Chia sẻ
Tổng quan về hợp kim
Vàng là kim loại phổ biến nhất trong ngành kim hoàn và trang sức, có độ dẻo cao, nhưng rất mềm nếu không hợp kim hóa. Để vàng đạt được độ cứng cần thiết cho quá trình gia công, cần được hợp kim hóa kết hợp với đồng và bạc, hoặc platinum, để tăng độ dai, độ bền,… hoặc thay đổi màu sắc thành màu vàng sáng, vàng xanh, trắng,…
Phương pháp tính toán tiêu chuẩn kim loại
Vàng tinh khiết, không chứa tạp chất hoặc nguyên tố hợp kim, được gọi là vàng ròng 1000 hoặc 24 karat. Để biểu thị độ tinh khiết của vàng, có thể dùng đơn vị karat hoặc phần ngàn, cả hai đều là đơn vị đo được chấp nhận. Vàng 18 karat sử dụng tiêu chuẩn 24 phần; 18 phần là vàng tinh khiết và 6 phần là nguyên tố hợp kim. Độ tinh khiết thường được biểu thị theo phần ngàn, đơn vị đo chuyên nghiệp và chính xác hơn; vàng 18 karat gồm 750 phần vàng tinh khiết và 250 phần hợp kim.
Đương lượng karat và độ tinh khiết
| Karat | Độ tinh khiết |
| 24 | 1000 |
| 22 | 916 |
| 18 | 750 |
| 15 | 583 |
| 9.3 | 378 |
| 1 | 41.6 |
Một karat tương đương 41.6 phần ngàn.
1 karat = 1000 phần ngàn/24 karat = 41.666 phần ngàn
Để tính lượng karat trong hợp kim với độ tinh khiết 750 phần ngàn, cần chia số đó cho 41.6.
số karat = độ tinh khiết/ 41.6 = 750/41.6 = 18 karat
Mỗi quốc gia đều có các tiêu chuẩn chất lượng về kim loại và hợp kim, cần được tuân thủ chính xác.
Trong xưởng kim hoàn, thường có các kim loại từ nhiều nguồn khác nhau, do đó khó thể biết các tiêu chuẩn của chúng. Trong các trường hợp đó, bạn nên lấy mẫu đưa đến phòng thí nghiệm chuyên môn, sự phân tích ở đó sẽ cho kết quả chính xác, tính theo phần ngàn. Bước kế tiếp là tăng hoặc giảm độ tinh khiết của hợp kim. Vàng tiêu chuẩn thấp – ví dụ như 583 phần ngàn (14 karat) được nâng lên bằng cách bổ sung vàng nguyên chất. Mặt khác, vàng có độ tinh khiết cao – 916 phần ngàn (22 karat), có thể giảm đi bằng cách bổ sung kim loại khác. Đối với cả hai quy trình này, bạn đều có thể dùng các công thức sau đây:
Phương pháp tăng độ tinh khiết bằng cách dùng vàng nguyên chất
Công thức dưới đây nâng tiêu chuẩn thấp lên tiêu chuẩn cao bằng cách bổ sung vàng nguyên chất
Công thức 1
[(tiêu chuẩn cao-tiêu chuẩn thấp)x(trọng lượng hợp kim)]/[1000-tiêu chuẩn cao]=vàng nguyên chất (gam)Ví dụ, để tăng thỏi hợp kim 20g từ độ tinh khiết 500 lên 750, bạn cần bổ sung 20g vàng nguyên chất.
Ví dụ A
[(750-500)x20g]/[1000-750]=20g vàng nguyên chất cần bổ sungBổ sung 20g vàng nguyên chất vào thỏi hợp kim 20g có độ tinh khiết 500 sẽ được hợp kim vàng 18 karat (độ tinh khiết 750) nặng 40g.
Phương pháp xác định trọng lượng vàng trong thỏi hợp kim
Công thức dưới đây tính hàm lượng vàng trong thỏi hợp kim bằng cách nhân trọng lượng hợp kim với tiêu chuẩn và chia cho 1000. Kết quả sẽ là hàm lượng vàng và phần còn lại là các hợp kim khác.
Công thức 2
(trọng lượng hợp kim X tiêu chuẩn hợp kim)/1000=hàm lượng vàng trong hợp kim
Áp dụng công thức này cho ví dụ nêu trên (thỏi vàng 40g, 18 karat) kết quả sẽ là
Ví dụ B
(40×750)/1000=30g vàng nguyên chất
Thỏi hợp kim 40g độ tinh khiết 750 chứa 30g vàng.
Bạn hãy trở lại ví dụ A tính lượng vàng trong hợp kim có độ tinh khiết 500 để kiểm chứng thỏi hơp kim 18 karat nặng 40g chứa 30g vàng. Trước hết bạn hãy tính lượng vàng trong hợp kim 20g độ tinh khiết 500.
Ví dụ C
(20×50)/1000=10g vàng nguyên chất
Kết quả là 10g vàng nguyên chất, bổ sung 10g vàng nguyên chất vào hợp kim 20g trong ví dụ A, bạn sẽ có hợp kim nặng 40g chứa 30g vàng. Kết quả này đồng nhất với ví dụ B.
Phương pháp giảm độ tinh khiết bằng cách dùng hợp kim
Công thức dưới đây cho phép giảm độ tinh khiết bằng cách bổ sung hợp kim.
Công thức 3
[(tiêu chuẩn cao-tiêu chuẩn thấp)X trọng lượng hợp kim]/tiêu chuẩn thấp=lượng hợp kim cần bổ sungVí dụ, để thay đổi thỏi hợp kim 22 karat (916) nặng 25g thành hợp kim 18 karat (750), bạn hãy áp dụng công thức 3.
Ví dụ D
[(916-750)x25]/750=5.53 g hợp kimBổ sung 5.53 g hợp kim vào vàng 22 karat (916) nặng 25 g sẽ có thỏi vàng 18 karat nặng 30.5 g.
Lưu ý: karat được dùng cho hợp kim vàng, là đơn vị đo, hoàn toàn khác với carat. Carat dùng cho đá quý và là đơn vị trọng lượng tương đương 0.2g.
Phương pháp xác định karat của hợp kim
Trong xưởng kim loại, phương pháp thông dụng xác định karat của hợp kim là dùng “đá thử vàng“. Tuy nhiên, phương pháp này không chính xác, hiện nay có thể dùng thiết bị điện tử để xác định tuổi vàng, phân tích hóa học có độ chính xác cao hơn, nhưng đòi hỏi chi phí cao hơn.
Trước hết bạn chà đá thử vàng vào hợp kim chưa biết độ tinh khiết. Dọc theo vết chà này, bạn hãy chà đá với hợp kim đã biết độ tinh khiết. Sau đó dùng acid thử vàng cho hai mẩu này và quan sát phản ứng. Nếu cả hai đều không có phản ứng, hợp kim chưa biết sẽ có lượng vàng bằng hoặc cao hơn hợp kim đã biết độ tinh khiết.
Ví dụ, để xác định tuổi của nhẫn vàng, trước hết bạn hãy giũa một vị trí trên nhẫn vàng này để loại bỏ khả năng nhẫn là vàng giả và có lớp mạ vàng trên bề mặt. Kế tiếp, bạn hãy chà đá thử vàng vào biên đã giũa trên nhẫn. Kế bên dấu này bạn hãy tạo ra dấu chà với vàng ví dụ 18 karat. Sau đó hãy nhỏ mọt giọt acid tương ứng 18 karat vào hai dấu chà và quan sát phản ứng. Nếu vệt chà thứ nhất có phản ứng, hợp kim này có thành phần thấp hơn 18 karat, nếu không phản ứng, hợp kim này có thành phần bằng hoặc cao hơn 18 karat.
Phương pháp này có điều bất tiện là không xác định được tuổi vàng cao hơn khả năng của acid. Để biết tuổi vàng, bạn phải lặp lại các thao tác trên nhưng sử dụng loại acid đậm đặc hơn, ví dụ acid tương ứng 22 karat. Nếu hợp kim có thành phần thấp hơn 18 karat (có phản ứng hóa học ở lần thử thứ nhất) bạn lặp lại thí nghiệm và dùng acid tương ứng, chẳng hạn 14 karat.
Ngoài các acid nêu trên, còn có các acid đặc biệt cho phép xác định hàm lượng bạc, nhưng nếu phân tích chúng với acid dùng cho vàng, việc chà bạc trên đá thử sẽ có màu xanh nhạt do phản ứng với chloride trong bạc.
Kim loại Bạc
Bạc là kim loại có độ dẻo cao và rất mềm ở trạng thái tinh khiết, trở nên cứng hơn khi hợp kim hóa với đồng nhưng cũng dễ bị ăn mòn hơn. Bạc thường được hợp kim hóa với đồng theo độ tinh khiết 925 phần bạc và 75 phần đồng.