Aleación amorfa que tiene la fórmula:

(Au1-x(Ag1-y Pdy)x)aCub((Si1-zBez)1-vPv)c

donde a,

b, c se encuentran en porcentajes atómicos y x, y, z, v y w se encuentran en fracciones del todo, y

donde a se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 25 y aproximadamente 75, b se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 10 y aproximadamente 50, y c se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 10 y aproximadamente 35, y

donde:

x se encuentra entre 0 y 0,5

y se encuentra entre 0 y 1

z se encuentra entre 0 y 0,5 y

v se encuentra entre 0 y 0,5

Aleaciones amorfas de solidificación en objetos de bulto a base de Au (oro).

Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente a unas composiciones de aleaciones amorfas de solidificación en masa novedosas, y más concretamente a unas composiciones de aleaciones amorfas de solidificación en masa basadas en Au (oro).

Antecedentes de la invención

Las aleaciones amorfas (o vidrios metálicos) se han preparado generalmente enfriándolas rápidamente por encima de las temperaturas de fusión a temperaturas ambientales. Generalmente, se han empleado velocidades de enfriamiento de 10⁵ºC/seg para obtener una estructura amorfa. Sin embargo, a unas velocidades de enfriamiento como estas, el calor no puede extraerse de las secciones gruesas, y, como tal, el grosor de los artículos hechos a partir de aleaciones amorfas se ha limitado a decenas de micrómetros en por lo menos una dimensión. Esta dimensión limitante se denomina generalmente espesor de fundición crítico, y puede relacionarse mediante cálculos del flujo de calor a la velocidad de enfriamiento (o velocidad crítica de enfriamiento) requerida para formar una fase amorfa.

Este espesor crítico (o velocidad crítica de enfriamiento) también puede utilizarse como medida de la procesabilidad de una aleación amorfa. Hasta principios de los noventa, la procesabilidad de las aleaciones amorfas resultaba bastante limitada, y las aleaciones amorfas se encontraban disponibles fácilmente sólo en forma de polvo o en tiras o láminas metálicas muy finas con unas dimensiones críticas inferiores a 100 micrómetros. Sin embargo, a principios de los noventa, se desarrolló una nueva clase de aleaciones amorfas que se basaba principalmente en sistemas de aleaciones de Zr y Ti. Se observó que estas familias de aleaciones tienen unas velocidades críticas de enfriamiento mucho menores, inferiores a 10³ºC/seg, y en algunos casos tan bajas como 10ºC/seg. Por consiguiente, resultó posible formar artículos con unos espesores de fundición críticos mucho mayores desde aproximadamente 1,0 mm hasta tan grandes como aproximadamente 20 mm. Como tal, estas aleaciones se conforman y funden fácilmente en objetos de tres dimensiones, y se denominan en general aleaciones amorfas de solidificación en masa.

Otra medida de procesabilidad para las aleaciones amorfas puede describirse definiendo un ?Tsc (región líquida super enfriada), que es una medida relativa de la estabilidad del régimen viscoso de un líquido de la aleación por encima de la transición del vidrio. ?Tsc se define como la diferencia entre Tx, la temperatura de inicio de la cristalización, y Tsc, la temperatura de inicio de la región líquida super enfriada. Estos valores pueden determinarse convenientemente utilizando técnicas calorimétricas estándares como las mediciones DSC a 20ºC/min. Para los fines de esta descripción, Tg, Tsc y Tx se determinan a partir de escaneos DSC (calorimetría por escaneado diferencial) estándares a 20ºC/min. Tg se define como la temperatura de inicio de la transición del vidrio, Tsc se define como la temperatura de inicio de la región líquida super enfriada, y Tx se define como la temperatura de inicio de la cristalización. También pueden utilizarse otras velocidades de calentamiento como 40ºC/min, ó 10ºC/min mientras la física básica de esta técnica siga siendo válida. Todas las unidades de temperatura son en ºC. Generalmente, una ?Tsc mayor se asocia con una velocidad crítica de enfriamiento menor, aunque existe una cantidad significativa de dispersión a valores de ?Tsc de más de 40ºC. Las aleaciones amorfas de solidificación en masa con una ?Tsc superior a 40ºC, y preferentemente superior a 50ºC, y todavía más preferentemente una ?Tsc de 70ºC y más resultan muy deseables debido a la relativa facilidad de fabricación.

Otra medida de procesabilidad es el efecto de diversos factores en la velocidad crítica de enfriamiento. Por ejemplo, el nivel de impurezas en la aleación. La tolerancia de las impurezas químicas, como el oxígeno, pueden tener un mayor impacto en la velocidad crítica de enfriamiento, y, a su vez, la producción adecuada de aleaciones amorfas de solidificación en masa. Las aleaciones amorfas con menos sensibilidad a tales factores resultan preferentes por tener una mayor procesabilidad.

Aunque se han descrito una serie de formulaciones de aleaciones amorfas de solidificación en masa diferentes en base a estos principios, ninguna de estas formulaciones se ha basado en Au (oro). Por consiguiente, existe una necesidad de desarrollar aleaciones amorfas de solidificación en masa basadas en Au que puedan utilizarse como metales preciosos.

US 5.593.514 describe unas aleaciones de metal amorfas ricas en un metal noble que se preparan mediante un procesamiento de solidificación rápida. Las aleaciones tienen por lo menos una composición ternaria con la fórmula M_aG1_bG2_c, en la que M es por lo menos un elemento seleccionado de entre el grupo que consiste en Ag, Au, Ru, Os, Rh, Ir, Pd y Pt, y G1 es por lo menos un elemento seleccionado de entre el grupo que consiste en B, C, Cu, Ni, Si, y Be, y G2 es por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en Y, los lantánidos, Zr, Hf, Ca, Mg, Ti, Nb, y Ta. Los subíndices a, b y c son porcentajes atómicos; a toma valores de entre 70 y 80 por ciento, y b y c toman valores de entre 5 y 15 por ciento cada uno.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere a unas aleaciones amorfas de solidificación en masa basadas en Au (oro).

En una forma de realización de ejemplo, las aleaciones basadas en Au tienen un contenido mínimo de Au superior al 75% en peso.

En una forma de realización de ejemplo, las aleaciones basadas en Au son unas aleaciones ternarias Au-Cu-Si.

En otra forma de realización de ejemplo, el sistema ternario Au-Cu-Si se extiende a unas aleaciones más altas añadiendo uno o más elementos de aleación.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a unas aleaciones amorfas basadas en Au (vidrios metálicos) y concretamente a unas aleaciones amorfas que solidifican en masa (vidrios metálicos en masa), que se denominan aleaciones basadas en Au (oro) en la presente memoria.

La expresión "amorfas o amorfas que solidifican en masa" tal como se utiliza en la presente memoria en referencia a la aleación de metal amorfa significa que las aleaciones de metal son por lo menos amorfas en un quince por ciento en volumen. Preferentemente la aleación de metal es por lo menos amorfa en un noventa y cinco por ciento, y más preferentemente aproximadamente amorfa en un cien por cien en volumen.

Las aleaciones basadas en Au de la actual invención se basan en aleaciones basadas en Au ternarias y la extensión de este sistema ternario a aleaciones de un orden mayor por la adición de uno o más elementos de aleación. Aunque los componentes adicionales pueden añadirse a las aleaciones basadas en Au de esta invención, los componentes básicos del sistema de aleación basada en Au son Au, Cu, y Si.

Con estas aleaciones ternarias el contenido de oro puede variarse para obtener aleaciones de oro de 14 quilates, 18 quilates, y 20 quilates, el contenido típico de Au de uso común en las aplicaciones de joyería. En una forma de realización preferente de la invención, las aleaciones basadas en Au tienen un contenido mínimo de Au superior al 75% en peso.

Aunque pueden utilizarse una serie de combinaciones Au-Cu-Si diferentes en las aleaciones basadas en Au de la actual invención, para aumentar la facilidad de fundir tales aleaciones en objetos de bulto de mayor tamaño, y para un aumento de una procesabilidad, resultan preferentes las aleaciones basadas en Au que comprenden un intervalo medio de contenido de Au desde aproximadamente 25 hasta aproximadamente 75 en porcentaje atómico, un intervalo medio de contenido de Cu desde aproximadamente 13 hasta aproximadamente 45 en porcentaje atómico, y un intervalo medio de contenido de Si desde aproximadamente 12 hasta aproximadamente 30 en porcentaje atómico. Por consiguiente, en una forma de realización de la invención, las aleaciones basadas en Au de la actual invención comprenden Au en el intervalo comprendido entre aproximadamente 30 y aproximadamente 67 en porcentaje atómico; Cu en el intervalo comprendido entre aproximadamente 19 y aproximadamente 40 en porcentaje atómico; y Si en el intervalo comprendido entre aproximadamente 14 y aproximadamente 24 en porcentaje atómico. Resulta todavía más preferente una aleación...

1. Aleación amorfa que tiene la fórmula:

(Au_1-x(Ag_1-y Pd_y)_x)_aCu_b((Si_1-zBe_z)_1-vP_v)_c

donde a, b, c se encuentran en porcentajes atómicos y x, y, z, v y w se encuentran en fracciones del todo, y

donde a se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 25 y aproximadamente 75, b se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 10 y aproximadamente 50, y c se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 10 y aproximadamente 35, y

donde:

2. Aleación amorfa según se reivindica en la reivindicación 1, en la que a se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 29 y aproximadamente 70, b se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 15 y aproximadamente 45, y c se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 12 y aproximadamente 30, y en la que:

3. Aleación amorfa según la reivindicación 2, en la que a se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 31 y aproximadamente 64, b se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 22 y aproximadamente 36, y c se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 12 y aproximadamente 26, y en la que:

4. Aleación amorfa según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que la aleación es una aleación quinaria.

5. Aleación amorfa formada de una aleación que tiene la fórmula:

(Au_1-x(Ag_1-y Pd_y)_x)_aCu_bSi_c

donde a, b, c se encuentran en porcentajes atómicos y x, y, z, v, y w se encuentran en fracciones del todo, y

en la que a se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 25 y aproximadamente 75, b se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 10 y aproximadamente 50, y c se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 12 y aproximadamente 30, y donde x se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,0 y aproximadamente 0,5, e y se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,0 y aproximadamente 1,0.

6. Aleación amorfa según la reivindicación 5, en la que a se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 29 y aproximadamente 70, b se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 15 y aproximadamente 45, y c se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 13 y aproximadamente 25, y donde x se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,0 y aproximadamente 0,5, e y se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,0 y aproximadamente 1,0.

7. Aleación amorfa según la reivindicación 6, en la que a se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 31 y aproximadamente 64, b se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 22 y aproximadamente 36, y c se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 14 y aproximadamente 22, y donde x se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,0 y aproximadamente 0,5, e y se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,0 y aproximadamente 1,0.

8. Aleación amorfa según cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en la que x se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,0 y aproximadamente 0,3, e y se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,0 y aproximadamente 0,9.

9. Aleación amorfa según la reivindicación 8, en la que x se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,05 y aproximadamente 0,15, e y se encuentra en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,0 y aproximadamente 0,8.

10. Objeto de aleación amorfa que tiene un espesor de por lo menos 0,1 mm en su dimensión menor formado de una aleación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

11. Objeto de aleación amorfa que tiene un espesor de por lo menos 0,5 mm en su dimensión menor formado de una aleación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

12. Método para fabricar una aleación amorfa que tiene por lo menos un 50% de fase amorfa que comprende las etapas de:

13. Método según la reivindicación 12, en el que la velocidad de enfriamiento es inferior a 1.000ºC/seg.