Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9875:2013 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 11426) quy định phương pháp cupen hóa (phương pháp hỏa luyện) để xác định hàm lượng vàng trong hợp kim vàng trang sức. Đây được coi là phương pháp trọng tài tiêu chuẩn nhằm đảm bảo độ chính xác tối đa trong hoạt động kiểm định tuổi vàng. Dưới đây là tóm tắt chi tiết và chuyên sâu nội dung từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này.

Điều 1: Phạm vi áp dụng

Điều khoản này xác định rõ giới hạn và đối tượng áp dụng của phương pháp hỏa luyện:

• Đối tượng áp dụng: Phương pháp cupen hóa được sử dụng để xác định hàm lượng vàng trong các hợp kim vàng trang sức.
• Dải đo tối ưu: Tiêu chuẩn khuyến nghị áp dụng tốt nhất cho các hợp kim có hàm lượng vàng nằm trong khoảng từ 333 phần nghìn (‰) đến 999 phần nghìn (‰).
• Thành phần hợp kim phù hợp: Quy trình này được thiết kế chuẩn hóa cho các hợp kim vàng chứa các kim loại đồng, bạc và kẽm.
• Trường hợp đặc biệt: Đối với các hợp kim vàng có chứa niken, palađi hoặc bạch kim (như vàng trắng), quy trình tiêu chuẩn cần phải được sửa đổi hoặc bổ sung các bước xử lý đặc biệt để loại bỏ ảnh hưởng của các kim loại này đến kết quả đo cuối cùng.

Điều 2: Tài liệu viện dẫn

Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác và đồng bộ, người sử dụng cần tham chiếu đến các tài liệu quan trọng sau:

• Các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế liên quan đến phương pháp lấy mẫu đối với kim loại quý và hợp kim của chúng.
• Các tài liệu hướng dẫn về việc xác định độ không đảm bảo đo và dung sai cho phép trong phân tích hóa học kim loại quý.

Điều 3: Nguyên tắc của phương pháp

Nguyên lý cốt lõi của phương pháp cupen hóa dựa trên sự khác biệt về tính chất hóa học giữa vàng (kim loại quý không bị oxy hóa ở nhiệt độ cao) và các kim loại cơ bản khác. Quy trình gồm các bước nguyên lý sau:

• Quá trình hợp kim hóa (Bạc hóa): Phần mẫu thử của hợp kim vàng được cân chính xác, sau đó được bọc chung với một lượng bạc tinh khiết (gọi là bạc bổ sung) trong một lá chì. Lượng bạc thêm vào tuân theo tỷ lệ vàng-bạc tối ưu (thường là 1:2,5 đến 1:3) nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách axit sau này.
• Quá trình cupen hóa (Nung trong chén): Hỗn hợp mẫu bọc chì được đặt vào chén cupen (làm bằng vật liệu xốp như magnesia hoặc tro xương) và nung trong lò muffle ở nhiệt độ từ 1000 độ C đến 1100 độ C. Dưới tác động của nhiệt độ và luồng không khí, chì và các kim loại cơ bản (đồng, kẽm...) bị oxy hóa mạnh mẽ. Các oxit kim loại này bị chén cupen hấp thụ hoàn toàn hoặc bay hơi, chỉ để lại một hạt nút kim loại quý gồm vàng và bạc.
• Quá trình tách bạc (Axit hóa): Hạt nút vàng-bạc sau khi nguội được cán mỏng thành lá, ủ mềm và cuộn lại thành hình xoắn ốc (gọi là cornet). Cuộn xoắn này được xử lý bằng dung dịch axit nitric nóng để hòa tan hoàn toàn lượng bạc, giữ lại phần vàng tinh khiết dưới dạng xốp.
• Xác định khối lượng: Phần vàng xốp còn lại được rửa sạch bằng nước cất, sấy khô, nung kết (ủ) ở nhiệt độ cao để định hình và tiến hành cân chính xác. Hàm lượng vàng được tính toán dựa trên tỷ lệ khối lượng vàng thu được so với khối lượng mẫu thử ban đầu, sau khi đã hiệu chỉnh sai số bằng mẫu chứng (mẫu chuẩn chạy song song trong cùng điều kiện).

Điều 4: Thuốc thử và vật liệu

Để đảm bảo độ chính xác tuyệt đối và tránh các sai số hệ thống, tiêu chuẩn quy định nghiêm ngặt về chất lượng của các hóa chất và vật liệu sử dụng:

• Vàng chuẩn (Standard Gold): Phải có độ tinh khiết tối thiểu là 999,9 phần nghìn (‰), được sử dụng để chuẩn bị các mẫu chứng nhằm kiểm soát và hiệu chỉnh hao hụt trong quá trình cupen hóa.
• Bạc bổ sung (Inquartation Silver): Bạc kim loại dùng để hợp kim hóa phải có độ tinh khiết tối thiểu là 999,9 phần nghìn (‰) và hoàn toàn không chứa vàng cũng như các kim loại nhóm bạch kim.
• Chì lá hoặc chì viên (Lead foil/beads): Chì dùng cho quá trình hỏa luyện phải là loại chuyên dụng, có hàm lượng vàng cực thấp (nhỏ hơn 0,00005%) và hàm lượng bạc cực thấp (nhỏ hơn 0,0005%) để không làm ảnh hưởng đến kết quả cân.
• Axit nitric (HNO3): Sử dụng hai loại dung dịch axit nitric có nồng độ khác nhau (thường là dung dịch có tỷ trọng khoảng 1,2 g/ml và 1,3 g/ml). Axit phải hoàn toàn không chứa các halogen (đặc biệt là clo) để tránh nguy cơ hòa tan một phần vàng trong quá trình tách.
• Chén cupen (Cupels): Phải được làm từ vật liệu chịu nhiệt cao và có độ xốp thích hợp (như magnesia - MgO hoặc tro xương) để đảm bảo khả năng hấp thụ tối đa các oxit chì và oxit kim loại cơ bản mà không làm thất thoát vàng.