TCVN 5859:1994

ĐÁ QUÝ - PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CỨNG

Precious stones - Testing hardness

Lời nói đầu

TCVN 5859:1994 do Hội khoáng học Việt Nam biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng trình duyệt, Bộ khoa học Công nghệ và Môi trường (nay là Bộ khoa học và Công nghệ) ban hành;

Tiêu chuẩn này được chuyển đổi năm 2008 từ Tiêu chuẩn Việt Nam cùng số hiệu thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại Khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a Khoản 1 Điều 6 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

ĐÁ QUÝ - PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CỨNG

...

...

...

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp đo độ cứng, để kiểm tra các loại đá quý.

1. Bản chất phương pháp

Các loại đá quý khác nhau có giá trị độ cứng khác nhau, phụ thuộc vào thành phần, cấu trúc, tính chất các liên kết hóa học v.v.. của chúng.

Để xác định độ cứng của đá quý, người ta sử dụng 2 phương pháp: độ cứng tương đối và độ cứng tuyệt đối.

Phương pháp độ cứng tương đối dựa trên khả năng của viên đá cứng để lại vết vạch trên bề mặt những vật liệu mềm hơn. Độ cứng tương đối (còn gọi là độ cứng do vạch) được xác định theo thang Mohs từ 1 đến 10.

Phương pháp độ cứng tuyệt đối dựa trên khả năng của một mũi tháp kim cương (có kích thước xác định) để lại các vết nén có kích thước khác nhau trên mặt các loại đá quý có độ cứng khác nhau. Giá trị độ cứng tuyệt đối (còn gọi là độ cứng Vickers hay v1 độ cứng) là tỷ số giữa tải trọng (lực ấn) P trên diện tích vết ấn để lại S.

VH (độ cứng Vickers) = , đơn vị tính là kg/mm² hoặc g/µm²

2. Thiết bị thử

2.1. Độ cứng tương đối

...

...

...

- Các bút thử độ cứng (từ 1 đến 10);

- Các tấm độ cứng chuẩn (từ 1 đến 10).

Vật liệu để làm các mẫu chuẩn độ cứng có thể là các khoáng vật tự nhiên hoặc các chất tổng hợp có độ cứng xác định. Ngoài ra nên có một kính lúp hoặc kính hiển vi có độ phóng đại nhỏ (vài chục lần).

2.2. Độ cứng tuyệt đối

Thiết bị để đo độ cứng tuyệt đối được chia thành hai loại:

- Các máy đo vị độ cứng chuyên dụng;

- Các bộ phận đo vì độ cứng kèm theo các kính hiển vi phản xạ.

Những bộ phận cơ bản của các máy đo độ tuyệt đối là:

- Kính hiển vi dùng mốt phản xạ phóng đại từ vài chục đến vài trăm lần;

...

...

...

- Các tải trọng khác nhau (từ 0 g đến 200 g), để đặt lên tháp kim cương (trường hợp đo tĩnh) hoặc để chuẩn tải trọng cho lực nén (trường hợp đo động).

3. Mẫu thử

3.1. Độ cứng tương đối

Mẫu để thử độ cứng tương đối phải đạt các yêu cầu sau:

- Có mặt phẳng vừa đủ (không nhỏ hơn 1 mm² đến 2 mm²) để vạch bằng bút thử độ cứng, mặt phải nhẵn, không được có vết rỗ, xước nào. Đối với những viên đá đã chế tác chỉ được vạch lên các phần rìa không đánh bóng.

- Có đỉnh nhọn hoặc cạnh sắc để vạch lên các tấm độ cứng chuẩn.

3.2. Độ cứng tuyệt đối

Mẫu để thử phải có độ phẳng đã mài và đánh bóng đủ lớn (không nhỏ hơn 1 mm² đến 2 mm²) để có thể nén tháp kim cương ở vài vị trí khác nhau. Mặt phẳng này phải đặt vuông góc với hướng tải trọng. Đối với loại ấn từ trên xuống, nếu không tạo được mặt thứ hai đồng phẳng với mặt để đo thì người ta làm như sau: ép mẫu phẳng (bằng bàn ép) trên một loại đất lâu khô (đất nặn tượng) gắn trên một giá đỡ phẳng, sao cho mặt phẳng để thử song song với mặt giá đỡ. Sau đó đặt lên bàn kính hiển vi.

Trước khi đo cần chuẩn bị lại các tải trọng, chuẩn máy theo mẫu chuẩn độ cứng (theo hướng dẫn sử dụng của từng loại thiết bị).

...

...

...

4.1. Độ cứng tương đối

Để có kết quả tin cậy khi xác định độ cứng tương đối của viên đá, người ta phải thử bằng hai cách sau:

- Vạch nhẹ đỉnh nhọn hoặc cạnh sắc của viên đá lên mặt của tấm độ cứng chuẩn, bắt đầu từ tấm có độ cứng nhỏ và tăng dần.

- Vạch nhẹ bút thử độ cứng lên bề mặt viên đá, bắt đầu từ độ cứng nhỏ và tăng dần. Quá trình vạch cần quan sát liên tục dưới kính lúp hoặc kính hiển vi.

Khi dùng bút thử độ cứng cần làm sao cho vết vạch để lại trên viên đá là nhỏ nhất (tránh làm xây sát mẫu).

4.2. Độ cứng tuyệt đối

4.2.1. Trên kính hiển vi dùng độ phóng đại tương ứng để quan sát và chọn điểm đo trên mặt phẳng mẫu như điều 3.2 đã quy định.

4.2.2. Chọn tải trọng thích hợp (thường là 100 g, có thể từ 5 g đến 100 g đối với những đá quý mềm và từ 100 g đến 200 g đối với đá quý cứng). Quá trình thử cần tiến hành chậm đều, không giật cục, không gây va đập hoặc rung động.

4.2.3. Bỏ tháp kim cương ra, đo kích thước vết lõm và tính giá trị độ cứng. Trường hợp chung nhất vết nén sẽ có dạng hình vuông. Dùng thị kính tế vi, đo đường chéo d (phải đo vài lần cả hai đường kính và lấy giá trị trung bình cộng), diện tích hình vuông S sẽ là:

...

...

...

Trong đó:

VH tính bằng kg/mm² nếu P tính bằng kg và d tính bằng mm và VH tính bằng g/µm² nếu P tính bằng g và d tính bằng µ (micromet).

5. Xử lý kết quả

5.1. Độ cứng tương đối

Để xác định chính xác độ cứng tương đối cần tiến hành thử 2 lần đến 3 lần ở những vị trí khác nhau. Nếu mẫu chuẩn không để lại vết vạch trên mặt viên đá (đá cứng hơn mẫu chuẩn), cần lấy mẫu chuẩn có độ cứng cao hơn và thử tiếp. Khi mẫu chuẩn để lại vết vạch vừa đủ để quan sát được thì độ cứng viên đá gần bằng hoặc xấp xỉ độ cứng mẫu chuẩn.

5.2. Độ cứng tuyệt đối

Để có kết quả chính xác khi đo độ cứng tuyệt đối phải đo 3 lần đến 5 lần ở các vị trí khác nhau và tính: khoảng dao động độ cứng VH, lấy giá trị trung bình thống kê VH_tb. Đối với những đá quý dị hướng về độ cứng (độ cứng thay đổi theo các hướng khác nhau), số lần đo phải tăng lên (5 đến 10) và cần phải tính VH_tb1, VH_tb2 và hệ số dị hướng K:

...

...

...

I = 1

Trong đó:

VH_n - giá trị độ cứng lần thử thứ n;

 - giá trị trung bình của n lần thử;

Đơn vị đo kg/mm² hoặc g/m².

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5859:1994 về Đá quý – Phương pháp đo độ cứng