Đề tài : Công nghệ sản xuất vàng 14k, 18k (vàng trắng, vàng đỏ) phục vụ ngành công nghiệp trang sức việt nam

TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU - KIỂM ĐỊNH
ĐÁ QUÝ VÀ VÀNG











BÁO CÁO TỔNG KẾT
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








8254

Hà Nội, tháng 11 năm 2010

2
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU – KIỂM ĐỊNH
ĐÁ QUÝ VÀVÀNG







BÁO CÁO ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀNG 14K, 18K
( VÀNG TRẮNG, VÀNG ĐỎ) PHỤC VỤ NGÀNH
CÔNG NGHIỆP TRANG SỨC VIỆT NAM


ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ THỰC HIỆN NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN
Trung tâm Nghiên cứu – Kiểm định 1. TS. Phạm Văn Long Chủ nhiệm
Đá quý và Vàng 2. KS. Phạm Thị Hải Yến
3. KS. Phạm Đức Anh


TS. Phạm Văn Long

Hà Nội, 2010



3
MỤC LỤC

Trang
MỞ ĐẦU
5
Chương 1. CÁC HỢP KIM VÀNG DÙNG TRONG TRANG SỨC
6
1.1. Dẫn liệu chung về vàng
6
1.1.1. Tính chất vật lí – hoá học của vàng
6
1.1.2. Hợp kim vàng
6
1.1.3. Công dụng của vàng
7
1.2. Các hợp kim vàng dùng trong trang sức
8
1.2.1. Độ tinh khiết của vàng (tuổi vàng)
9
1.2.2. Hệ thống kara (K) đối với vàng trang sức

10
1.2.3. Các hợp kim vàng dùng trong trang sức
12
1.2.4. Ảnh hưởng của các tạp chất đến tính chấ
t của các hợp kim
vàng

13
Chương 2. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀNG 14K VÀ 18K
(MÀU TRẮNG, MÀU ĐỎ)
15
2.1. Tính chất các hợp kim vàng kara dùng trong trang sức
15
2.1.1. Màu sắc của các hợp kim vàng kara
15
2.1.2. Tính chất của các hợp kim vàng kara
16
2.2. Tính chất các hợp kim vàng trang sức 14K, 18K
19
2.2.1. Tính chất các hợp kim vàng trang sức màu vàng (màu đỏ)
14K và 18K
19
2.2.2. Tính chất các hợp kim vàng trang sức màu trắng 14K và
18K
25
2.3. Nghiên cứu sản xuất vàng trang sức 14K, 18K (vàng trắng, vàng
đỏ)
27
2.3.1. Phương pháp nấu hợp kim vàng trang sức bằ
ng khí gas

(đèn khò)
28

4
2.3.2. Phương pháp nấu hợp kim vàng trang sức bằng lò cảm ứng
32
2.4. Một số lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục
41
2.4.1. Hợp kim có độ xốp lớp ảnh hưởng đến độ bóng của sản
phẩm trang sức
41
2.4.2. Hợp kim hoặc sản phẩm trang sức có màu xám trên bề mặt
42
2.4.3. Hợp kim đúc hoặc sản phẩm trang sức bị nứt, gãy
46
KẾT LUẬN
48
TÀI LIỆU THAM KHẢO
50

5
MỞ ĐẦU
Với sự phát triển ngày càng nhanh của nền kinh tế, thu nhập đầu người ngày càng
cao thì nhu cầu sử dụng 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 dịch,
chuyển đổi trên thị trường lên đến hơn 100 tấn mỗi năm. Theo tính toán của các chuyên
gia Hội đồng vàng th
ế 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 tấn/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) được

ưa chuộng khắp thế giới về độ bền, độ bóng, độ bền màu cao, giá bán
của các loại vàng này thường cao xấp 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
nhỏ và theo công nghệ cổ điển (thủ công). Kết quả là các sản phẩm làm ra thường có chất
lượng thấp (tu
ổi vàng không ổn định và không đồng đều trên một sản phẩm, độ bóng
kém, độ xốp lớn và thường bị mất màu theo thời gian,…). 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
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 c
ứu 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
cơ sở áp dụng cho các doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh hàng trang sức và tiến tới xây
dựng được một bộ TCVN cho lĩnh vực này trong t
ương 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 liên quan gồm Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội, Viện Vật lý (Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia), Trường Đại học Khoa học
Tự nhiên, Công ty CP Mỹ nghệ vàng bạc đá quý Hà Nội, T
ập đoàn Vàng bạc đá quý
DOJI, và nhiều tập thể, cá nhân các nhà khoa học trong ngành. Nhân dịp này các tác giả
xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành của mình.

6
Chương 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 sùng 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 Thổ - Mông thì trục của Vũ trụ bằng vàng, mà trên đỉnh của trục là Mặt
trờ
i. Ở châu Phi người ta cho rằng vàng sinh ra từ Mặt trời, do vậy vàng là nguồn của sự
sống.
1.1.1. Tính chất vật lí – hoá học của vàng
Vàng tên La tinh là aurum, số nguyên tử 79. Nguyên tử khối của vàng là 197,2; bán
kính nguyên tử - 1,44 Ǻ, bán kính ion - 1,37 Ǻ
Vàng là kim loại có màu vàng óng, có khả năng phản chiếu ánh sáng rất mạnh. Vàng
rất nặng, có tỷ trọng là 19,32, nóng chảy ở nhiệt độ cao 1.065
o
C và sôi ở 2.700
o
C. Vàng
tinh khiết (99,99%) có màu vàng sáng chói lâu dài, rất dẻo và dễ dát mỏng, dễ kéo dài
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.
Vàng tinh khiết mềm, độ cứng đạt 2,5, chịu mài mòn kém. Để làm trang sức, thường
vàng phải được kết hợp với Ag hay Cu.
Hàm lượng vàng trong vỏ Trái đất = 4,7.10
-7
%, trong nước biển = 5.10
-7
%.
Vàng có hoạt tính hoá học kém, có tính ỳ, tính trơ cao. Vàng không bị oxy hoá trong
không khí. Để lâu trong không khí thì trên bề mặt của vàng chỉ có một lớp rất mỏng oxy

hấp thụ, không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của vàng. Vàng không hoà tan trong môi
trường kiềm, axit (vô cơ và hữu cơ). Tuy vậy, vàng có thể hoà tan trong hỗn hợp axit
clohydric và axit nitric, axit sulfuric và axit nitric. Vàng cũng hoà tan trong dung dịch
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
Hợp kim vàng-bạc
Vàng và bạc là hai kim loại có cùng cấu trúc tinh thể, có nhiều tính chất lí-hoá giống
nhau, do đó dễ 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
trắng. Đặc điểm của hợp kim vàng-bạc là độ bền cao nhưng vẫn dễ gia công chế biến làm
đồ trang sức.

7
Hợp kim vàng-đồng
Các kim loại vàng và đồng dễ 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 kim vàng-chì
Về nguyên lý vàng và chì không hoà tan vào nhau. Hợp kim này tạo ra hai hợp chất
Au
2
Pb và AuPb
2
. 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.
Hợp kim vàng-thuỷ ngân
Hợp kim vàng-thuỷ ngân được dùng để luyện vàng bằng phương pháp hỗn hống
thuỷ ngân với ba hợp chất AuHg
2
, Au

2
Hg, Au
3
Hg.
Ngoài ra vàng còn có thể chế tạo được với với các kim loại khác như kẽm, antimon,
telua.v.v…, được sử dụng trong ngành luyện kim
Trong ngành trang sức ngoài vàng tinh khiết (99,99%), người ta còn dùng hợp kim
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 hàng
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, nickel,
đồng, paladin.
1.1.3. Công dụng của vàng
Vàng 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 70%,
và vài chục năm qua đạt tỷ lệ 80%. Các nước sản suất vàng trang sức trên 100 tấn
vàng/năm là Ấn Độ, Italia, Trung Quốc, Saudi Arabi, Thổ Nhĩ Kỳ, Mỹ, Ai Cập,
Indonesia. Xu hướng dùng vàng trang sức ở Việt Nam ngày càng tăng, hiện đ
ã 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 vàng
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 xứ Lydia. Sau đó nước Ba Tư,
rồ
i Pháp cũng đúc tiền vàng. Nước Nga ngay từ đầu thế kỷ 17 đã đúc tiền vàng mệnh giá
5 và 10 copech, sau đó Nữ hoàng E.Petrona cho đúc tiền vàng 10 rup.
Vàng trong ngành điện tử

8
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
chinh phục vũ trụ, vàng được sử dụng trong sản xuất vệ tinh nhân tạo. Con tàu vũ trụ của
Mỹ Columbia đã ngốn gần 41 kg vàng. Càng ngày các phòng thí nghiệ
m, các ngành kỹ
thuật càng cần dùng nhiều vàng.
Huân huy chương vàng
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.
Vàng 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 s
ợi dây vàng. Tuổi của chúng được
xác định là hơn 4.500 năm. Nghề làm răng vàng đã tồn tại và từng phát triển ở các thế kỷ
trước. Năm 1997 bình quân đầu người trên thế giới dùng 0,013 g vàng trong ngành Y, chủ
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.
Thần 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
chiền được đắp bằng vàng trong đó chùa vàng ở Rangun là nổi tiếng nhất. Bangkok, thủ
đô của Thái Lan, có bức tượ

ng Phật bằng vàng nguyên chất nặng đến 5,5 tấn.
Vàng là của cải dự trữ
Hiện tại hầu hết các ngân hàng trung ương khắp thế giới đều có dự trữ vàng, đặc biệt
là ở Mỹ, Đức, Thuỵ Sĩ, Pháp, Italia, Nhật, Anh, Ấn Độ, Trung Quốc, Nga v.v…
Mỹ là nước có số vàng dự trữ trong kho rất lớn, tới hàng nghìn tấn. 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 tinh khiết (24 kara) có mầu vàng sẫm (mầu vàng sắc da cam), mềm và dễ dát
mỏng. Các hợp kim của vàng có hàm lượng vàng dao động từ 8 đến 22 kara (33,3 –
91,6%) và có thể có nhiều mầu khác nhau như: lục (đúng ra là mầu vàng sắc lục), vàng

9
nhạt, vàng, vàng sẫm, hồng và đỏ. Ngoài ra còn có vàng trắng hoặc vàng có màu lạ như
“vàng mầu 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 dát, một số hợp kim vàng còn có thể tôi nhiệt (xử lý nhiệt) để
tăng tối đa sức bền và độ cứng.
Vậy mầu của vàng thay đổi như thế nào và vì sao các hợp kim khác nhau của vàng
(hợp kim là hỗn hợp c
ủa 2 hoặc 3 kim loại tinh khiết) lại có các tính chất cơ lý và các tính
chất khác không giống nhau?
1.2.1. Độ tinh khiết của vàng (tuổi vàng)
Vàng tinh khiết được sử dụng trong đầu tư nhiều hơn là trong trang sức do nó rất
dễ 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 mầu sắc của
nó cũng thay đổi; mầ
u trắng của vàng có thể tạo ra bằng cách cho nó hợp kim với bạc,
nickel hoặc paladi, trong khi mầu đỏ chủ yếu là do đồng. Để làm cho hợp kim cứng hơn
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. Còn ở Mỹ thì vàng 14K là phổ biến nhấ
t, tiếp đó mới là vàng 10K. Ỏ
Trung Đông, Ấn Độ và Đông Nam Á thì truyền thống sử dụng là vàng 22K (đôi khi thậm
chí là 23K). Ỏ Trung Quốc, Hồng Kông và một số khu vực thuộc châu Á khác thì đồ
trang sức vàng tinh khiết tuổi 990 (gần như là 24K) là phổ 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 Rốc, 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 chi ký hiệu nhận dạng
riêng của mình mà còn cả “tuổi” hay độ
tinh khiết của vàng.
Theo ISO và Tiêu chuẩn của CIBJO, độ tinh khiết là hàm lượng của vàng được
tính bằng số phần trong một nghìn đơn vị trọng lượng của hợp kim vàng.
Tiêu chuẩn độ tinh 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.
Bảng 1.1 cung cấp số liệu về tuổi và hàm lượng vàng tương ứng theo đơn v
ị độ
tinh khiết của vàng theo chuẩn quốc tế (đơn vị phần nghìn) và đơn vị phầm trăm. Tuy vậy
đây không phải bao giờ cũng chính xác như một giá trị toán học. Chẳng hạn, nếu vàng

10
22K thì về mặt toán học sẽ = 22/24 x 100 = 91,666%, nhưng tiêu chuẩn quốc tế lại lấy là
91,60%.
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn quốc tế về tuổi vàng theo hàm lượng của vàng
Cara / Kara
Độ tinh khiết

(phần nghìn)
Hàm lượng vàng
(% trọng lượng)
Nhận xét
24 999 99,9% Vàng tinh khiết
24 990 99,0%
Hàm lượng tối
thiểu của vàng tinh
khiết
22 916 91,6% Ở Ấn Độ
21 875 87,5% Các nước Ả Rập
(19,2) 800 80,0%
Tiêu chuẩn của
Bồ Đào Nha
18 750 75,0% Tiêu chuẩn quốc tế
14 585 58,5% 583/58,3% ở Mỹ
10 417 41,7% Tối thiểu ở Mỹ
9 375 37,5%
Tiêu chuẩn của
Anh
8 333 33,3%
Tối thiểu ở CHLB
Đức

1.2.2. Hệ thống kara (K) đối với trang sức vàng
Trang sức vàng thường được mô tả bằng tuổi cara (kara) – là chỉ số 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 tinh khiết” (fineness) – là hàm lượng của vàng tính theo đơn vị phần
nghìn. Ví dụ, vàng 750 là vàng 18K hoặc chứa 75,0% vàng.
Vàng tinh khiết là vàng 24 cara (kara), như vậy 24 cara vàng về mặt lý thuyết là

100% vàng. Bất kỳ một giá trị cara nào thấp hơ
n 24 đều là giá trị đo lượng vàng có trong
hợp kim vàng trang sức. Chẳng hạn, 18 K là 18/24 phần của 100% vàng = 75,0% vàng.
Theo đơn vị độ tinh 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
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

11
quy định của pháp luật. Ở một vài nước trang sức có tuổi dưới 12K (50% vàng hoặc vàng
500) không được coi là vàng. Ngoài yếu tố giá cả thì việc làm trang sức từ vàng thấp tuổi
hơn 24K còn có lợi thế khác là có thể tạo ra vàng trang sức có nhiều mầu khác nhau, từ
mầu lục, vàng nhạt, vàng, hồng đến đỏ, cũng như vàng trắng, tùy thuộc vào các kim loại
được sử dụng làm hợp kim với vàng. Vàng càng thấp tuổi thì mầu sắc tạ
o ra càng phong
phú. Thêm nữa, những tính chất như độ bền và độ cứng lại được cải thiện đáng kể so với
vàng tinh khiết, nhờ đó mà khả năng chống mài mòn và chống xước cũng tăng, ít bị biến
dạng 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 đ
ây được phép sử dụng: 9 (375),
14 (585), 18 (750), 22 (916) và 24 (990 và 999). Nhiều nước luật cho phép sử dụng nhiều
tuổi vàng khác nhau, nhưng trên thực tế thì chỉ có một số ít là phổ biến. Tuổi vàng phổ
biến cũng thay đổi như trong bảng sau:

Bảng 1.2. Tuổi vàng trang sức điển hình
Khu vực Tuổi cara điển hình (độ tinh khiết)
Viễn đông (Trung Quốc, Hồng Kông, Đài Loan)
24 cara “Chuk Kam”
(tối thiểu 99,0%)

Ấn Độ và các nước trong Tiểu lục địa Ấn Độ 22 cara (91,6%)
Các nước Ả Rập trong khu vực vịnh Ba Tư 21 cara (87,5%)
Nam Âu */ Địa Trung hải 18 cara (75,0%)
Bắc Âu, Mỹ,…** 8-18 cara (33,3 – 75,0%)
• Bồ Đào Nha – 19,2 cara (80,0%).
• Ví dụ, Đức – 14K là chính, ngoài ra là 8K và 18K;
• Anh - 9K, ngoài ra là 18 và 22K;
• Mỹ – 14K, ngoài ra 10 và 18K.
Theo tập quán của người Việt, nghề kim hoàn có quy ước hàm lượng vàng theo
tuổi như sau:
Vàng 24K là vàng 10 tuổi.
Vàng 22K là vàng 9,2 tuổi.
Vàng 20K là vàng 8,33 tuổi.
Vàng 18K là vàng 7,5 tuổi.
Vàng 14K là vàng 5,83 tuổi

12
1.2.3. Các hợp kim vàng dùng trong trang sức
- Hợp kim vàng - bạc (Au - Ag)
Đối với hệ hai nguyên tố Au – Ag chúng có những đặc điểm sau:
0/000 Ag: Đây là nói tới vàng tinh khiết. Nhiệt độ 1.063
o
C tương ứng với nhiệt độ
nóng chảy và đông đặc của vàng tinh khiết.
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
o
C và
kết thúc ở nhiệt độ 1.048
o

C. Trong khoảng nhiệt độ 1.058 – 1048
o
C, kim loại tồn tại ở
dạng 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.
500/000Au (500/000Ag): Lượng hai kim loại như nhau, khoảng nhiệt độ là 1020 –
1000
o
C ở đây là rộng nhất.
0/000Au(1000/000Ag) Bạc tinh khiết, nhiệt độ nóng chảy và đông đặc 960
o
C.
Mầu của hợp kim chuyển từ màu vàng sang trắng khí hàm lượng bạc tăng lên .
Hợp kim 600/000 – 700/000 Au có màu vàng ánh xanh đẹp. Nhưng do các tính chất cơ
học kém nên chúng ít được sử dụng trong thực tế, thường phải bổ sung thêm những thành
phần hợp kim khác.
Hợp kim dưới 523/000Au dễ bị phá huỷ dưới tác động của các loại a xit. Hợp kim
khi có hàm lượng vàng cao hơn ít bị axit nitric hoà tan. Hợp kim với 750/000Au trở lên
chỉ có thể hoà tan trong cường thuỷ. Gi
ới hạn bền cuối cùng của hợp kim Au – Ag trong
các a xit là 377/000Au.
- Hợp kim vàng - đồng (Au – Cu)
Hai kim loại kết hợp với nhau tạo thành một loạt dung dịch rắn. Đường nóng chảy
bắt đầu từ 1.063
o
C và kết thúc ở 1.083
o
C. Ở thành phần 820/000Au nhiệt độ nóng chảy
thấp nhất (889
o

C ). Ở nhiệt độ 400
o
C tạo thành các liên kết AuCu và AuCu
3
và thay đổi
cấu trúc tinh thể.
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 do tạo thành các hợp chất sunfua.
- Hợp kim vàng - bạc - đồng (Au - Ag - Cu)
Vàng, bạc, đồng có thể có pha với nhau bất kỳ nồng độ nào
để tạo thành những
hợp kim có mầu sắc khác nhau, với độ cứng, độ bền và độ dẻo khác nhau. Đây là những
nguyên tố chính mà khi phối hợp với nhau tạo thành những hợp kim cho các đồ trang sức

13
và mỹ nghệ. Dưới đây, chúng ta nghiên cứu những tính chất của hai hợp kim đại diện phổ
biến nhất trong thực tế sản xuất hàng trang sức ở Việt Nam:
- 585/000Au (vàng 14K, 58,5% Au, 41,4% các thành phần 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 mầu sắc đa dạng.
Nhiệt độ nóng chảy của vàng 14K cao hơn vàng 333/000. Vàng 14K mềm hơn,
dẻo hơn, bền mầu trong không khí. Về cơ bản, các tính chất của vàng 14K đạt yêu cầu của
vàng trang sức. Vàng 14K dễ ăn khuôn. Nếu những hợp kim mầu ánh đỏ còn có thể tan
trong HNO
3

thì những hợp kim có mầu ánh vàng rất khó tan.
Vàng 750/000 (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 dễ hàn, dễ 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 c
ứu 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. Ảnh hưởng của các tạp chất đến tính chất của các hợp kim vàng
Kẽm (Zn): Khi đúc chỉ cần bổ 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
2
và
những liên kết sunfua, nhưng khi đó chúng sẽ tăng khả năng kết hợp với amoniac và làm
cho mầu bị xám đi.
Cadimi (Cd): Au trong trạng thái rắn có thể hoà tan đến 20% Cd, còn Ag thì đến
hơn 30%, vì thế độ hoà tan của Cd trong Cu không còn ý nghĩa. Nhờ có Cd mà các hợp
kim Au - Ag sẽ có màu xanh đẹp hơn. Cd và Zn là những thành phần quan trọng nhất để
chế các loại vảy hàn hợp kim kim loại quý.
Thiếc (Sn): Các hợp kim 3 nguyên có thể hoà tan đến 4% Sn mà không ảnh hưởng
đế
n các tính chất của mình. Trong các vẩy 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 bề mặt tiếp xúc, gây cho hợp kim tính giòn.

14
Chì (Pb): Chỉ một vài chục phần của 1% Pb cũng đã đủ để tạo thành những liên
kết giòn dạng Au
2
Pb, nóng chảy ở nhiệt độ 418
o
C và phân bổ ở những bề mặt tiếp xúc.
Nhôm (Al): Khi cho thêm hàm lượng Al 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
2
O
3
và
hợp kim sẽ không còn khả năng gia công.
Sắt (Fe): Do nhiệt độ nóng chảy của Fe cao và dễ 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 dễ hoà tan trong Cu nhưng không tan trong Ag. Chỉ cần 13,5% Ni
cũng đã đủ chuyển hợp kim sang màu trắng, người ta thường cho Ni vào trong hợp kim
585/000 để có những hợp kim vàng trắng rẻ tiền.



15
Chương 2.
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀNG 14K VÀ 18K
(MÀU TRẮNG, MÀU ĐỎ)

2.1. TÍNH CHẤT CÁC HỢP KIM VÀNG KARA DÙNG TRONG TRANG SỨC
2.1.1. Màu sắc của các hợp kim vàng kara

Chỉ có 2 kim loại có mầu ở trạng thái tinh khiết là: vàng có mầu vàng và đồng có
mầu đỏ. Tất cả các kim loại khác đều có mầu trắng hoặc xám. Cho thêm mầu đỏ vào mầu
vàng, như chúng ta đều biết, sẽ làm cho mầu vàng trở nên hồng hơn và dần trở thành mầu
đỏ. Thêm mầu trắ
ng vào mầu vàng sẽ làm cho mầu vàng nhạt hơn và dần trở thành mầu
trắng. Nguyên lý trộn mầu này cũng giải thích việc tạo ra các mầu khác nhau của vàng
kara. Thêm đồng vào vàng sẽ làm cho nó đỏ hơn, và thêm bạc, kẽm hoặc bất kỳ 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 dải mầu sắc rộng hơn vàng cao tuổi.
Chẳ
ng 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 mầu vàng đến mầu 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 mầu có thể dao động từ mầu lục, vàng cho đến mầu đỏ, tùy
thuộc vào tỷ lệ Cu/(Ag+Zn). Như vậy là ứng với mỗi tuổi vàng nhất định ta vẫn có th
ể
thay đổi mầu sắc của vàng kara bằng cách thay đổi tỷ lệ Cu/(Ag+Zn) như trong bảng bảng
2.1 dưới đây:
Bảng 2.1. Mầu sắc của vàng trang sức
Loại
Vàng (% trọng lượng) Bạc (%tl) Đồng (%tl) Mầu sắc
91.6 8.4 - Vàng
91.6 5.5 2.8 Vàng
91.6 3.2 5.1 Vàng sẫm
22 K
91.6 - 8.4
Hồng rose
75.0 25.0 - Lục-vàng
75.0 16.0 9.0 Vàng nhạt, 2N
75.0 12.5 12.5 Vàng, 3N

75.0 9.0 16.0 Hồng, 4N
18 K
75.0 4.5 20.5 Đỏ, 5N
14 K 58.5 41.5 - Lục nhạt

16
58.5 30.0 11.5 Vàng
58.5 9.0 32.5 Đỏ
37.5 62.5 - Trắng
37.5 55.0 7.5 Vàng nhạt
37.5 42.5 20.0 Vàng
37.5 31.25 31.25 Vàng đậm
37.5 20.0 42.5 Hồng
9 K
37.5 7.5 55.0 Đỏ

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:

Bảng 2.2. Tính chất vật lý của những hợp kim vàng kara điển hình
Thành phần %
K
Bạc Đồng
Mầu sắc
Tỷ trọng
(g/cm
3
)
Khoảng nóng chảy

(°C)
24 - - Vàng 19.32 1064

5.5 2.8 Vàng 17.9 995-1020
22
3.2 5.1 Vàng đậm 17.8 964-982

4.5 8.0 Vàng-hồng 16.8 940-964
1.75 10.75 Hồng 16.8 928-952
21
- 12.5 Đỏ 16.7 926-940

16.0 9.0 Vàng nhạt 15.6 895-920
12.5 12.5 Vàng 15.45 885-895
9.0 16.0 Hồng 15.3 880-885
18
4.5 20.0 Đỏ 15.15 890-895

Khi tuổi vàng giảm xuống thì khoảng nhiệt độ nóng chảy và tỷ trọng của hợp kim
cũng sẽ giảm. Tuy vậy, ứng với mỗi tuổi vàng bất kỳ thì giá trị thực của các thông số trên
sẽ dao động theo hàm lượng tương đối của bạc và đồng.

17
Ngoài các tính chất vật lý thay đổi, các chất phụ gia tạo hợp kim nói chung còn
làm cho độ bền và độ cứng của hợp kim tăng lên, còn tính dễ kéo dát thì có giảm đi đôi
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 h
ưởng đến độ bền nhiều hơn so với bạc do nó làm
sai lệch ô mạng 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.

Bảng 2.3. Tính chất cơ lý của các hợp kim vàng điển hình
Thành phần (% tl)
Kara
Bạc Đồng
Điều kiện
Độ cứng
(HV)
Độ bền kéo căng
(N/mm
2
)
Đã tôi 20 45
24 - -
Đã gia công 55 200

Đã tôi 52 220
5,5 2,8
Đã gia công 138 390
Đã tôi 70 275
22
3,2 5,1
Đã gia công 142 463

Đã tôi 100 363
4,5 8,0
Đã gia công 190 650
Đã tôi 123 396

21
1,75 10,75
Đã gia công 197 728

Đã tôi 150 520
12,5 0 12,5
Đã gia công 212 810
Đã tôi 165 550
18
4,5 20,5
Đã gia công 227 880





18
Bảng 2.4. Tính chất cơ lý của vàng 18K
Thành phần
(% tl)
Độ cứng

Độ kéo dài
(%)
Vàng Bạc Đồng Đã tôi Đã gia công nguội Đã tôi Đã gia công nguội
75 25 - 36 98 36.1 2.6
75 21.4 3.6 68 144 39.3 3.0
75 16.7 8.3 102 184 42.5 3.2
75 12.5 12.5 110 192 44.8 3.3
75 8.3 16.7 129 206 47.0 2.6

75 3.6 21.4 132 216 42.0 1.5
75 - 25 115 214 41.5 1.4

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 dưới 400
o
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 dễ kéo một pha trong
trường hợp cần gia công tiếp (bảng 2.5).

Bảng 2.5. Tác dụng của tốc độ làm nguội lên vàng 18K sau khi tôi ở 650°C
Thành phần (%tl) Độ cứng (HV)
Vàng Bạc Đồng
Làm nguội chậm
trong không khí
Nhúng vào nước
75 25 - 56 56
75 22 3 90 88
75 17 8 138 136
75 12.5 12.5 160 160
75 8 17 170 165
75 3 22 196 177
75 - 25 242 188

Tiếp đó, một kiểu xử lý nhiệt đặc biệt (cho già hóa) ở nhiệt độ thấp (thường 3-4h ở
280 -300°C) có thể được sử dụng để làm tăng đáng kể độ cứng của các hợp kim đã được

19
tôi và nhúng nước này. Kiểu xử lý này có tên gọi là “cứng hóa do 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
Thành phần
(% tl)
Bạc Đồng
Mầu sắc Điều kiện
Độ cứng
(HV)
Độ bền kéo căng
(N/mm
2
)
Tôi, nhúng nước 150 520
12.5 12.5 Vàng
Già hóa 230 750
Tôi, nhúng nước 165 550
4.5 20.5 Đỏ
Già hóa 325 950

Mọi người thợ kim hoàn đều biết 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 dễ kéo uốn của chúng. Nhiệt độ tôi điển hình đối với vàng kara được
dẫ
n trong bảng 2.7:

Bảng 2.7. Nhiệt độ tôi điển hình của vàng trang sức
Hợp kim
Nhiệt độ tôi

(°C)
Mầu sắc
Vàng tinh khiết, 24 K 200 Đen do nhiệt
21 - 22 K 550 - 600 Đỏ rất sẫm
18 K 550 - 600 Đỏ rất sẫm
14 K 650 Đỏ sẫm
Vàng trắng (paladi) 650 - 700 Đỏ mầu anh đào xỉn
Vàng trắng (nickel) 700 - 750 Đỏ mầu anh đào

2.2. TÍNH CHẤT CÁC HỢP KIM VÀNG TRANG SỨC 14K, 18K
2.2.1. Tính chất các hợp kim vàng trang sức màu vàng (màu đỏ) 14K và 18K
Gọi mầu đỏ là cách gọi truyền thống, trên thực tế các hợp kim này đa phần là có
mầu vàng với độ đậm nhạt khác nhau.
Để tạo ra vàng đỏ (vàng) tuổi 14K và 18K ta có thể pha các kim loại nguyên chất
theo tỷ lệ như trong bảng 2.8.

20
Bảng 2.8. Các hợp kim vàng mầu vàng 14K và 18K được sử dụng trong trang sức
K Vàng
(phần
nghìn)
Bạc
(phần
nghìn)
Đồng
(phần
nghìn)
Kẽm
(phần
nghìn)

Tỷ
trọng,g/cm3
Mầu sắc*
14
14
14
14
14
18
18
18
18
18
18
18
18
18
585
585
585
585
585
750
750
750
750
750
750
750
750

750
90
100
140
200
260
20
45
90
90
125
140
155
160
210
320
277
270
200
140
220
205
160
155
125
90
90
90
40
5

38
5
15
15
10
0
0
5
0
20
5
0
0
13,1
13,1
13,25
13,5
13,7
14,45
15,15
15,3
15,3
15,45
15,36

15,6
15,7
Đỏ (5N)
Vàng (3N)
Hồng (4N)

Vàng nhạt (2N)
Vàng nhạt (1N)

5N
4N
4N
3N

2N
2N
1N
* Mầu sắc theo phân loại của Tiêu chuẩn ISO 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 dát, nhiệt độ nóng chảy,…) lại khác nhau.
Hầu h
ết hợp kim 14K còn có thêm kẽm (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 việc cho thêm kẽm lên các tính chất của hợp kim vàng sẽ được đề
cập ở phần sau.
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 h
ạt mịn
hơn người ta cho thêm iridi (Ir); để loại trừ hiện tượng oxi hóa người ta cho thêm silic (Si)
và bo (B).
Tỷ trọng của hợp kim vàng mầu vàng 14 và 18K phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ Ag/Cu
(với hàm lượng vàng không thay đổi, hình 2.1 và 2.2). 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.

21


Hình 2.1. Tỷ trọng của hợp kim vàng
14K mầu vàng là hàm số của hàm lượng
bạc
Hình 2.2. Tỷ trọng của hợp kim vàng
18K mầu vàng là hàm số của hàm lượng
bạc

Tỷ trọng của hợp kim vàng 21K (875) nằm trong khoảng 16,7-16,8g/cm
3
; đối với
hợp kim vàng 22K (917) giá trị tỷ trọng nằm trong khoảng 17,8-17,9 g/cm
3
. Sự dao động
trong tỷ số Ag/Cu rất hạn chế và ít ảnh hưởng đến tỷ trọng.
Khoảng cứng hóa của hợp kim vàng mầu 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 đồ pha
2 cấu tử. Tuy nhiên, với mục đích ứng dụng thực tiễn thì những giản
đồ 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

việc mở rộng dải cứng hóa này là mức độ phân tách vi mô tăng lên và cấu trúc dạng cành
cây rõ rệt hơn.




Tỷ trọng
(g/cm
3
)
Ag
(‰)
Tỷ trọng
(g/cm
3
)
Ag
(‰)

22




Hình 2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng bạc đến
khoảng hóa cứng của hợp kim vàng 14K


Hình 2.4. Khoảng hóa cứng của hợp kim
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 khố
i lượng.
Việc giảm đột ngột thể tích do 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 rỗ xốp do hiện tượng co
rút thể tích khi hóa cứng của một số kim loại tinh 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
(% thể tích)
Vàng
Bạc
Đồng
Vàng 18K mầu
vàng
4,8
7,3
5,4
6,0


Độ xốp rỗng tổng thể trong một quy trình
đúc hoàn thành sẽ nhỏ hơn những giá trị
trên vì sự co rút đã được bù trừ ở mức độ
nào đó bới dung thể bổ sung thêm qua
rãnh rót và hệ thống cửa. Tuy vậy, tại một
số khu vực then chốt nào đó độ rỗng có thể

tập trung và vượt quá giá trị trung bình.

Sức căng giữa 2 bề mặt của chất nóng ch
ảy (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 chi tiết
tinh tế của bề mặt và đến độ thô ráp của bề mặt.
Hợp kim vàng mầu vàng trên nền Au-Ag-Cu có sức căng giữa 2 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 trườ
ng không có oxy, nghĩa là đúc trong môi trường chân không hoặc môi
Ag
(‰)
Ag
(‰)
Cứng
Lỏng
Cứng
Lỏng
Nhiệt độ
(
o
C)
Nhiệt độ
(
o
C)

23
trường 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 bề mặt thô ráp khá đặc trưng,
nhất là đối với các sản phẩm có thành t
ương đối dầy. 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 mặ
t nhẵn 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
không khí. Tuy vậy, chất lượng bề mặt sẽ không thể cải thiện được. Ích lợi thu được từ
sức căng bề mặt thấp lại bi bù trừ bởi ảnh hưởng tiêu cực của hiệ
n tượng oxi hóa và sự
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 mầu vàng có độ
tinh 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
Thành phần (phần nghìn)
K
Au Ag Cu
Độ cứng HV
14
18
18
21

22
585
750
750
875
917
300
160
125
45
55
115
90
125
80
28
130-147
135
170
96
65
Ở một độ tinh khiết cho trước 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.


24

Hình 2.5. Độ cứng của hợp kim vàng 18K
mầu vàng là hàm số của giá trị hàm lượng
bạc

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
do hiệu ứng độ cứng tăng do già hóa (trật tự hóa) như đã dề cập ở trên. Những h
ợp 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 mầu 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 cứ
ng hóa ít rõ rệt
hơn và vật liệu đúc vẫn ở trạng thái mềm và dẻo.
Hiện tượng hóa giòn của hợp kim vàng giầu đồng mầu hồng và mầu 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 mầu đỏ bị vỡ. Về m
ặt lý thuyết
ta có thể tránh được hiện tượng hóa giòn bằng cách nhúng vào nước lạnh khi sản phẩm
vẫn còn ở nhiệt độ 600 – 700
o
C.

Hình 2.6. Các vết nứt vỡ trên nhẫn vàng
mầu 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
dẻo trong trường hợp này là sau khi đúc thì cho tôi các sản phẩm ở nhiệt độ khoảng
600
o
C, rồi nhúng nhanh chúng vào nước nguội.
Độ cứng
HV
Hàm lượng Ag (‰)

25
2.2.2. Tính chất các hợp kim vàng trang sức màu trắng 14K và 18K
Hợp kim vàng trắng có thành phần cực kỳ đa dạng. Chúng chủ yếu gồm 3 nhóm:
vàng trắng nickel, vàng trắng paladi và vàng trắng hỗn hợp (chứa cả nickel và paladi).
Gần đây 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
mầu trắng đẹp. Tuy nhiên, nhiều hợp kim vàng trắng thương phẩm lại bớt đi nickel (để đỡ
cứng) hoặc paladi (để rẻ hơn) và cho thêm đồng, vì vậy mầu trắng thường không đẹp và
đòi 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 tr
ắng 18K điển hình
Hàm lượng (phần nghìn)

Loại vàng trắng
Au Ag Pd Cu Zn Ni

Vàng trắng nickel
750
750
0
0
0
0
55
10
50
75
145
165
Vàng trắng paladi 750
750
751
751
750
750
100
150

118
80
40
60
150
100
130
170
170
130




40
58





2

Vàng trắng hỗn hợp 750
750

110
135
50
75

30
20 20
60

Bảng 2.12. Các hợp kim vàng trắng 14K điển hình
Hàm lượng (phần nghìn)
Loại vàng trắng
Au Ag Pd Cu Zn Ni
Vàng trắng nickel

585
585
270
185
50
75
990
1020
Vàng trắng paladi 585 215 150 50
Vàng trắng hỗn hợp 585
585
180
180
140
140
65
45
10 20
50