5.045.411 de Taylor y otros muestra
composiciones de aleación de oro, plata, cobre, zinc, más cantidades de otros metales listados similares a
las aleaciones de Peterson. Sin embargo, la invención de Taylor y otros hace algunas mejoras en algunas
de las propiedades añadiendo un número de aditivos tales como hierro, indio, silicio, bobo y nı́quel. La
Patente de EE.UU. N◦ 3.981.723 describe aleaciones de oro blanco que contienen paladio, plata, indio,
con iridio (0,005%) o rutenio. Estas aleaciones se usan principalmente en aplicaciones dentales en las que
una reducción en el tamaño de grano en las piezas coladas conduce a una mejora en algunas propiedades
mecánicas.
A pesar de estas innovaciones, las aleaciones de oro de 14 quilates disponibles actualmente no tienen
el color amarillo estéticamente agradable y la dureza reversible excepcional que tiene la aleación de oro
de la presente invención. Por esta razón, una aleación de oro para usar en la fabricación de joyas de
alta calidad que tuviera un color amarillo muy deseable y que pudiera endurecerse posteriormente y que
mostrara a continuación incrementos significativos de dureza ası́ como dureza reversible y una dureza
que hiciera a las piezas de joyerı́a más resistentes a las abrasiones representarı́a un avance principal y
una mejora en esta técnica. En tanto se sabe actualmente, no están disponibles aleaciones de oro de 14
quilates que muestren una dureza excepcional y reversible y también tengan la cantidad deseable de color
amarillo, y sin embargo altamente útiles y deseables.
Sumario de la invención
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35
40
Básicamente, la presente invención en su forma o modalidad más simple que se define en la reivindicación 1 se dirige a una aleación de oro muy amarilla, de 14 quilates, que contiene aproximadamente
58,3% de oro, y cobre, plata y zinc dentro de ciertas proporciones, de modo que una pequeña adición
de cobalto en el intervalo de aproximadamente 0,5% da una mejora drástica en la dureza durante el
tratamiento térmico de la aleación de modos conocidos. El color de la aleación resultante es virtualmente
indistinguible de las aleaciones más populares que no son susceptibles al tratamiento térmico. Preferiblemente, las aleaciones de oro de la invención se funden y procesan como un artı́culo de joyerı́a de
una manera normal con recocidos intermedios, según sea necesario para obtener la conformación final.
Después de que el artı́culo se forme, se calienta en un horno hasta una temperatura de aproximadamente
621,1◦C durante aproximadamente 30 minutos y a continuación se apaga en agua para retener el estado
tratado por solubilización. Posteriormente, las aleaciones se tratan térmicamente a una temperatura de
aproximadamente 315,6◦C durante de una (1) a una y media (1 1/2) horas. Este tratamiento térmico
da una mejora drástica en la dureza de aproximadamente 150 VHN (Numero de Dureza de Vickers) a
250 VHN. Las aleaciones preferidas tienen tanto color aceptable como templabilidad y se apunta que el
valor/la relación H es aproximadamente 2,1 y el valor/la relación C es aproximadamente 1,5. Ası́, se
descubre que el color deseable se obtiene si la relación de color, es decir el valor C, se mantiene entre
aproximadamente 1,5 y aproximadamente 2,0. Con un valor C de 2,5 la aleación tiende a volverse demasiado rosa y con valores aproximados de alrededor de 1,0 o menos el color de las aleaciones es demasiado
claro.
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De una manera similar, la templabilidad deseable se obtiene cuando la relación de templabilidad, es
decir la relación o el valor H, es aproximadamente 2,0.
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Un objetivo particular de la presente invención es proporcionar una aleación basada en oro, endurecible, única, especialmente una aleación de 14 quilates que contiene oro, plata, cobre, zinc, cobalto y una
aleación alternativa que contiene adicionalmente iridio. La aleación tiene una estructura de grano fino,
una dureza inferior en estado blando, un color amarillo atractivo y una capacidad para ser endurecida
hasta un valor de dureza excepcional. La aleación contiene no menos de 58,03% de oro (Au), de 10% a
14% de plata (Ag), de 2,0% a 3,0% de zinc (Zn), de 0,2% a 1,0% de cobalto (Co), y siendo el resto de
la aleación cobre (Cu), con la condición especial de que la relación de las cantidades en porcentaje en
peso de cobre con respecto a la suma de la plata y dos (2) veces la cantidad de zinc, [Cu/(Ag + 2Zn)],
tenga un valor de 1,3 a menos de 2,5. La relación de porcentaje en peso de cobre con respecto a plata
[Cu/Ag] de 2,0 a 3,8, en combinación con la relación de cobre con respecto a plata + 2 x zinc, [Cu/(Ag +
2Zn)], da como resultado una aleación de oro con una combinación no alcanzable hasta ahora de un color
amarillo muy deseable y un grado excepcional de dureza reversible. La aleación también puede contener
una cantidad en porcentaje en peso de 0,003 a 0,03 de iridio (Ir) que da como resultado una aleación de
oro con las caracterı́sticas anteriores pero también proporciona una aleación que tiene una estructura de
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grano muy fino.
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Las aleaciones preferidas tienen tanto color como templabilidad aceptables y se apunta que la relación
del porcentaje en peso de cobre con respecto a porcentaje en peso de plata (la relación de dureza) es
aproximadamente 2:1 y la relación del porcentaje en peso de cobre con respecto a la suma del porcentaje
en peso de plata y dos veces el porcentaje en peso de zinc (la relación de color) es aproximadamente
1,5. Ası́, se descubre que el color preferido se obtiene si la relación de color, es decir, el valor C, se
mantiene entre aproximadamente 1,5 y aproximadamente 2,0. Con un valor C de 2,5 la aleación tiende a
volverse demasiado rosa y con valores aproximados de alrededor de 1,0 o menos el color de las aleaciones
es demasiado claro.
De una manera similar, la templabilidad preferida se obtiene cuando la relación de templabilidad, es
decir la relación o el valor H, es aproximadamente 2,0.
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Preferiblemente, los metales que comprenden la aleación se combinan y se calientan hasta una temperatura no sustancialmente menor que 593,3◦C para recocer la aleación hasta una solución sólida. La
aleación recocida se enfrı́a a continuación rápidamente apagando hasta temperatura ambiente. La aleación
recocida, preferiblemente, se endurece a continuación por envejecimiento sometiendo la aleación a una
temperatura que varı́a entre 148,9◦C-371,1◦C durante un perı́odo de tiempo predeterminado, seguido por
el enfriamiento de la aleación endurecida por envejecimiento hasta temperatura ambiente. La aleación
de oro endurecida por envejecimiento muestra una dureza sustancialmente mayor que la de una aleación
de oro amarilla de 14 quilates tradicional, tı́picamente 110-150 VHN (Número de Dureza de Vickers), y
puede invertirse mediante temperaturas elevadas hasta un estado de aleación relativamente blanda.
Estos y otros objetivos de la presente invención se harán evidentes para los expertos en la técnica
después de un estudio de la presente descripción de la invención y con referencia al dibujo adjunto que
es una parte de la misma, y en el que:
Breve descripción de los dibujos
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La presente invención puede comprenderse más fácilmente y completamente cuando se toma junto
con el dibujo adjunto, en el que:
35
La Figura es una gráfica que ilustra el proceso de recocido por solubilización y el proceso de endurecimiento por envejecimiento útiles con la presente invención.
Descripción de las modalidades preferidas
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50
La aleación de oro de la presente invención tiene muchas variaciones en la composición de la aleación,
todas dentro de la definición de los lı́mites de las cantidades de los componentes según se define en las
reivindicaciones. Sin embargo, las modalidades preferidas pueden describirse mejor analizando las aleaciones listadas en las Tablas 1A y 1B y comparándolas con las aleaciones de la técnica anterior.
Todas las aleaciones de las Tablas 1A y 1B contienen 58,25% de oro que representa el valor en quilates
de 14. El contenido de oro puede reducirse hasta aproximadamente 58,03% y todavı́a estar dentro de la
definición de 14 quilates. Las aleaciones listadas se funden de un modo normal excepto que cualquier
adición de cobalto se efectúa usando una aleación magistral que comprende 90% en peso de cobre y
10% de cobalto. Si se añade cobalto en estado puro, las aleaciones resultantes a menudo tienen grandes
agregaciones de cobalto y las propiedades alcanzadas no se optimizan. De forma similar, cualquier adición
de iridio también se efectúa añadiendo una aleación magistral que comprende 95% de cobre y 5% de iridio.
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TABLA 1A
% en Peso
El % de Au para todas las Aleaciones
es aproximadamente 58,25
5
Aleación % de
Ag
% de
Zn
% de
Co
% de
Ir
% de
Ni
% de
Cu
5,8
5,8
4,7
4,7
2,7
2,7
2,7
4,7
4,7
2,7
2,7
2,7
0,8
0,8
0,4
0,5
0,4
0,6
0,6
0,8
1,0
0,4
0,6
0,005
0,005
0,35
0,35
-
31,80
31,00
32,25
14,45
26,35
26,45
26,25
30,35
30,15
28,05
26,40
26,20
Dureza
Color
Por
Por
Recocido Envejecimiento
Amarillo Rojo
“b∗”
“a∗”
10
15
20
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2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3,8
3,8
3,8
12,2
12,2
12,2
12,2
6,1
8,0
10,0
12,2
12,2
120
155
150
153
166
151
177
150
155
183
155
180
130
156
150
248
258
246
275
150
160
248
245
276
18,6
17,7
19,9
20,0
20,5
19,7
20,0
19,5
18,3
18,6
19,5
19,7
2,8
2,6
4,0
1,0
3,15
3,15
3,2
3,0
2,8
3,75
3,1
3,1
25
TABLA 1B
% en Peso
El % de Au para todas las Aleaciones
es aproximadamente 58,25
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Dureza-Color
Relación
Relación
Cu/Ag Cu/(Ag+2Zn)
Aleación % de % de % de % de % de % de
“H”
“C”
Ag
Zn
Co
Ir
Ni
Cu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3,8
3,8
3,8
12,2
12,2
12,2
12,2
6,1
8,0
10,0
5,8
5,8
4,7
4,7
2,7
2,7
2,7
4,7
4,7
2,7
0,8
0,8
0,4
0,5
0,4
0,6
0,6
0,8
1,0
-
0,35
0,35
-
31,80
31,00
32,25
14,45
26,35
26,45
26,25
30,35
30,15
28,05
8,37
8,16
8,49
2,0
2,16
2,17
2,15
4,9
3,77
2,8
2,06
2,01
2,44
1,13
1,50
1,50
1,49
1,96
1,73
1,82
11
12,2
2,7
0,4
0,005
-
26,40
2,16
1,50
12
12,2
2,7
0,6
0,005
-
26,20
2,14
1,50
Observaciones
Aceptable?
Dureza
Color
no
OK
no
OK
no
marginal
si
no
si
si
si
si
si
si
no
OK
no
OK
OK
marginal
grano
fino OK
OK
grano
fino OK
OK
Ejemplo 1
La aleación N◦ 1 en las Tablas 1A y 1B representa una de las más comunes aleaciones para joyerı́a.
Tiene un color dorado sumamente estético, una estructura de grano fino y la excelente conformabilidad
necesaria para fabricar componentes de joyerı́a usando operaciones mecánicas. Esta aleación es similar en
composición a las descritas por Peterson y Taylor. La dureza de Vickers de la aleación es 120 después del
recocido por solubilización y se incrementa insignificantemente hasta 130 durante el tratamiento térmico
según se describe en la Fig. 1. Hasta hace unos pocos años, los colores de estas aleaciones podı́an
describirse solamente con palabras tales como amarillo intenso, amarillo claro, rosa, etc. Sin embargo,
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con la disponibilidad de espectrofotómetros controlados por computadora, ahora es posible describir los
colores usando un espacio tridimensional y números que varı́an desde 0 hasta + o - 100. Esta medida
cuantitativa del color hace la comparación entre dos aleaciones mucho más significativa. El sistema usado
aquı́ se denomina CE Lab System. En este sistema L representa el brillo y puesto que el brillo de las
aleaciones listadas en la tabla no varı́a mucho, no se da en la tabla. El componente b∗ listado representa
la coordenada amarilla y a∗ representa el componente rojo. El instrumento usado era la clase Plus 1500
R
de espectrofotómetro de color. Para una descripción detallada de sistemas
MACBETH COLOR EYE
de medida del color, se hace referencia a ASTM Standards sobre medidas de color y apariencia. El
componente amarillo de esta aleación es 18,6 y el valor a es 2,8.
10
Ejemplo 2
15
El Ejemplo N◦ 2 tiene la misma composición de la aleación N◦ 1 excepto que se ha añadido 0,8% en
peso de cobalto. Esta adición ha incrementado la dureza desde un valor de 120 hasta 155 en el estado
recocido. Este tipo de incremento de dureza irreversible fue estipulado por Peterson en la Patente de
EE.UU. N◦ 2.141.157. Sin embargo, no es posible tratar térmicamente esta aleación para incrementar la
dureza adicionalmente. Si se usan cantidades superiores de cobalto, la dureza por recocido se incrementa
adicionalmente y hace a la aleación inadecuada para muchos procesos de fabricación complicados. Las
cantidades de cobalto superiores también afectan al color perjudicialmente.
20
Ejemplo 3
25
El Ejemplo 3 es otra aleación con la misma cantidad de cobalto pero sin nı́quel y con un contenido
de zinc ligeramente inferior. Esta aleación tiene un valor a∗ del componente rojo de 4,0 que se considera
un lı́mite superior de aceptabilidad para estas aleaciones amarillas. Esta aleación tampoco se endurece
durante el tratamiento térmico.
Ejemplo 4
30
El Ejemplo 4 describe otra aleación que puede tratarse térmicamente para incrementar la dureza,
pero el componente rojo de esta aleación es 1,0 que se considera demasiado claro para ser aceptable.
Visualmente, esta aleación parece verde amarillento claro en comparación con el color deseable de la
aleación N◦ 1.
35
Ejemplos 5, 6 y 7
45
Las composiciones más preferidas de esta invención se dan en los Ejemplos 5, 6 y 7. Estas aleaciones
tienen durezas por recocido que varı́an de 151 a 177 y esto puede controlarse controlando la cantidad de
adición de cobalto. Cuanto más alta es la concentración de cobalto más alta es la dureza por recocido.
Las aleaciones más preferidas no deben superar la dureza por recocido de aproximadamente 180 y por lo
tanto la adición de cobalto ha de limitarse a aproximadamente 1,0%. Por encima de este nivel, la adición
de cobalto también es perjudicial para el color. Estas aleaciones pueden formarse como conformaciones
muy complicadas en el estado blando después de lo cual la dureza puede incrementarse en casi 100 puntos
mediante tratamiento térmico. Los componentes tanto amarillo como rojo de estas aleaciones están en el
intervalo más preferido.
50
Para entender las modalidades preferidas de esta invención, es muy útil analizar las relaciones de las
dos composiciones listadas en las Tablas 1A y 1B. La primera relación es la relación de contenido de
cobre con respecto a plata de la aleación y se denominará relación “H”. La otra relación es de cobre con
respecto a plata más dos veces el contenido de zinc, y esta relación se denominará la relación “C”.
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55
60
Las aleaciones 1 y 2 que tienen un color deseable pero no templabilidad tienen una Cu/Ag o el valor
H de 8,2 y Cu/(Ag + 2Zn) o el valor C de aproximadamente 2,0. La aleación 3 tiene un valor H similar
y un valor C ligeramente superior. La aleación 4 que tiene un color inaceptable y una templabilidad deseable tienen un valor H de aproximadamente 2,0 y un valor C de aproximadamente 1,0. Las aleaciones
preferidas 5, 6 y 7 tienen tanto color como templabilidad aceptables y se apunta que el valor/la relación
H es aproximadamente 2,1 y el valor/la relación C es aproximadamente 1,5. Ası́, se descubre que se
obtiene el color deseable y la relación de color, es decir el valor C, se mantiene entre aproximadamente
1,5 y aproximadamente 2,0. Con un valor C de 2,5 las aleaciones tienden a volverse demasiado rosas y
con valores aproximados de alrededor de 1,0 o menos el color de las aleaciones es demasiado claro.
De una manera similar, la templabilidad deseable se obtiene cuando la relación de templabilidad,
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es decir la relación o el valor H es aproximadamente 2,0 y no alrededor de 8,0 como es el caso con las
aleaciones de la técnica anterior.
Ejemplos 8, 9 y 10
5
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15
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Las aleaciones de acuerdo con los Ejemplos 8, 9 y 10 ilustran adicionalmente la importancia y la
singularidad de estas relaciones. Las aleaciones tanto 8 como 9 tienen color aceptable y el valor C de la
relación de color es aproximadamente 1,8 y las aleaciones están dentro de los lı́mites aceptables de 1,5
y 2,0. Sin embargo, las relaciones de templabilidad varı́an de 3,8 a 5,0, lo que es demasiado alto para
alcanzar las caracterı́sticas de dureza aceptables. La aleación número 10 parece indicar un lı́mite superior
para la relación de templabilidad H de aproximadamente 2,8. Si se añade suficiente cobalto, la aleación
alcanzaba una templabilidad aceptable pero tanto el color como la dureza en el estado blando alcanzan
un lı́mite de aceptabilidad.
Ejemplos 11 y 12
Las aleaciones 11 y 12 muestran el efecto sinérgico de añadir tanto cobalto como iridio a las aleaciones
preferidas. La eficacia del cobalto para reducir el tamaño de los granos de la aleación durante el recocido
se ha analizado anteriormente. El efecto de la adición de iridio a aleaciones de oro amarillas no se ha
analizado pero en la técnica anterior se analiza la eficacia para reducir el tamaño del grano de las piezas
coladas. Las aleaciones 11 y 12 tienen la misma composición que las aleaciones 6 y 7, excepto que 11 y
12 contienen aproximadamente 50 ppm de iridio. Las aleaciones sin cobalto e iridio tienen un tamaño
de grano después de recocer de aproximadamente 35 micras. Este se reduce hasta un valor de aproximadamente 20 micras cuando se añade cobalto. La adición de iridio solo no reduce la dureza por recocido
sustancialmente. Sin embargo, si se añade iridio a las aleaciones preferidas el tamaño de los granos se
reduce hasta un valor de aproximadamente 10 micras que hace a las aleaciones aún más deseables para
operaciones de conformación complicadas.
La presente invención es una aleación de oro endurecible que comprende cinco o seis metales diferentes con un color excepcional y que después del recocido y el tratamiento térmico muestra una dureza
sustancialmente incrementada que es reversible durante la aplicación adicional de calor.
La modalidad preferida de la presente invención exhibe o muestra ventajas particularmente útiles con
el uso de relaciones muy particulares para producir una aleación de oro que a continuación puede tratarse
térmicamente de una manera predeterminada para dar una aleación de dureza excepcional y color agradable y deseable en relación a las aleaciones de oro de 14 quilates conocidas actualmente. Aunque el uso
de cobalto en aleaciones de oro se conoce en esta técnica, el uso de tal cobalto, en cantidades pequeñas,
junto con la relación de Cu con respecto a Ag y la relación de Cu con respecto a la suma de Ag y dos
veces Zn, no se ha conocido ni se han conocido sus ventajas.
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Las aleaciones de oro proporcionan una dureza excepcional en comparación con la dureza de combinaciones de oro de 14 quilates disponibles previamente. La presente invención también proporciona varias
otras ventajas y caracterı́sticas principales que no estaban disponibles previamente para aleaciones de oro
de 14 quilates. Las aleaciones elaboradas de acuerdo con la presente invención, sean sistemas quinarios o
senarios en composición, dan una aleación de oro con dureza reversible. Cada aleación puede reblandecerse mediante calentamiento y apagado posteriores para dar la aleación en su estado combinado original;
esta aleación reblandecida puede endurecerse a continuación de nuevo mediante un tratamiento térmico
de precipitación, posterior. Este proceso se basa en la precipitación de una fase metálica secundaria para
separarse por precipitación de la fase de oro principal al calentar para provocar la distorsión reticular y
el endurecimiento de la aleación.
Otra caracterı́stica principal de las aleaciones de oro elaboradas de acuerdo con la presente invención
es su carácter atóxico - esto es, pueden usarse sin peligro de ningún efecto de enfermedad provocado por
los metales usados al elaborar la aleación. Se reconoce comúnmente que las aleaciones de oro que emplean
berilio no son deseables para usar como joyas o artı́culos destinados para el contacto con los alimentos
debido a que el berilio es un metal tóxico. Se sabe que la presente invención, que comprende cualquiera
de los sistemas de aleación, es atóxica.
Las aleaciones de oro descritas aquı́ muestran una fuerte cualidad de recuperación elástica y son resistentes a la deformación. Estas cualidades son particularmente deseables en aplicaciones de joyerı́a ya que
los broches permanecerán más seguros debido, al menos en parte, a la fuerte cualidad de recuperación
elástica. El acabado mostrará una mayor resistencia a los arañazos y las indentaciones - haciendo ası́ el
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artı́culo de joyerı́a más atractivo y valioso para su propietario. Además, cuando las nuevas aleaciones de
oro se utilizan en la elaboración de artı́culos en mercancı́as de oro huecas y/o planas, su dureza demostrada y mejorada permite al fabricante utilizar paredes más delgadas de la aleación en su construcción y
ası́ hacer al artı́culo disponible con un coste inferior para el consumidor. También se espera que muchas
ventajas tanto en la cualidad de recuperación elástica como en la resistencia a la deformación sean útiles
en la industria de la electrónica, por ejemplo en la elaboración de relés de contacto.
La elaboración de la aleación de oro sigue a procedimientos conocidos convencionalmente en la técnica.
Inicialmente, se prefiere que se usen aleaciones magistrales que contienen 90% de Cu con 10% de Co y
95% de Cu con 5% de Ir. Las aleaciones finales se conforman a continuación de manera convencional
para obtener el producto final.
La combinación de aleación se recuece a continuación durante un perı́odo de tiempo predeterminado
a una temperatura elevada. La temperatura para el recocido de la solución sólida variará con la composición de compuesto intermetálico añadido a la plata y el cobre en la aleación. La temperatura de
recocido adecuada es una que reblandecerá sustancialmente la aleación.
Un intervalo de temperaturas entre 593,3◦C-648,9◦C se considera útil para propósitos de recocido.
Optimamente, se ha encontrado que un recocido de 593,3◦C durante 1 y 1/2 horas es el mejor para el
endurecimiento satisfactorio de la aleación recocida posteriormente. Por otra parte, aunque 1 y 1/2 horas
de tiempo de recocido se consideran óptimas, este tiempo de recocido puede variarse desde 112 horas
hasta 4 horas dependiendo de la variedad y la cantidad de los metales ası́ como del grosor del producto
que se produce.
Posteriormente, al final de la duración del recocido, la solución sólida de metales se enfrı́a rápidamente
o apaga llevando de ese modo la aleación hasta temperatura ambiente. Después del apagado, la aleación
se endurece por envejecimiento preferiblemente para obtener el efecto de endurecimiento por precipitación. El endurecimiento por envejecimiento comprende elevar la aleación hasta una temperatura que
varı́a de 148,9◦C-371,1◦C, y mantener la aleación a esta temperatura uniformemente durante un perı́odo
que varı́a tı́picamente de 1/2 a 4 horas. Los ensayos han demostrado que el tiempo y la temperatura de
envejecimiento óptimos es aproximadamente 315,6◦C durante una hora para producir la dureza superior
en la aleación para la mayorı́a de las modalidades de la presente invención. La aleación endurecida por
envejecimiento se deja enfriar a continuación hasta temperaturas normales ambientales. La totalidad de
estas etapas de procesamiento se resume mediante la Figura 1.
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Se entenderá claramente que la presente invención comprende la elaboración de aleaciones de oro
que comprenden cinco o seis metales diferentes después del recocido de la aleación y el endurecimiento
por envejecimiento de la aleación. Debe entenderse también que las aleaciones de esta invención pueden
endurecerse por acritud en vez de endurecerse por envejecimiento. De acuerdo con esto, la invención es
una aleación de oro endurecible cuyas propiedades caracterı́sticas de dureza excepcional y reversible son
demostrables y medibles sólo después de que se hayan completado los procesos de recocido por solubilización y endurecimiento por envejecimiento.
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REIVINDICACIONES
1. Una aleación endurecible basada en oro y que comprende:
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no menos de 58,03 por ciento en peso de oro,
de 10 a 14 por ciento en peso de plata,
de 2 a 3 por ciento en peso de zinc,
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de 0,2 a 1,0 por ciento en peso de cobalto,
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opcionalmente de 0,003 a 0,03 por ciento en peso de iridio, cobre en una cantidad en porcentaje en peso
igual a 100 menos el total de la suma del porcentaje en peso de oro, plata, zinc, cobalto y opcionalmente
iridio, siendo la relación de la cantidad de cobre con respecto a la cantidad de plata de 2,0 a menos de
3,8 y siendo la relación de la cantidad de cobre con respecto al total de la suma de la cantidad de plata
más dos veces la cantidad de zinc de 1,3 a menos de 2,5.
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2. La aleación de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la relación de la cantidad de cobre con
respecto a la cantidad de plata es de 2,14 a 2,8 y la relación de la cantidad de cobre con respecto al total
de la suma de la cantidad de plata más dos veces la cantidad de zinc es de 1,5 a 2,0.
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3. La aleación de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que tiene un color dorado que tiene un componente amarillo en el intervalo de 18,3 a 20,5 unidades CIE y un componente rojo en el intervalo de 2,8 a
4,0 unidades CIE.
4. La aleación de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, que comprende 58,25 por ciento en peso de
oro, 12,2 por ciento en peso de plata, 2,7 por ciento en peso de zinc, 0,5 por ciento en peso de cobalto,
siendo el resto cobre.
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5. La aleación de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende 0,4 en lugar de 0,5 por ciento en
peso de cobalto.
6. La aleación de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende 0,6 en lugar de 0,5 por ciento en
peso de cobalto.
7. La aleación de acuerdo con la reivindicación 1 ó 3, que comprende 12,2 por ciento en peso de plata,
2,7 por ciento en peso de zinc, 0,4 por ciento en peso de cobalto, 0,005 por ciento en peso de iridio, siendo
el resto cobre.
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8. La aleación de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende 0,6 por ciento en peso de cobalto,
siendo el resto cobre.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE)
y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la
aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a
España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en
la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como
tales.
Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluı́da en la mencionada
reserva.
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