Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5859:2017 về Đá quý - Phương pháp đo độ cứng được ban hành nhằm quy định các phương pháp kỹ thuật chuẩn xác để xác định độ cứng của các loại đá quý tự nhiên và nhân tạo, phục vụ cho công tác giám định, phân loại và đánh giá chất lượng thương mại.

Phạm vi và đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn

TCVN 5859:2017 áp dụng đối với các tổ chức, cá nhân hoạt động trong lĩnh vực khai thác, chế tác, kinh doanh, xuất nhập khẩu và giám định đá quý tại Việt Nam. Tiêu chuẩn này quy định chi tiết hai nhóm phương pháp đo độ cứng chính bao gồm phương pháp xác định độ cứng tương đối (thang Mohs) và phương pháp đo vi độ cứng ấn lõm (Vickers và Knoop).

Yêu cầu chung đối với mẫu thử trước khi đo

• Mẫu đá quý dùng để thử nghiệm phải được làm sạch hoàn toàn bụi bẩn, dầu mỡ và các hóa chất bám dính trên bề mặt.
• Bề mặt vị trí đo phải đảm bảo độ phẳng, nhẵn và đủ diện tích để thực hiện phép thử mà không bị ảnh hưởng bởi các góc cạnh của viên đá.
• Đối với phương pháp đo vi độ cứng ấn lõm, bề mặt mẫu thử bắt buộc phải được mài bóng đạt tiêu chuẩn quang học để có thể quan sát rõ vết lõm dưới kính hiển vi.
• Mẫu thử phải được gá đặt hoặc cố định chắc chắn trên bệ đỡ chuyên dụng, đảm bảo không bị rung lắc hoặc dịch chuyển trong suốt quá trình tác dụng lực.

Phương pháp xác định độ cứng theo thang độ cứng Mohs (Độ cứng vạch)

• Nguyên lý hoạt động: Phương pháp dựa trên nguyên lý so sánh khả năng chống trầy xước cơ học giữa bề mặt mẫu đá quý cần thử nghiệm với các khoáng vật chuẩn trong thang độ cứng Mohs (gồm 10 cấp độ từ Talc có độ cứng bằng 1 đến Kim cương có độ cứng bằng 10).
• Thiết bị và dụng cụ: Sử dụng bộ bút thử độ cứng Mohs hoặc bộ mẫu khoáng vật chuẩn đã được kiểm định chất lượng.
• Quy trình thực hiện: Người thử nghiệm chọn một vị trí khuất hoặc ít ảnh hưởng đến giá trị thẩm mỹ của viên đá. Dùng mũi nhọn của khoáng vật chuẩn vạch một đường nhẹ, dứt khoát với lực tác dụng vừa đủ lên bề mặt mẫu thử. Sau đó, sử dụng kính lúp có độ phóng đại tối thiểu 10 lần để quan sát và xác định xem có xuất hiện vết xước vĩnh viễn hay không.
• Đánh giá kết quả: Nếu khoáng vật chuẩn tạo ra vết xước trên mẫu thử, độ cứng của mẫu thử nhỏ hơn độ cứng của khoáng vật chuẩn đó. Ngược lại, nếu mẫu thử làm xước khoáng vật chuẩn, độ cứng của mẫu thử lớn hơn. Tiến hành thử nghiệm bắc cầu để xác định chính xác khoảng trị số độ cứng của mẫu đá quý.

Phương pháp đo vi độ cứng ấn lõm (Vickers và Knoop)

• Nguyên lý hoạt động: Xác định độ cứng bằng cách tác dụng một lực cơ học xác định thông qua một mũi đâm kim cương tiêu chuẩn vào bề mặt mẫu thử, sau đó đo kích thước hình học của vết lõm để lại trên bề mặt để tính toán trị số độ cứng.
• Thiết bị đo: Sử dụng máy đo vi độ cứng chuyên dụng được tích hợp hệ thống kính hiển vi đo lường có độ chính xác cao.
• Quy trình thực hiện: Đặt mẫu thử đã mài phẳng lên bàn máy. Lựa chọn tải trọng thử phù hợp (thường dao động từ 10g đến 1000g tùy thuộc vào độ giòn và kích thước mẫu) và thời gian duy trì tải trọng (từ 10 giây đến 15 giây). Tiến hành hạ mũi đâm kim cương (hình tháp đối với Vickers hoặc hình thoi đối với Knoop) xuống bề mặt mẫu thử.
• Xử lý số liệu: Sau khi rút lực tác dụng, sử dụng hệ thống quang học để đo chiều dài các đường chéo của vết lõm. Trị số độ cứng Vickers (HV) hoặc Knoop (HK) được tính toán tự động qua phần mềm hoặc tra cứu bảng quy đổi dựa trên tỷ số giữa tải trọng áp dụng và diện tích bề mặt vết lõm.

Các yếu tố ảnh hưởng và lưu ý kỹ thuật quan trọng

• Tính dị hướng của tinh thể: Nhiều loại đá quý có độ cứng khác nhau theo các hướng tinh thể khác nhau (điển hình là Kyanite). Do đó, khi thử nghiệm cần thực hiện phép đo ở nhiều hướng khác nhau để ghi nhận giá trị độ cứng đặc trưng nhất.
• Độ giòn và cấu trúc rạn nứt: Tránh thực hiện phép đo tại các khu vực có vết nứt tự nhiên, bọt khí hoặc bao thể tập trung để ngăn ngừa nguy cơ phá hủy hoàn toàn mẫu thử và tránh sai số do cấu trúc không đồng nhất.
• Kiểm soát lực tác dụng: Đối với các loại đá quý có độ cứng thấp hoặc độ giòn cao, phải bắt đầu thử nghiệm với tải trọng nhỏ nhất để tránh làm vỡ mẫu, sau đó mới tăng dần tải trọng nếu cần thiết.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5859:2017 có hiệu lực áp dụng kể từ ngày ban hành, thay thế cho các hướng dẫn kỹ thuật cũ về đo độ cứng đá quý, tạo cơ sở pháp lý và kỹ thuật thống nhất cho hoạt động kiểm định đá quý trên toàn quốc.