Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria dei Materiali

Corso di metallurgia dei metalli non ferrosi

 

IL PLATINO

E LE SUE APPLICAZIONI

 

 

 

 

 

 

 

 

Docente: Prof. Diego Colombo                                                                                                                    Elena Santuliana   117382

 

 

 

 

 

       Anno Accademico 2004/2005

 

 

 

 

 

 

 

Introduzione

 

La Storia

 

La Chimica

 

Il Platino e le sue Leghe

 

Il Platino nelle Termocoppie

 

Termometri a Resistenza

 

Il Platino nella Marmitta Catalitica

 

L’Acido Nitrico

 

Applicazioni Mediche del Platino

 

Notizie Economiche

 

Il Platino in Gioielleria

 

La Lavorazione del Platino

 

La Colata del Platino con Pietre

 

Caratteristiche Generali

 

Bibliografia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Introduzione

 

 

 

 

Platino, bel briscolone!Il platino è uno dei metalli più preziosi al mondo a causa della sua scarsa reperibilità. Solo poche zone ne hanno rivelato giacimenti; attualmente i più ricchi si trovano in Sud Africa, da dove proviene circa l' 85 per cento della produzione globale, sono significative anche le riserve dell'Unione Sovietica, del Canada, del Sud America.

Sebbene resti un elemento insostituibile in molti impieghi di natura scientifica e tecnologica, la purezza e l'incredibile duttilità fanno del platino il metallo ideale per la realizzazione di gioielli. Il contenuto di metallo puro, nella lega usata in gioielleria, è del 95% e da un solo grammo di platino si può ricavare un filo sottilissimo lungo due chilometri. Il platino è perfettamente compatibile con ogni tipo di pelle, immune da alterazioni e da usura.

 

 

 

 

 


La Storia

 

La storia del platino, il cosiddetto “nuovo metallo”, è molto più antica di quello che ci si potrebbe aspettare; le antiche civiltà sud americane (100 a.C.), tra cui i famosi Incas, utilizzavano sia il platino che l'oro per creare anelli da naso e altri gioielli cerimoniali. Tuttavia questa testimonianza rimarrà assolutamente isolata nella storia del platino, sia da un punto di vista temporale sia da un punto di vista geografico.

Successivamente il platino sparì per due millenni dalla storia dell'umanità, dimenticato per centinaia d'anni, per riapparire quando gli esploratori europei partirono alla scoperta del nuovo mondo.

Fu rinvenuto nel 1735 nelle sabbie aurifere ad opera dei conquistadores spagnoli che da subito lo disprezzarono defininendolo “platina” ovvero “argento minore, di scarto” (da “plata”, termine spagnolo che indica, appunto, l'argento).

Dopo queste apparizioni il più prezioso dei metalli è stato ignorato per lunghissimo tempo almeno fino alla metà del Settecento quando in Europa arrivarono i primi campioni del “nuovo” metallo. Fin dall’inizio mercanti poco onesti iniziarono ad usarlo per adulterare l'oro (lo sconosciuto materiale pesava infatti molto di più dell'oro e, a quell' epoca, era molto meno costoso), ed il governo spagnolo ne vietò l'uso e iniziò a requisirlo nei luoghi dell'estrazione per poi disperderlo nei fiumi. Fu solo intorno alla metà del diciottesimo secolo, quando se ne ebbe prima notizia anche in letteratura, che il platino uscì da questa paradossale clandestinità per diventare, ad opera degli scienziati, oggetto di studio e di approfondimento. I primi progetti si basavano sull’utilizzo del platino nelle armi da fuoco sfruttando il suo altissimo punto di fusione ed l’ inattaccabilità da parte della maggior parte degli agenti chimici.

Se si escludono alcuni eccezionali, ma isolati, esempi ottocenteschi di utilizzo “artistico” del platino; la vera scoperta delle potenzialità del platino in gioielleria risale alle soglie del nostro secolo. Louis Cartier fu tra i pionieri del nuovo corso lanciando il felice abbinamento di platino e diamanti in un settore dove la supremazia assoluta dell'oro non era mai stata messa in discussione.

Riflettendo sulla “strana” storia del platino, viene spontaneo domandarsi il perchè di una scoperta così tarda in gioielleria; la risposta più probabile è quella che grazie alle sue eccezionali caratteristiche, messe in luce dagli studiosi del diciottesimo e diciannovesimo secolo, il metallo ”bianco” veniva ormai comunemente associato più alla scienza che all'arte.

 

 

 

 

 


La Chimica

 

Si presenta come il più importante del gruppo dei platinoidi (PGM ;Platinum Group Metals) che comprende inoltre rutenio, rodio, palladio, osmio e iridio.

Il  platino, di simbolo Pt, di numero atomico 78 e di peso atomico 195,09, è un solido bianco-grigiastro, relativamente molle, duttile, malleabile, tenace. La sua densità è 21,4 g/cm3, fonde a 1.769 ºC e volatilizza in forno elettrico. È permeabile ai gas e, soprattutto se suddiviso (spugna e nero di platino), ne assorbe in superficie notevoli quantità, in particolare di idrogeno, con liberazione di calore tale da diventare incandescente. Il platino non reagisce con l'ossigeno neppure a temperatura elevata, determinando una delle proprietà fondamentali di questo metallo ovvero la resistenza alla corrosione; tuttavia si combina a caldo con cloro, zolfo, fosforo, arsenico, silicio e con i metalli a basso punto di fusione, come il piombo e lo zinco. Non reagisce se attaccato da acidi tuttavia si scioglie nell'acqua regia (miscela liquida costituita da sostanze organiche di diversa origine usata come solvente).

La preparazione: Il  platino si trova: allo stato natio, nella sabbia mescolato con l'oro e con altri metalli dello stesso gruppo (rodio, palladio, osmio, iridio); e associato a ferro, nichel e rame anche in tenori notevoli. Negli ultimi anni la produzione è aumentata a causa della crescente richiesta nell’industria orafa, elettronica, aeronautica e aerospaziale nonché per il controllo delle alte temperature.

Il metallo si estrae sul posto attraverso una serie di lavaggi ottenendo così il platino minerale, che, attaccato con acido nitrico, viene separato da ferro, nichel e rame. Dopo filtrazione il residuo solido è trattato con acqua regia, la quale scioglie il platino sotto forma di cloruri (H2PtCl6).

Un'addizione di cloruro di ammonio (NH4Cl) fa precipitare il platino allo stato di cloroplatinato di ammonio (NH2PtCl6), tale miscela in seguito viene calcinata ottenendo una massa spugnosa, la spugna di platino. Successivamente la spugna viene solubilizzata con acqua regia e la soluzione che si viene a formare, addizionata di cloruro di sodio, viene fatta evaporare per produrre Na2PtCl6 impuro.

Questo viene trattato con una soluzione di bromato di sodio che scioglie il sale e lascia come corpo di fondo, sotto forma di idrossidi, eventuali impurezze di Ir e Rh residui.

Con l’aggiunta di cloruro d'ammonio si forma il composto (NH4)2PtCl6 che per combustione separa il metallo.

Una certa quantità di platino viene anche estratta da specifici minerali come la sperrilite PtAs2, la cooperite PtS e la braggite (Pt,Pd,Ni)S e dai fanghi dell'affinazione elettrolitica del rame e del nichel.

 

 

Figura 1.2 : campione di sperrilite, arseniuro di platino.

 

 

 

 

 

 

 

Il Platino e le sue Leghe

 

Nella tecnologia di fusione del vetro e nelle turbine a propulsione di aerei e navicelle spaziali sono richiesti materiali resistenti ad alte temperature, ad alti sforzi meccanici (tab. 1.4) e ad ambienti ossidanti e corrosivi.  Le superleghe a base di nichel e metalli refrattari sono materiali per applicazioni ad alte temperature, tuttavia non vanno dimenticati platino e leghe a base di platino.

Le leghe a base di platino possono essere utilizzate a temperature superiori ai 2000K e, nonostante i costi elevati, sono di grande interesse per applicazioni strutturali in quanto caratterizzate da eccezionale stabilità chimica, resistenza ad ossidazione, alti punti di fusione, duttilità, resistenza a shock termico e conduttività termica ed elettrica. Lenti ottiche e fibre di vetro di alta qualità necessitano l'uso di forni, agitatori e alimentatori in platino.

Il platino puro ha bassa resistenza meccanica ad alte temperature; per questo viene generalmente legato con iridio (fino al 20%) o rodio (fino al 30%) che ne aumentano considerevolmente la resistenza a rottura. Queste soluzioni solide hanno buona duttilità ad alta temperatura e saldabilità.

 Le comuni leghe Pt-10%wt.Rh e Pt-20%wt.Rh resistono all'ossidazione anche a temperature sopra i 1300K.

Per  la sua inalterabilità all'aria, sia a temperatura ambiente sia ad alta temperatura, e la sua resistenza alla maggior parte degli agenti chimici (acqua regia esclusa), il platino è utilizzato per la fabbricazione di numerosi apparecchi di laboratorio e attrezzature dell'industria chimica (crogioli, termocoppie, termometri a resistenza, ecc.). 

Per ovviare alla sua eccessiva malleabilità è spesso necessario unirlo in lega ad altri metalli, come oro, rame, rodio, iridio, palladio, tungsteno. Nell'oreficeria il platino è impiegato in lega col rame (10%) o col rutenio (5%) oppure con l'iridio (10%). In elettrotecnica vengono impiegate leghe platino-rodio (10%) per i contatti, per i resistori dei forni a resistenza e per le termocoppie. Per i contatti elettrici sottoposti a frequenti manovre vengono preferite leghe di platino e iridio (20%), impiegate anche per termocoppie, o di platino e rutenio (10%). Taluni elettrodi sono migliorati con l'addizione di una piccola percentuale di tungsteno (fino al 5%). Il platino e le sue leghe hanno varie altre applicazioni in chirurgia, nelle apparecchiature fisiche di precisione, per la preparazione di filiere per la lavorazione del vetro o del raion (platino-rodio oppure lega formata per il 25% di platino, per il 25% di oro, per il 50% di palladio).

 

 

 

 

 

 


Il Platino nelle Termocoppie

 

I materiali usati per la costruzione delle termocoppie sono diversi a seconda del campo di temperatura in cui devono essere utilizzati, ed a seconda delle caratteristiche richieste. Dal punto di vista teorico qualunque coppia di conduttori può servire per misurare una temperatura, in pratica invece sono poche le coppie di metalli che si possono usare per la costruzione di termocoppie. Infatti questa deve presentare una elevata stabilità a tutte le temperature a cui lavora e deve generare una forza elettro motrice (f.e.m.) elevata, sempre crescente al crescere della temperatura e possibilmente lineare con la temperatura. La termocoppia più comunemente usata nel campo delle temperature elevate, sia nelle industrie, sia nei laboratori, è quella costituita da chromel-alumel (chromel = 90%  Ni, 10% Cr  ; alumel = 94%  Ni, 2% di Al, 3% di Mn, 1% di Si).

Per le temperature più alte, quando nessuna delle altre coppie può essere impiegata, si usa la termocoppia platino – platino/rodio, ottenute dalla deposizione di uno strato sottile di platino (200 micrometri), o di sue leghe, attraverso spruzzatura e fiammatura.

Esistono due tipi di tali coppie che si differenziano unicamente per la percentuale di rodio che può essere del 10% o del 13%, la differenza fra i due tipi è minima; la seconda ha una f.e.m. leggermente superiore.

Le termocoppie al platino presentano il vantaggio di poter essere usate fino a temperature di 1500°C ed hanno una forza elettro motrice più riproducibile di quelle formate con metalli non nobili; ma oltre all'inconveniente di essere costose, danno una f.e.m. molto piccola, di soli circa 10 mV per °C, ed inoltre la relazione fra f.e.m e temperatura non è lineare. Servono quasi esclusivamente per misure di temperature elevate e ,in particolare, non possono essere usate a temperature inferiori a 0°C perché al diminuire della temperatura la f.e.m diminuisce rapidamente fino ad annullarsi.

 

 

 

Temperatura (°C)

Pt

10 Rh/Pt

20 Rh/Pt

1000

2.4

8.4

23.5

1100

1.7

6.2

16.5

1200

1.3

4.8

10.1

                                                                                                                                    

Tabella 1.4: sforzo a rottura (MPa) a diverse temperature

 

 

 

 

 

 

 


Termometri a Resistenza

 

 

Il principio di funzionamento dei termometri a resistenza metallici, più comunemente chiamati termoresistenze, si basa sulla variazione della resistenza elettrica di un metallo al variare della temperatura a cui è sottoposto. Nel campo industriale i materiali maggiormente utilizzati sono il platino ed il nichel che, grazie alla loro elevata resistività e stabilità, permettono di realizzare termoelementi con elevata riproducibilità, di piccole dimensioni e con ottime caratteristiche dinamiche.

Le misure di temperatura effettuate con le termoresistenze sono di gran lunga più precise e affidabili rispetto a quelle effettuate con altri tipi di sensori quali termocoppie o termistori. Normalmente i termometri a resistenza vengono identificati con la sigla del materiale utilizzato per la loro costruzione ( platino = Pt, Nichel = Ni ecc. ) seguito dalla loro resistenza nominale alla temperatura di 0°C . Il campo di utilizzo dei termometri a resistenza industriali è compreso tra -200 e +850° come mostrato in tabella.

 

 

 

Figura 1.5: caratteristica temperatura-resistenza per un termometro a resistenza in platino

 

 

 

 

 

Per consentire massima riproducibilità e precisione nella misura della resistenza è necessario l'utilizzo di Platino estremamente puro. La purezza tuttavia non è sufficiente: il filo di Platino deve essere lavorato all'origine con estrema precisione, deve essere liscio, uniformemente cilindrico e pulito.

Il filo utilizzato nei sensori ha un diametro, in genere, inferiore 0,127 mm ed è crudo (hard as drawn); solo dopo la procedura di avvolgimento del filo a formare l'elemento sensibile, viene ricotto per rimuovere disomogeneità e garantire il massimo coefficiente di resistenza/temperatura (TRC).

Il TCR del filo di Pt prima dell' assemblaggio presenta valori superiori a 0.003850 Ohm/Ohm°C e solo alla fine del processo di ricottura si ottiene il valore nominale DIN.
Due sono le tipologie utilizzati nella produzione dei termometri a resistenza:

·        Il Filo di Platino Reference Grade (99,999%); il quale una volta ricotto presenta un coefficiente TCR = 0,003926 Ohm/Ohm°C +/-0 .000002.

I fili di questo tipo sono utilizzati per la realizzazione di sensori di massima precisione e costituisce il riferimento per le misure termometriche campione dei vari enti di misura internazionali, in quanto presentano migliore riproducibilità e precisione nel tempo.

Viene utilizzato nella fabbricazione di elementi sensibili cosiddetti “strain free” ottenuti per semplice avvolgimento del Platino su supporto ceramico. Questa tecnologia permette le dilatazioni termiche del metallo durante i cicli di misura garantendo la massima stabilità nel tempo del coefficiente TCR.

·        Il Filo di Platino DIN385 così come è definito dalla Deutsch Normen 43760 possiede TCR = 0,003850 Ohm/Ohm°C +/- 0,000012.

Conosciuto come Pt385 è identificato da un coefficiente TCR più basso pur rimanendo un materiale uniforme, omogeneo e riproducibile. Il valore di TRC ridotto è dovuto al drogaggio di Platino Reference Grade con altri metalli della famiglia del Platino (per esempio il Palladio).

 

 

 

 

 


Il Platino nella Marmitta Catalitica

 

La combustione, che avviene nei cilindri del motore, produce molecole inquinanti e velenose, dovute sostanzialmente a due tipi di problemi:

1)    La combustione avviene in modo esplosivo, troppo rapida e non può completarsi. Di conseguenza nei gas di scarico, accanto ad H2O e CO2 , vi sono anche i prodotti di una combustione incompleta: monossido di carbonio (CO) e idrocarburi parzialmente bruciati (HCpar).

2)    Alle alte temperature e pressioni della camera di scoppio (2400 °C, 10 atm), l'ossigeno oltre a bruciare la benzina può bruciare anche l'azoto N2 dell'aria, formando piccole quantità di ossido di azoto NO. Questa reazione avviene ancora di più nei motori diesel dove si raggiungono temperature e pressioni maggiori.

HCpar, CO e NO sono i principali inquinanti prodotti dai motori a scoppio ed eliminati dai gas di scarico. Per far sì che vi sia il rispetto dell’ambiente è stata introdotta la marmitta catalitica, un piccolo reattore chimico incorporato nel sistema di scarico dell'automobile, in grado di eliminare questi agenti inquinanti dai gas di scarico.

Questa è costituita da una struttura di ceramica a nido d'ape, rivestita da una pellicola sottile di metalli catalizzatori,che facilitano le reazioni chimiche, come il palladio, il rodio, ed il platino.

Le prime marmitte catalitiche introdotte erano di tipo ossidante, in cui i composti parzialmente ossidati, HCpar e CO, completavano la reazione di combustione reagendo con l'ossigeno O2 rimasto nei gas di scarico ed andavano a formare CO2 e H2O,  prodotti della combustione ideale. Tuttavia questo tipo di marmitta non era in grado di abbattere l'ossido di azoto.

Per eliminare l'ossido di azoto NO non bisogna ossidare, ma piuttosto ridurre, quindi utilizzare dei catalizzatori riducenti, che favoriscono la decomposizione dell'ossido in N2 e O2.

A valle di questo si pone il catalizzatore ossidante che utilizza l'ossigeno, ancora presente nei gas di scarico, per completare la combustione dei composti non completamente ossidati, HCpar e CO.

Le moderne marmitte catalitiche sono dette trivalenti perché riescono ad eliminare tutti e tre gli inquinanti dai fumi di scarico.

 

 

 

Figura 1.6: catalizzatore in due viste

 

 

 

 

 

 

 


L’Acido Nitrico

 

L'acido nitrico HNO3 fu scoperto dall'alchimista arabo Geber e la sua determinazione quantitativa si deve a Gay-Lussac.

La soluzione acquosa è incolore e spesso assume colorazione giallo-rossastra per la presenza di vapori nitrosi. Ha densità 1,52, solidifica a ­41 °C in cristalli incolori e bolle a 86 °C, alla pressione atmosferica. Fuma all'aria perché è avido d'acqua e forma nebbie con il vapor acqueo atmosferico. 

Preparazione industriale: Il metodo industriale è basato sull'ossidazione catalitica dell'ammoniaca mediante aria:

4NH3+ 5O2® 4NO+6H2O.

La reazione avviene facendo passare la miscela gassosa su reti di platino-iridio mantenute a 800-1000 °C per semplice azione del calore di reazione. I gas vengono raffreddati e l'ossido di azoto si trasforma in biossido per azione dell'eccesso di ossigeno:

2NO+O2® 2NO2.

Il biossido di azoto viene fatto passare attraverso una serie di torri di lavaggio in cui, per effetto di una pioggia d'acqua, avviene la reazione di formazione dell'acido:

3NO2+H2O® 2HNO3+NO.

L'ossido di azoto si riossida con l'eccesso di aria e rientra in ciclo, mentre dalle torri si spillano due tipi di acido, uno al 52% e uno al 67% (acido nitrico concentrato).

 

 

 

 

 

 

Applicazioni Mediche del Platino

 

·        Il pace-maker è un dispositivo elettronico miniaturizzato capace di ripristinare, in caso di patologie del ritmo cardiaco, la contrazione regolare del cuore mediante invio di impulsi elettrici. E’ composto da un generatore di impulsi alimentato da batterie la cui durata varia dai 5 ai 10 anni e da elettrodi a base di iridio e platino che, partendo dal generatore e inseriti in una vena, raggiungono la parete di una delle camere cardiache.

·        La chemioterapia curata con platino ed integrata da trattamenti chirurgici e radioterapici è alla base dei trattamenti delle neoplasie e dei linfomi maligni.

 

 

 

 

 


Notizie Economiche

 

Secondo il rapporto PLATINUM 2003, si sono verificati significativi aumenti di prezzo e importanti cambiamenti nella domanda e offerta del platino.

Gli acquisti di platino da parte dell’industria automobilistica hanno registrato un rialzo del 14% dopo tre anni di discesa. Anche i consumi industriali sono aumentati dell’8% grazie alla richieste dei settori elettrici e della lavorazione del vetro. La gioielleria ha invece segnato un calo dell’1%; un andamento negativo è da registrare anche sul fronte del metallo per investimento.

Nel complesso la crescita della domanda di platino è stata un totale di 174,2 tonnellate.

L’offerta di platino è aumentata del 9% per complessive 164,6 tonnellate. Il Sud Africa ha diminuito le proprie produzione a causa di scioperi ed inondazioni, mentre le vendite russe sono più che raddoppiate a seguito della cancellazione delle restrizioni governative sull’export. In ogni caso il deficit di 9,6 tonnellate ha determinato l’esplosione del prezzo del metallo al livello record di 645 dollari l’oncia registrato nel gennaio 2003.

Gli acquisti di platino da parte dell’industria automobilistica aumenteranno con ogni probabilità anche quest’anno, data la tendenza da parte dei costruttori di sostituire il platino al palladio nelle marmitte di alcuni modelli.

Tuttavia un rallentamento dell’economia mondiale potrebbe influire negativamente sugli acquisti industriali, mentre l’aumento nel settore della gioielleria potrebbe essere intaccato dagli elevati prezzi del metallo. Con i previsti aumenti della produzione industriale, il mercato del platino dovrebbe quindi riequilibrarsi nel corso del 2004 con prezzi variabili tra i 550 e i 625 dollari l’oncia.

 

 

 

 

 


Il Platino in Gioielleria

 

Sebbene resti un elemento insostituibile in molti impieghi di natura scientifica e tecnologica, è nella gioielleria che il platino ha trovato la sua grande occasione. Già prima dell'Art Dèco la veloce crescita della domanda fece del platino un metallo sempre più costoso e raro; inoltre tale domanda non poteva essere soddisfatta anche a causa dello scoppio della Prima Guerra Mondiale, in seguito alla quale il platino fu dichiarato materiale strategico da parte dei paesi belligeranti.

Con le oscillazioni dovute alle variazioni della moda, alla disponibilità di materia prima e alle leggi di mercato, il platino ha continuato a ricoprire un ruolo molto importante nella gioielleria del nostro secolo.

L'Italia occupa un posto di primissimo piano: a livello europeo, infatti, il nostro paese risulta essere il primo importatore di orologi in platino, mentre sulla scena internazionale è preceduto soltanto dal Giappone e da Hong Kong. Per ciò che riguarda il settore orafo, invece, i nostri primati si spostano verso la produzione: ben il 47% dei gioielli in platino venduti negli Stati Uniti sono di fabbricazione italiana; altrettanto importante risulta essere il mercato giapponese, dove nel solo 1994 le esportazioni di gioielli Made in Italy sono aumentate del 213%.

Quando si parla di platino, è inevitabile ricorrere ad alcuni aggettivi, illuminanti riguardo alle caratteristiche fondamentali di questo metallo.

é raro: Infatti, ogni anno nel mondo vengono estratte circa 130 tonnellate di platino, rispetto alle 3300 tonnellate circa di oro. Attualmente esso proviene in massima parte dal Sud Africa, mentre, dai tempi della scoperta del metallo, la leadership della produzione è andata, nell'ordine, alla Colombia, alla Russia e al Canada.

Occorrono 8 settimane e 10 tonnellate di roccia per produrre una singola oncia (31,1 grammi) di platino, mentre si estraggono solo cinque tonnellate d’oro per ottenere la stessa quantità.

é puro: I gioielli in platino sono generalmente puri al 95%, a confronto l'oro a 18 carati è puro al 75%. Nessun metallo in gioielleria è utilizzato completamente puro, ma sotto forma di lega. Al contrario il platino, dando luogo a poche leghe, mantiene la sua purezza e non cambia aspetto o colore, conservando la propria brillantezza per anni.

Quanto detto sta ad indicare che un oggetto in platino contiene 950 parti di metallo puro e solo 50 di altri metalli in lega; l'oro a 18 carati, invece, contiene 750 parti di oro e 250 parti di altri metalli.

é pesante: Il suo peso specifico (21,45 g/cm3) è uno dei più elevati che si conoscano; si consideri che quello dell'oro (19,3 g/cm3)e quello dell'argento (10,5 g/cm3). Un cubo di 15 cm di platino pesa 75 Kg, più o meno il peso di una persona

é refrattario al calore: Il suo punto di fusione è collocato intorno ai 1772°C, contro i 1063°C dell'oro e i 961°C dell'argento, ed è il più elevati tra i metalli ad eccezione di alcuni platinoidi, quali l'osmio. Questo è il motivo per il quale, dopo la sua scoperta, non fu semplice riuscire a fonderlo e quindi a lavorarlo.

é inossidabile: Il platino risulta praticamente inattaccabile dalla quasi totalità degli acidi. E’ per questo motivo che, fin dal secolo scorso, il metallo viene utilizzato nella realizzazione dei bollitori per la concentrazione dell'acido solforico. Inoltre è evidente come una simile caratteristica sia particolarmente apprezzata in gioielleria.

é duttile: Oltre alla resistenza e alla densità, il platino ha un'altra considerevole caratteristica: la duttilità. Una volta fuso, può essere lavorato in fogli o fili sottilissimi, senza perdere la sua resistenza. Si consideri che da un grammo di metallo si può ricavare un filo di oltre due chilometri. Tale caratteristica ha permesso, tra l'altro, la realizzazione di tessuti in platino.

é anallergico: Grazie alle sue caratteristiche intrinseche, e alla sua purezza, è tollerato da qualunque tipo di pelle. Per lo stesso motivo viene largamente usato in campo medico (sono realizzati in platino, ad esempio, i pace-maker), infatti il platino non è attaccato dalla reazione ossidante del sangue, inoltre ha un'eccellente conduttività ed è compatibile con il tessuto vivente.  

è eterno: Il platino non si consuma e offre garanzie di sicurezza per l'incastonatura delle pietre preziose. Alcune delle gemme più preziose del mondo sono incastonate in platino, come il famoso diamante Koh-i-Noor (fig. 2.1), che fa parte dei gioielli della Corona inglese. Tutti i metalli preziosi si segnano nel tempo e il platino non fa eccezione. Tuttavia, mentre l'oro si rovina per dispersione e col tempo si consuma riducendo parzialmente il suo volume, il platino si segna per compressione e non perde assolutamente peso.

Per tutti questi motivi, primi fra tutti la rarità, il platino è un metallo particolarmente costoso. Ma ci sono altri fattori che concorrono in modo significativo nella determinazione del suo prezzo. Innanzitutto considerando l'alto grado di purezza ed il peso specifico, è calcolabile che la realizzazione di un orologio in platino richieda, rispetto ad un identico in oro, un'aggiunta supplementare di materia prima del 28,5%. Inoltre, restando in campo orologiero, si deve considerare che la fase di stampaggio di una cassa in platino comporta una particolare regolazione della pressa, una maggiore usura dell'utensile impiegato, una più accurata pulizia della strumentazione tecnica nonché tempi più lunghi e costi elevati per il riciclaggio degli scarti (da 8 a 10 settimane in rapporto ai pochi giorni necessari per il riciclaggio dell'oro; il costo medio è di 1,05 franchi svizzeri per grammo nel platino e di 0,09 franchi svizzeri per grammo nell'oro).

Complessivamente si può dire che la realizzazione di un orologio in platino è almeno tre volte più onerosa di quella di un orologio in oro, con ovvie conseguenze sul costo finale. Per una complessa serie di ragioni, che si possono ricavare da quanto è stato detto fino ad ora, i gioielli in platino restano appannaggio delle più importanti Case costruttrici e vengono realizzati in serie strettamente limitate.

 

 

 

 

 


 

La Lavorazione del Platino

 

La prima operazione che si compie in officina è la fusione del metallo; una volta liquido passa attraverso un circuito di raffreddamento ed esce allo stato solido in forma grezza. Dopo aver subito diversi processi diviene una lama sottile a maggiore superficie, consistente, ma al contempo facilmente lavorabile. La lama viene poi avvolta in matassa e tagliata longitudinalmente con l’ausilio di cesoie automatiche.

Il nastro così ottenuto può essere sottoposto a due differenti processi:

1)    Stampaggio e tranciatura: gli stampi sono montati su apposite presse le che imprimono la forma desiderata.

2)    Profilatura: particolari macchine, facendo scorrere il nastro attraverso dei rulli, producono profili tubolari di varia sezione.

In entrambi i casi si arriva ai cosiddetti “semilavorati”.

Il processo di microfusione consente invece di ottenere oggetti in  metallo partendo da un modello in cera. È la pratica più diffusa. La sua origine è antichissima, e nel corso dei secoli la tecnica è stata perfezionata sino a raggiungere un elevato grado di sofisticazione tecnologica. Si parte dalla progettazione del gioiello, che consente di individuare le linee e le forme che daranno vita alle creazioni.

Il progetto viene poi tradotto in realtà dal modellista, che realizza a mano un prototipo in cera o in un metallo malleabile (in genere ottone), facilmente lavorabili con frese, lime, seghetti, riproducendo anche il più piccolo particolare del disegno. Dal prototipo ottenuto si crea lo stampo in gomma, che consentirà di generare calchi in cera, per riprodurre più volte l’oggetto, in maniera fedele e precisa.  

I calchi vengono quindi montati su un’asta, sempre in cera, dando vita al “grappolo” o “alberello”, che viene posto all’interno di un cilindro d’acciaio riempito di acqua e gesso. Segue la cottura in forno, da cui si ottiene un guscio di gesso con al suo interno più cavità che riproducono in negativo l’esatta forma dei modelli (in forno la cera si scioglie, perciò si parla di “cera persa”). A questo punto il cilindro passa in un secondo forno dove viene colata nello stampo di metallo fuso, dopodiché viene immerso in una vasca piena d’acqua fredda dove il gesso si spacca per shock termico; i singoli pezzi vengono tranciati, o “sgrappolati” e si ottengono i semilavorati da microfusione.

I semilavorati, prodotti in officina o attraverso microfusione, vengono smistati ai reparti di finitura per l’ultimo ciclo del procedimento di produzione, che permette di cogliere e correggere eventuali imperfezioni e di completare il pezzo mediante l’assemblaggio con accessori, pietre, smalti e materiali vari, conferendo al gioiello l’aspetto definitivo. Si termina con la punzonatura, che consiste nell’imprimere ad ogni gioiello il titolo della lega ed il marchio identificativo del produttore.

La lavorazione del gioiello viene ultimata con operazioni di finitura e lucidatura, eseguite a mano o tramite macchine dette “buratti”.

 

 

 

 

                                                                                                                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

La Colata del Platino con Pietre

 

La fusione (o colaggio) con pietre non è più una novità nella produzione di gioielli, visti i vari vantaggi che presenta paragonata all’incassatura manuale.

Tutto il procedimento è stato sviluppato specificamente per la produzione industriale e per grandi quantità. I vantaggi di questa tecnica sono principalmente due:

1. la riduzione dei costi per l’incassatura. A seconda del tipo di incassatura, della preparazione del modello, del tipo e della qualità del taglio della pietra, i costi possono essere ridotti dal 50% al 90%.

2. La tenuta dell’incassatura risulta più solida, in quanto il metallo colato intorno alla pietra, restringendosi leggermente nel raffreddamento, esercita una forza di chiusura omogenea su tutta la pietra.

Esistono due principali tipologie di incassatura di pietre:

1. Le pietre sono posizionate nella gomma e la cera, una volta iniettata, scorre intorno. Togliendo le cere dalla gomma, le pietre risultano già incastonate.

2. Le pietre vengono incassate direttamente nella cera. Questo sistema è adatto per tutti i tipi di taglio delle pietre e anche per i vari tipi di incassatura.

Il procedimento: consiste innanzitutto nella corretta preparazione del modello tenendo in considerazione la giusta cera, infatti solamente alcuni tipi di cera d’iniezione sono adatti a questo procedimento.

Successivamente si procede con il posizionamento corretto e preciso delle pietre nella cera in modo. Importante è sottrarre il peso delle pietre da quello totale dell’alberino di cera, quando si calcola il peso del metallo necessario per la colata. Ovviamente cambia anche la preparazione del rivestimento, cioè le percentuali di calce e acqua.

E’ necessario aggiungere il Pro-Tech, un liquido di protezione per le pietre studiato per questa particolare tecnica di colata.

La temperatura di cottura dei cilindri viene abbassata leggermente per non alterare le pietre.

Dopo la colata, il cilindro va lasciato raffreddare a temperatura ambiente prima di rimuovere il rivestimento.

 

 

 

 

 

Caratteristiche Generali

 

 

Densità a 293 K

Punto di Fusione

Punto di Ebollizione

21.45 g/cm3

2045 K

4443 K

Durezza

Struttura

Tossicità

4.3 mohs

Cubica a Facce Centrate

-

Polarizzabilità

Resistività Elettrica

Conducibilità Termica

6.5 A3

10.6 µohm - cm [293 K]

71.6 J/m-sec-grado

Numero e peso atomico

Gruppo

Calore Specifico

78-195.08

Metalli di Transizione

0.133 J/gK

Calore di Fusione

Calore di Vaporizzazione

Calore di Atomizzazione

19.60 kJ/mol

510.0 kJ/mol

565 kJ/mole atomi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bibliografia

 

 

 

Siti internet consultati:

 

·              www.goldsmith.it

·              www.preciousplatinum.it

·              www.orologi.it

·              www.ing.unitn.it/~colombo/

·              www.mindat.org

 

 

Testi consultati:

·        “Enciclopedia Illustrata dei Minerali” ed.Accademia

·        Ullmann’s “Encyclopedia of industrial chemistry” ed. VCH

·        D. Snell- L.S.Ettre “Enciclopedia of Industrial Chemical Analysis”

·        M.B.Bever “Enciclopedia of Material Science and Engineering”