Stato dell’arte

Le leghe di palladio sono state al centro dell’attenzione al simposio di Santa Fe, in particolare nel 2006 e nel 2009 anni in cui la richiesta di Pd nel settore della gioielleria ha registrato una rapida crescita. Sono stati pubblicati diversi documenti sul mercato [1], sul processo di microfusione [2-4]
e sulla fabbricazione e la lavorazione [5, 6] del palladio. Il primo studio sulla microfusione relativo alle leghe 950Pd è stato presentato da Fryé [4]. A causa delle limitate informazioni allora disponibili, lo scopo essenziale del documento era quello di ottenere una migliore comprensione delle caratteristiche
di colata delle leghe 950Pd utilizzate nel settore orafo. Il lavoro di Battaini [2] mirava a presentare le principali proprietà fisiche e chimiche delle leghe dentali basate su palladio e a trasferire l’esperienza acquisita nel campo odontoiatrico a quello dell’oreficeria.

Nel 2007 uno studio sulla microfusione delle leghe 950Pd è stato realizzato dal fem per conto della Palladium Alliance International (PAI). I risultati sono stati presentati in occasione del simposio di Santa Fe del 2008 e pubblicati nel 2009 [3]. Nella sezione che segue verranno sintetizzate le conclusioni
principali di questi studi.

2.1 Sfide di colata tipiche associate alle leghe di palladio 950

Il palladio 950 commerciale contiene Ru, Ga o Co come componenti principali. Nella Tabella 1 viene fornito un elenco delle leghe con le loro principali proprietà e caratteristiche.

Tabella 1:            Panoramica delle leghe di palladio commerciali tratta dalle schede tecniche dei loro produttori. AC = as-cast, CW = lavorazione a freddo, AN = ricottura.

Il rutenio (Ru) è un metallo del gruppo del platino dal colore bianco che lega bene con il palladio. Le leghe contenenti Ru mostrano una temperatura di fusione più elevata, in quanto il rutenio incrementa la temperatura del solidus e del liquidus in base al diagramma di fase binario. Il Ru ha una solubilità
limitata nel palladio; pertanto vengono prodotte solo leghe 950Pd-Ru. L’incremento dell’intervallo di fusione tramite l’aggiunta di Ru richiede temperature di colata più elevate rispetto al palladio puro. Ciò comporta una sollecitazione termica più elevata sui crogioli e i materiali di microfusione
durante la colata. L’intervallo di fusione di 950PdRu è molto ristretto, solo pochi gradi Celsius. Alcuni valori forniti nelle schede tecniche dei produttori per 950PdRu sono in contraddizione con le informazioni sul diagramma di fase. Ciò viene attribuito a ulteriori leganti non specificati o alla
difficoltà di determinare l’intervallo di fusione effettivo.

Durante la solidificazione si formano dendriti e il Ru viene segregato nel cuore di queste ultime e la fusione restante si arricchisce di Pd. Solitamente l’intervallo di fusione cresce a causa della segregazione, ma nel caso di 950PdRu ciò avviene in modo molto limitato. Di conseguenza la lega mostra
un congelamento quasi isotermico e quindi un riempimento dello stampo molto limitato durante la colata. Tale processo è stato investigato in dettaglio per 950PtRu [15].

Il Ru si dissolve nel palladio in modo da formare una soluzione solida. Le leghe Pd-Ru sono relativamente morbide a causa della piccola differenza nella dimensione dell’atomo di Pd e Ru. La durezza tipica è di circa 100-120 HV1 nella condizione di ricottura o as-cast. Per migliorare le proprietà meccaniche
vengono frequentemente utilizzate aggiunte di Gallio (Ga).

Il diagramma di fase binario di Pd con Ga viene mostrato nella Figura 1. Ga ha un punto di fusione molto basso (29 °C) e la sua aggiunta abbassa in modo significativo la temperatura del solidus e del liquidus di Pd. La solubilità massima in Pd è una percentuale in massa di Gallio pari a 8 ca.. A una
concentrazione di Ga più elevata si formano numerosi composti intermetallici in reazioni di fase complesse. Non sono noti studi sistematici sull’indurimento per precipitazione delle leghe a contenuto elevato di Pd nella letteratura aperta. Tali studi, tuttavia, sono disponibili per le leghe di Pt [16]
e i risultati possono essere trasferiti a quelle di Pd.

L’indurimento per precipitazione è ben noto e applicato per le leghe 950Pt [16, 17]. Tuttavia la superiorità del gallio nel palladio è più elevata che nel platino. Pertanto sono necessarie qualità più elevate di Ga per ottenere lo stesso livello di durezza – ovvero per un dato contenuto di Pd, ad esempio
950Pd, la durezza conseguibile è inferiore. La risposta all’indurimento di Pt legato con Ga è segnalata come instabile e pertanto classificata come non praticabile per un indurimento affidabile da parte di alcuni autori [16].

Figura 1:              Approccio tradizionale delle leghe di palladio dure con un contenuto di Ga più elevato. Sezione del sistema Pd-Ga (a sinistra) confrontata con il sistema Pt-Ga (a destra) calcolata utilizzando il database TCNOBL1 e ThermoCalc.

Prove sperimentali e indagini corrispondenti in un precedente studio del fem [3] si sono concentrate su due leghe, una con Ru/Ga e l’altra con Ag/Ga/Cu. Di conseguenza non è possibile trarre alcuna conclusione generale in ordine all’adeguatezza delle leghe per la colata di palladio in base alla composizione
della lega. Sulla base dell’analisi dei difetti nelle colate industriali, sembra che le leghe con un contenuto di gallio relativamente alto tendano ad avere una suscettibilità più elevata alla formazione di cricche nelle parti as-cast. La formazione di cricche si è rivelata un problema complesso. Una
failure analysis approfondita ha rivelato che il meccanismo sottostante è correlato alle proprietà e alle condizioni di colata particolari del materiale di microfusione. Si deve notare che le colate prive di cricche della lega Ru/Ga sono state ottenute n modo riproducibile durante prove di colata presso
il fem e sono inoltre ottenute in qualità elevata e in modo riproducibile da molti fonditori industriali che hanno cooperato al progetto.

Il silicio è un’impurità tipica che si verifica nei processi di microfusione. Se viene utilizzato materiale di scarto per la rifusione la rimozione di eventuali residui della microfusione è della massima importanza [2]. Tali residui di ossidi possono decomporsi durante la fusione, in particolare in condizioni
riducenti (gas di formatura: Ar/H
₂ or N
₂/H
₂) che devono essere evitate. L’ossigeno rilasciato passa in soluzione solida all’interno della fusione ed evapora durante la solidificazione formando una porosità del gas significativa. Il silicio forma un eutettico a punto di fusione basso (Pd + Pd
₃Si) a una temperatura di 782 °C. Tale eutettico sui bordi dei grani è responsabile delle crepe di ritiro. Un esempio del risultato catastrofico delle impurità di silicio viene mostrato nella Figura 2. L’albero di colata è diventato completamente fragile. Numerose cricche nelle parti provocano
più fratture che si verificano lungo i bordi dei grani interdendritici. Il numero 4 nella parte inferiore destra dell’immagine mostra l’incremento della concentrazione di Si determinata dall’analisi EDX.

Figura 2:              Frattura a caldo dovuta a contaminazione con residui della microfusione.

3 Processo di sviluppo

3.1 Identificazione di componenti della lega adeguati

Sono stati selezionati potenziali leganti nella tavola periodica degli elementi. Alcuni elementi hanno dovuto essere esclusi in quanto volatili, tossici, allergenici o radioattivi, troppo reattivi nelle condizioni tipiche della microfusione o insolubili. I principali requisiti per la nuova lega erano:

Intervallo di fusione sufficiente di almeno 25 K

Durezza media (130-160 HV1)

Struttura a grano fine

La lega 950PtRu è stata definita come riferimento per lo sviluppo delle nuove leghe 950Pd. 950PdRu è caratterizzata da un promettente colore grigio-argento rispetto al colore grigio della maggior parte delle leghe 950Pd. Contiene metalli del gruppo del platino al 100% e pertanto non richiede gas protettivo
durante la lavorazione. Tuttavia la fluidità della lega è molto bassa e alcuni produttori non la consigliano per la colata.

Tra i candidati restano solo pochi elementi. Per poter superare le scarse proprietà di colata di 950PdRu sono necessari i seguenti miglioramenti:

Ampliamento dell’intervallo di fusione  Aggiunta di Co, Fe o Cu

Miglioramento delle proprietà di colata, in particolare del riempimento dello stampo    Aggiunta di Co

Ottimizzazione della segregazione, riduzione delle reazioni alla microfusione     Aggiunta di Sn

Miglioramento del colore e della durezza            Aggiunta di Cr, Fe, B

Affinamento del grano  Aggiunta di Fe, W, Zr

Nella Figura 3 viene mostrato l’intervallo di fusione variabile di varie leghe 950Pd in cui il Ru viene sostituito da un terzo elemento (Me). Sul lato sinistro della figura troviamo la lega binaria 950PdRu; sul lato destro le leghe binarie 950PdMe. Alcuni elementi come Au hanno a malapena effetto sull’intervallo
di fusione e sulla temperatura del liquidus. Altri elementi (Ag, Cu,Cr) hanno un effetto medio sull’intervallo di fusione e sulla temperatura del liquidus. Nel caso del rame sono necessarie quantità relativamente alte per ottenere un effetto. Gli effetti maggiori si hanno con l’aggiunta di Co e Fe.
Tuttavia, a causa della loro tendenza all’ossidazione, la quantità deve essere limitata al 2% max.

Figura 3:              Effetto dell’aggiunta di leganti a 950PdRu. Il Ru è sostituito da un terzo elemento metallico (Me). L’asse X fornisce la quantità del terzo elemento in percentuale di massa. Calcolo effettuato utilizzando il database SNOB3 e ThermoCalc.

L’effetto della segregazione durante il processo di solidificazione può essere simulato tramite le cosiddette simulazioni di Scheil-Gulliver. L’intervallo di fusione effettivo di una lega solitamente aumenta, in quanto l’equilibrio termico completo che viene presunto nei diagrammi di fase dell’equilibrio
non viene conseguito durante un processo di raffreddamento relativamente rapido. Ciò comporta una variazione continua della composizione chimica della fase liquida mentre la solidificazione procedere e questo effetto può essere studiato tramite le simulazioni di Scheil-Gulliver. L’effetto di tali variazioni
della composizione non equilibrata della fusione sulla temperatura del solidus viene mostrato nella Figura 4 per una serie di leghe 950Pd-30Ru-Co,Fe. La 950Pd-Ru binaria mostra un intervallo di solidificazione molto stretto. L’aggiunta del 20 ‰ di Fe+Co riduce la temperatura del solidus e il processo
di segregazione si fa più pronunciato. La segregazione di Fe e Co nella fase liquida comporta una riduzione della temperatura del solidus effettiva e consente un intervallo di fusione di circa 30-100 K. Ciò sembra promettente in termini di miglioramento del riempimento dello stampo, migliore alimentazione
(riduzione del microritiro) e riduzione delle reazioni di microfusione.

Figura 4:              Calcolo di Scheil-Gulliver. Segregazione di leghe 950Pd-30Ru con contenuto di Fe e Co variabile.

Prove di microfusione

Dalle considerazioni di cui sopra è stata derivata una serie di composizioni della lega come mostrato nella Tabella 2. Come lega di riferimento è stata utilizzata una lega 950PdRu acquistata presso C. Hafner, Pforzheim, Germania. Le leghe sono state preparate tramite fusione ad arco da elementi puri
con una purezza del 99,9% o superiore (acquistati presso HMW Hauner Metallische Werkstoffe, Germania). Il campione a forma di bottone è stato laminato a freddo nella lamina che è stata utilizzata per la microfusione centrifuga di alberi tipici conformemente alla Figura 5 con una massa di circa 100 g.
Su questi alberi è stata realizzata una caratterizzazione di base che comprendeva la determinazione del colore, il rilascio di metalli, la durezza, la risposta al termoindurimento e la microstruttura. L’albero conteneva una serie di parti di gioielleria tipiche inclini ai difetti tipici della colata.
La griglia è stata utilizzata per la prova del riempimento dello stampo mentre il campione a forma di lamina per le prove del rilascio di metalli e delle misure del colore. Sono state preparate e analizzate circa 35 composizioni di leghe. Nella Tabella 2 viene riportata una scelta di queste composizioni.
Sono state selezionate le leghe più promettenti e modificate nel seguente passaggio.

Tabella 2:            Composizioni delle leghe testate in prove su piccola scala (selezione)

Figura 5:              Configurazione dell’albero di colata e parti di colata

La colata ha richiesto un controllo di processo sofisticato allo scopo di garantire condizioni di colata riproducibili e affidabili (Figura 7). Come fonditrice è stato utilizzato il modello TCE10 della Topcast, Italia, che ha consentito la fusione e la colata entro 40-60 s dall’inizio del processo di
riscaldamento. Per tutte le prove di colata è stato utilizzato un crogiolo al quarzo di qualità elevata del tipo "KGZ"di Porzellanfabrik Hermsdorf, Germania. Questo tipo di crogiolo si era rivelato adatto per le leghe di platino in un studio precedente. La temperatura del metallo è stata controllata
durante la fusione e la colata con una termocamera. Ciò ha consentito una valutazione dettagliata della temperatura del metallo superiore a quella del pirometro integrato nella fonditrice. Persino la temperatura del cilindro ha potuto essere controllata tramite termocoppie montate sull’albero o vicino
alla superficie del cilindro interna per documentare il surriscaldamento della microfusione. Tuttavia tali misure richiedono uno sforzo molto elevato e pertanto sono state utilizzate solo in una quantità molto limitata di prove di colata.

La temperatura del cilindro è stata selezionata in base alle dimensioni e alla forma delle parti ed è stata di 650°C per la maggior parte delle prove di colata. Questa temperatura si è dimostrata il miglior compromesso tra riempimento dello stampo elevato e bassa porosità da ritiro.  Per ridurre il più
possibile le reazioni di microfusione è stato utilizzato gesso bicomponente a base fosfatica (platino Ransom&Randolph). Dopo la fusione le parti sono state sottoposte a prova non distruttiva tramite tomografia computerizzata e metallografia tradizionale.

Figura 6:              Fonditrice e controllo di processo (per la descrizione vedere il testo)

Un riempimento dello stampo ottimizzato richiede una configurazione dell’albero adeguata. In base all’esperienza dei progetti di fusione precedenti con platino, le parti sono state montate sul lato principale relativo al senso di rotazione della fonditrice. Nella Figura 7 viene illustrata la configurazione
della colata, le forze di azione e un esempio della simulazione del processo di riempimento dello stampo. A causa de montaggio delle parti sul lato principale il metallo è obbligato a scorrere verso la punta dell’albero. Le parti vengono quindi riempite gradualmente dalla punta verso l’attacco di colata
dell’albero. Dettagli sul processo di microfusione e sulla simulazione di colate sono disponibili in [18, 19].

Figura 7:              Condizione di colata nella colata centrifuga L’orientamento delle parti sul lato principale dell’albero, relativo alle forze in gioco. Le frecce blu indicano il senso di rotazione. Le frecce indicano le forze in gioco: arancio (inerzia), rosso (gravità) verde (forza risultante).
Simulazione del processo di riempimento dello stampo.

Dopo la fusione l’albero è stato tagliato e documentato come mostrato nella Figura 8. La qualità della superficie è stata valutata utilizzando l’aspetto del campione a lamina. Il campione griglia ha fornito informazioni sul riempimento dello stampo, che è stato dato come percentuale dei punti di intersezione
riempiti della griglia. È stata effettuata un’ispezione metallografica sugli anelli con canale di alimentazione doppio e singolo che sono inclini alla porosità da ritiro. La sezione metallografica del campione a lamina è stata utilizzata per la misura del colore prima e dopo una prova di rilascio di
metallo in saliva artificiale. I risultati sono stati suddivisi in tre categorie che vengono riportate nella Figura 9 per il riempimento dello stampo, la reazione di microfusione e la porosità. La microstruttura e le dimensioni del grano sono state determinate utilizzando la microscopia elettronica
a scansione. Sono stati indagati possibili difetti quali cricche, mancata omogeneità chimica o inclusioni (Figura 10).

Figura 8:              Risultati della colata e routine di valutazione (per la descrizione vedere il testo)

Figura 9:              Criteri di valutazione per riempimento dello stampo, qualità della superficie e porosità

Figura 10:            Microstruttura nello stato as-cast di leghe selezionate

Tabella 3:            Principali risultati di leghe selezionate in prove di colata full-size

Nella Tabella 3 vengono forniti i risultati di alcune composizioni delle leghe selezionate. 950PdRu mostra buone proprietà di base con dimensione di grano media e solo pochissime cricche intergranulari. L’aggiunta di Co riduce le dimensioni del grano e contribuisce a evitare completamente le cricche.
Le aggiunte di Fe sono promettenti in termini di riduzione delle dimensioni del grano, ma provocano problemi con una porosità del gas massiccia. Malgrado ciò il Fe viene mantenuto come potenziale legante. Il Cu non ha apportato alcun vantaggio reale e ha ridotto la durezza comportando la distorsioni
degli anelli già durante la sgessatura. Ciò ha portato all’esclusione del Cu. L’aggiunta di Cr ha comportato reazioni eccessivamente forti con la microfusione e cricche marcate, per cui è stato escluso dallo studio. L’aggiunta di Sn ha significativamente modificato la morfologia del grano, il che è
stato valutato come uno svantaggio. Tuttavia il riempimento dello stampo è stato ottimo e le prestazioni complessive buone il che ha consentito di mantenere Sn nell’elenco di leganti promettenti.

Infine le leghe contrassegnate in verde sono state studiate ulteriormente mentre quelle contrassegnate in rosso sono state escluse dallo studio. In base a questa valutazione le leghe più promettenti sono state selezionate e ottimizzate in ulteriori passaggi tramite l’aggiunta di leganti extra. Tutte
le leghe hanno mostrato una bassa durezza in questa fase dello sviluppo; pertanto l’obiettivo di ulteriore miglioramento era l’incremento della durezza.

Per migliorare la durezza la letteratura ha fornito il boro (B) e l’alluminio (Al) come componenti promettenti [20, 21]. Tuttavia entrambi gli elementi non sono di facile aggiunta a causa della loro elevata reattività. Ciò ha richiesto la preparazione di pre-leghe con quantità accuratamente regolate
di Al e B. L’uso di tali pre-leghe ha consentito al fonditore di preparare leghe contenenti Al e B senza i rischi di ossidazione durante la fusione iniziale della lega. Ha inoltre permesso al produttore di controllare la quantità di legante in modo molto preciso. Nella Figura 11 vengono forniti risultati
a livelli diversi di B e Al. Piccole aggiunte di B nell’ordine dell’1‰ (lega PD1502) incrementano in modo significativo la resistenza e la durezza preservando al contempo la duttilità. Le aggiunte di Al hanno un effetto simile, ma sono necessarie quantità molto più elevate di questo elemento. È stato
rilevato un incremento lineare approssimativo della resistenza e della durezza.

Questi risultati sono stati determinati tramite la prova di trazione delle barre che sono state colate in stampi di rame. Tale colata comporta un raffreddamento rapido e potrebbe non essere rappresentativa per la microfusione. Pertanto sono state eseguite ulteriori prove tramite microfusione. I livelli
di resistenza e la durezza vengono mantenuti dalla microfusione, ma la duttilità è significativamente più bassa. Questo è tipico ed è solitamente un effetto del struttura del grano colonnare e più grezza dopo la microfusione.

Figura 11:            Proprietà meccaniche di leghe selezionate basate su 950PdRu con aggiunte di B e Al

Ulteriori ottimizzazioni nelle prove di colata aggiuntive hanno avuto come risultato le composizioni fornite nella Tabella 4. Il contenuto di boro è stato ridotto per motivi di sicurezza, in quanto un più elevato livello di B può provocare frattura a caldo in condizioni di raffreddamento inadeguate.
Una combinazione di Al e B ha fornito le proprietà migliori e affidabili in prove di colata ripetute. La combinazione di metalli è stata più efficace che singole aggiunte di quantità persino più elevate. Variazioni di leghe che utilizzano Fe e Sn offrono il vantaggio di un affinamento del grano e un
migliorato riempimento dello stampo rispettivamente.

Tabella 4:            Composizioni di leghe ottimizzate che soddisfano i requisiti di durezza.

Un confronto con altre leghe bianche a caratura elevata (Figura 12) mostra alcuni specifici vantaggi delle leghe 950Pd di recente sviluppo. Rispetto a 950PdRu la durezza viene significativamente incrementata a livelli di 140-160 HV1, il che è considerato ottimale. Una durezza più elevata può essere vantaggiosa
per una migliorata resistenza ai graffi, ma compromette la formabilità del materiale durante l’incastonatura delle pietre. Le leghe mostrano una risposta al termoindurimento che potrebbe essere utilizzata, nel caso in cui sia necessaria una durezza più elevata. Il confronto con le leghe di platino all’avanguardia
950 (colonne verdi) mostra proprietà superiori rispetto a 950PtRu, ma una durezza inferiore a 950PtRuGa, che è a volte considerato troppo duro. La durezza è anche paragonabile a quella delle leghe in oro bianco Pd a 18k contenenti zinco per una migliorata durezza (colonna gialla).

Ulteriori proprietà da prendere in considerazione sono il colore e la densità delle leghe. Per le leghe bianche l’indice di giallo (YI D1925) è lo standard accettato per la valutazione del colore [22]. Valori YI inferiori a 18 sono considerati "bianco premium", il che significa che le leghe
non richiedono rodiatura. Le leghe basate su 950PdRu mostrano valori YI inferiori a 10, paragonabili a quelli delle leghe 950Pt. La differenza di colore tra 950PdRu e 950PtRu è a malapena visibile all’occhio umano. In contrasto le leghe in oro bianco Pd a 18k con un valore YI intorno a 18 appaiono molto
più gialle. La densità delle leghe basate su 950PdRu è vicina a 12 g/cm³, che è il 60% delle leghe 950Pt e il 75% delle leghe in oro bianco a 18k. La densità più bassa consente al produttore di produrre gioielleria più massiccia allo stesso peso o gioielleria leggera, ad esempio orecchini o pendenti.
La combinazione di proprietà etichetta le leghe 950PdRu di recente sviluppo come "leggere, brillanti e resistenti".

Figura 12:            Confronto con leghe commerciali (proprietà tipiche conformemente a [23])

4 Sintesi e conclusioni

Nel presente documento viene descritto lo sviluppo di leghe 950 Pd con migliorate proprietà per applicazioni di gioielleria. Sulla base di calcoli termodinamici sono state selezionate composizioni di leghe promettenti, che sono poi state fuse e colate tramite microfusione centrifuga. Sono stati utilizzati
materiali per microfusione e crogioli tipici dimostratisi adatti per le leghe in platino. Questi materiali sono stati trovati adatti anche per le leghe 950Pd. La fusione è stata surriscaldata di circa 80 °C prima della colata. La temperatura del cilindro era di 650 °C nella maggior parte delle prove
di colata. Le leghe contenenti boro possono essere sensibili al raffreddamento del cilindro. I cilindri devono pertanto essere lasciati raffreddare lentamente a temperatura ambiente prima della sgessatura.

Le nuove leghe si basano su 950PdRu e contengono componenti aggiuntivi per ampliare l’intervallo di fusione (Co, Sn, B), per ridurre la granulometria (Fe) e per incrementare la durezza (Al, B). La temperatura tipica del liquidus di tali leghe era di 1560-1570 °C, leggermente inferiore a 950Pd50Ru. L’aggiunta
dei summenzionati componenti incrementa la durezza dai 100 HV1 ca. della lega binaria morbida 950PdRu a 140-160 HV1. Si presume che tale intervallo di durezza costituisca la durezza ideale per l’incastonatura delle pietre e la finitura, in grado di fornire sufficiente resistenza ai graffi quando si
indossano i gioielli. Tale durezza viene anche raggiunta nel caso di leghe 950Pt da medio a dure di leghe di oro bianco senza nichel a 18k. Il colore delle leghe 950 Pd è paragonabile a quello delle leghe 950 Pt. Entrambi i gruppi di leghe mostrano un indice di giallo di circa 1, che è significativamente
più bianco delle leghe in oro bianco premium (YI <18). La densità di 950Pd è di circa il 40% e il 25% inferiore rispetto a 950Pt e all’oro bianco Pd a 18k rispettivamente. La bassa densità è un vantaggio per gioielli leggeri o massicci.

La lega binaria 950PdRu si contraddistingue per la bassa durezza. Le nuove leghe 950Pd danno prova di durezza superiore mantenendo al contempo una buona capacità di riempimento dello stampo, reazioni di microfusione e crogiolo basse e sufficiente resistenza alla frattura a caldo con condizioni di processo
adeguate. Possono pertanto diventare un’opzione per le applicazioni di gioielleria.

5 Ringraziamenti

Il presente lavoro è stato sostenuto finanziariamente da Norilsk Nickel, Russia. Si ringrazia Linus Drogs (AuEnterprises, USA) per il supporto al progetto e la consulenza durante la sua realizzazione. Un particolare ringraziamento va ai colleghi del fem per il loro contributo all’indagine SEM, alla metallografia
e all’analisi chimica.

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Introduzione: il processo galvanico

Per processo galvanico si intende la deposizione di un metallo o di una lega metallica mediante un fenomeno di elettrolisi in cui l’energia elettrica sviluppata all’interno del sistema è convertita in energia chimica dando luogo ad una serie di reazioni di ossido–riduzione. Il risultato di questo fenomeno
prevede che la corrente elettrica che attraversa un sistema elettrolitico consente la riduzione di ioni metallici disciolti nella soluzione elettrolitica per formare un deposito metallico su un elettrodo. Questa tecnica, di fatto, consente di modificare le proprietà della superficie di un oggetto
ed ha dunque un utilizzo in ambito industriale per la protezione di strutture e oggetti metallici dagli effetti della corrosione. Non meno importante è anche lo scopo decorativo: nel settore orafo e fashion, si è soliti realizzare gioielli ed accessori moda depositando strati di diverso spessore
di metalli più nobili su metalli di partenza meno preziosi.

Il sistema più semplice possibile per effettuare un processo galvanico prevede (Figura 1):

Figura 1: Rappresentazione schematica di un sistema elettrolitico.

Generatore di tensione continua

: Costituisce il vero e proprio motore del bagno galvanico in quanto fornisce l’energia e la corrente necessaria per i processi di ossido-riduzione. Nello specifico, il generatore di tensione continua sfrutta un circuito raddrizzatore consentendo la trasformazione della corrente alternata di rete in
corrente continua con residui di corrente alternata inferiori al 5%.

Catodo

: Elettrodo negativo, sede dei processi di riduzione. Di fatto consiste nell’oggetto da galvanizzare su cui verranno depositati i metalli disciolti nella soluzione elettrolitica. Questi, infatti, sono ridotti all’interfaccia fra l’elettrodo e la soluzione. Il potenziale che consente la riduzione del
metallo al catodo è detto potenziale di deposizione. Se si conosce la distribuzione della corrente attorno al catodo, è possibile anche avere un’idea dello spessore di metallo depositato in ogni parte dell’oggetto da galvanizzare.

Anodo

: Elettrodo positivo, sede dei processi di ossidazione. Gli anodi possono essere attivi (o solubili) oppure inerti (o insolubili). Nel primo caso, il processo di ossidazione prevede il discioglimento del metallo costituente l’elettrodo che da stato di ossidazione nullo si trasforma in specie ionica disciolta
all’interno della soluzione. Nel caso degli anodi inerti, essi non partecipano alla reazione anodica ma svolgono soltanto ruolo di supporto all’ossidazione garantendo lo scambio elettronico alla loro superficie e di fatto la chiusura del circuito.

Bagno galvanico

: Soluzione elettrolitica all’interno della quale sono disciolti i sali dei metalli da depositare al catodo. Costituisce il mezzo che consente il trasporto della corrente mediante gli ioni presenti al suo interno. Il sistema elettrolitico sarà, dunque, costituito da un solvente (acqua nella quasi totalità
dei casi) che ha la capacità di ionizzare le specie disciolte al suo interno. Nello specifico, sono presenti i sali dei metalli da depositare e i sali conduttori, ovvero delle specie facilmente ionizzabili che sono in grado di consentire il trasporto di corrente nella soluzione mediante conduzione
ionica. La corrente dunque attraversa il sistema elettrolitico attraverso le specie ioniche disciolte all’interno e consente la riduzione al catodo dei metalli disciolti all’interno. Solitamente a completamento di un bagno galvanico, sono presenti anche ulteriori additivi inorganici o organici
che consentono di ottenere depositi di maggiore compattezza, lisci o brillanti, influenzando la struttura dei depositi.

•Parametri caratteristici di un processo galvanico

Ogni tipologia di bagno galvanico esprime al massimo le proprie performance se vengono rispettati una serie di parametri. Essi dipendono dal tipo di metallo o lega da depositare e dalla chimica che costituisce il sistema elettrolitico. Di seguito sono riportati quelli caratteristici:

Differenza di potenziale

: È il parametro mediante il quale viene fornita l’energia necessaria per il processo di elettrodeposizione. Ogni ione metallico ha un suo specifico valore di differenza di potenziale in seguito al quale avviene la sua riduzione e la sua conseguente deposizione al catodo. In linea di principio, i metalli
con il valore più negativo di potenziale standard di riduzione (Tabella 1) sono anche quelli più facilmente elettrodepositabili. Questi potenziali, però, sono valori di equilibrio mentre i processi galvanici sono intrinsecamente dei processi dinamici, oltre al fatto che spesso ci si trova con
parametri di temperatura e concentrazione diversi da quelli standard. Il potenziale al quale avviene la deposizione è detto potenziale di deposizione. Questo potenziale, varia con la concentrazione del metallo nel bagno e dipende anche dalla densità di corrente.

Tabella 1: Potenziali standard di riduzione delle specie chimiche più comuni.

Densità di corrente

: Molto più della tensione è questo il parametro più importante del processo galvanico. Essendo, quello galvanico, un processo dinamico, è la corrente generata dalla differenza di potenziale il parametro maggiormente connesso alla formazione e crescita del deposito metallico. Il vero parametro che determina
la quantità di elettrodeposito formato al catodo è la quantità di carica che fluisce durante il processo elettrolitico. Sicuramente un parametro migliore da controllare per gestire al meglio la quantità di carica che sopraggiunge all’oggetto da galvanizzare è la densità di corrente, ovvero la
quantità di carica che fluisce attraverso una unità di superficie in un’unità di tempo misurata in A/dm2. Si chiamano zone ad alta densità di corrente le parti dei pezzi trattati che ricevono più corrente rispetto alle altre. In genere, sono le parti più appuntite, quelle più esposte agli anodi,
le parti iniziali o terminali dell’oggetto immerso nel bagno galvanico. Le zone a bassa densità di corrente, invece, sono l’esatto opposto, dunque le zone centrali degli oggetti e le parti più nascoste.

Temperatura

: Sebbene in maniera minore, anche questo parametro contribuisce a fornire l’energia necessaria affinché avvenga il processo di elettrodeposizione. È un parametro legato alla cinetica del processo elettrolitico determinandone efficacia e velocità. La temperatura contribuisce a regolare conducibilità
e potere penetrante del bagno galvanico.

Tempo di trattamento:

Corrisponde al tempo necessario per depositare il metallo o la lega ed ottenere un deposito di buona qualità e dello spessore desiderato. Come facilmente intuibile, maggiore è il tempo di trattamento, maggiore sarà la quantità di metallo depositata. Per ogni processo galvanico è definito un tempo ottimale
di trattamento derivante da un compromesso fra qualità del deposito e quantità di metallo da depositare;

Efficienza catodica:

Espressa in milligrammi di deposito per Ampere-minuto (mg/ Amin), indica la quantità di metallo o lega metallica depositata in un minuto lavorando con una corrente di un ampere. Consente di capire quanto efficacemente è possibile depositare un metallo definendo una stima di quanta corrente è effettivamente
responsabile della formazione del deposito. L’efficienza catodica di un bagno dipende da molti fattori ed è variabile a seconda di temperatura, tensione, concentrazione di metalli ed additivi nel bagno.

È importante sottolineare che i valori dei parametri caratteristici di un bagno galvanico non sono stringenti ma generalmente è possibile definire un intervallo più o meno ampio di buona operatività per ognuno dei parametri precedentemente descritti.

Come effettuare un buon deposito galvanico

Prima di entrare nel dettaglio di come ottenere un buon deposito galvanico, è opportuno definire cosa si intende per deposito di buona qualità. È piuttosto intuitivo il fatto che la qualità di un deposito galvanico dipenda dalla particolare applicazione cui tale deposito è destinato. In alcuni casi,
ad esempio, può essere sufficiente che il metallo ricopra omogeneamente gli oggetti da trattare e che quindi sia sufficiente che il deposito abbia una buona adesione al substrato. Nel caso di depositi destinati al settore orafo-decorativo, alla condizione precedentemente descritta si deve aggiungere
anche l’assenza di porosità che conferisce al deposito un aspetto lucido e brillante ed è anche richiesta una buona resistenza alla corrosione. In altri casi si valuterà anche lo spessore e la durezza del deposito.

Per ottenere un deposito galvanico di buona qualità è senza dubbio necessario disporre di attrezzatura adeguata oltre che di prodotti di qualità ma spesso potrebbe non essere sufficiente. Nella maggior parte dei casi, le ragioni per cui non è stato ottenuto un buon deposito sono da ricercare o in un
non corretto rispetto dei parametri caratteristici dello specifico bagno galvanico o in una non corretta esecuzione della procedura di preparazione dei pezzi prima di effettuare il deposito galvanico desiderato.

Rispetto dei parametri caratteristici del processo galvanico

Per quanto concerne il primo aspetto, è infatti importante rimanere all’interno dei range di lavoro ottimali di ogni singolo parametro caratteristico del bagno galvanico al fine di ottenere un deposito di buona qualità. Non è certo che se non viene rispettato qualcuno di questi valori si ha sicuramente
un problema nel deposito ma sicuramente si è al di fuori della regione di massime performance della soluzione galvanica e ciò potrebbe portare all’incorrere di uno o più difetti nel deposito o, nella peggiore delle situazioni, potrebbe addirittura compromettere definitivamente il bagno galvanico
costringendo l’utilizzatore a dismetterlo definitivamente.

Sono di seguito riportati, parametro per parametro, gli accorgimenti più comuni finalizzati ad ottenere un deposito galvanico di buona qualità:

Differenza di potenziale

: È sicuramente questo il parametro su cui prestare maggiore attenzione assieme alla densità di corrente. Solitamente è definito per ogni processo un range di tensioni all’interno del quale è possibile ottenere un deposito di buona qualità.

Densità di corrente

: Per essere sicuri di non incorrere in alcun problema il parametro su cui fare totale affidamento per controllare il giusto apporto di energia necessaria a formare correttamente il deposito è rappresentato dalla densità di corrente. Lavorare con valori di densità di corrente all’interno dei range prestabiliti
garantisce sicuramente di fornire il corretto apporto di carica al catodo e dunque di formare un deposito dotato delle giuste caratteristiche chimico-fisiche. È possibile valutare qualitativamente e quantitativamente il range di densità di corrente ideale mediante test in cella di Hull o test
a catodo-piegato (Figura 2). Se si conosce la distribuzione della corrente intorno al catodo, si può avere una buona stima di come il metallo rivestirà l’intero oggetto: in quali parti lo spessore sarà maggiore o minore. Come mostrato in Figura 3, il deposito galvanico tenderà a formarsi e ad
accrescere maggiormente agli angoli e ai bordi perché zone di alta densità di corrente e molto poco nelle zone nascoste o in generale più lontane dall’anodo perché zone di bassa densità di corrente. Se si ottiene una distribuzione del metallo non desiderata, è possibile seguire degli accorgimenti
per migliorarla come modificare il modo in cui gli oggetti sono legati ai telai(Figura 4), modificare distanza anodo-catodo o sfruttare effetti di schermatura (Figura 5)

Figura 2: Esempio di un test cella di Hull ( sx) e di un catodo piegato (dx).

Figura 3: Rappresentazione schematica del modo in cui tende ad accrescersi un deposito galvanico. Nelle zone di alta densità di corrente (L) il deposito è in misura maggiore rispetto alle zone di bassa densità di corrente (D).

If the metal distribution obtained is not the one required, some precautions can be taken to improve it:

Modify the way in which the items are linked to the frames

: knowing that most of the current will accumulate in the corners of the items being plated and knowing that the current always tends to follow the shortest route between two conductors, in order to reduce the load accumulation at the corners of the objects, it is a good idea to place them as far away
from the anodes as possible. For this reason, if working in beakers, the recommendation is to place the objects parallel to the anode instead of perpendicular (Figure 4).

Figura 4: Per ottimizzare l’omogeneità del deposito galvanico è opportuno disporre gli oggetti da galvanizzare esattamente di fronte all’anodo.

Modify the anode-cathode distance:

the anode should be shaped so that the anode-cathode distance is as similar as possible for all surface points and slightly further away from borders thus favouring current passage towards lower current density areas.

Take advantage of shielding effects:

when working with several objects at the same time, the pieces can be linked so that the corners shield one another thus creating effective obstacles against load accumulation in these areas (Figure 5).

Figura 5: Rappresentazione schematica di un possibile effetto di scheramatura reciproca degli oggetti da galvanizzare disposti parallelamente all’anodo.

 

Temperatura

: Ogni bagno galvanico ha una sua precisa temperatura di lavoro. Essa è strettamente correlata alla conducibilità della soluzione e al potere penetrante del bagno, ossia la capacità di depositare omogeneamente metallo anche in zone a densità di corrente molto bassa. L’ eventuale diversa conducibilità
è un aspetto critico quando si co-depositano più metalli per formare una lega: una variazione di temperatura introduce una variazione della percentuale dei metalli in lega depositati. Di contro, lavorare con temperature eccessive potrebbe danneggiare i componenti chimici del sistema oppure accrescere
eccessivamente l’efficienza del processo con conseguente deposito di scarsa qualità. In definitiva, la temperatura è assolutamente un parametro da non trascurare e di conseguenza è richiesto un suo controllo efficace mediante termostati e termocoppie evitando eccessive fluttuazioni del suo valore.

Tempo di trattamento

: Per ogni tipo di bagno galvanico esiste un tempo minimo di trattamento al di sotto del quale il deposito metallico non è uniforme. Come facilmente intuibile, maggiore è il tempo di trattamento, maggiore sarà lo spessore del deposito ottenuto. È bene ricordare, però, che non tutti i bagni galvanici
hanno la capacità di produrre spessori elevati di deposito. Per questo motivo, soprattutto nel caso di bagni ideati per realizzare spessori di dimensioni inferiori a 0,5 micron, è definito anche un tempo massimo di deposizione oltre il quale il deposito potrebbe non essere di buona qualità. Nel
caso di bagni a spessore, viene solitamente indicato il tempo necessario per depositare un micron di deposito ed anche in questo caso può essere definito un tempo massimo di deposizione corrispondente allo spessore massimo di deposito che il bagno galvanico garantisce di ottenere con buona qualità.

Efficienza catodica

: Come già anticipato, non si tratta di un vero e proprio parametro da impostare quanto piuttosto una caratteristica intrinseca della soluzione che dipende da altri parametri. Tuttavia è un aspetto da non trascurare per ottenere un buon deposito galvanico in quanto fornisce un’idea sugli spessori di
metallo che la soluzione elettrolitica è effettivamente in grado di garantire con buona qualità. Un valore di efficienza basso, infatti, indica che il bagno galvanico è adatto per una messa a colore, un flash, e di conseguenza difficilmente sarà performante per effettuare spessori dell’ordine
del micron (Figura 6).

Figura 6: Immagine SEM della sezione di un campione in cui si osservano i diversi strati galvanici dei quali è stato misurato lo spessore.

2.2. Rispetto della chimica del bagn

In alcuni casi la distribuzione del metallo può essere migliorata agendo sulla chimica del bagno andando ad esempio a modificarne l’efficienza o la sua conducibilità mediante l’utilizzo di additivi.

Un bagno galvanico dovrebbe essere sempre mantenuto all’interno dei valori di riferimento di concentrazione dei suoi vari componenti. I motivi per i quali un bagno può modificare la sua composizione possono essere:

– Decomposizione delle sostanze chimiche

– Fenomeni di drag-in e drag-out

È raro che un bagno non richieda aggiunte. Dal momento che sono necessarie, il consiglio è quello di effettuarle frequentemente e in piccole quantità in modo che le sostanze chimiche non eccedano mai al di fuori dei range di lavoro. Aggiunte di grande quantità sono spesso sconsigliate per via di sotto-reazioni
accessorie non desiderate che possono incorrere oppure per eventuali eccessi di impurità che possono essere inclusi contestualmente alle specie chimiche da aggiungere nel bagno.

Non è un aspetto secondario anche la presenza di inquinanti di tipo metallico o organico. La prima tipologia è dovuta generalmente a cross-contaminazioni fra bagni oppure al disgregamento di parti di anodo e catodo o di eventuali altri oggetti metallici che possono venire in contatto con il bagno galvanico
o infine all’ utilizzo di acqua non propriamente demineralizzata. La contaminazione organica può essere dovuta ancora a cross-contaminazione con sgrassature e neutralizzazioni oppure alla semplice sporcizia che può accidentalmente presentarsi all’interno della soluzione galvanica o infine alla
presenza di residui di additivi degradati e non più funzionanti e all’utilizzo di acque contaminate. C’è il rischio, infatti, che simili contaminazioni possano essere incluse all’interno del deposito galvanico diminuendone di conseguenza la sua qualità. Per ovviare a questi inconvenienti, si
possono effettuare periodicamente delle filtrazioni della soluzione o trattamenti purificatori con carbone attivo o processi di dummy-plating. Nel caso di soluzioni elettrolitiche di elevato volume è sempre suggerito lavorare utilizzando un sistema di filtrazione in continuo mentre per piccoli
utilizzatori si possono effettuare filtrazioni su carta (Figura 7) fermo restando che un accorgimento molto utile è quello di coprire la soluzione o rintanicarla quando non la si usa per lunghi periodi.

Figura 7: Esempi di un filtro di carta usato per filtrare del precipitato ferroso (a sx) e di cartucce filtro utilizzate nei sistemi di filtrazione di impianti galvanici (a dx).

2.3. Rispetto degli step di preparazione

La qualità del deposito è anche dipendente dalla condizione dell’oggetto da galvanizzare e dalla fase preparatoria. Gli oggetti da trattare devono essere lucidati in modo da eliminare porosità e qualsiasi altra imperfezione superficiale prima di procedere alla deposizione galvanica. È perciò necessario
che gli oggetti da galvanizzare siano di buona qualità e accuratamente preparati prima di effettuare il trattamento (Figura 8).

Figura 8: Confronto fra due anelli di ottone non lucidato (a sx) e lucidato (a dx).

Durante la fase di preparazione dei pezzi da galvanizzare, si effettua la pulizia della loro superficie da ogni contaminante e l’attivazione della stessa in modo tale da ottimizzare l’adesione del metallo successivamente elettrodepositato. Gli step da seguire, teoricamente, dipendono dalla superficie
e dal tipo di lega di partenza su cui si vanno ad elettrodepositare i metalli. Rimanendo circoscritti all’ambito della gioielleria e del fashion, è possibile seguire il seguente schema standard per le fasi di preparazione degli oggetti (Figura 9):

Figura 9: Rappresentazione schematica degli step preliminari di pulizia e attivazione delle superfici degli oggetti da galvanizzare.

– Lavaggio ad ultrasuoni

– Sgrassatura elettrolitica

– Neutralizzazione

Ognuna delle precedenti fasi è seguita da un lavaggio e risciacquo degli oggetti.

–
Ultrasuoni: La pulizia ad ultrasuoni consente di eliminare i residui di grassi, oli e paste di pulitura dai pezzi da galvanizzare introdotte dalla procedura di lucidatura. Il principio di funzionamento è quello della cavitazione generata dagli ultrasuoni: la vibrazione degli elementi piezoelettrici
presenti nella lavatrice ad ultrasuoni produce onde ad alta frequenza che a loro volta generano all’interno della soluzione delle bolle che colpiscono la superficie degli oggetti ad alta energia provvedendo alla rimozione di contaminanti eventualmente presenti. Normalmente la soluzione contenente
il sapone per gli ultrasuoni lavora ad una specifica temperatura che favorisce lo scioglimento delle paste di pulitura in stretta combinazione con l’azione pulente esercitata dai relativi saponi e con l’azione meccanica esercitata invece dagli ultrasuoni stessi. Di conseguenza, affinché la procedura
di lavaggio ad ultrasuoni sia efficace, è necessario che la soluzione contenga dei saponi opportuni ed operi ad una specifica temperatura altrimenti l’azione sgrassante non è abbastanza efficace. ( Figura 10)

Figura 10: Fasi caratteristiche del processo di cavitazione tipico del bagno ad ultrasuoni.

– Sgrassatura elettrolitica:

Questa seconda fase preparatoria richiede l’uso della corrente elettrica. Oltre ad effettuare una ulteriore pulizia degli oggetti provenienti dal lavaggio ad ultrasuoni, questo processo consiste in una attivazione chimica della superficie da elettrodepositare. In seguito al processo di elettrolisi si
sviluppano bolle di idrogeno sui pezzi che garantiscono la contestuale pulizia ed attivazione delle superfici metalliche così da ottimizzare al massimo la successiva elettrodeposizione. La soluzione di sgrassatura è solitamente alcalina.

– Neutralizzazione:

La neutralizzazione è un semplice processo chimico tramite il quale vengono neutralizzate tutte le sostanze inquinanti ed incompatibili con i successivi processi galvanici. La soluzione deve essere chimicamente opposta a quella di sgrassatura. Poiché la sgrassatura è quasi sempre alcalina, la neutralizzazione
richiede una soluzione per lo più acida. Con la neutralizzazione, gli oggetti da trattare sono perfettamente puliti e la superficie è neutra e pronta per l’elettrodeposizione.

Lavorando quasi esclusivamente con soluzioni acquose, risulta chiaro che per ottenere un deposito galvanico di buona qualità sia fondamentale adoperare l’acqua corretta. La qualità dell’acqua in galvanica influenza fortemente il risultato finale del processo galvanico. Per questi scopi, l’acqua deve
essere esente da contaminazione organica e con un basso contenuto salino (inferiore ai 5 microsiemens). Per questo motivo solitamente gli impianti galvanici industriali sono dotati di colonne con carbone attivo e resine a scambio ionico. Per le soluzioni galvaniche, dunque, la scelta migliore
è quella di usare acqua deionizzata.

Cause di difetti su un deposito galvanico

Quando non è stato ottenuto un deposito di buona qualità si dice che esso manifesta dei difetti. Esistono una vasta gamma di imperfezioni che emergono sulla superficie dell’oggetto su cui si effettua una deposizione galvanica che ne inficiano aspetto estetico e proprietà chimico-fisiche.

3.1. Tipologie di difetti su un deposito galvanico

Provando a schematizzare, è possibile definire dei difetti puntuali, ossia poco estesi che si manifestano localizzati in maniera più o meno regolare sulla superficie del deposito galvanico; dei difetti estesi o di superficie, vale a dire quei difetti che interessano omogeneamente tutta la superficie
dell’oggetto trattato o vaste zone continue di esso; ed infine esistono dei difetti di adesione e di coesione relativi alla capacità del deposito galvanico di aderire al metallo sottostante e di rimanere integro superando le forze di tensione che necessariamente insorgono durante i processi di
nucleazione e crescita di uno strato galvanico su di una superficie.

Fra i difetti puntuali, quelli più comuni sono (Figura 12):

Figura 12: Esempi di diverse tipologie di difetto localizzati. In alto da sx: macchie scure sul deposito (cerchiate in rosso), macchie bianche sul deposito (cerchiate in rosso), macchie scure post-trattamento (cerchiate in rosso). In basso da sx: velature, bolle (cerchiate in giallo) e puntinature
(cerchiate in rosso).

Macchie scure sul deposito ( Burning spots)

: si tratta di macchie irregolari sulla superficie del deposito. Possono presentarsi al centro del deposito ma di solito sono più frequenti alle estremità degli oggetti, nelle zone di alta densità di corrente

Macchie bianche sul deposito ( Stains)

: Si tratta di macchie molto ravvicinate fra loro non necessariamente di piccole dimensioni.

Puntinatura ( pitting)

: Si tratta di micro-porosità generalmente di forma sferica concava presenti in maniera irregolare sul deposito.

Bolle e vescicolature ( bubbles/ vesicles)

: Si tratta di vere e proprie bolle, di accrescimenti di forma sferica che si generano sul deposito. Solitamente tendono a formarsi nelle zone di alta densità di corrente ma possono anche trovarsi in altre zone ed essere inglobate all’interno del deposito galvanico.

Striature ( streaking)

: Possono manifestarsi o come anelli concentrici che procedono dalle zone di alta a quelle di bassa densità di corrente oppure come strisce generate sempre a partire dai bordi dell’oggetto.

Velature ( hazes/ cloudiness):

Si tratta di zone casuali della superficie galvanizzata in cui il deposito è traslucido, nebuloso, come appunto ricoperto da un velo biancastro.

Macchie scure post-trattamento (post- oxidation):

Consiste nella comparsa di macchie immediatamente dopo aver effettuato la deposizione oppure nelle immediate fasi successive all’asciugatura.

Di seguito sono, invece, riportati i più comuni difetti di superficie: (Figura 13)

Figura 13: Esempi di diverse tipologie di difetto che interessano aree estese. Da sx: bruciature, deposito opaco, colore non uniforme.

Bruciature ( Burning)

: Si ha quando l’intero deposito o porzioni di esso presentano una finitura di grana grossa con aspetto spento e poco lucido, un deposito ruvido, rugoso e spesso molto poco tenace.

Deposito opaco ( Dull deposit):

Si tratta di un deposito non lucido e brillante in zone estese dell’oggetto e ben definite.

Colore differente o non uniforme ( discoloration)

: In alcuni casi si possono osservare zone dello stesso oggetto avente colori differenti oppure l’intero deposito con un colore più chiaro o più scuro rispetto a quello desiderato soprattutto nel caso di deposizione di una lega. Sono contemplati in questa tipologia di difetto anche i fenomeni di iridescenza
del deposito dovuti a spessori inferiori rispetto ai parametri suggeriti.

Basso livellamento (low levelling):

Caratteristico dei depositi a spessore, si ha quando il deposito non è disteso omogeneamente e si possono identificare delle discontinuità simili ad una serie di piani sovrapposti oppure simili a delle porosità non rivestite.

Basso potere di penetrazione (low throwing power):

Difetto che si manifesta con assenza di deposito o colore diverso in specifiche zone dell’oggetto da trattare, soprattutto zone di bassa densità di corrente (Figura 14).

Figura 14: Esempio di una catena ruteniata a bassa temperatura e tensione rispetto ai valori di riferimento. I problemi di penetrazione sono evidenti se si osservano le diverse zone della catena con assenza di deposizione e con deposito non omogeneo.

Infine si devono considerare i difetti a causa dei quali avviene il distacco dello strato elettrodepositato dal substrato. Si parla di difetti di adesione quando avviene immediatamente dopo la deposizione galvanica o addirittura contestualmente allo stesso processo galvanico. Solitamente esistono due
modalità secondo cui il deposito può distaccarsi: (Figura 15)

Figura 15: Esempi di difetti di adesione. A sx in alto sfarinatura di un deposito di rutenio, a dx in basso sfogliatura di un deposito di nichel.

Lack of adhesion is often due the objects being improperly prepared or to the absence of pre-strata underneath the final one, or the deposition parameters (specifically, temperature and tension) not being respected. However, when deposit loss occurs at a later moment, often following the application
of variable degrees of stress on the plated object, the defects are referred to as
cohesion defects
. At the time of their electro-plating, the metals are subject to tension forces which can be so intense as to spoil the deposit in two ways (Figure 16):

– Sfogliatura (peeling): quando il deposito si sfalda secondo delle lamine

– Sfarinatura ( blistering): quando il deposito si frantuma del tutto a formare una polvere fina, un deposito, di fatto, farinoso

Figura 16: Esempi di difetti di coesione in un deposito di nichel. In alto, presenza di cricche nel deposito in seguito a piegamento del campione; in basso, sfaldamento del deposito in seguito a piegamento del campione.

Quando, invece, la perdita del deposito avviene in un momento successivo alla deposizione galvanica, spesso in seguito all’applicazione sull’oggetto galvanizzato di stress più o meno intensi, si parla di difetti di coesione. Quando soggetti a stress, i metalli elettrodepositati sono soggetti a delle
forze di tensione le quali possono essere così intense da deteriorare il deposito secondo due modalità (Figura 16)

3.2. Cause più comuni di difetti

Le ragioni per cui un deposito possa presentare dei difetti sono molteplici e spesso uno stesso difetto può essere dovuto a più di un aspetto. Viceversa, una causa di difetto può manifestarsi in più di una tipologia di difetto. Fare un elenco dettagliato di tutti i possibili difetti e delle loro cause
senza contestualizzarli ad uno specifico processo galvanico può essere molto complicato e poco esaustivo, tuttavia è possibile, almeno in linea generale, raggruppare le cause di difetto in tre categorie:

Difetti dovuti al non corretto rispetto dei parametri:

In questa categoria sono considerati sia i difetti dovuti al non aver rispettato i parametri caratteristici suggeriti dalla scheda tecnica dello specifico sistema elettrolitico, sia i difetti dovuti all’utilizzo di strumentazione non adeguata come anodi danneggiati o diversi da quelli consigliati, cavi
parzialmente ossidati, strumentazione elettrica non adeguata ecc…

Difetti dovuti ad una procedura di preparazione non corretta:

In questa categoria sono considerati i difetti che insorgono in seguito all’assenza o alla non corretta esecuzione di uno o più step preparatori alla elettrodeposizione

Difetti dovuti all’utilizzo di prodotti non adeguati:

In questo caso si intendono bagni formulati con sostanze chimiche di bassa qualità o bagni galvanici che non hanno tutti i valori all’interno dei parametri di funzionamento (pH, densità, titoli di metalli ecc…).

3.2.1 Difetti dovuti al mancato rispetto dei parametri caratteristici del processo galvanico

I difetti dovuti al non coretto rispetto dei parametri di uno specifico bagno galvanico sono fra le cause di difetto più immediate e di più semplice risoluzione: basta, infatti, correggere il parametro per poter tornare ad ottenere depositi di buona qualità. Ripercorrendo i parametri tipici di un
bagno, dunque, sono indicate le cause più probabili di difetto:

Differenza di potenziale non corretta: Solitamente lavorare con valori di tensione troppo elevati o troppo bassi rispetto a quelli consigliati può comportare problemi di adesione nel deposito elettroformato, o possibile variazione del colore del deposito oppure bruciature. (Figura 17)

Figura 17: Doratura rosa eseguita a differenze di potenziale diverse. Lavorando con tensioni al di sotto del range (a dx) la lega si arricchisce in oro e il deposito assume tonalità più gialle rispetto alla corretta lega depositata lavorando con il giusto valore di tensione (a sx).

Densità di corrente non corretta

: Si verificano sostanzialmente gli stessi difetti osservati per valori non corretti della tensione, essendo i due parametri correlati.

Temperatura non corretta:

Lavorare a temperature non corrette produce differenti condizioni che possono generare effetti rilevanti come bruciature del deposito, problemi di adesione, diverso colore o diversa composizione della lega depositata (Figura 18)

Figura 18: Esempio di campione ruteniato a temperatura inferiore rispetto al range di lavoro. Nella zona centrale (bassa densità di corrente) non è presente deposizione alcuna, nelle zone periferiche (alta densità di corrente) si osserva deposito non uniforme.

Tempo di deposizione non corretto:

Sicuramente aumentare il tempo di deposito consente di avere spessori maggiori ma eccedere nei tempi può causare deposito opaco o problemi di coesione del deposito. Un tempo troppo breve può generare difetti di tipo puntuale o di superficie.

Efficienza catodica non corretta

: Non è un parametro di lavoro ma, come detto in precedenza, dipende dai precedenti parametri e influenza la qualità del deposito. Se il suo valore non è corretto, è possibile osservare problemi di adesione, velature o bruciature oppure uno spessore di deposito diverso dalle aspettative.

3.2.2. Difetti dovuti ad una procedura di preparazione non corretta

I difetti dovuti ad una non corretta procedura di preparazione delle superfici da galvanizzare oppure quelli dovuti ad un utilizzo di strumentazione non adeguata sono fra le cause di difetto più comune ed allo stesso tempo quella più trascurate: spesso, ritenendo non importante la procedura di preparazione,
si cerca di migliorare la qualità del deposito agendo sui parametri di deposizione o, in misura peggiore, intervenendo sulla chimica del bagno galvanico con il rischio di compromettere definitivamente il processo stesso.

Sono di seguito indicati i difetti più comuni associati ad una non corretta esecuzione delle fasi di preparazione degli oggetti da galvanizzare:

Lucidatura:

Se l’articolo da trattare è eccessivamente poroso, sicuramente il deposito galvanico non sarà in grado di eliminare tale porosità e non si otterrà un deposito omogeneo con probabilità di avere problemi di adesione ed eventuali difetti di tipo puntuale sul deposito (Figura 19)

Figura 19: Confronto fra un campione rodiato senza precedente lucidatura e un campione lucidato e rodiato.

Lavaggio ad ultrasuoni:

Sono i responsabili della rimozione di paste di lucidatura e contaminazione organica. Se presenti in superficie possono dare luogo a macchie sul deposito o problemi di adesione.

Sgrassatura

: È sicuramente lo step più importante nella fase di attivazione della superficie da elettrodepositare. Una sua non corretta esecuzione può comportare deposito disomogeneo o problemi di adesione e la maggior parte dei difetti puntuali (Figura 20)

Figura 20: Esempi di difetti osservati su campioni rodiati precedentemente sgrassati con sgrassatura non più funzionante.

Neutralizzazione e lavaggi:

Statisticamente sono le fasi maggiormente trascurate durante l’attivazione delle superfici da trattare. Una loro non corretta esecuzione comporta solitamente difetti di punto ed anche la possibilità di contaminare i bagni galvanici introducendo conseguentemente ulteriori cause di difetto generate da
contaminanti.

3.2.3. – Difetti dovuti all’utilizzo di prodotti non adeguati

Rappresentano le cause di difetto meno probabili specialmente nel caso in cui si utilizzano bagni galvanici pronti all’uso di comprovata qualità. Tuttavia è possibile che con l’utilizzo della soluzione possano introdurvisi contaminazioni di tipo organico o inorganico che a loro volta possono dar luogo
a difetti localizzati sul deposito o problemi di adesione.

Nel caso di bagni galvanici di elevati volumi, l’utilizzo del bagno e fenomeni di drag-out comportano il consumo dei costituenti della soluzione elettrolitica i quali dovranno essere ripristinati. Una loro mancanza produce una serie di difetti come bruciature o velature. È possibile anche che il consumo
dei costituenti del bagno possa provocare una variazione di pH della soluzione il che può causare oltre che difetti di tipo puntuale anche problemi di adesione o addirittura può determinare anche l’instaurarsi di fenomeni di precipitazione del metallo.

Le operazioni di ripristino dei costituenti del bagno galvanico devono essere effettuate seguendo attentamente le informazioni tecniche al fine di impedire aggiunte eccessive che possono generare ulteriori difetti.

Lo scenario macroeconomico per il settore orafo

Il terzo trimestre 2018 ha visto la domanda mondiale di gioielleria in oro registrare un andamento positivo, con un vero e proprio rimbalzo delle quantità (+6%) dopo i dati fiacchi o negativi dei trimestri precedenti. Secondo il World Gold Council, la debolezza dei prezzi dell’oro ha stimolato gli
acquisti, in particolare in India (in recupero dopo gli scorsi trimestri in calo), in Cina (favoriti anche dalla festa di Qixi, equivalente cinese di San Valentino) ed in molti altri mercati del Sud Est Asiatico. Ancora in difficoltà, invece, sempre secondo le statistiche diffuse dal World Gold
Council, i paesi del Medio Oriente.

Fig. 1 – Domanda mondiale

Fonte: elaborazioni Intesa Sanpaolo su dati World Gold Council – Gold Demand Trend

Il rimbalzo della domanda mondiale di gioielleria in oro, a fronte di prezzi in calo, si è riflesso anche nella dinamica delle esportazioni italiane. Nel terzo trimestre è, infatti, proseguito l’andamento negativo delle esportazioni di gioielleria in oro (-8,8% la variazione tendenziale dei valori
in euro), conseguente anche al confronto con un 2017 particolarmente brillante. L’evoluzione delle quantità ha, invece, registrato un significativo balzo in avanti (+35,7%), che sottintende bruschi movimenti nei valori medi unitari (VMU, valori divisi per le quantità).

Fig. 2 – Evoluzione delle esportazioni di gioielli in oro* (var. % tendenziali)

Nota: (*) Codice 711319. Fonte: elaborazioni Intesa Sanpaolo su dati Istat

Nel complesso dei primi nove mesi, le vendite all’estero sono diminuite del 4,1% in valore, mentre sono aumentate del 20,8% in quantità (per un ammontare pari a 28 tonnellate), implicando una diminuzione dei valori medi unitari pari al 20% circa nella media dei paesi.

Il dettaglio geografico evidenzia come il calo dei valori in euro sia diffuso a quasi tutte le principali destinazioni, con l’eccezione degli Stati Uniti (+3,2%), del Regno Unito (+27,2%) e del Sud Africa (+12%). Allo stesso modo l’andamento espansivo delle quantità ha riguardato tutti i paesi, con
solamente gli Emirati Arabi Uniti a registrare un calo del 15,2%, confermandosi come uno dei mercati dove le vendite di gioielleria in oro Made in Italy soffrono maggiormente.

Tabella 1 – Evoluzione delle esportazioni di gioielli in oro* nei primi nove mesi 2018

(var. % tendenziali)

 

 

Spicca il dato francese: gli invii di gioielli in oro verso la Francia nei primi nove mesi del 2018 sono cresciuti addirittura dell’86,6%, pari a 7 tonnellate in più rispetto allo stesso periodo del 2017, con un contestuale crollo dei valori medi unitari di oltre il 50%, che potrebbe anche riflettere
modifiche nella fissazione dei transfer price all’interno dei gruppi multinazionali francesi con basi produttive nel settore in Italia. Va infatti sottolineato come lo scorso anno i valori medi unitari impliciti nei flussi di export dall’Italia alla Francia avessero raggiunto livelli particolarmente
elevati rispetto al dato medio nazionale (con un balzo del 32%). Si tratterebbe, pertanto, di una sorta di “normalizzazione” sui livelli medi registrati negli anni precedenti. I dati relativi al terzo trimestre, poi, evidenziano un recupero di ritmi positivi dell’export verso la Francia anche
in termini di valori (+16%).

Anche nei confronti degli Stati Uniti le quantità di gioielli in oro esportate hanno registrato un notevole incremento (+51,4%, pari a 5 tonnellate aggiuntive), sottolineando il forte interesse di questo mercato per il gioiello italiano, in questo caso espresso anche dai dati in valore.

L’andamento positivo delle quantità vendute all’estero è coerente con l’evoluzione ancora fortemente in crescita dell’indice della produzione industriale del settore (che include anche la bigiotteria e l’argenteria). La produzione ha registrato nei primi 10 mesi una crescita dell’8,3%, con una
nuova significativa accelerazione nel mese di ottobre. Si tratta di un ritmo di sviluppo molto elevato (sebbene in rallentamento rispetto al +17,4% medio del 2017), nettamente superiore al +2,6% tendenziale registrato in media dalla produzione manifatturiera italiana nello stesso periodo.

Fig.  3 – Evoluzione dell’indice di produzione industriale (var. % tendenziale, dati grezzi)

 

Fig.  4 – Evoluzione dell’indice di fatturato

(var. % tendenziale, dati grezzi)

 

 Fonte: elaborazioni su dati ISTAT

 

 Fonte: elaborazioni su dati ISTAT

Anche l’indice di fatturato (che è in valore) è rimasto in crescita, sebbene in questo caso il rallentamento rispetto ai dati del 2017 sia stato tale da riportare il settore dell’oreficeria e bigiotteria sugli stessi ritmi del manifatturiero.

A livello territoriale, dove i dati sono disponibili solamente in valore e per l’aggregato che include anche la bigiotteria, i primi nove mesi dell’anno hanno confermato l’andamento in calo visto a livello nazionale. In particolare, nel complesso dei primi nove mesi dell’anno è stata Vicenza
a registrare la diminuzione più pronunciata dei valori (-4,8%), con un netto peggioramento nei mesi estivi (-8,1% la variazione tendenziale registrata tra luglio e settembre 2018 ed il corrispondente periodo del 2017). In forte frenata nel terzo trimestre anche l’export di Arezzo (-7,1%),
che porta il dato dei primi nove mesi a -2,3%. Rimane stabile sui ritmi (sempre negativi) della prima parte dell’anno l’export di Valenza Po (misurato come per gli altri poli produttivi con il dato relativo all’intero territorio provinciale).

Fig. 5 – Evoluzione delle esportazioni di gioielleria e bigiotteria (var. % tendenziali in valore su dati provinciali)

Fonte: elaborazioni su dati ISTAT

Nel dettaglio, per Vicenza, i dati negativi hanno riguardato molti mercati, in particolare quelli emergenti: Hong Kong (-16,4% nei primi nove mesi), Emirati Arabi Uniti (-19,2%), Giordania (‑32,4%), Romania (-22,3%) e Turchia (-12,8%). Spiccano, in particolare, i veri e propri crolli
di cui sono stati protagonisti durante i mesi estivi i valori esportati verso la Giordania (-56,4%) e la Turchia (-42%).

Da sottolineare invece come, all’opposto, gli Stati Uniti (primo mercato di sbocco nel 2017) abbiano registrato un andamento stabile nella media dei primi nove mesi, ma con un miglioramento durante il terzo trimestre. Segnali di recupero anche nelle esportazioni verso il Regno Unito (dopo
il risultato negativo del 2017), che con i dati del terzo trimestre sembrano aver arrestato la caduta; bene anche l’export diretto in Sudafrica, in netta accelerazione nel terzo trimestre.

Tab. 2 – Esportazioni del distretto orafo di Vicenza

Fonte: elaborazioni su dati ISTAT

Anche le esportazioni di Arezzo stanno continuando a risentire di cali importanti e continui negli Emirati Arabi Uniti (-17,9% tra gennaio e settembre, con un -27% nel terzo trimestre). Come Vicenza, poi, anche Arezzo ha visto un brusco peggioramento delle vendite in Turchia, con un ‑26,7%
maturato nei mesi estivi. Migliorano, invece, i risultati verso gli USA, tornati in territorio positivo tra luglio e settembre, ma non sufficientemente da riportare in crescita il dato complessivo dei primi nove mesi del 2018 (-8,2%). Rispetto a Vicenza, invece, Arezzo riesce a mantenere
su buoni livelli le vendite ad Hong Kong: dopo l’eccezionale +21,6% del 2017, l’export di Arezzo è cresciuto dell’1,8% nei primi nove mesi. Bene anche il ritmo di sviluppo del mercato francese (rimasto intorno al +20%); da sottolineare infine gli ottimi risultati di vendita, sebbene su
livelli limitati, che hanno interessato Panama ed il Libano.

Tab. 3 – Esportazioni del distretto orafo di Arezzo

Fonte: elaborazioni su dati ISTAT

L’export di Valenza Po è invece nettamente più concentrato dal punto di vista geografico, con quasi i tre quarti delle vendite focalizzate su Svizzera e Francia. Come evidenziato anche a livello nazionale, è in particolare il risultato verso la Francia a condizionare i dati complessivi. Nei
primi nove mesi del 2018 gli invii di oreficeria da Valenza alla Francia hanno sperimentato un calo del 20,9%, per poi migliorare in modo importante durante l’estate. L’export verso la Svizzera ha invece evidenziato nei dati più recenti un brusco peggioramento (-10,3%) dopo una prima
parte dell’anno più tonica, così come è avvenuto anche per l’export diretto verso gli USA (-9,8% nel terzo trimestre che lascia comunque il complesso dei primi nove mesi in territorio positivo, +3%). Male, dopo lo straordinario +55,2% del 2017, l’export diretto ad Hong Kong (-14,6%, in
peggioramento a -25,6% nel periodo luglio-settembre).

Tab. 4 – Esportazioni del distretto orafo di Valenza Po

Fonte: elaborazioni su dati ISTAT

Le prospettive per i mesi conclusivi dell’anno sembrano improntate ad un cauto ottimismo. Il risveglio della domanda mondiale, seppure in un contesto di elevata incertezza, porta a ritenere probabile il proseguimento, anche negli ultimi mesi dell’anno, delle tendenze riscontrate nella prima
parte. Ci aspettiamo che la domanda proveniente dai mercati asiatici e dagli Stati Uniti continui a mantenersi tonica, mentre dovrebbero proseguire le difficoltà riscontrate nei paesi del Medio Oriente.

Le prospettive per il 2019 appaiono più incerte, condizionate dal possibile recupero dei prezzi dei preziosi (si veda il prossimo paragrafo) che potrebbero avere un impatto negativo sui segnali di risveglio della domanda di gioielli registrati nella seconda metà del 2018. Nel nostro scenario,
comunque, il prezzo dell’oro dovrebbe rimanere – in media d’anno – intorno ai 1,250 USD all’oncia, un livello di poco inferiore rispetto a quello medio del 2018.

Oro artigianale estratto in maniera responsabile: una panoramica delle comunità minerarie peruviane e colombiane

Che cos’è l’ASM (Artisanal and small-scale mining), cioè l’estrazione artigianale e su piccola scala?

L’attività di estrazione artigianale e su piccola scala può essere descritta come un’estrazione a “bassa intensità”, che riguarda tutti i tipi di estrazione, dai depositi alluvionali all’estrazione in roccia dura1. Le stime variano, ma in generale si calcola che l’ASM fornisca circa il 20% dell’oro estratto
ogni anno, impiegando circa l’80% della popolazione dedita all’attività mineraria. Le attività tendono ad essere informali, con un ridottissimo utilizzo di tecnologie e ad alta intensità di lavoro. In molti casi i minatori utilizzano attrezzi manuali come martelli e scalpelli, mentre le attività più
avanzate si servono al massimo di piccole attrezzature da scavo come i retroescavatori e i dumper. Le comunità ASM tendono inoltre ad essere molto emarginate e hanno scarso accesso alle risorse, in particolare al sostegno statale o industriale. In molti casi la necessità di estrarre i metalli è determinata
dalla povertà e le attività minerarie sono spesso escluse dal normale circuito delle banche, tanto che molte di queste non hanno conti bancari o accesso al credito. Una triste conseguenza di tutto questo è che molte sono costrette a diverse forme di attività criminali.

L’obiettivo di entrambe le organizzazioni Fairmined e Fairtrade consiste proprio nel migliorare tale situazione. Grazie all’introduzione di norme in grado di garantire che tutto l’oro e l’argento prodotto nelle miniere artigianali e su piccola scala, certificate dall’organizzazione pertinente, siano
estratti in modo responsabile, è possibile migliorare la vita e le condizioni di lavoro dei minatori e delle comunità minerarie. Una volta che la miniera viene certificata, non solo è garantito un prezzo equo per i metalli che essa vende, ma anche un sovrapprezzo che l’acquirente deve pagare direttamente
alla miniera per ogni grammo di oro e argento acquistato.

Va sottolineato che non viene estratto abbastanza oro ASM per soddisfare l’intera domanda di oro, sia per la gioielleria che per l’elettronica o per usi medici. Lo scopo di un approvvigionamento responsabile non è quello di soppiantare l’industria mineraria su scala industriale, ma di migliorare le condizioni
di vita e di lavoro dei minatori e delle comunità minerarie nei paesi in via di sviluppo. Molti clienti, in particolare quelli descritti come Generation X e Millennials, hanno abitudini di acquisto diverse e meno tradizionali. Tali clienti pretendono una storia, qualcosa a cui potersi relazionare, vogliono
che i loro acquisti facciano la differenza dal punto di vista sociale e ambientale. Questo rende l’approvvigionamento responsabile di oro e argento molto importante nell’attuale mercato della gioielleria.

Figura 1. Minatori della miniera di Sotrami, Perù.

La figura 1 mostra un marito e una moglie che lavorano nella miniera di Sotrami a Santa Filomena in Perù. Si tratta di una miniera di piccole dimensioni che impiega 700 lavoratori, 160 dei quali sono minatori che lavorano al fronte della miniera. Alcune miniere sono di proprietà privata, altre, come
quella di Sotrami, operano come cooperative, mentre altre sono gestite da operatori indipendenti o da singole famiglie.

Utilizzo del mercurio.

Fairmined e Fairtrade si occupano delle comunità minerarie nei paesi in via di sviluppo, nelle quali vi sono molti problemi collegati all’estrazione artigianale e su piccola scala non regolamentata. Uno dei problemi più gravi è l’utilizzo del mercurio. L’estrazione dell’oro tramite il mercurio è un processo
relativamente economico, semplice e veloce. Il minerale contenente oro viene frantumato in un materiale di consistenza simile alla sabbia e il mercurio viene poi mescolato ad esso, di solito con le mani e in molti casi anche con i piedi. L’amalgama che ne risulta viene poi separato dagli scarti e il
mercurio viene bruciato al fine di ottenere l’oro che avrà una purezza del 75-80% circa.

Figura 2. Utilizzo di mercurio per estrarre oro dal minerale.2

Figura 3. Amalgama di mercurio e oro2.

Figura 4. Il mercurio viene bruciato3.

Purtroppo il mercurio è anche altamente tossico, e non solo il mercurio liquido. Anche i fumi derivanti dalla combustione del mercurio sono molto tossici. Un’esposizione massiccia e prolungata causa danni irreversibili al corpo umano. L’avvelenamento da mercurio danneggia il cervello, il cuore, i polmoni,
i reni e il sistema immunitario. Ciò determina malformazioni alla nascita per molti bambini nati da madri che hanno subito un avvelenamento da mercurio, bambini con ritardi nell’apprendimento e con livelli di intelligenza inferiori alla norma. La contaminazione da mercurio si ripercuote anche sull’ecosistema
circostante: acqua, piante, pesci e animali vengono tutti colpiti. A causa del fenomeno del bioaccumulo, il mercurio penetra tutta la catena alimentare e tende ad accumularsi e aumentare la sua concentrazione in alcune specie vegetali e animali.4 Questo è uno dei motivi principali per cui sarebbe bene
acquistare oro e argento ASM certificati, proprio per garantire che il mercurio non sia stato utilizzato nel processo di estrazione dell’oro.

Criteri per la certificazione delle miniere.

Affinché una miniera possa ottenere la certificazione Fairmined o Fairtrade, devono essere soddisfatti alcuni criteri (1,5,6):

Le miniere sono tenute a partecipare allo sviluppo sociale delle loro comunità,

e devono perciò eliminare il lavoro minorile dalla loro organizzazione. Nessun soggetto con età inferiore ai 15 anni può essere assunto a lavorare nell’organizzazione mineraria e i minori di 18 anni devono lavorare in condizioni non pericolose.

Deve essere implementata una procedura di formazione in materia di salute e sicurezza per tutti i dipendenti e devono essere rispettati gli standard minimi di salute e sicurezza. L’uso obbligatorio di attrezzature per la protezione dell’individuo deve essere sempre rispettato e applicato, e le condizioni
di lavoro devono essere costantemente migliorate.

Le miniere devono riconoscere e rispettare il diritto dei lavoratori a formare o aderire a sindacati e negoziare collettivamente le loro condizioni di lavoro, cioè la libertà di associazione e di contrattazione collettiva.

L’uso responsabile di prodotti chimici è obbligatorio. Se viene utilizzato del mercurio nel processo di estrazione deve essere controllato e si devono concordare piani e scadenze per eliminarne del tutto l’uso. Qualora venga utilizzato il trattamento con il cianuro, è essenziale che venga maneggiato
in modo responsabile. Le sostanze chimiche devono essere ridotte al minimo e, ove possibile, eliminate entro un periodo di tempo concordato.

Qualunque sovrapprezzo pagato nell’ambito dei sistemi di certificazione Fairmined e Fairtrade deve essere gestito in modo responsabile.

Perché i metalli Fairmined e Fairtrade costano così tanto?

La sezione precedente descrive le regole base che le organizzazioni minerarie devono accettare e implementare al fine di conformarsi agli standard e ed essere idonee ad applicare il sovrapprezzo. Dal punto di vista del gioielliere, alcune delle domande più frequenti quando si cerca di acquistare oro
e argento artigianali di provenienza responsabile sono: perché costa così tanto? Dove vanno a finire questi soldi aggiuntivi? E per cosa vengono utilizzati? Sono tutte domande corrette perché l’oro e l’argento con certificazione ASM sono costosi e il gioielliere paga un prezzo superiore a quello di
mercato per i materiali che acquista.

Normalmente l’oro e l’argento acquistati dai fornitori di materiali per gioielleria sono già presenti nel paese. Basta chiamare il proprio fornitore di lingotti o il proprio raffinatore per acquistarli. Tuttavia, a meno che la vostra azienda non si trovi in Perù, Colombia, Bolivia, Mongolia o in alcuni
paesi africani, i metalli Fairmined e Fairtrade non sono presenti nel paese e devono essere esportati dalla miniera e poi importati nel paese in cui svolgete la vostra attività.

Sia Fairmined che Fairtrade utilizzano lo stesso sistema di base. Una percentuale fissa del prezzo di mercato dell’oro o dell’argento viene concordata tra la miniera e l’azienda che acquista i metalli, garantendo così alla miniera un prezzo equo per il suo prodotto. Le procedure di acquisto Fairmined
e Fairtrade regolano questo aspetto per evitare che le miniere vengano sfruttate. Oltre a tale percentuale concordata rispetto al prezzo di mercato dell’oro o dell’argento, l’acquirente paga direttamente alla miniera anche un prezzo per ogni grammo di metallo pregiato acquistato. Tutte le commissioni
sono pagate prima della spedizione dei metalli dalla miniera. Inoltre ci sono costi di trasporto, assicurazione e logistica necessari per trasportare i metalli dalla miniera all’aeroporto, passando per la dogana, su un aereo diretto nel paese di destinazione, passando per un’altra dogana, e infine dall’aeroporto
di arrivo al vostro stabilimento.

Tutto questo può sembrare un po’ complesso, ma così facendo, i minatori ottengono un equo valore di mercato per i metalli venduti e il pagamento del sovrapprezzo direttamente alla miniera, sovrapprezzo che viene poi speso sia per i miglioramenti della miniera che della comunità. Tale somma aggiuntiva
viene normalmente, ma non esclusivamente, depositata presso una banca e quando raggiunge un certo importo, o dopo che è trascorso un certo periodo di tempo, i gestori che si occupano della miniera o i proprietari della cooperativa decidono come spenderla. Di solito i gestori sono responsabili nelle
loro scelte, che vengono monitorate, e ascoltano la comunità prima di decidere sul da farsi, ma le somme vengono comunque spese per il bene della miniera e della comunità.

Alcuni esempi di come vengono spesi tali somme aggiuntive sono le attrezzature per la sicurezza, gli interventi medici, i collegamenti alla rete elettrica o all’acqua corrente, o la costruzione di scuole e luoghi di culto. Nel caso di una delle miniere visitate dall’autore, i responsabili hanno deciso
che il denaro sarebbe stato meglio speso per l’energia elettrica, e perciò hanno cablato la cittadina. L’anno successivo stavano valutando l’opportunità di creare una rete idrica, poiché tutta l’acqua deve essere consegnata giornalmente con dei camion fino alla miniera. Ma, dopo essersi consultati,
hanno deciso di acquistare una torre per cellulari. Molti dei lavoratori della miniera non vivono stabilmente sul posto ma vi lavorano in base a turni della durata di tre settimane, quindi la comunicazione con la casa e la famiglia è importante per loro, ed è per questo che si è optato per una torre
dedicata ai cellulari.

Un’altra delle opere realizzate è stato un campo da calcio. Hanno costruito un altopiano con le rocce di scarto derivanti dalle attività di estrazione mineraria e poi ci hanno costruito il campo sopra (in realtà ne hanno due presso questa miniera, uno a circa 1.900 metri e un altro a 2.750 metri). Per
i minatori e la comunità in generale, si è trattato di soldi spesi molto bene. I lavoratori hanno ora un’attività sportiva che possono praticare sia per mantenersi in forma sia per divertirsi, e hanno persino creato una propria lega che coinvolge altre miniere, migliorando così le relazioni fra le diverse
comunità.

Figura 5. La torre dei cellulari presso la miniera di Sotrami, in Perù.

Figura 6. Campo da calcio presso la miniera di Sotrami, Perù.

Questi sono solo due degli esempi relativi a ciò a cui il denaro Fairmined e Fairtrade ha contribuito per una comunità mineraria. Questo denaro produce effetti positivi contribuendo a migliorare il lavoro, l’ambiente sociale e la comunità. E tale aspetto riguarda tutte le miniere Fairmined e Fairtrade.

Sia in Perù che in Colombia esistono due diversi tipi di attività mineraria ASM, cioè l’attività mineraria regolamentata e quella non regolamentata.

Attività mineraria regolamentata

L’industria mineraria rappresenta solo una piccola percentuale del PIL in Colombia, ma per il Perù circa il 15% del PIL proviene dall’estrazione regolamentata. Non esistono cifre attendibili relative al numero di miniere “in nero” o “non regolamentate”. Il governo vuole che tutte le attività minerarie
siano legali e regolamentate per una serie di motivi. In primo luogo per incrementare la base imponibile e contribuire a far crescere l’economia. Le entrate derivanti dalla tassazione vengono utilizzate per molti progetti e servizi infrastrutturali come la costruzione di strade e l’edilizia in generale,
l’assistenza medica e l’istruzione, solo per citarne alcuni. Il governo intende inoltre implementare norme sanitarie e di sicurezza per salvaguardare i minatori e sradicare la criminalità e lo sfruttamento. Al fine di incoraggiare e incentivare i minatori a lavorare legalmente e in maniera regolamentata,
il governo offre alle miniere regolamentate un rimborso fiscale del 5% per ogni chilo d’oro esportato.

Attività mineraria non regolamentata

Le miniere non regolamentate sono esattamente come descritte e vengono considerate illegali. Non ci sono regole e i minatori spesso lavorano per pochi soldi in pessime condizioni. I minatori non regolamentati possono morire a causa delle loro condizioni di lavoro, della scarsa salute e sicurezza, dell’uso
di mercurio e di altre sostanze chimiche. Vengono inoltre sfruttati in vari modi dai criminali e purtroppo per molti di loro non c’è via d’uscita da questa situazione.

Le miniere non regolamentate sono normalmente ubicate in aree remote e difficili da raggiungere. Quelle osservate dall’autore in Perù erano spesso ad alta quota in zone montuose, prive di collegamenti o sentieri, e a decine di chilometri dalle strade asfaltate più vicine. Tutto ciò che serve per l’attività
estrattiva deve essere portato fino alla miniera a dorso d’asino o a mano. Provviste come cibo e acqua, utensili e attrezzature, legname per puntellare le gallerie al fine di renderle sicure, mercurio per la lavorazione del minerale, tutti questi rifornimenti devono essere trasportati nelle aree remote
dove sono collocate le miniere. Il tasso di mortalità dei minatori è relativamente alto. Le gallerie spesso non vengono puntellate perché è prima necessario portare il legname alla zona generale e poi su per la montagna, perciò spesso i minatori evitano di farlo e il peggio accade producendo un collasso
delle gallerie. Anche i problemi di avvelenamento da mercurio sono frequenti. Negli ultimi anni, su richiesta del governo peruviano, il dottore responsabile del centro medico di Sotrami ha analizzato campioni di sangue dei minatori non regolamentati e ha riscontrato livelli di mercurio superiori ai
limiti legali di sicurezza. Di conseguenza, i proprietari delle miniere non regolamentate non hanno permesso di effettuare ulteriori test per timore di subire una chiusura forzosa. I minatori non regolamentati hanno bisogno di lavoro e perciò, come detto in precedenza, sono intrappolati in questa situazione.

Miniere di Macdesa e Sotrami, Perù.

Le miniere di Macdesa e Sotrami si trovano rispettivamente nelle province di Chaparra e Lucanas in Perù, a circa 600 km a sud di Lima e all’incirca tra Nazca e Arequipa. Entrambe queste province si trovano nel deserto di Atacama, che è il luogo più secco della Terra. Si tratta di una regione prevalentemente
montuosa e desertica, dove la polvere ha la stessa finezza del cemento. E’ un ambiente molto difficile in cui vivere e lavorare. 

La miniera di Macdesa è nata da un semplice buco nel terreno come tutte le altre miniere della regione. Molte di queste miniere furono abbandonate dopo l’indipendenza del Perù dalla Spagna nel 1821. Quando la gente ha iniziato a riprendere le attività minerarie, fatto questo relativamente recente, l’area
è divenuta un vero e proprio far west, con gruppi minerari rivali che si combattevano fra loro. I minatori si guadagnavano a malapena da vivere, la sicurezza era inesistente e la vita era molto dura. Di conseguenza a Macdesa, circa 350 minatori concordarono che l’unico modo per migliorare la situazione
era quello di collaborare e formare una comunità.

Macdesa si trova a circa 1.500 metri di altitudine e all’inizio i minatori usavano attrezzi da lavoro e carriole per trasportare il minerale dalla miniera. Riempivano sacchi di minerale da circa 60 kg nella miniera e li caricavano poi sugli asini. Una volta che gli animali erano carichi, camminavano
per 50 chilometri giù per la montagna fino allo stabilimento di lavorazione vicino alla costa e all’autostrada principale. Tuttavia i minatori venivano sfruttati e ricevevano solo l’80% circa del valore di mercato del metallo. Come se questo non bastasse, le bilance e i campioni venivano truccati e
il minerale veniva lavorato in modo errato. Di conseguenza, solo raramente i minatori ricevevano un valore superiore al 50% dell’oro estratto.

Perciò, al fine di migliorare i rendimenti e i pagamenti, i minatori hanno iniziato a lavorare il minerale a mano con il mercurio, ma non avevano idea di quello che stavano facendo. Così hanno deciso di investire nelle loro tecnologie e di assumere persone che conoscevano queste tecniche. Anche nel caso
di Sotrami la situazione era analoga. I 350 “soci” – i fondatori – ricavavano appena il necessario per vivere. Il resto del denaro ricevuto per l’oro veniva reinvestito per risolvere problemi e migliorare i loro processi e i loro rendimenti. Altri interventi effettuati comprendevano:

Acquisto di adeguate attrezzature per la trivellazione.

Realizzazione di strade in pietra e sterrate per far salire e scendere i camion dall’impianto di lavorazione alla miniera.

Miglioramento degli alloggi per i minatori e le loro famiglie.

Investimento in attrezzature per la sicurezza e implementazione di un programma di formazione per tutti i lavoratori.

Miglioramento delle condizioni di lavoro presso la miniera. Pompaggio di aria all’interno delle miniere al fine di prevenire problemi polmonari. Puntellamento delle pareti e dei soffitti in modo da rendere sicuri i tunnel. Installazione di binari ferroviari per consentire ai minatori di spostare facilmente
il minerale dalla miniera all’interno dei tunnel.

Avvio di test sul minerale direttamente in loco. In questo modo hanno potuto sapere esattamente quale fosse la purezza del minerale estratto e quindi quali rendimenti attendersi.

Hanno inoltre sviluppato processi di trattamento del minerale senza l’uso del mercurio.

Hanno acquistato una macchina alesatrice, che permette loro di testare le perforazioni effettuate e vedere in che direzione si estende la vena, riducendo notevolmente la quantità di scavi necessaria e aumentando la resa di minerale recuperato rispetto a quello estratto.

La storia della miniera Sotrami è simile. I fondatori hanno creato la miniera trent’anni fa e il villaggio di Santa Filomena è cresciuto intorno alla miniera a circa 2.750 metri di altitudine. La popolazione di Santa Filomena è di circa 2.000 persone, di cui 700 lavorano direttamente per la miniera,
mentre la restante popolazione è impiegata in occupazioni volte a sostenere la produzione della miniera. Come a Macdesa, tutti i profitti vengono reinvestiti nella miniera e nella comunità. I lavoratori sono tenuti a prestare servizio per 20 giorni ed hanno diritto a 10 giorni di ferie non retribuite,
di solito con turni di undici ore. Molti minatori vivono lontano dalla miniera e nel corso dei 10 giorni di riposo tornano a casa per vedere la famiglia, anche se alcuni hanno portato lì le loro famiglie, soprattutto se entrambi i genitori lavorano in miniera.

Molto spesso, i governi locali e nazionali vedono l’industria mineraria come un’industria in crescita. Grazie al sindaco della città locale di Challa, che ha coinvolto anche il governo centrale, sono stati posati 40 km di strada asfaltata che collega la miniera alla principale autostrada della costa
pacifica, dimezzando così i tempi di percorrenza fino alla miniera. Gli abitanti delle zone ad altitudini meno elevate hanno approfittato della strada e hanno iniziato a coltivare, perché grazie alla strada possono coltivare i loro prodotti e trasportarli facilmente fino al mercato senza danneggiarli
durante il tragitto. In molti casi, quando le attività di estrazione mineraria hanno successo, sono in grado di generare indirettamente opportunità anche per altri. La strada è importante anche per altri motivi, uno dei quali è che a Sotrami non c’è acqua corrente. Tutta l’acqua di cui hanno bisogno
viene trasportata in montagna tre volte al giorno con tre autocarri.

In genere, nulla va sprecato. La roccia di scarto invece di essere buttata, viene utilizzata per apportare migliorie. La roccia di scarto viene utilizzata al fine di creare aree pianeggianti edificabili in modo da espandere le strutture intorno alla miniera e gli edifici del villaggio.

Figura 7. Rocce di scarto utilizzate per creare uno spazio edificabile pianeggiante a Sotrami, in Perù.

Macdesa ha tre gallerie all’interno della miniera, mentre Sotrami ne ha solo una e tutti i minatori devono entrare ed uscire dalla miniera attraverso questo ingresso e da questo pozzo. La miniera è profonda 630 metri, è composta da 13 livelli, e ci vogliono 35 minuti per scendere e 45 minuti per risalire
dopo aver terminato il proprio turno di lavoro.

Figura 8. L’entrata della miniera di Sotrami, in Perù.

Figura 9. Il pozzo di ingresso di Sotrami, in Perù.

Figura 10. Una delle gallerie di Sotrami, in Perù

All’interno della miniera, il legname viene utilizzato per puntellare la volta, ma generalmente l’illuminazione è presente solo nel luogo in cui si scava e, per sicurezza, lungo le rotaie destinate al trasporto del minerale estratto. Sebbene tutto il legname debba essere trasportato dalla costa perché
non ci sono alberi nelle vicinanze delle miniere, l’aspetto positivo è che il clima è così secco che non ci sono microbi in grado di intaccare il legno e i fenomeni di putrefazione non rappresentano in genere un problema.

Le attrezzature di sicurezza devono essere indossate da tutti quando si è in profondità nelle miniere, in particolare elmetti e soprattutto i respiratori, perché l’unica costante è la polvere. Le particelle di polvere possono causare seri problemi polmonari se i minatori non sono protetti. Si tratta
di una situazione molto differente rispetto alle miniere della Colombia, che si trovano in un ambiente completamente diverso.

Lavorazione del minerale: la roccia dura.

Per quanto riguarda la lavorazione del minerale, entrambe le miniere utilizzano processi simili. Entrambe le comunità in origine utilizzavano il mercurio, ma ne hanno poi compreso la tossicità per se stessi e per l’ambiente, ed hanno così optato per l’utilizzo del cianuro, molto più rispettoso dell’ambiente.

Figura 11. Grande cilindro a rotazione.

Il minerale viene prima frantumato e poi lavorato fino a raggiungere la consistenza della sabbia in un grande cilindro a rotazione. L’acqua viene introdotta per facilitare il processo di frantumazione e per formare un impasto, che esce dal cilindro attraverso un filtro, facendo in modo che le particelle
siano sufficientemente piccole per la lavorazione downstream. Una volta filtrato, il liquame viene pompato in vasche di trattamento contenenti cianuro. L’oro presente viene portato a galla nella soluzione di cianuro e viene poi pompato in vasche di reazione contenenti particelle di carbone attivo. Le
particelle di carbone attivo hanno all’incirca le dimensioni di un chicco di riso e attirano l’oro, catturandolo quando si trova in sospensione. Normalmente vengono utilizzati tre serbatoi in sequenza al fine di massimizzare il recupero dell’oro; tale procedura raccoglie complessivamente il 96% dell’oro
che viene immesso sotto forma di minerale frantumato.

A questo punto, la soluzione di cianuro usata viene smaltita nelle vasche per la raccolta del cianuro di scarto. Tutta questa procedura può sembrare pericolosa, ma è in realtà sicura per l’ambiente e non deve essere confusa con il processo di lisciviazione del cianuro, in cui la sostanza chimica viene
esposta al minerale senza alcun trattamento ed entra in contatto diretto con l’ecosistema senza nessun vincolo o contenimento, oppure con protezioni insufficienti. Le vasche per il cianuro di scarto sono dotate di membrane molto resistenti e i liquidi di scarto vengono trattati chimicamente in modo
che quando sono esposti alla luce ultravioletta si convertono in carbonati, così da eliminare le sostanze tossiche dalle vasche. Una volta riempite, le vasche vengono coperte e poi interrate o utilizzate per costruzioni.

Figura 12. Il filtro per i liquami.

Figura 13. Vasche con carbone attivo.

Figura 14. Vasca per il cianuro di scarto. La fotografia è stata scattata da una precedente vasca che è stata riempita, coperta e interrata.

Figura 15. Rete di elettrodi in acciaio all’interno della vasca per la placcatura.

La parte successiva del processo consiste nel filtrare le particelle di carbonio cariche d’oro dalle vasche, trasferirle in una cella elettrolitica e poi continuare con la placcatura dell’oro su una rete d’acciaio. Una volta che questa fase del processo è stata completata, la parte finale consiste nel
collocare la rete d’acciaio carica d’oro in un forno, in modo tale che l’oro si fonda e venga trasformato in lingotti di oro grezzo. La purezza dell’oro è a quel punto nell’ordine dell’80% e il prodotto può essere ulteriormente lavorato o venduto sul mercato come oro grezzo.

Come vengono spese le somme aggiuntive.

Come detto in precedenza, le somme aggiuntive sono state spese per vari progetti: reti elettriche, acqua corrente, torri per cellulari e campi da calcio. Se ai minatori viene chiesto perché fanno quello che fanno e perché sono felici di ottenere la certificazione Fairmined and Fairtrade, avranno molte
ragioni da addurre. Tra queste la salvaguardia ambientale, le migliori condizioni di lavoro, la prosperità, ma tutti concordano sul fatto che una delle ragioni principali sono i loro figli. Si tratta di imprese relativamente recenti e i minatori vogliono che i loro figli abbiano una vita e delle opportunità
migliori di quelle che hanno avuto loro. Questi minatori non avevano praticamente nulla, hanno creato imprese e fondato delle comunità, e stanno cominciando a vivere meglio.

Un ottimo esempio in questo senso sono le loro scuole. A Macdesa i soldi sono stati spesi per la scuola materna e la scuola elementare, che sono edifici in muratura permanenti, recintati, puliti, sicuri e dotati di computer. Ai bambini viene insegnato l’uso del computer e di internet in tenera età, e
nel doposcuola anche agli adulti viene insegnata l’informatica, e quindi è evidente che i soldi sono stati ben spesi.

Figura 16. La scuola elementare di Macdesa.

Figura 17. Computer acquistati grazie alle somme aggiuntive Fairmined e Fairtrade.

I minatori di Sotrami hanno utilizzato i soldi aggiuntivi in modo simile. Sotrami vanta un ottimo centro medico e tale centro è molto importante non solo per la miniera, ma anche per l’intera comunità circostante. La miniera finanzia questi progetti grazie alle somme aggiuntive pagate per il minerale,
ma permette a chiunque ne abbia bisogno di usufruirne, indipendentemente dal fatto che lavorino presso la miniera o meno. Viene visto come un dovere nei confronti della comunità. Il centro medico è ben attrezzato e ha un dottore presente sul posto in maniera permanente. Il prossimo oggetto che desiderano
è un’apparecchiatura a raggi X. Immaginate di dover percorrere 70 km giù per una montagna lungo strade sterrate per effettuare delle radiografie a causa di una frattura.

Le miniere peruviane discusse finora rappresentano delle storie di successo, e lo stesso si può dire per le miniere colombiane.

Le miniere di Iquira, Coodmilla e Gualconda in Colombia.

Le miniere d’oro in Colombia che tratteremo in questa sede sono più piccole delle miniere peruviane. La miniera di Iquira si trova nel distretto di Huila, mentre le miniere di Coodmilla e Gualconda si trovano nel distretto di Narino, entrambe aree molto rigogliose e a quote elevate. Come nel caso delle
miniere peruviane, le miniere di Narino sono ubicate in aree remote e a circa quattro ore di macchina lungo strade sterrate dalla più vicina autostrada.

In Colombia esistono molti degli stessi problemi relativi alle attività minerarie regolamentate e non regolamentate, come è stato notato per il Perù, e fino a poco tempo fa molte zone della Colombia erano pericolose e di fatto inaccessibili agli stranieri. Tuttora sono molte le attività minerarie illegali
che il governo colombiano vorrebbe regolamentare, ma al momento l’implementazione di tali regole si è rivelata un problema. Dire semplicemente ai minatori che non hanno più diritto ad estrarre il minerale senza fornire loro alcuna alternativa, non funziona. La maggior parte delle comunità non ha un’alternativa
e quindi torna a lavorare nelle miniere illegali per sopravvivere. La Colombia ha vietato per legge l’uso del mercurio, ma è difficile applicare tali norme per vari motivi. Il governo colombiano ha recentemente modificato le norme relative alle banche in funzione anticorruzione e antiterrorismo. Una
conseguenza di ciò è che diverse organizzazioni minerarie hanno perso la capacità di esportare il loro oro, anche se Fairmined sta collaborando con le miniere e il governo per cambiare questa situazione.

La cooperativa di Iquira si trova a sud-ovest di Bogotà, nella regione di Huila in Colombia. Questa regione è famosa per il caffè e infatti alcuni dei minatori di Iquira coltivano anche il caffè. Le miniere si trovavano sulle loro terre, e i contadini sapevano bene che l’oro era lì, ma non hanno iniziato
ad estrarre il minerale fino al 2004, quando si sono organizzati in una cooperativa di 11 azionisti. Già nel 2010 i soci della cooperativa erano diventati 35, di cui 8 donne, e la cooperativa possiede 11 miniere legalmente registrate. Inizialmente vendevano il loro oro in modo informale al mercato locale,
ma la certificazione Fairmined ha dato loro la possibilità di esportare.

Figura 18. Narino, Colombia7.

Ogni miniera rappresenta un’attività separata, ma tutte lavorano come una cooperativa a fini bancari, di vendita e di esportazione, ottenendo così prezzi migliori e costi ridotti. Si tratta di miniere relativamente piccole che scendono in profondità per circa 500 metri nella montagna su uno, due o tre
livelli. Circa il 20% dell’occupazione a Iquira è attribuibile alla cooperativa e tutti i lavoratori provengono dalla regione.

Figura 19. L’entrata di una miniera a Iquira in Colombia.

Le miniere colombiane sono inoltre molto diverse da quelle del Perù per quanto riguarda le condizioni ambientali. Mentre le miniere peruviane sono molto secche e polverose a causa dell’aridità della regione, le miniere colombiane sono molto umide. L’acqua scorre attraverso la roccia porosa e lungo uno
strato di quarzo contenente oro che è impermeabile, e di conseguenza l’acqua arriva fino alla miniera. I minatori raccontano che ricercano proprio quest’acqua, perché dove c’è acqua, c’è oro.

Tutte le miniere dispongono di sistemi di sicurezza, necessari per essere idonei a ottenere la certificazione e le somme aggiuntive. Ogni miniera è dotata di un sistema di rilevamento del gas e di un sistema di allarme per proteggere i lavoratori, oltre ad aree di sicurezza utilizzate in caso di fughe
di gas o crolli. Tutte le miniere e gli impianti di lavorazione sono dotati di kit di pronto soccorso e tutti i lavoratori dispongono delle necessarie attrezzature per la protezione individuale. Alcune miniere della cooperativa impiegano donne per maneggiare gli esplosivi ed effettuare le esplosioni,
ma anche per lavorare direttamente nella miniera.

Figura 20. Un’area di sicurezza presso la miniera di XXXX

Figura 21. Minatori in Colombia1.

Figura 22. Sacchi di minerale in attesa di essere trasportati all’impianto di lavorazione.

Figura 23. Sacchi di minerale nel laboratorio destinato alla frantumazione presso Iquira, in Colombia.

Una volta estratto e insaccato, il minerale viene trasportato all’impianto di lavorazione. Ogni sacco contiene circa 50 kg di minerale che viene lavorato in modo simile a quello utilizzato nelle miniere peruviane, tranne che su scala più piccola. A causa della natura dei depositi, dopo la frantumazione,
viene utilizzato un tavolo di flottazione per separare l’oro dalle particelle contenenti oro. Non utilizzano il carbone attivo ma vasche di decantazione e lasciano che le soluzioni ricche d’oro si separino per gravità prima di essere ulteriormente trasformate in lingotti di oro grezzo. Nelle miniere
di Coodmilla e Gualconda, nel distretto di Narino, si usa un processo molto simile: la frantumazione seguita da un tavolo di flottazione e da un trattamento al cianuro.

Figura 24. Il tavolo di flottazione di Gualconda, in Colombia.

Figura 25. L’oro separato dagli scarti dopo il trattamento nella vasca di decantazione.

La cooperativa di Coodmilla, un’organizzazione senza scopo di lucro, è attiva da quarant’anni e possiede quattro miniere, due delle quali hanno ottenuto la certificazione Fairmined. Le loro licenze comprendono cento ettari di terra, ma attualmente ne lavorano circa tre ettari. Purtroppo sia Coodmilla
che Gualconda non hanno alcuna certificazione al momento, ma non a causa delle procedure di estrazione del minerale. Hanno difficoltà a soddisfare i nuovi requisiti bancari descritti sopra. Fairmined sta collaborando con loro e con il governo colombiano per risolvere la questione.

Figura 26. Una vena di quarzo contenente oro.

Figura 27. La miniera di Gualconda a Narino, in Colombia.

Entrambe le miniere si trovano in aree remote. Gualconda è stata costruita nella giungla sfruttando il pendio naturale della collina per i processi di lavorazione. Almeno nel caso di Gualconda, il percorso di crescita si è rivelato fino ad oggi complesso. Nel 1974 l’estrazione avveniva completamente
a mano tramite attrezzi da lavoro e mercurio, ed erano necessari 466 grammi di mercurio per lavorare una tonnellata di minerale. Una volta utilizzato, questo mercurio di scarto veniva gettato direttamente nel fiume e quindi nell’ecosistema. La miniera ha fatto grandi progressi per quanto concerne la
bonifica dei siti contaminati da mercurio, ma vi sono ancora tracce del mercurio utilizzato per il processo di lavorazione che devono essere bonificate.

Figura 28. Il sito contaminato dal mercurio presso Gualconda.

Tra il 2001 e il 2006 la miniera è stata chiusa a causa del conflitto armato che ha coinvolto forze paramilitari e i coltivatori di coca. Per questo circa un centinaio di famiglie sono state sfollate ed hanno abbandonato la zona per andare ad abitare nella vicina città, ma i minatori affermano che la
vita in città non era fatta per loro. Nel 2006 hanno costituito la loro cooperativa, ma la loro politica ASM era appena agli inizi e molto carente per quanto riguarda la lavorazione del minerale e la tutela dell’ambiente. Tra il 2009 e il 2013 non avevano ancora a disposizione l’energia elettrica per
le attrezzature, e per questo hanno costruito un mulino ad acqua utilizzando parti provenienti da un deposito di rottami. In quel periodo utilizzavano ancora il mercurio, ma avevano compreso che, per diventare produttori ASM responsabili, era necessario eliminare gradualmente l’uso del mercurio. Inizialmente
la loro politica consisteva nel riutilizzare il mercurio invece di gettarlo semplicemente nel fiume, evitando i danni ambientali e riducendo la quantità necessaria per trasformare una tonnellata di minerale dai precedenti 466 grammi a 25 grammi. Nel 2015 hanno finalmente ottenuto l’energia elettrica
fino alla miniera e questo ha permesso loro di riprogettare l’impianto di lavorazione, eliminando completamente il mercurio e adottando il processo a base di cianuro che utilizzano oggi, più ecologico e sicuro. Questo ha permesso loro di aumentare del 20% l’efficienza, ma ha anche prodotto un incremento
dei costi – il cianuro è più costoso del mercurio quando viene utilizzato per la lavorazione di minerali contenenti oro. Tuttavia l’aumento dell’efficienza e la consapevolezza che con la certificazione Fairmined avrebbero ottenuto prezzi migliori per il loro oro, oltre ad un sovrapprezzo, hanno reso
questo processo la scelta privilegiata per aiutarli a diventare produttori ASM responsabili. Dopo tre anni tale processo si è finalmente realizzato.

L’obiettivo dei minatori non è quello di fermarsi, ma di migliorare continuamente, e ciò include anche la bonifica dell’area della miniera rimanente in cui il mercurio è stato utilizzato per la lavorazione. Questa miniera è ora considerata un modello per l’estrazione ASM responsabile e ogni due settimane
si organizzano visite guidate per vedere cosa è stato realizzato e in che modo è stato possibile realizzarlo. Tutto questo sullo sfondo di una Colombia che continua a presentare molti conflitti sociali ed un elevato grado di corruzione: violenza e traffico di droga sono ancora prevalenti in queste zone.
Anche oggi molte licenze minerarie vengono assegnate a grandi miniere, ma le miniere indipendenti più piccole spesso vengono ignorate.

Perché utilizzare oro ASM estratto in maniera responsabile?

Ci sono molte ragioni per acquistare oro ASM estratto in maniera responsabile e con certificazione ASM. Può essere un buon modo per attirare più clienti nel proprio negozio e quindi può rappresentare un fattore positivo per ogni attività. Se la vostra base clienti è composta da persone anziane, l’introduzione
di una linea di prodotti che utilizza l’oro ASM può rivelarsi molto interessante sia per i giovani consumatori che acquistano gioielli, sia per i clienti che non hanno ancora considerato l’acquisto di gioielli in oro, poiché acquistare qualcosa che fa la differenza nel mondo risulta interessante ai
loro occhi. Ci sono gioiellieri che hanno deciso di convertirsi completamente all’oro Fairtrade e Fairmined, o almeno il più possibile, anche se non è indispensabile apportare modifiche così drastiche. Qualunque cambiamento può aiutare e non c’è assolutamente nessun obbligo, non è necessaria la conversione
totale di ogni prodotto d’oro che si vende. Molti gioiellieri che optano per l’oro ASM iniziano con una linea o una collezione, e, se hanno successo o se l’idea si rivela adatta alla propria clientela, espandono la loro offerta. Si tratta di un prodotto con alle spalle una storia: da dove proviene l’oro,
a cosa serve il sovrapprezzo pagato. Acquistare questi prodotti significa ripagare le comunità dei paesi in via di sviluppo per migliorare la loro qualità di vita. Anche solo questo aspetto basta spesso ai clienti per acquistare gioielli realizzati con l’oro ASM.

Come è possibile acquistare l’oro ASM?

Il modo migliore per acquistare l’oro ASM è quello di contattare Fairtrade o Fairmined (ARM) tramite i rispettivi siti web, e in questo modo otterrete un elenco di fornitori e gioiellieri registrati e certificati dalle stesse organizzazioni. Entrambe le organizzazioni hanno sistemi simili: se si desidera
usare il nome e il marchio Fairtrade o Fairmined, è necessario essere in possesso di regolare licenza. A seconda del proprio volume d’affari, può essere necessario versare un contributo per ottenere la licenza, sottoporsi ad una revisione contabile e pagare una commissione all’organizzazione per ogni
grammo d’oro venduto. Se non si desidera utilizzare il nome o il marchio, è comunque possibile acquistare l’oro – non ci sono restrizioni sull’acquisto. In questo caso potrete comunque chiamarlo oro proveniente da miniere artigianali, ma non potrete chiamarlo Fairmined o Fairtrade.

L’obiettivo di ogni azienda consiste nel generare profitti. Tuttavia quest’oro è relativamente costoso e quindi per mantenerlo il più attraente possibile per il consumatore, si consiglia di non aggiungere al prezzo di vendita dei prodotti Fairmined e Fairtrade il sovrapprezzo che è stato pagato alla
miniera. Per mantenere il costo di ogni pezzo il più basso possibile, chiedete al fornitore di comunicarvi il costo dell’oro acquistato come se non avesse la certificazione Fairtrade o Fairmined. Tale prezzo può essere utilizzato per calcolare il ricarico e quindi il costo del sovrapprezzo aggiunto
alla fine. Più oro Fairmined e Fairtrade si vende, più grande sarà il contributo offerto per migliorare la vita dei minatori e delle comunità minerarie.

Conclusioni.

La provenienza dell’oro da gioielleria rappresenta una scelta personale per il gioielliere. I fornitori di oro decidono come comportarsi – in maniera responsabile o meno – e di conseguenza i gioiellieri possono decidere dove e presso chi acquistare. La scelta c’è. I gioiellieri che vogliono partecipare
all’iniziativa di approvvigionamento responsabile possono farlo. Ci sono tre soluzioni principali tra cui scegliere:

Oro estratto in modo responsabile ma su scala industriale. Laddove vi sono controlli e revisioni, sarete in grado di capire da dove proviene l’oro e potrete informare di ciò i vostri clienti.

Oro prodotto al 100% da materiali riciclati al 100%. Questa fonte di approvvigionamento ha già pagato il suo prezzo in termini ambientali, e scegliendo questa opzione si ottiene, probabilmente l’oro in assoluto più rispettoso dell’ambiente, poiché si utilizza quanto è già stato estratto.

Oro estratto in modo responsabile da comunità ASM. Questa scelta aiuta direttamente le comunità minerarie dei paesi in via di sviluppo a migliorare le loro condizioni di lavoro, il loro ambiente e la loro vita in generale.

Oppure si può scegliere di non partecipare affatto, è una scelta personale. Ma si tenga presente che

• un approccio responsabile può ripagare anche in termini economici.
• Tutto l’oro è stato estratto da qualche parte.
• L’obiettivo di tutti dovrebbe essere quello di eliminare le attività di estrazione non responsabili dal nostro settore.
• Devono esserci trasparenza e tracciabilità dalla miniera e/o dal riciclatore fino al rivenditore al dettaglio.
• C’è ancora bisogno di una maggiore informazione sia all’interno del settore che tra i consumatori.

Infine, si può dire che l’oro ASM sia diverso da tutto il resto dell’oro? La risposta, ovviamente, è no, non è in alcun modo differente. L’oro è oro, in qualunque modo lo si produca. Tuttavia, ciò che lo rende diverso è il luogo di provenienza, il modo in cui lo si ottiene, e il prezzo ambientale e sociale
che viene pagato per farlo arrivare fino a noi.

Riferimenti

www.fairmined.org

Fotografie:
www.artisanalgold.org

Fotografie: Marieke Heemskerk

en.wikipedia.org/Mercury_poisoning

www.fairtrade.org.uk

www.responsiblemines.org

Fotografie: Fairmined Family

Laser metal fusion è anche conosciuta come stampa 3d metallica ed è oggi il campo dell’industria manifatturiera additiva con il maggior potenziale di sviluppo e crescita.

Un laser ad alta intensità fonde selettivamente le polveri metalliche secondo un percorso definito dal disegno CAD e creando oggetti tridimensionali in metallo.

I metalli utilizzabili con la tecnologia LMF sono svariati, tra i più diffusi l’acciaio e il bronzo e in fase di ricerca e approfondimento, l’oro e il platino. Da questa ricerca, iniziata qualche anno fa con la collaborazione di sisma, inizia la nostra esperienza nella stampa additiva.

Abbiamo iniziato con alcuni test e immediatamente ci siamo resi conto che la produzione additiva ha caratteristiche che la rendono unica.

Vediamole insieme

La produzione additiva ha caratteristiche peculiari che la rendono unica:

Nessun costo per la realizzazione di stampi utensili e attrezzature di produzione

Riduzione dei costi e dei tempi dal disegno al prototipo

Abbattimento degli scarti di produzione e tutela dell’ambiente

Massima libertà in fase di progettazione. LMF infatti permette la realizzazione di forme estremamente complesse, non realizzabili con altre tecnologie

Nello specifico:

– 1 – nessun costo per la realizzazione di stampi utensili e attrezzature di produzione

Con LMF sono stati realizzati in modo semplice e a costo contenuto centrature macchina precise, da utilizzare ad esempio per l’incisione laser, meccanismi di bloccaggio per la realizzazione di pezzi in serie e piccoli stampi che riducono in fase produttiva i costi e i tempi di riproduzione.

– 2 – riduzione dei costi e dei tempi dal disegno al prototipo

Realizzare un modello con LMF e arrivare al master risulterà molto più rapido che seguendo i classici canali produttivi. Alla percezione visiva dell’oggetto realizzato a video, seguirà poche ore dopo, la percezione tattile dello stesso snellendo notevolmente i tempi di verifica per la realizzazione
del master.

– 3 – abbattimento degli scarti di produzione e tutela dell’ambiente

Produrre con LMF significa ridurre gli sprechi e il consumo di energia. Nelle lavorazioni tradizionale, un esempio è la microfusione, i passaggi per realizzare un oggetto sono molteplici con scarti relativi a cere, gomme e gesso. Il tempo dell’intero processo produttivo con LMF si riduce radicalmente
e con esso gli scarti.

– 4 – massima libertà in fase di progettazione. LMF permette la realizzazione di forme estremamente complesse, non realizzabili con altre tecnologie

I vantaggi di una stampa diretta a metallo rispetto ad una fusione a cera persa sono incredibili sia in termini di precisione che in termini di possibilità geometriche. Un esempio sono i gioielli simili a sculture. L’esperienza Nuovi Gioielli con LMF è nata dal desiderio di avvicinarci a nuove tecnologie
e tecniche di produzione, affiancandole all’artigianalità del prodotto. Con LMF il design diventa sempre nuovo, e, molti limiti creativi spesso dovuti alle tecniche di lavorazione tradizionali e alla molteplicità dei passaggi produttivi, con questa tecnica sono elusi.

Un oggetto come quello che vedete può essere realizzato con un solo processo.

La creatività si può esprimere senza limiti, unendo estetica, tecnica produttiva e architettonica in un solo oggetto, avendo potere sui risultati che vogliamo ottenere.

Il designer controlla il processo completo di produzione, dalla fase creativa alla verifica delle polveri, dalla fusione al post process.

METALPIXEL

La ricerca e lo sviluppo nei processi LMF ci hanno portato alla realizzazione del METALPIXEL.

Nel 1800 il tessuto jacquard ha rivoluzionato il settore tessile nel xix secolo, ed è grazie a questo speciale telaio che ancora oggi possiamo creare complessi disegni ed innumerevoli fantasie negli abiti che indossiamo.

Più di 200 anni dopo, Nuovi Gioielli, avvalendosi della tecnologia LMF, applica la morbidezza del tessuto e il decoro jacquard al metallo. Il risultato è qualcosa di unico, dalle molteplici applicazioni, non solo nello specifico settore della gioielleria, ma nel più ampio settore della moda e del
design.

Immaginate il polsino di una camicia, immaginate l’inserto di una borsa, oppure, immaginate semplicemente, perché il METALPIXEL, può essere tutto ciò che volete.

Da sempre i tessuti e i suoi decori sono stati l’essenza della moda. Il metallo, per la sua solidità, ha sempre ricoperto il secondario ruolo di accessorio. Oggi, con questa nuova tecnica di lavorazione, può diventare parte integrante di un nuovo modo di concepire il tessuto, la morbidezza e il costume.