Facoltà di
Ingegneria
Corso di Laurea
Specialistica in Ingegneria dei Materiali
Corso di
metallurgia dei metalli non ferrosi
Docente: Prof. Diego Colombo Elena Santuliana
117382
Anno Accademico 2004/2005
Il Platino nella Marmitta Catalitica
Applicazioni Mediche del Platino
La Colata del Platino con Pietre
Introduzione
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 (
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.
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|
|
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
|
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
|
|
|
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
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
(
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.
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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
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 (
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
é refrattario
al calore: Il suo punto di fusione è collocato intorno ai
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
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”.
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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:
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”