'TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU - KIỂM ĐỊNH
ĐÁ QUÝ VÀ VÀNG
BAO CAO TONG KET
ĐÈ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀNG 14K, 18K
(VÀNG TRĂNG, VÀNG ĐỎ) PHỤC VỤ NGÀNH CÔNG NGHIỆP TRANG SỨC VIỆT NAM
Trang 2'TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU - KIỂM ĐỊNH
ĐÁ QUÝ VÀVÀNG
BẢO CÁO ĐÈ TÀI
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀNG 14K, 18K
(VANG TRANG, VÀNG ĐỎ) PHUC VU NGANH CONG NGHIEP TRANG SUC VIET NAM
DON VICHU TRI THUC HIEN NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN
Trung tâm Nghiên cứu - Kiểm định 1.TS5 Phạm Văn Long Chở nhiệm
Đá quý và Vàng 2 KS Phạm Thị Hải Yến
3 KS Phạm Đức Anh
TS Phạm Văn Long
Trang 3
MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1 CÁC HỢP KIM VÀNG DÙNG TRONG TRANG SỨC 1.1 Dẫn liệu chung về vàng 1.1.1 Tính chất vật l - hoá học của vàng 1.1.2 Hợp kim vàng 1.1.3 Công dụng của vàng
1.2 Các hợp kim vàng đùng trong trang sức
1.2.1 Độ tỉnh khiết của vàng (tuổi vàng)
1.2.2 Hệ thống kara (K) đối với vàng trang sức
1.2.3 Các hợp kim vàng dùng trong trang sức
1.2.4 Ảnh hưởng của các tạp chất đến tính chất của các hợp kim vàng
Chương 2 NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀNG 14K VÀ 18K (MÀU TRẮNG, MÀU ĐỎ)
2.1 Tính chat các hợp kim vàng kara dùng trong trang sức 2.1.1 Màu sắc của các hợp kim vàng kara
Trang 42.3.2 Phương pháp nâu hợp kim vàng trang sức bằng lò cảm ứng 2.4 Mật số lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục
2.4.1 Hợp kim có độ xốp lớp ảnh hưởng đến độ bóng của sản phẩm trang sức
2.4.2 Hợp kim hoặc sản phẩm trang sức có màu xám trên bŠ mặt
Trang 5MỞ ĐẦU
Với sự phát triển ngày càng nhanh của nền kinh tế, thu nhập đầu người ngày càng
cao thì nhu cầu sử đụng trang sức của người dân Việt Nam ngày càng tăng lên Tính trung
bình mỗi năm Việt Nam nhập khẩu khoảng 50-70 tấn vàng, cùng với lượng vàng khai
thác được trong nước và lượng vàng dự trữ trong dân thì lượng vàng tham gia giao dich,
chuyển đổi trên thị trường lên đến hơn 100 tấn mỗi năm Theo tính toán của các chuyên gia Hội đồng vàng thế giới, Hội Mỹ nghệ Kim hoàn và đá quý Việt Nam thì lượng vàng được đưa vào sản xuất hàng trang sức các loại trong khoảng từ 20-25 tắn/năm
Ở nhiều quốc gia trên thế giới có ngành công nghiệp trang sức phát triển, việc sản xuất hàng trang sức phải tuân theo những quy trình nhất định để đảm bảo chất lượng của sản phẩm làm ra Tại Italia ngoài nhu cầu sản xuất hàng trang sức trong nước thì vàng Italia (18K) duge ua chuộng khắp thế giới về
của các loại vàng này thường cao xắp xỉ với vàng 9999
Tại Việt Nam, các doanh nghiệp, các Công ty tư nhân hoạt động kinh doanh trong
lĩnh vực hàng trang sức thường tự tổ chức các xưởng chế tác hàng trang sức với quy mô
én, độ bóng, độ bền màu cao, giá bán
nhỏ và theo công nghệ cổ (thủ công) Kết quả là các sản phẩm làm ra thường có chất lượng thấp (tuổi vàng không ổn định và không đồng đều trên một sản phẩm, độ bóng
Bên cạnh đó, một số tư nhân,
Công ty còn cố tình hạ thấp tuổi vàng, từ đó làm tổn hại đến lợi ích của khách hàng sử
kém, độ xốp lớn và thường bị mắt màu theo thời gian,
dụng
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế nêu trên, Trung tâm Nghiên cứu Kiểm định Đá quý và Vàng đã đề xuất Đề tài nghiên cứu khoa học ”Nghiên cứu sản xuất vàng 14K, 18K
(vàng trắng, vàng đỏ) phục vụ ngành công nghiệp trang sức Việt Nam“ và được Bộ Công Thương đồng ý cho thực hiện trong năm 2010 tại Quyết định số 6228/QĐ-BCT, ngày 10
tháng 12 năm 2009 Với mục đích xây dựng được một quy trình có tính thống nhất, làm co sé dp dung cho các doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh hàng trang sức và tiến tới xây
dựng được một bệ TCVN cho lĩnh vực này trong tương lai
Trong quá trình thực hiện đề tài, các tác giả luôn nhận được sự hỗ trợ của Lãnh đạo Công ty CP Đá quý và Vàng Hà Nội, lãnh đạo Vụ Khoa học Công nghệ (Bộ Công Thương), sự hợp tác có hiệu quả của các đơn vị
Hà Nội, Viện Vật lý (Vi
Tự nhiên, Công ty CP Mỹ nghệ vàng bạc đá quý Hà Nội, Tập đoàn Vàng bạc đá quý
DOTI, và nhiều tập thể, eá nhân các nhà khoa học trong ngành Nhân dịp này các tác giả
Trang 6Chương 1 CÁC HỢP KIM VÀNG DÙNG TRONG TRANG SỨC 1.1 DẪN LIỆU CHUNG VỀ VÀNG Trong lịch sử nhân loại chưa từng có kim loại nào được con người tôn sửng như
vàng Cách đây hơn 5.000 năm, vàng được phát hiện ở hai bờ sông Nil - Ai Cập Người Ai Cập cho vàng là máu thịt của thần Mặt Trời, Cơ Đốc giáo thì coi vàng là kim loại của Chúa Vời người Thể - Mông thì trục của Vũ trụ bằng vàng, mà trên đỉnh của trục là Mặt
trời Ở châu Phi người ta cho rằng vàng sinh ra từ Mặt trời, đo vậy vàng là nguồn của sự
sống
1.1.1 Tính chất vị
Vàng tên La tỉnh là aurum, số nguyên tử 79 Nguyên tử khối của vàng là 197,2; bán kính nguyên tử - 1,44 Á, bán kính ion - 137 Á
Vàng là kim loại có màu vàng óng, có khả năng phản chiếu ánh sáng rất mạnh Vàng
rất nặng, có tỷ trọng là 1932, nóng chảy ở nhiệt độ cao 1.063°C và sôi ở 2.700°C Vàng
tỉnh khiết (99,99%) có màu vàng sáng chói lâu đài, rất dẻo và lễ
thành sợi Vàng có thể được cán mỏng đến cỡ 1/10.000 mm và cho ánh sáng đi qua có màu
lục, 1g vàng có thể kéo dài thành sợi nhỏ dài tới 3.420 m
Vang tinh khiết mềm, độ cứng đạt 2,5, chịu mài mòn kém Để làm trang sức, thường
M— hoá học của vàng
lát mỏng, dễ kéo dài
vàng phải được kết hợp với Ag hay Cu
Hàm lượng vàng trong vỏ Trái đất = 4,7.107%, trong nước biển = 5.10 296,
'Vàng có hoạt tính hoá học kém, có tính
không khí Để lâu trong không khí thì trên bề mặt của vàng chỉ có một lớp rất mỏng oxy nh trợ cao Vàng không bị oxy hoá trong
hấp thụ, không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của vàng Vàng khơng hồ tan trong môi trường kiểm, axit (vô cơ và hữu cơ) Tuy vậy, vàng có thể hoà tan trong hỗn hợp axit
clohydrie và axit nitric, axit sulfurie và axit nitric Vang cũng hoà tan trong dung địch
xyanua (K, Ca) khi có oxy hay các chất oxy hoá Người ta thường trích ly chế tác vàng từ
quặng theo phương pháp xyanua 1.1.2 Hợp kim vàng
Hop kim ving-bae
Vang va bạc là hai kim loại có cùng edu trac tinh thé, e6 nhiéu tinh chat li-hod giống
nhau, do đó đễ hoà hợp với nhau thành hợp kim vàng-bạc Màu sắc của hợp kim vàng-bạc phụ thuộc vào tỷ lệ bạc, càng nhiều bạc thì màu của hợp kim càng nhạt, từ vàng nhạt đến
Trang 7Hợp kèn vùng đẳng
Các kim loại vàng và đồng dé hoà hợp với nhau Màu sắc của hợp kim vàng-đồng phụ thuộc vào tỷ lệ đồng, có màu từ vàng nhạt đến vàng sẫm - vàng đỏ - đỏ
Hợp km vùng -chỉ
Về nguyên lý vàng và chỉ không hoà tan vào nhau Hợp kim này tạo ra hai hợp chất
AusPb và AuPb; Trong luyện kim, người ta sử dụng sự có mặt của chì để tạo ra chì thô gom vàng, sau đó tách chì ra khỏi vàng
Hop kim ving-thuy ngén
Hợp kim vàng-thuỷ ngân được dùng để luyện vàng bằng phương pháp hỗn héng
thuỷ ngân với ba hợp chất AuHg;, Au;Hg, Au;Hg
Ngoài ra vàng còn có thể chế tạo được với với các kim loại khác như kẽm, antimon, kim
Trong ngành trang sức ngoài vàng tỉnh khiết (99,99%), người ta còn đùng hợp kim
telua.v.v , được sử dụng trong ngành lu:
vàng với bạc, đồng, bạch kim làm cho vàng trang sức có nhiều màu sắc khác nhau và độ
cứng cao, phù hợp với thị hiếu của khách hang
Vàng đỏ là vàng có pha thêm đồng, vàng hồng là có pha thêm đồng và bạc, vàng
xanh lục là vàng có chứa 25% bạc Vàng trắng là vàng có chứa các kim loại bạc, nickcel, đồng, paladin
1.1.3 Công dụng của vàng
Vang trang sức
Vàng trang sức chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số vàng được khai thác hàng năm Trong thập kỷ 70 của thế kỷ XX, vàng trang sức chiếm tỷ lệ 58%, sang thập kỷ 80 tăng lên 709, và vài chục năm qua đạt tỷ lệ 80% Các nước sản suất vàng trang sức trên 100 tấn
vang/nim 1a An Dé, Italia, Trung Quốc, Saudi Arabi, Thể Nhĩ Kỳ, Mỹ, Ai Cập, Indonesia Xu huéng ding ving trang sire ở Việt Nam ngày càng tăng, hiện đã có hàng
nghìn cửa hàng vàng trang sức phấn bố ở khắp các thành phố, thị xã, thị trấn.v.v trên khắp đất nước
Tiền vùng
Những đồng tiền vàng đầu tiên đã xuất hiện khoảng trên 2.500 năm trước đây Lybia là nước đầu tiên đúc tiền vàng, Đây là 1 quốc gia ở phía tây Tiểu Á Tiền vàng có khắc
hình con cáo đang chạy - biểu tượng vị thần Basarea của xt Lydia Sau đó nước Ba Tư,
rồi Pháp cũng đúc tiền vàng Nước Nga ngay từ đầu thế kỷ 17 đã đúc tiền vàng mệnh giá
3 và 10 copech, sau đó Nữ hoàng E.Petrona cho đúc tiền vàng 10 rup
Trang 8tấ-Ngành điện tử rất cần kim loại vàng Nếu như trong những năm 70 của thế kỷ XX hàng năm cần 90 tấn vàng trong các ngành điện tử kỹ thuật, thì những năm 90 nhu cầu
hàng năm tăng lên 200 tấn vàng Trong ngành hàng không, đặc biệt là trong công cuộc chỉnh phục vũ trụ, vàng được sử dụng trong sản xuất vệ tỉnh nhân tạo Con tàu vũ trụ của
Mỹ Columbia đã ngốn gần 41 kg vàng Càng ngày các phòng thí nghiệm, các ngành kỹ thuật càng cần dùng nhiều vàng
Huân huy chương vùng
Trong thi đua khen thưởng, trong các cuộc thi tài chiếm lĩnh các kỷ lục quốc gia và quốc tế về thể dục thể thao.v.v người ta cũng sử dụng vàng để đúc các huân huy
chương
Vằng trong y học
Từ thượng cổ người ta đã dùng vàng làm răng giả Tại Ai Cập người ta tìm thấy một xác ướp trong miệng có 3 chiếc răng được gia cố bằng sợi dây vàng Tuổi của chúng được xác định là hơn 4.500 năm Nghễ làm răng vàng đã tồn tại và từng phát triển ở các thế kỷ trước Năm 1997 bình quân đầu người trên thế gi
yếu là Nha khoa Nhưng tỷ lệ này ngày càng giảm vì người ta đã tìm được vật liệu khác thay thế vàng trong Nha khoa
ding 0,013 g vàng trong ngành Y, chủ Than tượng vàng
Ngay từ thời xa xưa khi tìm ra vàng, người ta đã tôn sùng vàng Xác ướp của vị
Faraon trẻ tuổi ở Ai Cập — Ngài Tutamkhamen đã được yên nghỉ trong chiếc quan tài bằng vàng nặng 110 kg Ở Xứ Assyria, Nữ hoàng Semiramit đã cho đúc những bức tượng, vàng nguyên chất Bức tượng nữ thần Rea nặng tới 250 tấn vàng
Hiện tại xứ sở Myanmar, một quốc gia nhiều vàng bạc châu báu đã có rất nhiều chùa
ổi tiếng nhất Bangkok, thủ đô của Thái Lan, có bức tượng Phật bằng vàng nguyên chất nặng đến 5,5 tấn
chiền được dip bằng vàng trong đó chùa vàng ở Rangun là
Vàng là của cải đự trấ
Hiện tại hầu hết các ngân hàng trung ương khắp thế giới đều có dự trữ vàng, đặc biệt
là ở Mỹ, Đức, Thuy Sĩ, Pháp, Italia, Nhật, Anh, Án Độ, Trung Quốc, Nga v.v
Mỹ là nước có số vàng dự trữ trong kho rất lớn, tới hàng nghìn tắn Ngoài ra Mỹ còn
nhận lưu giữ vàng cho nhiều quốc gia khác để bảo đảm cho đồng tiền lưu hành có giá trị 1.2 CÁC HỢP KIM VÀNG DÙNG TRONG TRANG SỨC
Vàng tỉnh khiết (24 kara) có mẫu vàng sẫm (mẫu vàng sắc da cam), mềm và dé dat
mỏng Các hợp kim của vàng có hàm lượng vàng dao động từ 8 dén 22 kara (33,3 —
91,6%) và có thể có nhiều mầu khác nhau như: lục (đúng ra là mầu vàng sắc lục), vàng
Trang 9nhạt, vàng, vàng sẵm, hồng và đỏ Ngoài ra còn có vàng trắng hoặc vàng có màu lạ như
“vàng mẫu tía” Tất cả các loại vàng trên đều có các tính chất cơ lý khác nhau như độ bền,
độ cứng và khả năng kéo đát, một số hợp kim vàng còn có thể tôi nhiệt (xử lý nhiệt) để tăng tối đa sức bền và độ cứng
Vậy mẫu của vàng thay đổi như thế nào và vì sao các hợp kim khác nhau của vàng (hop kim là hỗn hợp của 2 hoặc 3 kim loại tỉnh khiết) lại có các tính chất cơ lý và các tính chất khác không giống nhau?
1.2.1 Độ tỉnh khiết của vàng (tuổi vàng)
Vàng tỉnh khiết được sử dụng trong đầu tư nhiều hơn là trong trang sức do nó rất
đế bị trầy xước Chính vì vậy nó thường được trộn lẫn, hay còn gọi là hợp kim hóa, với
các kim loại khác Bằng cách này không chỉ độ cứng của vàng tăng lên mà mẫu sắc của nó cũng thay đổi; mẫu trắng của vàng có thể tạo ra bằng cách cho nó hợp kim với bạc,
miekel hoặc paladi, trong khi mẫu đỏ chủ yếu là do đồng Để làm cho hợp kim cứng hon ta có thể thêm nickel hoặc một lượng nhỏ titan
Hợp kim được sử dụng nhiều nhất ở châu Âu trong trang sức là vàng 18 và 14K,
mặc dù vàng 9K cũng được ưa chuộng ở Anh Riêng Bồ Đào Nha lại có một hợp kim
vàng tuổi 19,2K Con ở Mỹ thì vàng 14K là phổ biến nhất, tiếp đó mới là ving 10K 0 Trung Đông, Án Độ và Đông Nam Á thì truyền thống sử dụng là vàng 22K (đôi khi thị
chí là 23K) Ỏ Trung Quốc, Hồng Kông và một số khu vực thuộc châu Á khác thì để
trang sức vàng tỉnh khiết tuổi 990 (gần như là 24K) là phễ biến hơn cả
Ở nhiều nước luật pháp quy định là mỗi sản phẩm trang sức vàng đều phải được
đóng nhãn tuổi vàng rõ ràng Việc này được quản lý qua hệ thống xác nhận tiêu chuẩn vàng bạc — một hệ thống bắt nguồn từ Phòng Vàng bạc có từ thế kỷ 14 ở Luân Đôn Ngày
nay việc đóng nhãn tuổi vàng là yêu cầu bắt buộc trong các nước như Anh, Pháp, Hà Lan,
Ma Bốc, Ai Cập và Bahrain Nhưng ngay cả khi không bắt buộc đóng nhãn tuổi vàng thì nhà sản xuất cũng vẫn thường đóng trên sản phẩm của mình không chỉ ký hiệu nhận dạng riêng của mình mà còn cả “tuổi” hay độ tỉnh khiết của vàng
Theo ISO và Tiêu chuẩn của CIBJO, độ tỉnh khiết là hàm lượng của vàng được
tính bằng số phần trong một nghìn đơn vị trọng lượng của hợp kim vàng Tiêu chuẩn
inh khiết (hay tuổi vàng) là hàm lượng tối thiểu của vàng trong hợp
kim vàng tính theo số phần trong một nghìn đơn vị trọng lượng của hợp kim vàng
Trang 1022K thì về mặt toán học sẽ = 22/24 x 100 = 91,666%, nhưng tiêu chuẩn quốc tế lại lấy là 91,60%
Bang 1.1 Tiêu chuẩn quốc tế về tuổi vàng theo hàm lượng của vàng Độ tỉnh khiết || Hàm lượng vàng oo
Cara/Kara (phần nghìn) || (% trọng lượng) : Nhận xét
24 999 99.9% [Vang tinh khiét
[Ham lượng tôi
24 990 99,0% lhiểu của vàng tỉnh
|khiét
22 916 916% lở Án Độ
21 875 87,5% lCác nước A Rap
(Tiêu chuẩn của
(19,2) 800 80,0% IBé Dao Nha :
18 730 75,0% Tiêu chuẩn quốc tế 14 385 38,3% 583/58,3% ở Mỹ 10 417 41,7% Tối thiểu ở Mỹ (Tiêu chuẩn của 9 375 37,5% |Anh [Tôi thiểu ở CHLB 8 333 333% [bức 122
ệ thống kara (K) đối với trang sức vàng
Trang sức vàng thường được mô tả bằng tudi cara (kara) — 1a chi sé hàm lượng
vàng trong đó, ví dụ như vàng 18 cara hoặc 18K Hàm lượng của vàng còn có thể mô tả
bằng thuật ngữ “độ tỉnh khiét” (fineness) — 1a hàm lượng của vàng tính theo đơn vị phần
nghìn Ví đụ, vàng 750 là vàng 18K hoặc chứa 75,0% vàng
Vàng tỉnh khiết là vàng 24 cara (kara), như vậy 24 cara vàng về mặt lý thuyết là 100% vàng Bất kỳ
hợp kim vàng trang sức Chẳng hạn, 18 K là 18/24 phần của 100% vàng = 75,0% vàng Theo đơn vị độ tỉnh khiết thì là vàng 750, tức là có 750 phần là vàng trong 1000 phần
Nhiều nước chỉ cho sử dụng một số tuổi vàng nhất định trong sản xuất trang sức để
giá trị cara nào thấp hơn 24 đều là giá trị đo lượng vàng có trong
bán Chẳng hạn ở Anh quốc người ta có thể sản xuất và bán vàng trang sức 9, 14, 18 và
22K, nhưng không có vàng 12K vì vàng 12K không được thừa nhận là tiêu chuẩn theo
Trang 11
quy định của pháp luật Ở một vài nước trang sức có tuổi dưới 12K (50% vàng hoặc vàng
300) không được coi là vàng Ngoài yếu tố giá cả thì việc làm trang sức từ vàng thấp tuổi
hon 24K còn có lợi thế khác là có thể tạo ra vàng trang sức có nhiều mầu khác nhau, từ mẫu lục, vàng nhạt, vàng, hồng đến đỏ, cũng như vàng trắng, tùy thuộc vào các kim loại
được sử dụng làm hợp kảm với vàng Vàng càng thấp tuổi thì mẫu sắc tạo ra càng phong phú Thêm nữa, những tính chất như độ
vàng tỉnh khiết, nhờ đó mà khả năng chống mài mòn và chống xước cũng tăng, ít bị biến
n và độ cứng lại được cải thiện đáng kể so với
đạng hay hỏng hóc
Tuổi của vàng trang sức theo quy định của luật pháp cũng thay đổi từ nước này đến nước khác (bảng 1.2) Chẳng hạn như ở Anh các tuổi sau đây được phép sử dụng: 9 (375),
1 185), 18 (750), 22 (916) và 24 (990 và 999) Nhiều nước luật cho phép sử dụng nhiều vàng khác nhau, nhưng trên thực tế thì chỉ có một số ít là phổ biến Tuổi vàng phổ
cũng thay đổi như trong bảng sau:
Bảng 1.2 Tuổi vàng trang sức điển hình
24 cara “Chuk Kam’ ién đông (Trung Quốc, Hồng Kông, Đài Loan)| đã c9 0
ôi lều 9)
ln Độ và các nước trong Tiêu lục địa  22 cara (91,69) ác nước Á Rập trong khu vực vịnh Ba Tư 21 cara (87,59)
Trang 121.2.3 Các hợp kim vàng đùng trong trang sức - Hop kửm vàng - bạc (1w ~.4g)
Đối với hệ hai nguyên tố Au — Ag chúng có những đặc điểm sau:
0/000 Ag: Đây là nói tới vàng tỉnh khiết Nhiệt độ 1.063°C tương ứng với nhiệt độ nóng chảy và đông đặc của vàng tỉnh khi
900/000Au (100/000Ag): Tại hợp kim này, khi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn tồn tại một khoảng nhiệt độ biến đổi pha Đông đặc ở nhiệt độ 1.058°C và kết thúc ở nhiệt độ 1.048°C Trong khoảng nhiệt độ 1.058 — 1048°C, kim loại tồn tại ở đạng sệt (tương đối giống như quá trình đông đặc nước thành băng trong tủ lạnh) Khoảng nhiệt độ như trên hầu hết các hợp kim đều có
300/000 Au (500/000A g): Lượng hai kim loại như nhau, khoảng nhiệ
1000°C ở đây là rộng nhất
0/000Au(1000/000Ag) Bạc tính khiết, nhiệt độ nóng chảy và đông đặc 960°C
Mẫu của hợp kim chuyển từ màu vàng sang trắng khí hàm lượng bạc tăng lên
Hop kim 600/000 — 700/000 Au có màu vàng ánh xanh đẹp Nhưng do các tính chất cơ ổ sung thêm những thành ộ là 1020 — học kém nên chúng ít được sử dụng trong thực tế, thường phải phần hợp kim khác
Hợp kim dưới 523/000 Au dễ bị phá huỷ dưới tác động của các loại a xit Hợp kim khi có hàm lượng vàng cao hơn ít bị axit nitie hoà tan Hợp kim với 750/000Au trở lên
chỉ có thể hoà tan trong cường thuỷ Giới hạn bền cuối cùng của hợp kim Au — Ag trong
các a xit là 377/000 Au
- Hop kim vàng - dong (An — Cu)
Hai kim loại kết hợp véi nhau tao thanh mét loat dung dich rin Đường nóng chảy
bắt đầu từ 1.063°C và kết thúc ở 1.083”C Ở thành phần 820/000Au nhiét độ nóng chảy thấp nhất (889°C ) Ở nhiệt độ 400”C tạo thành các liên kết AuCu và AuCu; và thay đổi
cấu trúc tỉnh thé
Dưới tác động của các axit mạnh, hợp kim với hàm lượng vàng thấp hơn 650/000Au bị phá huỷ Tất cả các hợp kim Au - Cu hoà tan trong cường thuỷ Một nhược
điểm của các hợp kim trên là độ bền trong không khí kém Hợp kim với hàm lượng thấp
hơn 508/000 Au bị xám trong không khí đo tạo thành các hep chit sunfua
- Hop kim ving - bue - dong (An - Ag - Cu)
Vàng, bạc, đồng có thể có pha với nhau bất kỳ nồng độ nào để tạo thành những
hợp kim có mẫu sắc khác nhau, với độ cứng, độ bền và độ đẻo khác nhau Đây là những
nguyên tố chính mà khi phối hợp với nhau tạo thành những hợp kim cho các đồ trang sức
Trang 13và mỹ nghệ Dưới đây, chúng ta nghiên cứu những tính chất của hai hợp kim đại điện phổ biến nhất trong thực tế sản xuất hàng trang sức ở Việt Nam: - 383/000 Au (vàng 14K, 38,5% Au, 41,4% các thành phẩn khác) - 750/000 Au (vàng 18K 75,0% Au, 25,0% các thành phần khác) Vàng 585/000 (14K) Vàng 585 dùng gia công các hàng trang sức Về giá trị, chúng đạt yêu cầu có ánh đẹp và mẫu sắc đa dạng
Nhiệt độ nóng chảy của vàng 14K cao hơn vàng 333/000 Vàng 14K mềm hơn,
dẻo hơn, bền mẫu trong không khí Về cơ bản, các tính chất của vàng 14K đạt yêu cầu của vàng trang sức Vàng 14K đễ ăn khuôn Nếu những hợp kim mẫu ánh đỏ còn có thé tan trong HNO; thì những hợp kim có mẫu ánh vàng rất khó tan
Vàng 730/000 (18K)
Các hợp kim vàng 750/000 bền trong các a xit mạnh và chỉ bị hoà tan trong cường thuỷ Các hợp kim 750/000 dễ gia công Khi hàm lượng Cu trong hợp kim tăng, độ cứng và độ bền cũng tăng theo Các hợp kim này đễ hàn, đễ đúc và là hợp kim dùng để sản xuất
hàng trang sức thông dụng ở nhiều nước trên thế giới
Do nhu cầu của thị trường và tính chất của thị trường trang sức Việt Nam, trong
các nghiên cứu trong đề tài này chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu tính chất của các hợp
kim vàng trang sức 14K, 18K với thành phần chính là hệ 3 nguyên Au-Ag-Cu
1.2.4 Anh hưởng của các tạp chất đến tính chất của các hợp kim vàng
Kém (Zn): Khi dic chi cin bé xung khoảng vài phần % Zn là sẽ làm tăng khả năng
khử ô xy và tăng độ chảy lỏng cuả hợp kim Do thêm Zn mà hợp kim có ánh đỏ trở thành
màu vàng Khi cho một phần nhỏ Zn, các hợp kim 333/000 sẽ có khả năng chống S$) va những liên kết sunfua, nhưng khi đó chúng sẽ tăng khả năng kết hợp với amoniae và làm
cho mẫu bị xám đi
Cudimi (Cd): Au trong trạng thái rắn có thể hoà tan đến 20% Cd, còn Ag thì đến
hon 30%, vi thế độ hoà tan của Cd trong Cu không còn ý nghĩa Nhờ có Cả mà các hợp
kim Au - Ag sẽ có màu xanh đẹp hon Cd và Zn là những thành phần quan trọng nhất để chế các loại vảy hàn hợp kim kim loại quý
Thiếc (Sa): Các hop kim 3 nguyên có thể hoà tan đến 4% Sn mà không ảnh hưởng đến các tính chất của mình Trong các vẫy hàn do có Pb nên Sn kết hợp với nó, gây nên
tính giòn cho các hợp kim Nếu hàm lượng Sn cao hơn 4% sẽ tạo thành những lớp ô xít
Sn mà khi đông đặc sẽ tập trung ở các bể mặt tiếp xúc, gây cho hợp kim tính giòn
Trang 14Chì (Pb): Chỉ một vài chục phần của 1% Pb cũng đã đủ để tạo thành những liên kết giòn dạng Au;Pb, nóng chảy ở nhiệt độ 418°C và phân bổ ở những bề mặt tiếp xúc
Nhôm (41): Khi cho thêm hàm lượng AI không lớn thì độ dẻo của hợp kim sẽ tăng lên Nhưng khi hàm lượng nhôm cao thì sẽ tạo thành những liên kết dạng AuAl, là hợp chất có màu tím và giòn, còn có tên gọi là “vàng tím”, khi nấu lại sẽ tạo thành Al;O; và
hợp kim sẽ không còn khả năng gia công
Sat (Fe): Do nhiệt độ nóng chảy của Fe cao và đễ bị ô xy hoá, những phần tử Fe
hoặc thép khi rơi vào hợp kim sẽ không tan và sẽ là những tạp chất có hại
Nickel (Ni: Ni dé ho’ tan trong Cu nhưng không tan trong Ag Chỉ cần 13,3% Ni
cũng đã đủ chuyển hợp kim sang màu trắng, người ta thường cho Ni vào trong hợp kim 385/000 để có những hợp kim vàng trắng rẻ tiền
Trang 15Chương 2
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀNG 14K VA 18K (MAU TRANG, MAU BO)
2.1 TINH CHAT CAC HGP KIM VANG KARA DUNG TRONG TRANG SUC 2.1.1 Màu sắc của các hop kim vang kara
Chỉ có 2 kim loại có mẫu ở trạng thái tỉnh khiết là: vàng có mẫu vàng và đồng có xám Cho thêm mâu đỏ vào mâu
mẫu đỏ Tất cả các kim loại khác đều có mẫu trắng h‹
vàng, như chúng ta đều biết, sẽ làm cho mâu vàng trở nên hồng hơn và dần trở thành mẫu đỏ Thêm mẫu trắng vào mẫu vàng sẽ làm cho mẫu vàng nhạt hơn và dần trở thành mẫu trắng Nguyên lý trộn mẫu này cũng giải thích việc tạo ra các mầu khác nhau của vàng
kara Thém đồng vào vàng sẽ làm cho nó đỏ hơn, và thêm bạc, kẽm hoặc bất ky kim loại
nào khác sẽ làm cho vàng nhạt hơn Như vậy ta có thể hiểu là vàng kara thấp tuổi (có
nhiều thành phần kim loại hợp kim khác) sẽ có đải mẫu sắc rộng hơn vàng cao
Chẳng hạn đối với vàng 22 kara (91,6% vàng) thì, ta chỉ có thể cho thêm tối đa là 8,4% các kim loại hợp kim khác, vì vậy chỉ có thể có mẫu vàng đến mẫu vàng sắc hồng Với vàng 18 kara (75,0% vàng) và thấp hơn thì ta có thể cho thêm đến 25% hoặc hơn các
kim loại hợp kim, vì vậy mẫu có thể dao động từ mẫu lục, vàng cho đến mẫu đỏ, tùy
Trang 16
2.1.2 Tính chất của các hợp kim vàng kara
Các chất tạo hợp kim sẽ ảnh hưởng đến các tính chất vật lý của vàng kara như trong bảng 2.2: Băng 22 Tính chất vật lý của những hợp kim vàng kara B1 [mi —=— 940-964 928-952 perp pee | oo |
Khi tuổi vàng giảm xuống thì khoảng nhiệt độ
cũng sẽ giảm Tuy vậy, ứng với mỗi tuổi vàng bắt kỳ thì giá trị thực của các thông số trên
nóng chảy và tỷ trọng của hợp kim
Trang 17Ngo:
làm cho độ bền và độ cứng của hợp kim tăng lên, còn tinh dé kéo dat thi có giảm đi đôi
các tính chất vật lý thay đổi, các chất phụ gia tạo hợp kim nói chung còn
chút Nguyên tử bạc có bán kính hơi lớn hơn vàng, vì vậy cho vàng pha với bạc sẽ làm tăng độ bền và độ cứng của hợp kim lên một mức độ nhất định Nguyên tử đồng thì lại nhỏ hơn vàng đáng kể, vì vậy nó ảnh hưởng đến độ bền nhiều hơn so với bạc đo nó làm
sai lệch 6 mang tinh thể của vàng nhiều hơn Như vậy là nếu ta giảm tuổi vàng từ 24K xuống 22K, rồi 21K và 18K thì hợp kim của vàng sẽ ngày một bền và cứng hơn (bảng 2.3 và 2.4) Từ 18K xuống đến 10, 9, 8 K thì lại không có sự thay đổi đáng kể nào
Bins 2.3 Tính chất cơ lý của các hợp kim vàng điển hình
63
—F¬— as a
Trang 18
Bang 2.4 Tính chất cơ lý của vàng 18K:
Đã gia công ngu:
Tuy nhiên, loại vàng kara chứa đồng trong khoảng 8-18K có thể làm cho cứng hơn
nhờ quá trình luyện Những pha cứng thứ cấp sẽ được loại ra ở trạng thái cứng khi chúng nguội đưới 400°C, hợp kim vàng sẽ khó kéo sợi hơn Vì lý do này mà những loại hợp kim
này cần phải cho nhúng vào nước sau khi tôi nhằm duy trì trạng thái đễ kéo một pha trong trường hợp cần gia công tiếp (bảng 2.3)
Bảng 2.5 Tác dụng của tốc độ làm nguội lên vàng 18K sau khi tôi 6 650°C
Trang 19tôi và nhúng nước này Kiểu xử lý này có tên gọi là “cứng hóa đo được làm già” Trong
vàng đỏ 18K độ cứng có thể được tăng lên đến 2 lần như trong bảng 2.6
Bảng 2.6 Hiệu ứng xử lý nhiệt đối với vàng 18K
Thanh phan a + |Độcứng| Độ bền kéo căng _ ae
5 ay)
se TC | [0
Mọi người thợ kim hoàn đều
ết là luyện kim loại sẽ làm cho nó cứng hơn và bền
hơn (xem các bảng ở trên), tuy vậy nếu cho luyện quá thì có thể làm cho nó bị nứt vỡ Như vậy là người thợ kim hoàn biết rằng vàng kara đã được luyện cần phải cho tôi để
khôi phục trạng thái đế kéo uốn của chúng Nhiệt độ tôi điển hình đối với vàng kara được din trong bảng 2.7: Bảng 2.7 Nhiệt độ tôi điển hình của vàng trang sức Hợp kim Vàng tỉnh khiết, 24 K
2.2 TÍNH CHAT CAC HGP KIM VANG TRANG SUC 14K, 18K
2.2.1 Tính chất các hợp kim vàng trang sức màu vàng (màu đồ) 14K va 18K
Gọi mẫu đỏ là cách gọi truyền thống, trên thực tế các hợp kim này đa phần là có
mẫu vàng với độ đậm nhạt khác nhau
Để tạo ra vàng đỏ (vàng) tuổi 14K và 18K ta có thé pha các kim loại nguyên chất
theo tỷ lệ như trong bảng 2.8
Trang 20Bảng 2.8 Các hợp kim vàng mẫu vàng 14K và 18K được sử dụng trong trang sức
K Vàng Bac Dang Tỷ "Mẫu sắc"
(phan (phan (pha trụngg/cm3
nghin) | nghin) | nghin) | nghin) 14 385 90 320 $ 13/1 Đỏ (5N) 14 385 100 277 38 13,1 Vang GN) 14 585 140 270 ` 13,25 Hing (4N) 14 585 200 200 15 13,5 Vang nhạt (2N) 14 385 260 140 15 13,7 Vang nhat (1N) 18 750 20 220 10 14,45 18 750 45 205 0 15,15 3N 18 750 90 160 0 15,3 4N 18 750 90 155 5 15,3 4N 18 750 125 125 0 15,45 3N 18 750 140 90 20 1536 18 750 155 90 3 2N 18 750 160 90 0 15,6 2N 18 750 210 40 0 15,7 1N
* Mẫu sắc theo phân loại của Tiêu chuẩn TSO 8654
Như có thể thấy từ bảng trên, tất cả các hợp kim vàng đều dựa trên hệ Au-Ag-Cu
Với các tỷ lệ khác nhau của những kim loại này ta có thể tạo ra đến 5 loại vàng đỏ 14K và
đến 9 loại vàng đỏ 18K Chúng đều có cùng tuổi, tuy vậy các tính chất vật lý (độ cứng, tỷ
trọng, ) và đặc tính kỹ thuật (độ kéo đát, nhiệt độ nóng chảy, ) lại khác nhau
Hầu hết hợp kim 14K còn có thém kém (Zn) Khoảng 50% hợp kim vàng 18K cũng có thêm một lượng kẽm nhỏ Những hợp kim vàng cao tuổi thường ít khi có thêm kẽm Ảnh hưởng của
cập ở phần sau
cho thêm kẽm lên các tính chất của hợp kim vàng sé được dé Ngoài những nguyên tố hợp kim “truyền thống” trên thì, gần đây, người ta còn cho
thêm một lượng nhỏ các nguyên tố khác nữa với mục đích, chẳng hạn để làm các hạt mịn hơn người ta cho thêm iridi (Er); để loại trừ hiện tượng oxi hóa người ta cho thêm silie (Sỉ) va bo (B)
Tỷ trọng của hợp kim vàng mẫu vàng 14 và 18K phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ Ag/Cu
(với hàm lượng vàng không thay đổi, hình 2.1 và2.2) Lượng kẽm thêm vào sẽ ảnh hưởng đến tỷ trọng của hợp kim, đặc biệt là đối với hợp kim 14K với Zn thường hay được cho thêm
Trang 21Density 2s function of shes content om bensy 20 40 60 80 100 120 WO 160 180 Sitver ( Ag %) Hình 2.1 Tỷ trọng của hợp kim vàng Hình 2.2 Tỷ trọng của hợp kim vàng 14K mẫu vàng là hàm số của hàm lượng _ 18K mẫu vàng là hàm số của hàm lượng
bạc bạc
Tỷ trọng của hợp kim vàng 21K (875) nằm trong khoảng 16,7-16,8g/cm”; đối với
hợp kim vàng 22K (917) giá trị tỷ trọng nằm trong khoảng 17,8-17,9 g/cmỶ Sự đao động
trong tỷ số Ag/Cu rất hạn chế và ít ảnh hưởng đến tỷ trọng
Khoảng cứng hóa của hợp kim vàng mâu vàng phụ thuộc vào thành phần của hợp kim hơn là phương thức kết hợp Về nguyên lý ta có thể đọc được điều đó từ giản đỗ pha 2 cấu tử Tuy nhiên, với mục đích ứng dụng thực tiễn thì những giản dé phản ánh khoảng nóng chảy của những hợp kim vàng 14 và 18K quan trọng nhất như là hàm số của hàm
lượng Ag là có ý nghĩa hơn cả (hình 2.3 và 2.4)
Đối với hợp kim vàng 18K thì việc tăng hàm lượng bạc chủ yếu ảnh hưởng đến nhiệt độ hóa lỏng (cũng tăng lên) hơn là ảnh hưởng đến nhiệt độ cứng hóa Đối với hợp
kim vàng 14K thì nhiệt độ hóa lỏng sẽ tăng ở một mức giới hạn nào đó cùng với việc tăng hàm lượng bạc, nhưng nhiệt độ cứng hóa thì lại giảm đáng kể Vì vậy, khoảng cứng hóa tự nó đã tăng lên khi hàm lượng bạc cao hơn đối với cả hợp kim 14 và 18K Hậu quả của
mẻ rộng đải cứng hóa này là mức độ phân tách vi mô tăng lên và cấu trúc dạng cành cây rõ rệt hơn
Trang 22Nhiệt độ Co) RiRdotS Ag Ag ——] G6) G6)
Hình 2.3 Ảnh hưởng của hàm lượng bạc đến _ Hình 2.4 Khoảng hóa cứng của hợp kim khoảng hóa cứng của hợp kim vàng 14K vàng như là hàm số của hàm lượng bạc
Hành vi cứng hóa của hợp kim trong quá trình đúc không chỉ chịu tác động của
khoảng nhiệt độ hóa cứng mà còn bởi lượng nhiệt mà dung thể (chất nóng chảy) đưa vào khuôn đúc Nhiệt lượng hóa cứng của vàng là thấp nhất và của đồng là cao nhất, còn bạc
thì nằm giữa Vì thế, những hợp kim chứa nhiều bạc và đồng hơn sẽ tỏa nhiệt nhiều hơn
khi hóa cứng liên quan với khối lượng
Việc giảm đột ngột thể tích đo hóa cứng là nguyên nhân gây ra hiện tượng rỗ trong
quá trình đúc vàng trang sức Bảng 2.9 là số liệu tính toán về độ rễ xốp do hiện tượng co rút thể tích khi hóa cứng của một số kim loại tỉnh khiết và một hợp kim vàng điển hình
Bảng 2.9 Độ co rút khi hóa cứng
Kim loại Độ co rút khi hóa cứng | Độ xốp rỗng tổng thể trong một quy trình
(3% thể tích) đúc hoàn thành sẽ nhỏ hơn những giá trị mã ang 48 trên vì sự eo rút đã được bù trừ ở mức độ
nào đó bới dung thể bổ sung thêm qua
Bạc 73 rãnh rót và hệ thông cửa Tuy vậy, tại một
Đồng 34 số khu vực then chốt nào đó độ rống có thể
Vàng 18K mẫu 60 tập trung và vượt quá giá trị trung bình vàng
Sức căng giữa 2 bề mặt của chất nóng chảy (dung thể) và bột đúc là một yếu tố mang tính quyết định ảnh hưởng đến việc lấp kín khuôn hình, đến sự tái tạo những chỉ tiết tinh tế của bề Hợp kim vàng mẫu vàng trên nền Au-Ag-Cu có sức căng giữa 2 bề mi ặt và đến độ thô ráp của bề mặt là tương đối cao nếu ta có thể tránh được sự hình thành các chất ôxit (tức là nếu việc đúc vàng diễn ra trong môi trường không có oxy, nghĩa là đúc trong môi trường chân không hoặc môi
Trang 23trường khử) Tuy vậy, việc hình thành oxit đồng lại làm giảm sức căng giữa 2 bề mặt xuống đáng kể
Giá trị sức căng tương đối thấp khi sử dụng khí argon chứng tỏ oxi có thể không được hút ra hoàn toàn trước khi rót kín buồng đúc bằng khí argon
Sức căng giữa bề mặt mà cao thì sẽ tạo ra cấu trúc bể mặt thô ráp khá đặc trưng,
nhất là đối với các sản phẩm có thành tương đối đây Nguyên nhân là do hiện tượng cứng hóa dạng cành cây và hiện tượng co rút Lúc này vi kiến trúc có dạng cành cây rất rõ rệt
Trong quá trình hóa cứng thì trước hết sẽ hình thành bộ khung của cành cây Vào cuối
quá trình hóa cứng thì sự co rút sẽ hút hết chất nóng chảy giữa các cành cây khỏi bề mặt và để lại địa hình dạng cành cây Nếu sức căng giữa bề mặt là thấp thì thành của buồng
đốt sẽ bị ướt và bề mặt nhẫn của nó sẽ được tái tạo nếu không có sự phân hủy của buồng đốt
Có thể làm giảm sức căng giữa bề mặt một cách đơn giản bằng cách đúc trong
sẽ không thể cải thiện được Ích lợi thu được từ sức căng bễ mặt thấp lại bi bù trừ bởi ảnh hưởng tiêu cực của hiện tượng oxi hóa và sự
không khí Tuy vậy, chất lượng bề
đóng cặn Cách tiếp cận hiệu quả là thay đổi thành phần của hợp kim một cách hợp lý Bảng 2.10 cho ta giá trị gần đúng về độ cứng của hợp kim vàng mẫu vàng có độ tỉnh khiết khác nhau ở trạng thái vừa đúc xong
Bảng 2.10 Độ cứng điển hình của hợp kim Au-Ag-Cu khi vừa đúc xong K Thanh phan (phân nghìn) Độ cứng HV ^u Ag cu 14 385 300 115 130-147 18 750 160 90 135 18 750 125 125 170 21 875 45 80 96 22 917 35 28 65
G mét dé tinh khiét cho truée thì độ cứng thay đổi rõ rệt theo tỷ lệ Ag/Cu, cũng như theo cách ta xử lý khuôn đúc sau khi đúc (chế độ làm nguội) Chính vì vậy mà độ
cứng có thể thay đổi trong một khoảng rộng
Ảnh hưởng rõ rệt của tỷ lệ Ag/Cu đến độ cứng của hợp kim vàng 18K thể hiện trên
hình 2.5
Trang 24nes 1 ctyelav qo unc fer cơlert Hình 2.5 Độ cứng của hợp kim vàng 18K mầu vàng là hàm số của giá trị hầm lượng bạc 40 6 8 100 120 1) 160 Hàm lượng À8 Ga)
Vàng hợp kim 18K ở đây có độ cứng có thể thay đổi từ cao (và giòn) đến khá thấp (mềm và dẻo) Nguyên nhân chủ yếu của sự tăng độ cứng cùng với hàm lượng Cu tăng là
ở trên Những hợp kim
giầu đồng có thể tạo thành trạng thái có trật tự rất nhanh, đồng thời độ cứng cũng sẽ tăng lên đáng kể cùng với độ dẻo giảm đi Những hợp kim mẫu vàng giầu bạc thì trước hết sẽ trải qua quá trình tách thành các pha giầu đồng và giầu bạc, sau đó mới là hiện tượng
cứng hóa do già đi Tuy vậy, lượng pha hóa cứng sẽ nhỏ hơn Quá trình cứng hóa ít rố rệt
hơn và vật liệu đúc vẫn ở trạng thái mềm và dẻo
Hiện tượng hóa giòn của hợp kim vàng giầu đồng mẫu hồng và mẫu đỏ thường gây
ra sự nứt vỡ, đặc biệt khi các sản phẩm sau đó bị biến dạng, chẳng hạn như để mở rộng ra
hoặc khi đóng mác Hình 3.6 là một phần thân nhẫn vàng mâu đỏ bị vỡ Về mặt lý thuyết ta có thể tránh được hiện tượng hóa giòn bằng cách nhúng vào nước lạnh khi sản phẩm
vẫn còn ở nhiệt 49 600 — 700°C
Hình 2.6 Các vết nút vỡ trên nhẫn vàng mẫu đỏ
Trên thực tế khuôn đúc khó có thể nhúng đủ nhanh vào nước để tránh những vấn đề thường hay gặp trong hợp kim vàng màu hồng và đỏ Cách tốt nhất để có được vật liệu
déo trong trường hợp này là sau khi đúc thì cho tôi các sản phẩm ở nhiệt độ khoảng 600°C, rồi nhúng nhanh chúng vào nước nguội
Trang 252.2.2 Tính chất các hợp kim vàng trang sire mau trang 14K va 18K
Hop kim vàng trắng có thành phần cực ky da dang Ching chủ yếu gồm 3 nhóm: vàng trắng nickel, vàng trắng paladi và vàng trắng hỗn hợp (chứa ed nickel va paladi) Gan day một loại vàng trắng khác, không chứa nickel, và để thay thế vàng trắng nickel, đã
được chế tạo trên cơ sở sử dụng các kim loại như mangan và crom làm các chất “làm
trắng” chính Trong mỗi nhóm vàng trắng trên lại có nhiều loại hợp kim khác nhau Nhìn chung, cần phải có hàm lượng nickel hoặc paladi đủ cao (khoảng trên 12%) để có được
miu tring dep Tuy nhién, nhiều hợp kim vàng trắng thương phẩm lại bớt di nickel (để đỡ
cứng) hoặc paladi (để rẻ hơn) và cho thêm đồng, vì vậy mẫu trắng thường không đẹp và
đồi hỏi phải mạ bằng rodi
Bảng 2.11 và 2.12 cho ta thành phần của một số loại vàng trắng 14K và 18K thông dụng Bảng 2.11 Các hợp kim vàng trắng 18K điển hình Hàm lượng (phân nghìn) Logi vang trang Au Ag Pa cu in Ni 750 0 0 35 30 145
Vang tring nickel 750 0 0 10 75 165
Trang 26Vang trang nickel
Các hợp kim vàng trắng chứa nickel có xu thế có
ứng tăng và khó uốn dẻo Điều bất lợi này không chỉ xảy ra đối với các tính chất cơ lý mà còn cả đối với khả năng chống ăn mòn và, vì vậy, cả đối với sự giải phóng nickel Khả năng chống ăn mòn sẽ giảm đi nếu các pha gidu nickel duge tach ra Những hợp kim như vậy sẽ giải phóng
miekel nhiều hơn các hợp kim đồng nhất
Việc cho thêm lượng kẽm tương đối cao là cần thiết để tránh hiện tượng giòn quá
mite Tuy vay, ede hop kim chứa kẽm không nên cho nấu chảy trong chân không vi kém
sẽ bốc hơi rất mạnh Vì lý do này mà việc tái nấu chảy nhiều lần những mảnh đầu thừa sẽ gây nên sự thay đổi không mong muốn về thành phần của hợp kim, kết quả là độ giòn sẽ
tăng lên
Thành phần của một số loại vàng trắng chứa niekel được đưa ra trong bảng 2.13 Bang 2.13 Các loại vàng trắng chứa niekel điển hình
Vang trang paladi
Thêm khoảng 10 - 12% Pd vào vàng sẽ làm cho nó có mẫu trắng đẹp Tuy vậy
paladi lại là một kìm loại đất tiền, đắt hơn cả vàng, đồng thời nó còn là một kim loại nặng
Vì thế mà đỗ trang sức làm từ vàng trắng chứa paladi sẽ đất hơn những sản phẩm tương tự lam ti ving tring nickel vi 2 ly do sau 44
- Vi gid paladi dithon, và
- Do ảnh hưởng của tỷ trọng: vàng trắng từ paladi sẽ nặng hơn, và vì thế dé trang sức cũng sẽ nặng hơn và chứa nhiều vàng hơn
Ngoài ra, vàng trắng từ paladi còn khó gia công hơn do nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiễu
Nhiều loại vàng trắng thương mại từ paladi chỉ chứa khoảng 6-8% paladi cùng với
bạc, kếm và đồng Còn có loại có chứa cả niekel (như vậy là vàng trắng từ paladi không
Trang 27nhất thiết phải là loại không chứa nickel) Những loại vàng này có thể có mẫu trắng
không thực sự đẹp và vì vậy cũng có thể mạ rodi
Vàng trắng từ paladi có xu hướng mềm hơn và dé kéo đát hơn so với vàng trắng từ
niekel, và vì vậy cũng dễ bị ăn mòn hơn Một bắt lợi khác là những hợp kim nhiều ứng dung thường mềm Thêm một ít nickel vào (gọi là hợp kim “hỗn hợp”) sẽ làm tăng độ cứng và độ bền Thành phần điển hình của một số loại vàng trắng từ paladi được dẫn ra trong bảng 214 Bảng 2.14 Vàng trắng từ paladi điển hình Au - vàng: P4 - paladi; Ag- bạo: Cu đồng; Zm- kem, Nĩ- miekel, [đơn vị: 26 trọng lượng}
2.3 NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀNG 14K, 18K (VÀNG TRẮNG, VÀNG ĐỎ)
Trang 28Hình 2.7 Một số loại hội vàng của nhà sản
xuat Cobb
Để nấu chảy hội, tốt nhất nên sử dụng chúng ở đạng các hat có cùng kích thước
Điều này sẽ thuận tiện hơn cho việc kiểm soát nhiệt độ Khi hội có dạng những mẫu nhỏ,
việc nấu chảy sẽ đễ dàng và nhanh chóng hơn, tránh được nguy cơ quá nhiệt Nhiều người
thợ kim hoàn chọn cách tạo ra những hợp kim vàng kara ở đạng nấu chảy sơ bộ, sau đó rót chúng vào trong nước để tạo thành hạt Việc tạo hạt được thực hiện bằng cách đỗ kim loại nấu chảy từ một chén nấu kim loại phủ hợp, tốt nhất nên rót từ đáy vào nước được khuấy đề
Về cơ bản, có 2 phương pháp nấu chảy hợp kim trang sức là nấu chảy bằng lửa khí
gas (đèn khò), và nấu trong lò cảm ứng
của để tài chúng tôi đã tiến hành các thí nghiệm bằng cả 2 phương pháp: bằng khí gas và bằng hệ thống thiết bị lò cảm ứng K2 ~ M.Y asui
(Nhật), được thực hiện tại Tập đoàn Vàng Bạc Đá quý DOII Trong các nghiên cứu thực nghỉ
2.3.1 Phương pháp nâu hợp kim vàng trang sức bằng khí gas (đèn khỏ)
Đây là phương pháp cổ xưa nhất và ít được sử dụng ở những xưởng sản xuất trang sức đại, tuy nhiên những xưởng sản xuất tư nhân thì vẫn áp dụng phương pháp này
Hiện tại có đến 60% các xưởng sản xuất nữ trang tư nhân ở Việt Nam vẫn dùng phương
pháp đèn khò để nấu chảy tạo vàng 14K và 18K
Trang 29
Hình 2.8 Toàn bộ hệ thống đúc vàng bằng khí gas
Toàn bộ quá trình đúc vàng trang sức (14K và 18K) bằng khí gas gồm các bước
sau:
Bước 1 Làm vệ sinh khu vực đúc và chuẩn bị dung cu
Trước khi bắt đầu đúc, bàn đúc, các dụng cụ cần thiết như chén nấu, kìm
gắp phải được vệ sinh sạch sẽ (hình 2.9)
Hình 2.9 Làm vệ sinh khu vực đúc và chuẩn bị dụng cụ
Bước 2 Chuẩn bị nguyên liệu đúc
Nguyên liệu đúc dưới dạng vàng nguyên chất cùng với hội vàng được cân theo tỷ
lệ nhất định và cho vào chén nấu (hình 2.10)
Trang 30Hình 2.10 Nạp nguyên liệu vào chén nấu
Bước 3 Chuẩn bị khuôn đúc
Khuôn đúc được chuẩn bị trước và đặt đúng trên miệng của ống hút như trên hình 211
Hình 2.11 Khuôn đúc đang được đặt vào
miệng ống hút
Bước 4 Nâu chảy
Propan hay khí tự nhiên được sử dụng nhiều hơn trong nấu chảy, vì chúng được
cho là có thể tạo ra ngọn lửa sạch hơn axetylen (hình 2.12) Ngọn lửa khí gas có tính khử:
ngọn lửa này có hình đạng không đều, có màu lam sáng và ít tạo ra tiếng Šn Ngọn lửa
này có lượng oxy thấp, vì thế nó du chảy
oxy từ không khí xung quanh và ngăn c|
không bị oxy hóa Gần như tất cả các loại hợp kim đều có thể nấu chảy bằng ngọn lửa khí gas
Trang 31Bước 5 Tiền hành đúc Sau khi được nấu chảy, vàng được rót vào khuôn như trên hình 2.13 Hình 2.13 Rót vàng nóng chảy vào khuôn Bước 6 Kết thúc quá trình đúc
Sau khi kết thúc quá trình đúc, khuôn được lấy ra và nhúng vào nước nguội để làm
rã thạch cao ra khỏi phôi đúc (hình 2.14, a va b) Sau đó phôi được làm sạch bằng máy xịt
hơi nước Đến đây thì quá trình đúc đã hoàn thành, ta thu được khâu sản phẩm (hình 2.14,
e và đ)
Hình 2.14 Kết thúc quá trình đúc vàng bằng khí gas
Trang 32Đây là phương pháp cổ điển, nhà sản xuất không thể khống chế được nhiệt độ, sản
phẩm làm ra bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ và các điều kỉ
quanh Trong các nghiên cứu thử nghiệm của để tài chúng tôi chỉ thử nghiệm một lượng
làm việc môi trường xung
nhỏ và thấy rằng chúng tồn tại các vấn dé sau đây:
- Hiện tượng oxy hóa trên bề mặt rất hay xảy ra, làm cho sản phẩm có mẫu tối đen
(hình 2.14, d)
- Hợp kim vàng sau khi đúc thường có độ xốp lớn, nhiều khi thấy được bằng mắt
thường
- Việc tạo độ bóng cho sản phẩm trang sức thường rất khó
- Mau sắc của trang sức vàng thường không ổn định, rất khó khống chế để tạo ra
các màu sắc của sản phẩm trang sức theo ý muốn
2.3.2 Phương pháp nâu hợp kim vàng trang sức bằng lò cảm ứng
Nấu chảy trong lò cảm ứng là phương pháp hiện đại nhất và được sử dụng gần như đối với tất cả các cơ chế đúc thế hệ mới nhất (hình 2.15) Việc nấu chảy bằng cảm ứng
diễn ra rất nhanh và khuấy đều kim loại nóng chảy với sự đồng nhất nhanh về nhiệt và về
mặt hoá học Tần số của đòng cảm ứng càng thấp thì hiệu ứng khuấy đều càng mạnh
Hình 2.15 Nấu chảy bằng đòng cảm ứng trong lò đốt cao tần
Các quy trình của máy đúc được thiết kế khép kín từ nấu chảy hợp kim cho đến đúc thành sản phẩm trang sức cuối cùng (hình 2.16)
- Nguyên lý hoạt động: hợp kim đúc nữ trang (nguyên liệu) được nấu chảy bằng đòng
cảm ứng trong khoang nấu của máy đúc có khí trơ (helium, argon) ngăn cản quá
trình oxi hoá Khi hợp kim nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ thích hợp sẽ được rót vào một
khuôn bằng thạch cao đã được nung nóng, đặt trong khoang khuôn của máy đúc đồng thời
với quá trình hợp kim nóng chảy được rót vào khuôn thì khoang khuôn được hút chân
Trang 33không Khi hợp kim được rót đầy vào khuôn ở trạng thái lỏng sẽ được nén bằng khí trơ áp
lực khoảng 2.5-3MPa Quá trình xảy ra một cách tự động theo một chương trình đúc đã
được cài sẵn trong máy đúc
Hình 2.16 Hệ thống máy đúc cao tần K2 ~ M.Yasui (Nhật)
Trên cơ sở các nghiên cứu thực nghiệm, chúng tôi xây dựng quy trình chung để sản xuất hợp kim vàng trang sức 14K, 18K (kể cả màu trắng và màu đỏ) bằng lò đốt cảm
ứng bao gồm các bước sau:
Bước 1 Làm vệ sinh khoang nâu hợp kim
Mục đích là không để những nguyên liệu còn sót lại của lần nấu trước hoặc bụi bẩn
tan vào nguyên liệu của lần nấu sau
Khoang nau hợp kim có dạng như trên hình 2.17 Trước hết cần tháo thanh chặn và
lấy chén graphit ra khỏi khoang nấu (hình 2.18.) Làm vệ sinh các chỉ tiết (chén nấu, thanh chặn, ) trước khi cho nguyên liệu vào nấu (hình 2.19)
Hình 2.17 Khoang nấu hợp kim
Trang 34Hình 2.18 Tháo thanh chặn và chén
graphit ra khỏi khoang nấu hợp kim
Hình 2.19 Làm sạch các chỉ tiết
Bước 2 Chuẩn bị nguyên liệu
Nguyên liệu được sử dụng để sản xuất vàng trang sức (vàng kara) chủ yếu gồm
(hình 2.20):
- Vang nguyén chất (99,99%)
- H@iving: 1) hdi ving dé (Ag, Cu, Zn)
2) hội vàng trắng (Ag, Cu, Ni, Zn hoặc Ag, Cu, Pd, Zn)
Có hai loại hợp kim vàng phổ biến dùng để đúc nữ trang hiện nay là hợp kim vàng
dé (vàng nguyên chất + hội vàng đỏ) và hợp kim vàng trắng (vàng nguyên chất + hội vàng trắng)
Hop kim vàng để là sự kết hợp các thành phần kim loại như: Au, Ag, Cu, Zn
Hop kim vàng trắng là sự kết hợp các thành phần kim loại như: Au, Ag, Cu, Ni, Zn hoặc Au, Ag, Cu, Pd, Zn
Trong đó hàm lượng phan trim của kim loại Au trong hợp kim sẽ quyết định đến
tuổi vàng của hợp kim đó Tỉ lệ về hàm lượng phan trăm của các kim loại Au, Ag, Cu, Ni,
Trang 35Pd, Zn sé quyết định tính chất vật lý của hợp kim như: màu sắc, độ cứng, nhiệt độ nóng chấy Vang nguyén chất Hội vàng đỏ Hình 2.20 Nguyên liệu dùng để đúc vàng trang sức Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại hội vàng của nhiều nhà sản xuất và của
các nước khác nhau Đức, Italia, Thái Lan, Hồng Kông, Trung Quốc, chất lượng của
chúng cũng khác nhau rất nhiều và đo vậy giá cả cũng giao động trong một khoảng rộng Chất lượng của sản phẩm trang sức cuối cùng cũng thay đổi rất nhiều và phụ thuộc vào
chất lượng của hội vàng được sử dụng Để đảm bào chất lượng của hợp kim sản xuất hàng trang sức thì việc lựa chọn các loại hội vàng tiêu chuẩn cũng là một công việc hết sức
quan trọng Thông thường thì các loại hội vàng của Đức, Italia, Mỹ có chất lượng ổn định
nhất và cho sản phẩm cuối cùng đẹp nhất Các loại hội vàng của Hông Kông, Thái Lan
chất lượng khá đảm bảo còn các loại hội vàng của Trung Quốc thường có chất lượng
không được én định đối với sản phẩm trang sức cuối cùng
Bước 3 Nạp nguyên liệu vào chén (cốc) graphit
Các nguyên liệu dùng để đúc vàng trang sức (vàng nguyên chất và hội vàng) lần
lượt được nạp vào chén graphit như trên các hình 2.21, 2.22 và 2.23 Vàng nguyên chất và hội vàng trước đó được cân theo tỷ lệ nhất định tuỳ thuộc vào mục đích của nhà sản cuất
18K Nếu muốn tạo ra vàng 14K thì sử dụng 58,8%
Trang 36Hình 2.23 Nguyên liệu đã được nạp vào
chén nung
Bước 4 Chuẩn bị khuôn đúc
Khuôn đúc được làm từ thạch cao chất lượng tốt (loại thạch cao được dùng để đúc nữ trang) Trước khi đưa vào máy đúc thì khuôn đúc đã được nung trong lò điện trẻ theo một chương trình nung được cài đặt sẵn (hình 2.24 - 2.28)
Trang 37
Hình 2.25 Khuôn đúc bằng thạch cao được nung trong lò điện trở theo một chương
trình nung được cài đặt sẵn
THình 2.26 Sau khi được lấy ra khỏi lò điện, _ Hình 2.27 Rồi được đặt vào khoang khuôn khuôn được làm sạch bằng máy hút bụi của máy đúc
Hình 2.28 Và đậy lại
Trang 38Bước 5 Tiền hành sản xuất (đúc) vàng trang sức
chương trình đúc đều có các tham số sau được cài đặt (hình 2.29 và 2.3
Trước khi đóc phải chọn chương trình đúc phù hợp với từng loại hợp kim Mỗi
Nhiệt độ đúc: từ 1.000°C ~ 1.140°C tùy thuộc vào nhiệt độ nóng chảy của hợp kim
Thời gian hút chân không khoang nấu và khoang khuôn Thời gian nạp khí trơ vào khoang nấu và khoang khuôn
Thời gian đây láp (khuôn) lên: khuôn thạch cao được đẩy lên để ngăn cách khoang
nấu với khoang khuôn và chờ rót hợp kim nóng chảy vao trong
Trang 39Một chương trình nung bao gồm 3-4 chu kỳ:
-_ Chu kỳ 1 - Rút sáp: rút sáp trong lõi thạch cao nóng chảy ra ngoài khối thạch cao - Chu ky 2 - Tăng đến nhiệt
'G;
- Chu ky 3 - Giảm về nhiệt độ thích hợp để đúc hợp kim khoảng 500-600°C
Một chương trình nung khuôn kéo dài từ 8-12 tiếng, tuỳ thuộc vào kích thước và
khối lượng khuôn trong lò Quá trình nấu chảy có thể quan sát qua các cửa quan sát (hình
ộ làm sáp bên trong khuôn được cháy hết khoảng 750-
2.31) Sau khi hợp kim được nấu chảy, chúng sẽ được rót vào khuôn ở phía đưới (hình
2.32)
Bước 6 Kết thúc quá trình đúc
Sau khi kết thúc quá trình đúc, khuôn được lấy ra (hình 2.33) và nhúng vào nước nguội để làm rã thạch cao ra khỏi phôi đúc (hình 2.34) Sau đó phôi được làm sạch bằng
máy xịt hơi nước (hình 2.35) Đến đây thì quá trình đúc đã hoàn thành, ta thu được khâu
sản phẩm (hình 2.36)