NẤU CHẢY VÀNG, BẠC VÀ CÁC LOẠI HỘI

I.       NẤU CHẢY KIM LOẠI NGUYÊN CHẤT:

1.      Vàng nguyên chất:

Khi vàng ở dạng tinh thể, nó có thể nóng chảy mà không cần các biện pháp đặc biệt  để bảo vệ hay ngăn chặn tiếp xúc với không khí, vì nó không tác dụng với oxy. Nó còn một dạng khác là bột vàng thu được bằng cách phân ly. Để loại bỏ tạp chất bất kỳ, bột vàng được trộn với ni-trat ka-li và hàn the. Sau đó, chúng được làm ướt bằng nước và cho vào nồi nấu. Dưới tác động của nhiệt độ cao, nước trong bột vàng bốc hơi hết cho đến khi bột vàng nóng chảy hoàn toàn.

2.      Bạc nguyên chất:

Cũng giống như vàng nguyên chất, bạc ở dạng tinh thể có thể nóng chảy mà không có bất kỳ khó khăn nào. Như đối với bạc thu được bằng cách phân ly, nếu clorua bạc được nấu chảy để lấy bạc trực tiếp thì phần lớn kim loại bạc sẽ bị mất đi do hòa lẫn với xỉ. Do đó, làm giảm lượng kim loại bạc được tạo ra. Hơn nữa, một số tạp chất vẫn còn dư lượng clo. Cho nên, bạc còn lại hòa trộn với xút (Na₂CO₃) và kết hợp với clo hòa lẫn vào xỉ. Than có thể là một chất khử oxy tốt, vì nó hấp thụ oxy và các chất khí khác.

II.    NẤU CHẢY CÁC LOẠI HỘI:

Việc bổ sung các kim loại nguyên chất bằng các nguyên liệu không nguyên chất, chẳng hạn như đồng cũ, tiền xu bằng đồng hay đồng được sử dụng trong các loại dây cáp điện và dây điện thoại, có thể làm ảnh hưởng đến tính chất của các loại hội, vì chúng dễ chứa tạp chất.

Các nguyên liệu để hình thành nên các loại hội thường đủ cả lượng và chất, chỉ cần thêm một chút hàn the làm chất khử ô-xy. Để ngăn chặn sự hòa lẫn oxy không mong muốn, các thành phần sau đây có thể được thêm vào nồi nấu:

-          3 phần than sạch

-          2 phần đường

-          1 phần muối a-mô-ni-ắc

Với hỗn hợp này sẽ tạo thành một vùng khử oxy tốt nhất trên bề mặt của nồi nấu nóng chảy.

1.      Hội Bạc – Đồng:

Trước tiên, người thợ đứng lò phải quan tâm không để cho đồng bị oxy hóa hoàn toàn hay bị oxy hóa một phần. Do đó, khi đồng nóng chảy nên quan tâm đặc biệt bằng cách thêm một lượng nhỏ a-xit bo-ric (H₃BO₃) để hình thành một lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại. Ngoài ra, tốt hơn nên sử dụng đồng với hàm lượng oxy rất thấp sẽ không gặp bất kỳ sự rắc rối gì trong quá trình làm việc. Chúng ta phải biết rằng: Do khối lượng riêng của đồng cao, nên đồng cần nhiều nhiệt hơn so với bạc để đạt được nhiệt độ nóng chảy. Nếu quá nóng, bạc bốc hơi mất, cứ trung bình 100 kg bạc mất đi 200 g bạc và tỏa ra hơi màu xanh.

Khi hội nấu chảy đạt yêu cầu đúc thì nó tạo thành cấu trúc dạng hình vòm hay hình cầu sáng có khuynh hướng không dính vào thành nồi nấu. Sau khi nấu và đến gần nhiệt độ nóng chảy của hội, nồi nấu nên ngưng nấu một vài phút để làm nguội cho nồi nấu có thời gian cứng lại. Sau đó, hội nóng chảy được rót vào ống thạch cao mà trước đó đã được đun nóng đến khoảng 100 – 150 độ C, lúc đầu tiên nên rót từ từ, sau đó nhanh dần lên, có nghĩa là để ý đến ngọn lửa ở miệng rót của nồi nầu yếu dần cho đến khi tắt hẳn.

2.      Hội Vàng – Bạc – Đồng:

Để pha chế loại hội gồm ba thanh phần này, đầu tiên đồng và bạc được xếp trước vào đáy nồi nấu, sau đó vàng được cho vào sau. Thực hiện theo đúng trình tự này sẽ bảo vệ được chúng và tránh được quá trình oxy hóa. Tất cả các biện pháp phòng ngừa đã đề cập cho bạc vẫn còn giá trị như: Tránh quá nhiệt, hạn chế tiếp xúc với không khí, đặc biệt là đối với các hợp kim vàng đỏ có xu hướng bị xỉn màu

3.      Vàng – Bạc – Đồng – Kẽm và chất kết dính:

Đặc trưng của nấu chảy loại hội này cũng giống như nấu chảy các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp. Quan điểm cho rằng sự nóng chảy của kim loại xảy ra tại vị trí của điểm nóng chảy kim loại theo thang đo là không đúng sự thật. Nói chung, kim loại nguyên chất nóng chảy đầu tiên, sau đó đến kim loại nền. Để ngăn chặn sự bốc hơi và quá trình oxy hóa của kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp, được khuyến cáo khi pha chế hội nên pha chế chúng trước, chẳng hạn, ví dụ như: Kẽm với đồng thau hay Các-mi-di (Cd) với bạc.

Sự bay hơi của Các-mi-di (Cd) trong thành phần của hợp kim bạc có thể được ngăn ngừa bằng cách nấu chảy bạc đầu tiên và để nguội trong nồi nấu. Sau đó, Các-mi-di (Cd) được thêm vào và nó bị nhiệt độ còn lại của phản ứng tạo hợp kim bạc với các phần tử bạc làm cho nóng chảy. Cuối cùng, các hợp kim mới được nung nóng để thúc đẩy hơn nữa sự hợp nhất. Nếu chúng ta không muốn tạo hợp kim kẽm với bạc thành đồng thau, nhưng với kim loại nguyên chất riêng lẻ, chúng ta sẽ phải làm như vừa mô tả.

Hợp kim Au-Cu-Ag-Cd có thể được pha chế bằng cách kết hợp hợp kim Au-Cu với hợp kim Ag-Cd, tương tự, các kết hợp sau đây cũng có thể là: Au-Cu với Ag-Zn hay Au-Cu với Cu-Zn và Ag–Cd  …vv…

III.    HỘI NẤU LẠI:

1.      Phế phẩm nguyên chất:

Phế phẩm nguyên chất là phế phẩm không có tạp chất. Để làm nóng chảy phế phẩm không có tạp chất, chỉ cần có chúng là đủ và sử dụng hàn the có nồng độ thấp như chất khử oxy để tạo một lớp bao phủ chúng ngăn tiếp xúc với oxy. Việc nấu lại phế phẩm nguyên chất có tầm quan trọng vì nấu rất nhanh không tốn nhiều thời gian và không cần nấu ở nhiệt độ rất cao.

2.      Phế phẩm không nguyên chất:

Phế phẩm không nguyên chất là phế phẩm có tạp chất. Tất cả các loại hội đều có một số khiếm khuyết thuộc về dạng hầu như không chịu được gia công hay không thể gia công. Nếu khiếm khuyết xảy ra trong quá trình làm việc (Ví dụ: Các vết nứt hình thành trong quá trình cán do không được ủ mềm) thì khi nấu lại chỉ cần nấu riêng lẻ hội là đủ mà không cần bổ sung các chất khử oxy đặc biệt. Các tạp chất có trong thành phần của hội có thể tạo ra bất kỳ các khiếm khuyết khác.

3.      Nấu lại với chất khử oxy:

Đây là dạng nấu chảy dùng để làm sạch nồi nấu, được áp dụng khi các tạp chất có thể được tạo ra bởi oxy hay các loại khí khác kết hợp với kim loại ở trạng thái tinh khiết hay hợp kim.

Phổ biến nhất và cũng là sự kết hợp oxy không có lợi nhất trong các hợp kim quý là oxit đồng (Cu₂O), đó là một hợp chất ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao, nó chỉ có thể được phân hủy ở trạng thái lỏng bằng chất khử. Việc nấu chảy để phản ứng khử xảy ra có thể thực hiện theo những cách sau:

a)      Đối với việc có mặt của nhiều tạp chất, như thế là đủ để làm theo những gì đã trình bày trong phần liên quan đến chất khử oxy

b)      Bằng cách thêm 0,5%  Các-mi-đi (Cd) có thể loại bỏ dễ dàng một lượng lớn oxy từ nồi nấu

c)      Phốt pho đồng là một chất khử mạnh cần thiết, tuy nhiên khi cho thêm vào phải tính toán liều lượng cực kỳ chính xác. Nói chung, chỉ cần cho thêm 1% phốt pho đồng có chứa khoảng 0,15% phốt pho là đủ. Sự phân hủy của các oxit có thể xảy ra theo trình tự các phản ứng sau:

5Cu₂O + 2P      -> P₂O₅ + 10Cu                (1)

Cu₂O + P₂O₅    -> 2CuPO₃                               (2)

10CuPO₃ + 2P  -> 6P₂O₅ + 10Cu             (3)

Sự phân hủy bắt đầu với phản ứng (1) tạo ra oxit phốt pho (P₂O₅) ở dạng khí. Phần tử Cu₂O dần dần trở nên ít đi theo phản ứng (2) do sự hình thành của phốt phát đồng (CuPO₃). Phốt phát đồng này được hòa tan một phần theo phản ứng (3), trong khi các phần tử khác sẽ trở thành xỉ không hòa tan trong nồi nấu kim loại. Lớp khí P₂O₅ đóng vai trò như lớp phủ bảo vệ trên bề mặt nồi nấu.

Thật đáng tiếc, chất khử quan trọng này có nhược điểm gây bất lợi cho toàn bộ hội vì tính không hòa tan của nó, thậm chí chỉ một phần nhỏ khoảng 0,0001% phốt pho cũng không hòa tan. Do đó, các hợp kim có tính giòn như Ag₂P, Cu₃P, Ni₃P có điểm cùng tinh nên nhiệt độ nóng chảy thấp. Vì vậy, chúng sẽ bốc hơi nhanh, làm hao hụt các kim loại cần thiết như Ag, Cu, Ni trước khi hội đạt nhiệt độ nóng chảy.

4.      Nấu chảy với chất oxy hóa:

Khi các tạp chất chứa trong hội có thể được tạo ra bởi các mảnh kim loại không nguyên chất như Pb, Sn, Zn, Al, vv .., chúng sẽ dễ dàng được nấu chảy bằng chất oxy hóa có khả năng kết hợp bất kỳ tạp chất dưới dạng oxit và chuyển đổi thành xỉ.

5.      Bạch kim (Platinum):

Trước đây, bạch kim được nấu chảy bằng phương pháp luyện kim bột. Bột bạch kim ban đầu được nén và làm nóng càng lâu càng tốt và sau đó dập nóng. Nấu chảy bạch kim trong nồi nấu bằng than chì thông thường không thể sử dụng được vì bạch kim sẽ ăn mòn và hòa tan Các-bon, tạo ra khuyết tật bộng xốp bên trong phôi. Ở nhiệt độ cao phản ứng hóa học có thể dễ dàng xảy ra, nhôm, silicon và canxi tác dụng với các thành phần của nồi nấu và gây ra một số bất lợi vì chúng tạo thành hợp kim có tính giòn với bạch kim. Đó là lý do tại sao chỉ có vôi (CaO) được sử dụng trong nấu chảy bạch kim. Nói chung, chất giúp nóng chảy và chất oxy hóa là không cần thiết.
Lò điện cảm ứng là nguồn nhiệt lý tưởng và khả năng duy nhất để nấu chảy bạch kim mà không có bất kỳ bất lợi nào.