Metalli Preziosi e Leghe Dentali

Il metodo migliore per rivelare la microstruttura delle leghe di platino utilizzate nel campo della gioielleria o in altre applicazioni è per mezzo dell’incisione elettrolitica. La soluzione satura di cloruro di sodio in acido cloridrico (al 37%) è di gran lunga la soluzione elettrolitica più utilizzata. Tuttavia è anche possibile utilizzare altri tipi di soluzione.
Le incisioni elettrolitiche possono essere considerate delle “corrosioni forzate”, ove la superficie campione preventivamente lucidata corrode in modo non omogeneo, portando alla luce caratteristiche microstrutturali diverse da zona a zona. La superficie corrode in maniera selettiva come conseguenza del differente orientamento dei grani, dei difetti cristallini quali le dislocazioni o grani di confine, le regioni lavorate a freddo e seconde fasi.

In genere viene effettuata tramite alimentazione elettrica DC ove il campione funge da anodo. Ad ogni modo, per leghe di platino nella soluzione satura di NaCl/HCl i risultati migliori si ottengono utilizzando corrente alternata. Il grado di incisione elettrolitica dipende dal voltaggio applicato e dal tempo di incisione. Come contro elettrodo può essere utilizzata la grafite. I risultati migliori si ottengono quando il voltaggio è compreso tra 0,1 e 10 Volt con alimentazione elettrica di almeno 10 A. Il campione immerso nella soluzione deve essere tenuto sotto una cappa aspirante e collegato al secondo elettrodo.
Uno dei vantaggi dell’incisione elettrolitica è che il processo può essere interrotto quando necessario per controllare i risultati ottenuti e riavviato in modo da ottenere il risultato ottimale in modo graduale, pratica che non è sempre possibile con i reagenti chimici.

Altri equipaggiamenti
Al fine di eseguire analisi metallografiche un laboratorio deve essere equipaggiato con macchinari per smerigliatura e pulitura che consentano l’utilizzo di carte abrasive e panni lucidanti e un microscopio ottico metallografico dotato di sistema digitale di acquisizione dell’immagine. Una sega di precisione a dischi circolari diamantati potrebbe tornare molto utile per la preparazione di piccoli pezzi. I laboratori più attrezzati possono disporre di equipaggiamenti più sofisticati come sistemi automatici per la preparazione dei campioni e microscopi ottici più potenti.

Indagine metallografica della microstruttura
Lavorazioni di tempra e trattamenti termici provocano cambiamenti significativi alla microstruttura delle leghe da un punto di vista della colata. In particolare, i dendriti non sono più visibili. La struttura di ricristallizzazione risultante dai trattamenti termici effettuati dopo la lavorazione di tempra è ben rivelata nella maggior parte delle leghe di platino mediante la soluzione per incisione elettrolitica. Quest’informazione è fondamentale quando si programmano i cicli di lavorazione, al fine di controllare la dimensione del grano. Inoltre, l’analisi metallografica è necessaria per caratterizzare possibili difetti quali inclusioni, porosità, cricche ecc.

Casistica: microstruttura di due leghe di platino per uso commerciale
Le microstrutture di as-cast (da stampo) 95% platino-5% lega di rame per gioielli e 70% platino-29,8% lega di iridio ad alta temperatura per uso industriale sono state trattate con incisione elettrolitica. In entrambi i casi è stata usata la soluzione di incisione. Nei due casi, i grani sono micro segregati e dendritici. La lega ricristallizza quando il metallo viene temprato e trattato termicamente. Utilizzando la metallografia, la temperatura e la durata del trattamento termico possono essere regolate per ottenere una grandezza del grano idonea.

Limiti della tecnica di incisione
Vale la pena ricordare che non in tutti i casi la preparazione metallografica è in grado di rivelare tutte le caratteristiche microstrutturali. Quindi spesso è necessario avvalersi di altre tecniche analitiche come il microscopio elettronico a scansione (SEM), il microscopio elettronico a trasmissione (TEM) o la diffrazione a raggi X (XRD) per ottenere quadro micro strutturale completo.

Nota: questo è un estratto revisionato tratto da una presentazione al 24esimo Simposio di Santa Fe.

PAOLO BATTAINI
Ingegnere nucleare, è consulente in analisi dei guasti in svariati campi industriali.
È il responsabile «Ricerca e Sviluppo» di 8853 Spa Milano, per la produzione di leghe per l’odontoiatria e prodotti semifiniti in oro, platino e leghe di palladio.
E’ professore di «Tecnologie di lavorazione dei metalli preziosi» presso l’Università di Milano-Bicocca.

Targa premio conferita all’Ing. Battaini lo scorso anno.