Study of the influence of cobalt in the high formability of the Au-Fe system

Abstract

RESUMEN: Históricamente el oro ha sido usado debido a las especiales propiedades que posee, entre las que se pueden resaltar su resistencia a medios agresivos (por ser altamente inerte), su buena conducción térmica y eléctrica, y porque además presenta un color llamativo. Sus principales aplicaciones se han dado en áreas como la economía (en el uso de monedas), en joyería, en electrónica y en odontología. Con el fin de mejorar las propiedades que presenta el oro, se fabrican aleaciones de éste con otros metales. Dentro de las nuevas aleaciones que se están desarrollando, se encuentra el sistema de aleaciones Au-Fe. En esta investigación se pretende profundizar en el estudio de la microestructura de las aleaciones Au-Fe y Au-Fe-Co, para lo cual, se fabricaron aleaciones base oro aleadas con 25% (p/p) Fe y se han comparado a nivel de estructura y conformabilidad con la aleación Au-24.5Fe-0.5Co (% p/p), con el fin de determinar la influencia de este último aleante (el cobalto). Las aleaciones se obtuvieron en horno de inducción con atmósfera controlada de argón, utilizando crisoles conductores revestidos con silicato de zirconio. Las muestras se caracterizaron en tres diferentes procesos: as-cast con tratamiento térmico a temperaturas de 900°C a una y tres horas respectivamente y as-cast centrifugada. Los resultados de conformabilidad al finalizar el proceso son 62% de deformación (en laminador) para la aleación Au-24.5Fe-0.5Co contra el 23% para el sistema Au-25Fe para las muestras obtenidas as-cast y con tratamiento térmico a 900°C por 1 hora. Las muestras as-cast centrifugadas presentaron una deformación de 75% con fractura dúctil en Au-25Fe y de 82% sin fractura en Au-24.5Fe-0.5Co. El anterior resultado es satisfactorio para el sistema con adición de cobalto, lo cual es altamente benéfico para diversas aplicaciones, sobretodo la joyería.

ABSTRACT: Since ancient times, gold has been used due to its especial properties. Among those properties are the resistance to corrosion (for being noble), its high electrical and thermal conductivity, and also its conspicuous coloration. Gold has been applied in a diversity of subjects such as economy, jewelry, electronic circuits and odontology. The fascinating properties of gold are likely to improve with the preparation of alloys; among those, the Au-Fe alloys constitute some of the most studied nowadays. In this research, we present our results concerning the microstructure of the Au-Fe and Au-Fe-Co alloys. We fabricated gold based alloys with 25% (weight) Fe and then compared their structure and formability to Au-24.5Fe-0.5Co (% weight) to determine the role of cobalt in the alloy. An induction furnace with controlled atmosphere (argon) and conductor crucibles coated with zirconium silicate was used. The samples were characterized by three processes: as-cast, with heat treatment (HT) at T=900°C (1h and 3h) and as-cast centrifuged. The formability results for the as-cast samples revealed a 23% deformation (rolling mill) for the Au-25Fe versus a 62% for the Au-24.5Fe-0.5Co alloy (HT-1h; T=900°C), whilst for the as-cast centrifuged sample revealed a 75% deformation with ductile fracture for the Au-25Fe versus an 82% without fracture for the Au-24.5Fe-0.5Co alloy. This result is particularly promissory for the applications in jewelry, showing that the addition of cobalt increases the formability of Au-Fe alloys.