VÀNG VÀ HỢP KIM VÀNG (Phần 3)

Phần 3: Tính chất cơ học của hợp kim vàng trong chế tác trang sức

Để thuận lợi trong việc chế tác trang sức, mục đích của người thợ kim hoàn là luyện ra hợp kim vàng với mong muốn tăng độ bền kéo, tăng độ cứng và giảm đi độ mềm dẻo của vàng. 

Kim loại bạc, do nguyên tử bạc (108) lớn hơn nguyên tử vàng (79), nên khi tạo hợp kim với vàng cải thiện đáng kể độ bền kéo và độ cứng của vàng.

Kim loại đồng, do nguyên tử đồng (64) nhỏ hơn nguyên tử vàng (79), nên khi tạo hợp kim với vàng đạt hiệu quả hơn so với bạc trong việc nâng cao độ bền kéo và độ cứng của vàng vì nó làm thay đổi cấu trúc tinh thể của vàng. Do đó, nó được dùng để làm giảm hàm lượng vàng (tính bằng karat), cho ra các kết quả từ vàng 24K qua 22K giảm đến 18K, tạo nên các hợp kim vàng có độ bền kéo và độ cứng cao. Nhưng hợp kim vàng từ 18K giảm xuống đến 9K thì đồng không có ảnh hưởng gì nhiều.

Như đã biết, hàm lượng vàng trong hợp kim giảm thì nhiệt độ nóng chảy và tỷ trọng của hợp kim cũng giảm. Nhưng ở bất kỳ hàm lượng vàng nào, các giá trị của hàm lượng vàng trên thực tế có thể khác nhau tùy thuộc vào sự liên quan về thành phần của bạc và đổng pha thêm vào vàng.

Tuy nhiên, đồng có chứa vàng với hàm lượng vàng từ 8K đến 18K có thể được làm cứng hơn nữa bằng quá trình nấu luyện. Cái khó nhất trong quá trình nấu luyện là khó tạo được kết tủa ở trạng thái rắn khi được làm nguội xuống dưới khoảng 400⁰C, làm cho hợp kim ít vàng dễ kéo. Bởi vì điều này, nên khi luyện các hợp kim trên cần làm nguội nhanh trong nước sau khi ủ để duy trì quá trình kết tủa ở trạng thái rắn được kéo dài thêm là rất cần thiết.

Tính chất cơ học điển hình cho các hợp kim vàng có hàm lượng vàng khác nhau được trình bày trong bảng dưới đây:

Bảng Tính chất cơ học của các hợp kim vàng tiêu biểu

Hàm lượng vàng (K)	Thành phần %		Điều kiện	Độ cứng (HV)	Độ bền kéo (N/mm2)
	Bạc	Đồng
24			Ủ	20	45
			Bình thường	55	200
22	5,5	2,8	Ủ	52	220
			Bình thường	138	390
	3,2	5,1	Ủ	70	275
			Bình thường	142	463
21	4,5	8,0	Ủ	100	363
			Bình thường	190	650
	1,75	10,75	Ủ	123	396
			Bình thường	197	728
18	12,5	12,5	Ủ	150	520
			Bình thường	212	810
	4,5	20,5	Ủ	165	550
			Bình thường	227	880

Lưu ý: Độ cứng càng nhỏ thì càng dễ kéo

VÀNG VÀ HỢP KIM VÀNG (Phần 2)

Phần 2: VÀNG TRẮNG

Như đã đề cập trước đó, vàng nguyên chất quá mềm khi riêng rẻ một mình. Do đó, để dễ dàng trong chế tác trang sức, đòi hỏi phải tạo độ cứng cho vàng bằng việc bổ sung các kim loại khác vào vàng tạo thành hợp kim vàng như: Đồng, bạc, ni-ken, pa-la-đi và kẽm…

Ngoài đồng ra, tất cả các kim loại khác khi hợp kim với vàng có xu hướng làm cho màu của hợp kim vàng chuyển sang màu trắng nhiều hơn. Vàng có màu trắng (hay còn gọi là vàng trắng) đã được sử dụng để chế tác trang sức vào những năm 1920, coi như một sự thay thế cho bạch kim.

Bảng dưới đây, trình bày Thành phần hóa học của vàng trắng có chứa Pa-la-đi là chủ yếu

Bảng Thành phần hóa học của vàng trắng

	Vàng (%)	Pa-la-đi (%)	Bạc (%)	Đồng (%)	Kẽm (%)	Ni-ken (%)
18K	75	20	5
	75	15	10
	75	10	15
	75	10	10,5	3,5	0,1	0,9
	75	6,4	9,9	5,1	3,5	1,1
	75	15		3,0		7,0
14K	58,3	20	6	3	1
	58,5	5	32,5	20,5	1,4
10K	37,5		52	4,9	4,2	1,4

Bổ sung bất kỳ kim loại nào có màu trắng vào vàng đều có xu hướng tẩy màu của vàng. Trong thực tế:

-          Ni-ken, pa-la-đi (và bạch kim) tẩy màu của vàng mạnh nhất

-          Bạc, kẽm tẩy màu của vàng vừa phải

-          Các kim loại khác tẩy màu của vàng ở mức độ trung bình hay hầu như không tẩy màu của vàng

Từ đây, phân ra hai loại vàng trắng cơ bản: Vàng trắng ni-ken và vàng trắng pa-la-đi.

Một hợp kim vàng - bạc có hàm lượng vàng 9K (37,5% vàng) khá trắng, mểm mại dễ kéo, được sữ dụng trong chế tác trang sức. Vàng trắng thực tế cũng có thể đạt đến hàm lượng vàng 21K.

Việc bổ sung pa-la-đi vào vàng làm tăng nhiệt độ nóng chảy, độ đàn hồi, độ bền kéo và độ cứng của vàng. Hợp kim vàng - pa-la-đi, còn gọi là vàng trắng, thường được sử dụng rộng rãi trong ngành kim hoàn. Ngoài ra, chúng còn là loại vật liệu thường dùng trong ngành nha khoa, làm các điện cực của bu-gi đánh lửa và là hợp kim thay thế bạch kim.

Đặc biệt, do nhu cầu về giá thành sản phẩm cần một giải pháp thay thế vật liệu rẻ hơn vàng trắng hay vàng – pa-la-đi là vàng có chứa ni-ken. Nhiều hợp kim mới được tung ra thị trường, hầu hết trong số đó dựa vào việc bổ sung kim loại man-gan làm trắng là chính. Một số là hợp kim của pa-la-đi tự do với các kim loại khác nên là hợp kim có hàm lượng pa-la-đi thấp.

Cờ-rôm và sắt cũng được sử dụng như chất làm trắng đối với vàng. Chúng có xu hướng tạo độ cứng cho hợp kim vàng, gây khó khăn trong việc xử lý và chế tác trang sức. Một số hợp kim này không có được màu trắng đạt chất lượng như mong muốn, nên phải mạ thêm một lớp rô-đi-um, một số trường hợp khác thì hợp kim bị rạn bề mặt làm xấu sản phẩm.

Pla-tin, cờ-rôm, cô-ban, kẽm, thiếc và bạc, tất cả đều sử dụng như chất tẩy trắng. Bạc có tính năng làm việc tuyệt vời nhưng tính chất tẩy trắng không cao. Đồng cũng được thêm vào hợp kim để cải thiện độ mềm dẻo trong phần lớn các hợp kim làm trắng.