Nung ruby và sapphire là đưa corundum lên nhiệt độ cao, thường từ khoảng 800 °C tới trên 1.700 °C, trong môi trường khí được kiểm soát, để thay đổi trạng thái của sắt, titan và các bao thể bên trong, nhờ đó màu đều hơn, đá trong hơn. Đây là xử lý phổ biến nhất của corundum trên thị trường, được ngành đá quý quốc tế chấp nhận với điều kiện công bố. Khuếch tán berili thì khác: nó đưa một nguyên tố từ ngoài vào đá để tạo màu mới, và từng gây chấn động thị trường đầu những năm 2000 vì không được công bố.
Nung đá không phải chuyện mới
Thợ đá ở Nam Á và Đông Nam Á đã biết dùng lửa để làm đẹp corundum từ lâu trước khi có lò điện. Kỹ thuật thủ công truyền thống ở Sri Lanka dùng lò than nhỏ và ống thổi để nâng nhiệt. Thời ấy chưa ai giải thích được bằng hoá học, chỉ biết qua kinh nghiệm rằng lửa có thể làm một số viên đỏ hơn, bớt ám tím, hoặc bớt đục.
Bước ngoặt đến vào khoảng thập niên 1970, khi thợ Thái Lan phát hiện có thể nung geuda, loại corundum trắng đục như sữa của Sri Lanka, ở nhiệt độ rất cao để biến nó thành sapphire xanh. Từ đó nung nhiệt chuyển từ mẹo nghề thành một ngành công nghệ, với lò khí, lò điện và kiểm soát môi trường khí ngày càng tinh vi. Ngày nay giới đá quý thường nói phần lớn ruby và sapphire trên thị trường đã qua nung; viên chưa nung là thiểu số.
Bên trong lò xảy ra điều gì
Corundum nóng chảy ở khoảng 2.050 °C, nên trong lò nung nó không chảy ra mà vẫn rắn. Nhưng ở nhiệt độ cao, các nguyên tử trong mạng tinh thể "linh hoạt" hơn, và có ba quá trình chính diễn ra:
Hoà tan tơ rutil
Nhiều corundum chứa kim rutil (TiO₂) mảnh, làm đá đục hoặc mờ như sương. Ở nhiệt độ đủ cao, rutil tan trở lại vào mạng corundum, đá trở nên trong hơn. Titan được giải phóng lại tham gia tạo màu, đây là bí mật của geuda: titan bị nhốt trong tơ, sắt nằm rải rác; khi tơ tan, titan gặp sắt và cặp sắt – titan tạo ra màu xanh lam. Hệ quả phụ: tơ tan thì khả năng tạo sao cũng mất.
Đổi hoá trị của sắt
Sắt trong corundum có thể ở dạng Fe²⁺ hoặc Fe³⁺. Màu xanh lam cần Fe²⁺ đi cặp với Ti⁴⁺. Nung trong môi trường khử (ít oxy, nhiều khí như CO hay H₂) đẩy sắt về Fe²⁺, làm màu xanh đậm lên. Nung trong môi trường oxy hoá (nhiều oxy) làm điều ngược lại, giảm sắc xanh. Với ruby, nung oxy hoá giúp xoá ám xanh tím, để lại màu đỏ của crom sạch hơn. Ruby Mong Hsu (Myanmar) có lõi xanh tím là ví dụ điển hình được nung theo hướng này.
Hàn vết nứt bằng chất trợ dung
Người nung có khi bôi chất trợ dung như borax lên đá. Ở nhiệt độ cao, chất này chảy vào các vết nứt hở, hoà tan một ít corundum ở thành vết nứt rồi khi nguội kết tinh lại, "vá" vết nứt. Đá trông sạch hơn, bớt nứt. Phần cặn thuỷ tinh có thể còn lại trong vết nứt, và lượng cặn nhiều hay ít là thông tin phòng giám định thường ghi chú.
Các mức xử lý: từ nung đơn thuần tới đá ghép
| Loại xử lý | Bản chất | Độ bền màu, độ bền đá |
|---|---|---|
| Nung đơn thuần | Chỉ dùng nhiệt và môi trường khí, không thêm chất lạ vào đá | Bền vĩnh viễn với điều kiện sử dụng bình thường |
| Nung có trợ dung | Nung kèm chất trợ dung, có cặn trong vết nứt | Nhìn chung bền; nhiều cặn thì cần cẩn thận khi sửa chữa trang sức |
| Khuếch tán titan | Đưa titan từ ngoài vào lớp mỏng sát bề mặt, tạo màu xanh | Màu chỉ nằm ở lớp ngoài; mài lại có thể mất màu |
| Khuếch tán berili | Đưa berili từ ngoài vào, tạo hoặc đổi màu vàng, cam, đỏ | Màu bền; nhưng có khi chỉ là lớp ngoài, có khi xuyên hết viên đá |
| Trám thuỷ tinh chì | Đá rất nứt được bơm thuỷ tinh giàu chì vào vết nứt | Thuỷ tinh có thể bị hỏng bởi nhiệt khi hàn trang sức, axit, chất tẩy rửa; giới giám định xếp loại này là đá ghép (composite) |
Bảng này cho thấy chữ "xử lý" bao trùm những thứ rất khác nhau. Nung đơn thuần chỉ làm lộ ra cái tiềm năng có sẵn trong đá. Khuếch tán và trám thuỷ tinh thì đưa vật chất từ ngoài vào, thay đổi bản chất viên đá nhiều hơn.
Vụ khuếch tán berili đầu những năm 2000
Khoảng năm 2001–2002, thị trường đột nhiên xuất hiện rất nhiều sapphire màu cam, cam hồng, vàng rực, trong đó có những viên trông giống padparadscha, với số lượng lớn bất thường. Các phòng giám định lớn, trong đó có GIA, cùng giới thương mại bắt đầu điều tra.
Kết quả nghiên cứu cho thấy: các viên này được nung ở nhiệt độ rất cao cùng với một khoáng vật chứa berili, theo các báo cáo thời đó thường là chrysoberyl nghiền. Berili, nguyên tố rất nhẹ, khuếch tán vào mạng corundum. Chỉ cần một lượng rất nhỏ, cỡ vài phần triệu đến vài chục phần triệu, berili đã thay đổi cân bằng điện tích bên trong, tạo ra các "tâm màu" cho sắc vàng – cam. Với corundum hồng, kết quả là màu hồng cam; với corundum nhạt, có thể thành vàng rực.
Điểm làm vụ việc nghiêm trọng là berili quá nhẹ, các thiết bị phân tích thông dụng của phòng giám định thời đó không đo được. Phải dùng phương pháp phân tích khối phổ hiện đại (như LA-ICP-MS hoặc SIMS) mới phát hiện chắc chắn. Nghĩa là trong một thời gian, đá đã xử lý lưu hành mà người mua, thậm chí nhiều người bán ở khâu sau, không hề biết.
Bài học của ngành từ vụ này: một xử lý chỉ chấp nhận được khi nó được nói ra. Sau đó, khuếch tán berili được đưa vào danh mục xử lý phải công bố riêng, phân biệt hẳn với nung đơn thuần. Kỹ thuật này về sau còn được áp dụng cho cả ruby và sapphire xanh.
Vì sao công bố là điều cốt lõi
Đứng ở góc khoa học, viên sapphire nung vẫn là corundum tự nhiên, sinh trong lòng đất; lửa không biến nó thành đá giả. Nhưng ở góc người mua, viên chưa nung và viên đã nung, hay viên nung đơn thuần và viên khuếch tán berili, khác nhau về độ hiếm, về cách chăm sóc và về cách định giá. Vì thế các bộ quy tắc ngành đều xoay quanh chữ "công bố":
- CIBJO (Liên đoàn Trang sức Thế giới) có bộ hướng dẫn thuật ngữ, quy định các xử lý cần được nêu rõ khi mua bán đá quý.
- Hướng dẫn ngành trang sức của Uỷ ban Thương mại Liên bang Mỹ (FTC) yêu cầu công bố xử lý khi nó ảnh hưởng đáng kể tới giá trị, hoặc khi đá cần chăm sóc đặc biệt.
- Các phòng giám định lớn phối hợp thống nhất cách ghi trên giấy, phân biệt "không có dấu hiệu nung", "có dấu hiệu nung", nung có cặn ở các mức, và ghi riêng khuếch tán hay trám thuỷ tinh.
Với người làm nghề, công bố là đạo đức tối thiểu. Với người mua, nó là quyền được biết. Cách đọc giấy giám định và cách nhận diện các loại xử lý khi mua là một chủ đề riêng, cần đến chuyên môn giám định và phòng thí nghiệm.
Góc nhìn hôm nay: lửa, an toàn và hiểu cho đúng
Một số người tò mò muốn tự nung đá ở nhà bằng bếp ga, lò nướng hay lò gốm. Đừng làm. Corundum cần nhiệt độ và môi trường khí kiểm soát chính xác; lò không phù hợp không cho kết quả mà dễ làm đá nứt vỡ, nhất là đá có bao thể chứa dịch. Lò nhiệt độ cao, chất trợ dung nóng chảy và khí khử như CO đều có nguy cơ bỏng, cháy và ngộ độc; trong xưởng chuyên nghiệp chúng đi kèm thông gió và bảo hộ.
Điều nên mang về là một cách hiểu: màu của corundum là một trạng thái của các nguyên tử bên trong, và trạng thái đó có thể thay đổi bằng nhiệt. Từ đó sẽ hiểu vì sao viên đá chưa nung được coi là hiếm, và vì sao viên nung vẫn là đá tự nhiên.
Muốn đọc thêm, tạp chí Gems & Gemology của GIA đã đăng nhiều bài khảo cứu về nung corundum và về vụ khuếch tán berili, nhiều bài đọc miễn phí trên mạng. Cuốn sách của Richard W. Hughes về ruby và sapphire là tài liệu chuyên khảo được giới đá quý dẫn nhiều.
Câu hỏi thường gặp
Nung ruby, sapphire để làm gì?
Nung giúp màu đều và đẹp hơn, làm đá trong hơn bằng cách hoà tan các kim rutil gây đục, và với ruby thì xoá bớt ám xanh tím. Đây là xử lý phổ biến nhất của corundum, được ngành đá quý chấp nhận nếu người bán công bố rõ.
Sapphire nung có phải đá giả không?
Không. Sapphire nung vẫn là corundum tự nhiên sinh trong lòng đất, nhiệt chỉ thay đổi trạng thái các nguyên tố có sẵn bên trong. Tuy nhiên viên chưa nung hiếm hơn, nên việc nung phải được công bố khi mua bán.
Khuếch tán berili là gì?
Đó là nung corundum ở nhiệt độ rất cao cùng một chất chứa berili để berili khuếch tán vào đá, tạo hoặc đổi màu sang vàng, cam, hồng cam, đỏ. Kỹ thuật này gây chấn động thị trường khoảng năm 2001–2002 vì đá lưu hành mà không được công bố, và thiết bị thông dụng thời đó không phát hiện được berili.
Ruby trám thuỷ tinh chì có bền không?
Kém bền hơn ruby thường. Thuỷ tinh trong vết nứt có thể bị hỏng khi gặp nhiệt lúc hàn sửa trang sức, gặp axit hoặc chất tẩy rửa mạnh. Giới giám định xếp loại này là đá ghép và yêu cầu công bố rõ.
Màu của đá đã nung có phai không?
Với nung đơn thuần, màu bền vĩnh viễn trong điều kiện sử dụng bình thường. Màu do khuếch tán titan chỉ nằm ở lớp mỏng bề mặt nên có thể mất khi mài lại. Mỗi loại xử lý có độ bền khác nhau, đó là lý do cần biết đá đã qua xử lý gì.
