Ir al menú de navegación principal Ir al contenido principal Ir al pie de página del sitio

Vol. 26 Núm. 45 (2017)

Articulos

Desarrollo de un revestimiento de chamota/yeso para microfundición de joyería con esmeraldas preengastadas

https://doi.org/10.19053/01211129.v26.n45.2017.6421

Publicado 2017-04-30

  • Carlina Sofía Londoño-Montes
    • ,
  • Mayerly Jhojana Fernández-Torres
    • ,
  • Elcy María Córdoba-Tuta

Carlina Sofía Londoño-Montes
Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga-Santander, Colombia).

Mayerly Jhojana Fernández-Torres
Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga-Santander, Colombia).

Elcy María Córdoba-Tuta
Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga-Santander, Colombia).

Resumen

Durante el proceso de microfundición de joyería con preengaste de gemas, el molde cerámico compuesto de sílice y yeso se estabiliza a temperaturas cercanas a 650 °C, mientras que la temperatura de vertido de la aleación preciosa ronda los 1000 °C. Por tal motivo, este método no es apropiado para gemas como la esmeralda, dada la gran susceptibilidad de esta al daño cuando se expone a temperaturas superiores a 350 °C. Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue desarrollar un revestimiento cerámico de chamota-yeso que adquiera estabilidad dimensional a bajas temperaturas, con el fin de implementar el método de preengaste de esmeraldas para la obtención de piezas de joyería.

La metodología experimental se dividió en tres etapas: i) caracterización química, mineralógica, granulométrica y térmica de las materias primas; ii) preparación y caracterización de las mezclas chamota-yeso-agua, incluyendo tiempos de vertido y fraguado de las pastas, junto a la permeabilidad y resistencia a la compresión y al choque térmico, y. además, análisis microestructural, y iii) evaluación del nuevo revestimiento en el proceso de microfundición con preengaste de esmeraldas. 

Se encontró que las condiciones más adecuadas para obtener el revestimiento chamota/yeso son: granulometría fina del refractario (100 % con pasante malla 200), relación chamota/yeso 75/25 y adición de 50 % de agua a la mezcla seca.

Los resultados de la investigación permiten concluir que es posible someter las esmeraldas al proceso de microfundición de joyería, con gemas preengastadas, empleando el revestimiento chamota-yeso desarrollado aquí, cuyo tratamiento térmico no supera los 350 °C, así como una aleación de metal precioso de bajo punto de fusión (398 °C).

Palabras clave

Chamota, Microfundición, Molde refractario, Preengaste de esmeraldas, Yeso

PDF (English) XML (English)

Citas

  1. H. Schuster, “Problems, causes and their solutions on stone-in-place casting process: latest developments”, in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp. 315-321, 2000.
  2. I. Mckeer, “Stone-in-place casting: the investment perspective”, in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp. 293-314, 2004.
  3. H. Shuster, “Stone-In-Place Casting for High-End Jewelry,” in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp. 283-294, 2008.
  4. J. Daza, Estudio de las variables determinantes en la tolerancia de las esmeraldas colombianas al método de gemas pre-engastadas para el proceso de microfundición, M.Sc. Thesis, Escu. Ing. Metal., UIS, Bucaramanga, Colombia, 2015.
  5. E. Gavrilenko, Condiciones de formación y caracterización comparativa con las esmeraldas de otros orígenes, Ph.D. Thesis, Dept. Ing. Geol., Univ. Polit. Mad., Madrid, Spain, 2003.
  6. C. Aurisicchio, O. Grubessi, and P. Zecchini, “Infrared spectroscopy and crystal chemistry of the beryl group,” The Can. Mine., vol. 32, p. 55, 1994.
  7. G. R. Rossman, “Joaquinite: The Nature of its Water Content and the Question of Four-Coordinated Ferrous Iron,” Amer. Miner., vol. 60, pp. 435-440. EE.UU., 1975.
  8. J. C. Zwaan, “Gemmology, geology and origin of the Sandawana emerald deposits, Zimbabwe,” Scr. Geol., vol. 131, pp. 1-211, 2006.
  9. D. M. Adams, and I. R. Gardner, “Single-crystal vibrational spectra of beryl and dioptase,” J. Chem. Soc., Dalton Trans., vol. 14 (14), pp. 1502-1505, 1974. DOI: http://doi.org/10.1039/DT9740001502. DOI: https://doi.org/10.1039/dt9740001502
  10. R. D. Aines, and G. R. Rossman, “The high temperature behavior of water and carbon dioxide in cordierite and bervl,” Amer. Min., vol. 69, pp. 319-327, 1984.
  11. G. Giuliani, C. France-Lanord, J. L. Zimmermann, A. Cheilletz, C. Arboleda, B. Charoy, P. Coget, F. Fontan, and D. Giard, “Fluid Composition, δD of Channel H2O, and δ18O of Lattice Oxygen in Beryls: Genetic Implications for Brazilian, Colombian, and Afghanistani Emerald Deposits,” Inter. Geo. Rev., vol. 39 (5), pp. 400-424, May. 1997. DOI: http://doi.org/10.1080/00206819709465280. DOI: https://doi.org/10.1080/00206819709465280
  12. M. Kolli, M. Hamidouchea, G. Fantozzib, and J. Chevalierb, “Elaboration and characterization of a refractory based on Algerian kaolin,” Cera. Inter., vol. 33 (8), pp. 1435-1443, Dec. 2007. DOI: http://doi.org/10.1016/j.ceramint.2006.06.009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2006.06.009
  13. V. Lee, and T. Yeh, “Sintering effects on the development of mechanical properties of fired clay ceramics,” Mat. Scie. and Engi., vol. 485 (1-2), pp. 5–13, Jun. 2008. DOI: http://doi.org/10.1016/j.msea.2007.07.068. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.07.068
  14. Y. Kobayashi, O. Ohira, Y. Ohashi, and E. Kato, “Effect of firing temperature on bending strength of porcelains for tableware,” Jou. of the Ame. Cera. Soc., vol. 75 (7), pp. 1801-1806, Jul. 1992. DOI: http://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1992.tb07200.x. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1992.tb07200.x
  15. C. Londoño, Diseño de un procedimiento de fabricación del revestimiento refractario para adaptar el método de gemas pre-engastadas a las esmeraldas colombianas, M.Sc. Thesis, Escu. Ing. Metal., UIS, Bucaramanga, Colombia, 2016.
  16. R. Carter, “¿Does investment permeability impact jewelry castings?,” in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp. 105-119, 2004.
  17. ASTM, Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates, ASTM C136/C136M – 14, 2014.
  18. R. Carter, “Effects of changing the water to powder ratio on jewelry in investments,” in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp. 31-47, 2001.
  19. H. Chattopadhyay, “Estimation of solidification time in investment casting process,” Adva. Manu. Techn., vol. 55 (1-4), pp. 35-38, Jul. 2010, DOI: http://doi.org/10.1007/s00170-010-3057-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-010-3057-9
  20. ASTM, Standard Test Methods for Physical Testing of Gypsum, Gypsum Plasters and Gypsum Concrete, ASTM C 472-99, 2014.
  21. American Fuondry Society INC., Manual de arenas para fundición, Schaumburg, 1967, pp. 11-12, 29-42.
  22. ASTM, Standard Test Method for Quantitatively Measuring the Effect of Thermal Shock and Thermal Cycling on Refractories, ASTM C1171 – 05, 2011.
  23. M. Fernández, Obtención de una aleación preciosa de bajo punto de fusión para uso en el proceso de micro-fundición con esmeraldas colombianas pre-engastadas, M. Sc. Thesis, Escu. Ing. Metal., UIS, Bucaramanga, Colombia, 2016.
  24. A. Luikov, A. G. Shashkov, L. L. Vasiliev, and Y. E. Fraiman, “Thermal conductivity of porous systems,” Inter. Jour. of Heat Mass Tran., vol. 11 (2), pp. 117-140, Feb. 1968. DOI: http://doi.org/10.1016/0017-9310(68)90144-0. DOI: https://doi.org/10.1016/0017-9310(68)90144-0
  25. C. Schacht. Refractories Handbook”, Ed. Boca Ratón, FL: CRC Press, 2004.
  26. S. J. Stevens, R. J. Hand, and J. H. Sharp, “Polymorphism of silica,” Jour. Mat. Scie., vol. 32 (11), pp. 2929-2935, 1997. DOI: http://doi.org/10.1023/A:1018636920023. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1018636920023
  27. R. Loewen, “The effect of Additives on the High Temperature Chemistry of Investment Materials,” in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp. 181-204, 1999.
  28. Z. Aljubouri, and A. Al-Rawas. “Physical Properties and Compressive Strength of the Technical Plaster and Local Juss,” Iraqi Journal of Earth Sciences, vol. 9 (2), pp. 49-58. 2009. DOI: https://doi.org/10.33899/earth.2009.5489
  29. J. Chan, et al. “Water of Hydration Dynamics in Minerals Gypsum and Bassanite: Ultrafast 2D IR Spectroscopy of Rocks,” Jour. of the Amer. Chem. Soc., vol. 30, pp. 9694-9703, 2016. DOI: http://doi.org/10.1021/jacs.6b05589. DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.6b05589
  30. R. Carter, “Effects of changing the water-to-powder ratio on jewelry investments,” in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp. 30-47, 2001.
  31. C.A. Strydom, et al, “The thermal dehydration of synthetic gypsum,” Elsevier, vol. 269-270, pp. 631-638, 1995. DOI: http://doi.org/10.1016/0040-6031(95)02521-9. DOI: https://doi.org/10.1016/0040-6031(95)02521-9
  32. W. Luk, and B. Darvell, “Effect of burnout temperature on strength of gypsum-bonded investments,” Elsevier, vol. 19, pp. 552-557, 2003. DOI: http://doi.org/10.1016/S0109-5641(02)00104-5. DOI: https://doi.org/10.1016/S0109-5641(02)00104-5
  33. S. Pattnaik, D. Benny Karunakar, and P. K. Jha, “Developments in investment casting process - A review,” Jour. of Mat. Proce. Techn., vol. 212 (11), pp. 2332-2348, Nov. 2012. DOI: http://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2012.06.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2012.06.003
  34. A. Kolomeisky, and S. Kazantsev, “Physycal-chemical analysis of the factors influencing the behavior of flasks during heating in the jewelry casting process. Development of the optimal model of burnout furnace,” in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp 253-264, 2004.
  35. B. Yaman, and M. Cigdem, “Effect of particle size variations of gypsum bonded investment powders on metallurgical quality of investment castings,” Inte. Jour. of Cast Met. Rese., vol. 23 (1), pp. 60-65, Feb. 2010. DOI: http://doi.org/10.1179/136404609X12505973099052. DOI: https://doi.org/10.1179/136404609X12505973099052
  36. C. Schacht, Refractories Handbook, CRC Press, 2004. ISBN 9780824756543. DOI: https://doi.org/10.1201/9780203026328
  37. P. Horton, “Investment Power Technology – The present and the future,” in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp. 213-239, 2001.
  38. M.M.A. Rafique, and J. Iqbal. “Modeling and simulation of heat transfer phenomena during investment casting”, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 52 (7-8), pp. 2132-2139, Mar. 2009. DOI: http://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.11.007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.11.007
  39. P. Dubois, et al. “Temperatura measurements in mold cavities during vacuum-assisted, static pouring of 14 yellow gold”, in Santa Fe Symposium, Albuquerque, EE.UU., pp. 131-156, 2002.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.