Development of a refractory mold based on chamotte/plaster for jewelry micro-casting with pre-set emeralds

• Autores: Carlina Sofía Londoño Montes, Mayerly Jhojana Fernández Torres, Elcy María Córdoba Tuta
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería, ISSN-e 2357-5328, ISSN 0121-1129, Vol. 26, Nº. 45, 2017, págs. 121-135
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Desenvolvimento de um revestimento de chamota/gesso para micro fundição de joias com esmeraldas pré-engastadas
  • Desarrollo de un revestimiento de chamota/yeso para microfundición de joyería con esmeraldas preengastadas
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  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    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).

  • English

    During the jewelry stone-in-place micro-casting process, the ceramic mold, which is composed of silica and plaster is stabilized at temperatures close to 650 °C, whereas the casting temperature of the precious metal alloy hovers around 1000 °C. Therefore, this type of micro-casting technique is not suitable for gems such as emeralds, since they are highly susceptible to damage at temperatures over 350 °C. In the face of this fact, the main purpose of the present work is to develop a refractory mold based on chamotte and plaster, which can be stabilized at low temperatures, in order to use it for the micro-casting of pre-set emeralds. To achieve this, the experimental methodology was divided into three phases: i) raw chemical materials, mineralogical, granulometric and thermal characterization; ii) preparation and characterization of chamotte-plaster-water mixtures, including the measurement of casting times, mechanical and microstructural properties, permeability, and resistance to thermal shock; and iii) evaluation of the resulting refractory mold in the micro-casting of pre-set emeralds. The results showed that the refractory mold with composition chamotte/plaster 75/25, an addition of 50 % of water to the dried mixture, and fine granulometry (-200 mesh) had a stabilization temperature of 350 °C. Furthermore, it is possible to subject the emeralds to the stone-in-place micro-casting process that employs the refractory mold developed here, with a thermal treatment that does not surpass the 350 °C, along with a low melting point (398 °C) for the precious metal alloy.

  • português

    Durante o processo de micro fundição de joias com pré-engaste de gemas, o molde cerâmico composto de sílice e gesso, estabiliza-se a temperaturas próximas a 650 °C, enquanto que a temperatura de vertido da liga lindo ronda os 1000 °C.

    Por tal motivo, este método não é apropriado para gemas como a esmeralda, dada a grande suscetibilidade desta ao dano quando se expõe a temperaturas superiores a 350 °C. Tendo em conta o anterior, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver um revestimento cerâmico de chamota/gesso que adquira estabilidade dimensional a baixas temperaturas, com o fim de implementar o método de pré-engaste de esmeraldas para a obtenção de peças de joalheria.

    A metodologia experimental dividiu-se em três etapas: i) caracterização química, mineralógica, granulométrica e térmica das matérias primas; ii) preparação e caracterização das misturas chamota-gesso-água, incluindo tempos de vertido e fraguado das pastas, junto à permeabilidade e resistência à compressão e ao choque térmico, e, além disso, análise microestrutural, e iii) avaliação do novo revestimento no processo de micro fundição com pré-engaste de esmeraldas.

    Encontrou-se que as condições mais adequadas para obter o revestimento chamota/gesso são: granulometria fina do refratário (100 % com passante malha 200), relação chamota/gesso 75/25 e adição de 50 % de água à mistura seca.

    Os resultados da pesquisa permitem concluir que é possível submeter às esmeraldas ao processo de micro fundição de joias, com gemas pré-engastadas, empregando o revestimento chamota/gesso desenvolvido aqui, cujo tratamento térmico não supera os 350 °C, assim como uma liga de metal lindo de baixo ponto de fusão (398 °C).