ASTM B488 – Tiêu chuẩn kỹ thuật cho lớp mạ vàng dùng trong các ứng dụng kỹ thuật

 

 

 

Các tiêu chuẩn kỹ thuật trong ASTM B488 áp dụng trong những trường hợp sau:

- Những chi tiết sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật và chúng được mạ vàng theo phương pháp điện phân với lớp mạ có hàm lượng vàng từ 99,00 % khối lượng trở lên.

- Lớp mạ vàng phủ trên các chi tiết có liên quan đến các đặc tính chống ăn mòn, chống xỉn màu, tính liên kết, độ bền tiếp xúc, tính hàn, và khả năng phản xạ tia hồng ngoại.

Tab trên bàn phím được mạ vàng dày 200 – 300 micro inch
(Nguồn: Internet)

Lớp mạ vàng theo phương pháp điện phân được phân loại độ tinh khiết trong ASTM B488 theo bảng dưới đây.

% khối lượng vàng, tối thiểu Không bao gồm Kali, Cacbon và Nitơ	ASTM Type
99,70	I
99,00	II
99,90	III

Phân cấp vàng theo độ tinh khiết trong ASTM B488

 

- Lớp mạ vàng có độ tinh khiết 99,7 % có nghĩa là tổng số các thành phần kim loại (không tính kali và natri) cùng kết tinh trên lớp mạ vàng không vượt quá 0,3 %.

- Tương tự như vậy, tổng số các thành phần kim loại (không tính kali và natri) cùng kết tinh trên lớp mạ vàng không vượt quá 0,1 % thì lớp mạ vàng đạt độ tinh khiết 99,9 %.

- Hầu hết tất cả các lớp mạ vàng theo phương pháp điện phân đều chứa kali, cacbon và nitơ được kết tinh trên lớp mạ. Với loại vàng loại I, người ta đã kiểm chứng được sự có mặt của kali giúp cải thiện độ bền cho lớp mạ.

Độ tinh khiết của lớp mạ vàng được tính như thế nào?

Độ tinh khiết của vàng tính theo % khối lượng, được tính theo công thức:

100 % - ∑% kim loại không phải vàng

Sự có mặt của cacbon (C), nitơ (N), hydro (H), natri (Na), kali (K) trên lớp mạ vàng không được tính đến trong tính toán.

Theo ASTM B488, lớp mạ vàng cần phải đạt yêu cầu về độ tinh khiết như sau:

● Lớp mạ vàng Type I

Phải chứa ít nhất 99,70 % khối lượng vàng, không bao gồm kali, natri, cacbon và nitơ.

- Lớp mạ vàng “mềm” Type I Code A: các tác nhân kim loại làm cứng như niken, coban hoặc sắt kết hợp phải nhỏ hơn 0,05 % khối lượng và không có nguyên tố nào trong ba nguyên tố trên có mặt với hàm lượng trên 0,03 % khối lượng. Tất cả các kim loại khác (trừ kali và natri) được xem là tạp chất và tổng hàm lượng của chúng không được lớn hơn 0,05 % khối lượng.

- Lớp mạ vàng Type I Code B và Type I Code C: các tác nhân kim loại làm cứng như niken, coban hoặc sắt kết hợp phải nhỏ hơn 0,3 % khối lượng. Tất cả các kim loại khác được xem là tạp chất, hàm lượng mỗi loại không được lớn hơn 0,05 % khối lượng và tổng hàm lượng của chúng không được vượt quá 0,1 % khối lượng.

● Lớp mạ vàng Type II

Phải chứa ít nhất 99,00 % khối lượng vàng, không bao gồm kali, natri, cacbon và nitơ.

- Lớp mạ vàng Type II có thể chứa các tác nhân kim loại làm cứng như: niken, coban hoặc sắt với hàm lượng trên 0,3 % khối lượng.

- Tất cả các kim loại khác (trừ kali và natri) được xem là tạp chất, hàm lượng mỗi loại không được lớn hơn 0,1 % khối lượng.

● Lớp mạ vàng Type III

Phải chứa ít nhất 99,90 % khối lượng vàng, không bao gồm kali, natri, cacbon và nitơ.

- Các tạp chất kim loại riêng lẻ không được có mặt với hàm lượng trên 0,04 % khối lượng.

- Tổng hàm lượng sắt, niken và coban phải dưới 0,05 % khối lượng và không có nguyên tố nào trong ba kim loại trên vượt quá 0,03 % khối lượng.

- Tất cả các kim loại không phải vàng (trừ kali và natri) đều được xem là tạp chất và tổng hàm lượng của chúng không được lớn hơn 0,1 % khối lượng.

Độ cứng của lớp mạ vàng theo đơn vị Knoop Hardness (viết tắt là HK) được phân cấp theo ASTM Code trong bảng dưới đây:

Knoop Hardness	ASTM Code
Tối đa 90 HK25	A
91 – 129 HK25	B
130 – 200 HK25	C
> 200 HK25	D

Phân cấp độ cứng của lớp mạ vàng trong ASTM B488

 

Thiết bị đo độ cứng Knoop cho lớp mạ vàng
bằng phương pháp X-ray Fluorescence (Nguồn: Internet)

 

Mối tương quan giữa độ tinh khiết và độ cứng của lớp mạ vàng

ASTM Type	ASTM Code
I	A, B, và C
II	B, C, và D
III	A

Chúng ta có thể hiểu mối liên hệ này như sau: Lớp mạ vàng có độ tinh khiết 99.90 % chỉ đạt được độ cứng tối đa 90 HK₂₅. Tương tự như vậy, với độ tinh khiết 99.00 % thì lớp mạ vàng có thể đạt độ cứng trên 200 HK₂₅.

Lớp mạ vàng phải đạt độ đồng đều liên tục trên nền kim loại của các sản phẩm ứng dụng trong kỹ thuật và đáp ứng được các yêu cầu thương mại.

Chi tiết được mạ vàng đáp ứng tiêu chuẩn ASTM B488
(Nguồn: Internet)

Độ dày của lớp mạ vàng trên bề mặt các chi tiết ứng dụng trong kỹ thuật được tính theo đơn vị micromet. Có thể tham khảo việc phân loại độ dày lớp mạ vàng theo ví dụ trong bảng sau:

Class	Độ dày tối thiểu, µm
0.25	0.25
0.50	0.50
0.75	0.75
1.0	1.0
1.25	1.25
2.5	2.5
5.0	5.0

Phân loại độ dày lớp mạ vàng

 

Ngoài cách biểu diễn theo đơn vị micromet, người ta có thể yêu cầu tính theo khối lượng vàng trên một đơn vị diện tích bề mặt (khối lượng lớp mạ vàng) theo đơn vị là miligam trên centimet vuông (mg/cm²).

- Trừ khi có quy định khác, khối lượng riêng của vàng được giả định là 19.3 g/cm³ đối với Type III và 17.5 g/cm³ đối với Type I và Type II.

- Đối với lớp mạ vàng Type III, khối lượng riêng có thể thấp hơn hoặc bằng 19.3 g/cm³, nhưng không được thấp hơn 18.5 g/cm³.

- Trường hợp những chi tiết có bề mặt đặc biệt và không dễ kiểm soát được độ dày của lớp mạ vàng, như các chi tiết ren, lỗ, rãnh sâu, đáy của các góc, và các bề mặt tương tự như vậy, thì người mua và nhà cung ứng nên thỏa thuận về sự cần thiết phải có một lớp mạ vàng dày hơn hoặc cần có phương pháp treo đặc biệt phù hợp khi mạ vàng lên những chi tiết này.

- Trong trường hợp lớp mạ vàng Type I (Code B hay Code C) hay Type II (Code B hay Code C) được chỉ định, việc bảo vệ kim loại nền được tăng cường bằng cách mạ lớp mạ vàng kép là Type III (Code A) bên dưới. Độ dày của lớp mạ vàng lót Type III (Code A) chiếm 10 – 30 % tổng độ dày quy định. Tuy nhiên, phải đảm bảo đủ độ dày của lớp mạ vàng Type I hay Type II để không ảnh hưởng đến tính chất mài mòn. Khi đo tổng độ dày lớp mạ vàng kép cần áp dụng giá trị khối lượng riêng của vàng là 17,5 g/cm³.

- Độ dày của lớp mạ vàng phải bằng hoặc lớn hơn chiều dày quy định của bề mặt sản phẩm và độ dày tối đa không được vượt quá dung sai quy định của các chi tiết trên bản vẽ kỹ thuật.

Các đầu nối được mạ vàng dày 0.25 – 1.25 mm
(Nguồn: Internet)

- Sự thay đổi độ dày lớp mạ vàng từ vị trí này sang vị trí khác trên một sản phẩm được mạ vàng theo phương pháp điện phân là một đặc trưng cố hữu. Do vậy, độ dày của lớp mạ vàng tại bất kỳ vị trí nào đó trên bề mặt đôi khi sẽ vượt quá giá trị quy định để đảm bảo độ dày này bằng hoặc vượt quá giá trị quy định tại tất cả các vị trí. Điều này giải thích tại sao độ dày trung bình của lớp mạ vàng sẽ lớn hơn giá trị quy định, sự chênh lệch này tùy thuộc vào hình dạng của chi tiết được mà và các thông số của quá trình mạ. Mặt khác, độ dày trung bình của lớp mạ vàng trên các sản phẩm sẽ thay đổi theo từng sản phẩm trong một lô sản xuất. Do đó, khi tất cả các sản phẩm trong một lô sản xuất đáp ứng yêu cầu về độ dày thì độ dày trung bình của lớp mạ vàng cho toàn bộ lô sản xuất sẽ lớn hơn mức trung bình cần thiết để đảm bảo rằng bất kỳ sản phẩm nào cũng đáp ứng được yêu cầu về độ dày.

Lớp mạ vàng phải đảm bảo độ bám trên bề mặt chi tiết khi kiểm tra bằng phương pháp trong ASTM B571.

Lớp mạ vàng không bị hư hỏng cơ học có thể nhìn thấy được và không có các khuyết tật khi quan sát ở độ phóng đại 10 lần.

Đối với một số ứng dụng kỹ thuật, yêu cầu này có thể được nới lỏng để cho phép một lượng nhỏ khuyết tất (trên một đơn vị diện tích), đặc biệt nếu chúng ở bên ngoài hay vùng ngoại vi bề mặt quan trọng.

Hầu hết tất cả các lớp mạ bằng phương pháp điện phân đều có độ xốp. Độ xốp của lớp mạ vàng có thể chấp nhận được phụ thuộc vào mức độ khắc nghiệt của môi trường mà chi tiết đó chịu tác động trong quá trình được sử dụng và bảo quản.

Sự có mặt của một lượng lỗ rỗng thấp hoặc cách xa bề mặt quan trọng có thể được chấp nhận. Khi có yêu cầu, các tiêu chí được chấp nhận (hoặc không đạt) là một phần của đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm cho chi tiết riêng hoặc cho lớp mạ vàng sẽ được yêu cầu trong việc kiểm tra độ xốp.

(Theo ASTM B488-11: Standard Specification for Electrodeposited Coatings of Gold for Engineering Uses)

 

Bài viết cùng chủ đề:

Sự lựa chọn vàng cứng và vàng mềm trong mạ vàng công nghiệp

Mạ vàng trong lĩnh vực y tế

Ứng dụng mạ vàng nữ trang

Ứng dụng mạ vàng trong lĩnh vực điện tử