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Nuevos materiales

Orfebrería multicolor

El polvo de oro mezclado con otros metales resulta en aleaciones de diversos colores destinadas a la fabricación de joyas

MIGUEL BOYAYANA simple vista, las piezas de oro coloreado parecen piedras de colores sorprendentes, que pueden cambiar de tonalidad según cómo incida la luz sobre ellas. Azules de varios matices, púrpura y otros colores se surgen de un innovador proceso que, en lugar de la fundición que se emplea en la joyería tradicional, echa mano de una técnica de molienda en alta frecuencia para producir polvos utilizados en la fabricación de joyas de colores. Para lograr el amarillo o el rojo, se mezcla el oro con plata o cobre, aleaciones bastante utilizadas tradicionalmente. En tanto, para la obtención de colores diferenciados como el púrpura, el oro se mezcla con aluminio. Con el agregado de hierro se obtiene el color azul, con cromo el verde oliva y con cobalto el negro. “La elección del metal depende del color deseado”, explica el ingeniero metalúrgico Edval Gonçalves de Araújo, de la empresa Jackie-O Joias, quien desde 2003 investiga la técnica destinada a la obtención del oro de colores, inicialmente en colaboración con el también ingeniero metalúrgico Ricardo Mendes Leal Neto y la física Eneida da Graça Guilherme. “La alteración de algunas condiciones de procesamiento permite obtener un verde intenso también con cobalto, por ejemplo”, explica Leal Neto, investigador del Instituto de Investigaciones Energéticas y Nucleares (Ipen, sigla en portugués) y socio en la empresa Alluvium.

La mezcla del oro con otros metales es necesaria porque el oro puro, de 24 quilates, es extremadamente flexible. “Es un metal tan maleable que si se estirasen tan sólo 30 gramo el resultado sería un hilo superfino de 100 kilómetros de extensión”, dice Araújo. El de 18 quilates, empleado en la fabricación de joyas, esta compuesto por un 75% de oro y un 25% de otros metales. La misma proporción se usa en la nueva técnica que dispensa la metalurgia de fundición para la obtención de las aleaciones de oro. “Los metales que componen el 25% restante, en lugar del cobre, la plata, el paladio y el platino empleado en la orfebrería convencional, fueron reemplazados por cromo, hierro y cobalto, entre otros”, informa Araújo.

La primera etapa del proceso es la formación de la aleación mediante la molienda de alta energía. Dentro de un molino vibratorio, pequeñas esferas de acero entran en colisión y suministran energía a la mezcla de polvos para formar la aleación en estado sólido. Al cabo de algunas horas, cada partícula de polvo exhibe la misma composición química de todo el material. Ese polvo que sale del molino va a una prensa donde se lo compactado a una presión de entre 2 y 7 toneladas por centímetro cuadrado, donde se hacen piezas en su formato final o chapas de 20 por 25 milímetros y 1,3 milímetro de espesor. Se calientan las piezas en horno debajo de la franja de fusión, una etapa denominada sinterización o quema. En el caso de las chapas, luego de la sinterización, pueden ser laminadas, llegando hasta a 0,1 milímetro de espesor, y trabajadas con procesos convencionales de orfebrería para formar las joyas.

Cuando las piezas salen del horno son blancas. El color de la aleación solamente aparece cuando el material recibe tratamientos térmicos en temperaturas que varían de 100 a 700 grados Celsius (ºC), formando óxidos superficiales en los diferentes colores. La misma pieza puede tener un color homogénea o tonos en degradé. Este proceso permite cambiar el color de la joya de acuerdo con el gusto del cliente. Una alianza blanca de compromiso, por ejemplo, puede transformarse en dorada en el casamiento. O también en los colores púrpura, azul claro, azul escuro, gris y negro. Para que las joyas de colores tengan protección contra el desgaste natural de los óxidos metálicos, se desarrolló una resina especial, que funciona como una especie de sellador, para recubrir las piezas acabadas.

Una de las ventajas de utilizar la técnica de molienda de alta energía en la fabricación de joyas es la obtención de aleaciones que, mediante el empleo de las técnicas tradicionales de fundición, requerirían temperaturas de fusión completamente distintas. Si en el proceso de fundición convencional se utilizasen metales tales como el hierro, el cobalto y el níquel, la temperatura de fusión sería superior a los 1.200 ºC. En tanto, con el polvo de la liga producido por molienda, la temperatura de sinterización se ubica en torno de los 1.000 ºC.

Con la molienda de alta energía técnica, también conocida como mechanical alloying, es posible producir varias aleaciones metálicas. La técnica forma parte de un área conocida como metalurgia del polvo y se usa por ejemplo en la fabricación de autopartes. A tal fin, los polvos de acero, hierro y bronce son compactados en una prensa hidráulica de alto tonelaje para moldear la pieza, que va luego a un horno con atmosfera controlada para la sinterización del material. A partir de allí se efectúan las operaciones de acabado y la pieza está lista. “El proceso no es nuevo, pero todavía no había sido utilizado para la obtención de aleaciones de oro en colores”, dice Leal Neto.

EDUARDO CESARAlta energía
Araújo aplicó este proceso de molienda de alta energía durante la maestría realizada en el Ipen, a comienzos de la década de 1990. Eligió dicha técnica para la producción de un agente expansor para argamasas elaborado con escoria de aluminio, destinado a la construcción civil, un proyecto apoyado por la FAPESP, iniciado en 2001 y culminado en 2002 (lea Pesquisa FAPESP nº 81). Leal Neto trabajó con compuestos intermetálicos, categoría en que se encajan algunas aleaciones de oro de colores, durante su doctorado en el Centro de Ciencia y Tecnología de Materiales del Ipen, comenzado en 1993.

Ambos juntaron los conocimientos en el área y con la colaboración de Eneida Guilherme crearon la empresa Regulus Ars, con el objetivo de de obtener aleaciones de oro de colores, un proyecto financiado por la FAPESP en la modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe), que empezó en noviembre de 2003. Durante la primera fase, lograron obtener polvos y pequeñas muestras sólidas en azul, rojo y púrpura. Cuando el proyecto pasó a la segunda fase, la empresa se instaló en el Centro de Innovación, Emprendedorismo y Tecnología (Cietec), con sede en el Ipen, en el campus de la Universidad de São Paulo, en la capital paulista. Paralelamente, otro proyecto Pipe, coordinado por Araújo, destinado a la fabricación de objetos de oro de colores, fue aprobado en 2004.

La colaboración entre los socios de Regulus caducó en 2006. Dos nuevas empresas nacieron de esa escisión. Leal Neto y otros socios crearon Alluvium, con sede en el Cietec hasta julio de este año, y dieron proseguimiento al primer proyecto Pipe, culminado en abril de 2008. “Fabricamos algunas joyas para demostrar la factibilidad de la técnica”, dice Leal Neto. Araújo creó la empresa Jackie-O, instalada en la Incubadora Tecnológica de Empresas de Sorocaba (Intes), interior paulista. Con la nueva empresa, dio continuidad al proyecto Pipe que coordinaba, culminado en julio de este año.

El proceso para la fabricación de los polvos de oro de colores es el mismo utilizado por ambas empresas. Pero a partir de allí, tanto Alluvium como Jackie-O empezaron a desarrollar sus propias aleaciones y técnicas para la obtención de los productos de oro de colores. Actualmente los socios de Alluvium se abocan a la búsqueda de colaboraciones para desarrollar aplicaciones para el material. “Una de nuestras futuras asociaciones será con la joyera Silvia Furmanovich”, dice Leal Neto. “Como a ella le gusta trabajar con nuevos materiales, confía mucho en las posibilidades de utilización de los polvos de oro de colores en joyas diferenciadas”. Además de fabricar insumos para la confección de joyas, la empresa tiene como estrategia desarrollar la aplicación del producto en otras áreas, como la cerámica. En este caso, los pigmentos se emplearían en la pintura de azulejos de alta calidad. De acuerdo con Leal Neto, hay que hacer un trabajo de marketing para que el consumidor conozca el oro de colores, ya que inicialmente los engastes de colores mezclados con el oro amarillo pueden confundirse con resinas y otros materiales menos nobles.

Araújo también apuesta a la divulgación para sacar sus piezas de oro de colores al mercado. En sociedad con el orfebre Rodolfo Penteado y el ingeniero de materiales Oswaldo Vilela da Silva Junior, desarrolló una colección compuesta de aros, pendientes, collares y alianzas. La propia empresa Jackie-O se encargará de la producción y distribución de las joyas de colores. “Esperamos sacar nuestro producto al mercado a fin de año”, dice Araújo. A tal fin contrató a una empresa júnior de la Escuela de Comunicación y Artes de la Universidad de São Paulo, que hará una planificación de comunicación del producto, y cuenta con la consultoría de la Fundación Getúlio Vargas, encargada del análisis mercadológico.

Los proyectos
1. 
Obtención de aleaciones de oro de colores por molienda de alta energía (nº 03/02133-6); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coordinador Eneida da Graça Guilherme –Alluvium; Inversión R$ 325.664,02 (FAPESP)
2. Proceso para manufactura de objetos de oro de colores (nº 04/14290-1); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coordinador Edval Gonçalves de Araújo – Jackie-O; Inversión R$ 497.965,02 (FAPESP)

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