Tổng quan về mạ kim loại Tiểu luận môn học

Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội, các nhu cầu về số lượng chủng loại mặt hàng tiêu dùng ngày càng tăng, cũng như yêu cầu về chất lượng mẫu mã của các sản phẩm tiêu dùng cũng ngày càng cao. Sự tiến bộ mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vực khác nhau chính là chìa khóa để giải quyết nhu cầu thiết thực đó của con người. Ngành công nghệ hóa học nói chung và ngành mạ kim loại cũng nằm trong quy luật phát triển đó. Mạ kim loại đã tạo lớp phủ bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn, làm đồ trang sức, tăng thêm các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm như độ cứng, độ bền, độ chống mài mòn… Sau hơn hai trăm năm hình thành và phát triển ngành mạ kim loại đã đạt được những tiến bộ rất lớn. Song hiện nay nó vẫn đang tiếp tục phát triển để ngày càng nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thiểu sự tác động tới môi trường, giảm giá thành sản phẩm và nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu. Đó là lý do mà tôi lựa chọn nghiên cứu nội dung: “Tìm hiểu tổng quan về các phương pháp mạ kim loại” Mục đích của khóa luận này là tích lũy và xây dựng nền tảng về lý thuyết của quá trình mạ điện phân và mạ hóa học. Là cơ sở để có thể trực tiếp đi vào sản xuất và có thể tiếp tục các nghiên cứu chuyên sâu các vấn đề còn tồn tại của môn khoa học ứng dụng này.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

1.TỔNG QUAN VỀ MẠ KIM LOẠI 5

1.1.Khái niệm chung 5

1.2.Quy trình cơ bản cuả mạ kim loại 5

1.2.1.Gia công cơ học bề mặt chi tiết trước khi mạ 5

1.2.2 Tẩy dầu mỡ hóa học 5

1.2.3 Tẩy gỉ hóa học 7

1.2.4 Tiến hành mạ 8

1.2.5 Hoàn thiện sản phẩm 8

1.3.Phân loại 9

2 TỔNG QUAN VỀ MẠ ĐIỆN PHÂN 10

2.1.Khái niệm chung 10

2.1.1.Mạ điện phân là gì 10

2.1.2 Mục đích của quá trình mạ điện 10

2.1.3 Đặc điểm lớp mạ theo công nghệ mạ điện phân 10

2.2 Mạ Niken 10

2.2.1.Mạ niken thông thường 11

2.3.2 Mạ niken bóng 11

2.3.3 Mạ niken đen 12

2.3 Mạ Kẽm 12

2.3.1 Dung dịch có xyanua 13

2.3.2 Dung dịch mạ kẽm zincat 13

2.3.3 Dung dịch mạ kẽm muối amon 14

2.3.4 Dung dịch mạ kẽm không có amon 14

2.3.5 Dung dịch mạ kẽm sunfat 14

2.4 Mạ Sắt 15

2.5 Mạ Crom 17

2.5.1 Đặc điểm của lớp mạ crôm 17

2.5.2 Thành phần của dung dịch mạ crôm 17

2.6 Mạ các kim loại quý và hiếm 19

2.6.1 Mạ Bạc 19

2.6.2 Mạ vàng 21

2.7 Mạ hợp kim 22

2.7.1 Tính chất chung 22

2.7.2 Mạ hợp kim đồng 23

2.7.3 Mạ hợp kim niken, sắt và coban 26

2.7.5 Mạ hợp kim bạc 27

2.7.6 Mạ hợp kim vàng 27

3.MẠ HÓA HỌC 29

3.1.Khái niệm chung 29

3.1.1.Phương pháp tiếp xúc (ngâm) 29

3.1.2.Phương pháp khử hóa học 29

3.1.Các phương pháp mạ hóa học thông dụng 30

3.2.1 Mạ đồng hóa học 30

3.2.2.Mạ niken hóa học 31

3.2.3 Mạ bạc hóa học 32

3.2.4 Mạ vàng hóa học 33

3.2.5 Mạ crôm hóa học 34

3.2.6 Mạ Paladi hóa học 35

3.2.7 Mạ thiếc hóa học 35

KẾT LUẬN 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội, các nhu cầu về số lượng chủngloại mặt hàng tiêu dùng ngày càng tăng, cũng như yêu cầu về chất lượng mẫu mãcủa các sản phẩm tiêu dùng cũng ngày càng cao Sự tiến bộ mạnh mẽ của khoa học

kỹ thuật trong các lĩnh vực khác nhau chính là chìa khóa để giải quyết nhu cầuthiết thực đó của con người

Ngành công nghệ hóa học nói chung và ngành mạ kim loại cũng nằm trongquy luật phát triển đó Mạ kim loại đã tạo lớp phủ bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn,làm đồ trang sức, tăng thêm các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm như độ cứng, độbền, độ chống mài mòn…

Sau hơn hai trăm năm hình thành và phát triển ngành mạ kim loại đã đạtđược những tiến bộ rất lớn Song hiện nay nó vẫn đang tiếp tục phát triển để ngàycàng nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thiểu sự tác động tới môi trường, giảmgiá thành sản phẩm và nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu Đó là lý do mà tôilựa chọn nghiên cứu nội dung:

“Tìm hiểu tổng quan về các phương pháp mạ kim loại”

Mục đích của khóa luận này là tích lũy và xây dựng nền tảng về lý thuyếtcủa quá trình mạ điện phân và mạ hóa học Là cơ sở để có thể trực tiếp đi vào sảnxuất và có thể tiếp tục các nghiên cứu chuyên sâu các vấn đề còn tồn tại của mônkhoa học ứng dụng này

1.TỔNG QUAN VỀ MẠ KIM LOẠI

1.1.Khái niệm chung [4,6,7]

Mạ là tạo nên một lớp màng kim loại hoặc hỗn hợp các kim loại bao phủ lên

bề mặt vật cần mạ để chống sự ăn mòn, trang trí bề mặt, tăng tính dẫn điện, tăng

độ cứng bề mặt…Tùy theo thành phần và bản chất của lớp mạ mà các tính chấthóa học, lý học và cơ học của lớp mạ cũng thay đổi phù hợp với mục đích sử dụngcủa sản phẩm

Vật cần mạ có thể là các chi tiết, thiết bị, máy móc bằng các kim loại và hợpkim khác nhau như gang, thép, sắt, đồng … Và cũng có thể là các chi tiết, thiết bị,vật dụng làm từ các vật liệu phi kim loại như là polypropylen, policacbonat,phenol focmandehit, cao su tự nhiên…

1.2.Quy trình cơ bản cuả mạ kim loại [1,3,4,5]

Quy trình cơ bản của mạ kim loại gồm các nguyên công cơ bản sau:

1.2.1.Gia công cơ học bề mặt chi tiết trước khi mạ [1,4]

Trước khi mạ, chi tiết cần phải được gia công cơ học để bề mặt chi tiết thậtbằng phẳng và đánh bóng bề mặt theo yêu cầu sử dụng.Tẩy sạch hết các vết gỉ, tẩysạch dầu, mỡ, nhớt, mỡ kỹ thuật cũng như sạch các hợp chất hóa học khác có trên bềmặt chi tiết Trong điều kiện như vậy lớp mạ thu được mới có độ bám tốt, độ bóngsáng cao đồng nhất, không có vết xước Các phương pháp gia công cơ học bề mặtchi tiết kim loại bao gồm mài thô, chải, phun cát, mài tinh, đánh bóng, quay bónghay xóc bóng trong thùng quay…

1.2.2 Tẩy dầu mỡ hóa học [1,3]

Phương pháp cơ học chỉ phần nào lấy đi các chất bẩn và dầu mỡ trên bề mặt.Sau khi sử dụng các biện pháp cơ học ta tiến hành sử dụng các tác nhân hóa học đểloại bỏ dầu mỡ bám chắc trên bề mặt vật cần mạ

Dầu mỡ hóa học bám trên bề mặt vật cần mạ gồm hai loại là dầu mỡ cónguồn gốc động, thực vật và dầu mỡ có nguồn gốc dầu mỏ như paraphin, hắc ín,xăng, vazơlin…

Tùy thuộc loại dầu mỡ mà có các cách xử lý khác nhau như:

- Tẩy dầu mỡ bằng các sản phẩm có sử dụng các chất tẩy rửa chuyên dụng như xàphòng, dung dịch tẩy rửa pha chế chuyên dụng cho các vêt bẩn dầu mỡ…

- Tẩy dầu mỡ bằng các dung môi hữu cơ như là cacbon tetraclorua,tricloetylen,tetraclo etylen…

- Tẩy dầu mỡ bằng điện hóa học

Ta có thể tẩy dầu mỡ bằng phương pháp anot, catot hay tẩy dầu hỗn hợp.Phương pháp này tiến hành như sau: nối vật cần mạ vào các điện cực anot, catot rồitiến hành điện phân Dung dịch điện phân là các dung dịch muối có tác dụng tạo ra

sự điện phân nước giải phóng oxi, hydro ở các điện cực Các chất khí này có tácdụng phá hủy lớp màng dầu mỡ trên bề mặt Nhờ đó lớp dầu mỡ này bị tách khỏi

bề mặt và đi vào dung dịch Có thể tiến hành đổi vật cần mạ từ điện cực này sangđiện cực kia để tạo ra hiệu quả tối ưu (phương pháp tổng hợp)

- Tẩy dầu mỡ bằng siêu âm

Để loại bỏ một cách tuyệt đối các loại dầu, mỡ phân tán trong khe, rãnh sâuhoặc những vết dầu còn bám chặt trên bề mặt chi tiết, người ta dùng máy phát siêu

âm có tần số từ 20 – 1000kHz truyền vào dung dịch kiềm nóng hay dung môi nóngngâm chi tiết Sau khi kiểm tra thấy toàn bộ chi tiết bề mặt đã sạch dầu, mỡ thì rútchi tiết ra Thực tế đã chứng tỏ dùng siêu âm có tần số cao không chỉ tẩy sạchhoàn toàn dầu, mỡ mà còn tẩy sạch cả gỉ, oxyt, cặn bẩn… Tác dụng tẩy sạch củasiêu âm được giải thích là do siêu âm khi truyền vào dung dịch sẽ làm xuất hiện

những vùng áp suất rất cao xen lẫn những vùng áp suất rất thấp liên tiếp hoán vịcho nhau với tần số rất cao Nếu cường độ dao động đủ lớn thì những biến đổi độtngột về áp suất luân phiên theo không gian và thời gian trong môi trường tẩy gây

ra tác dụng xâm thực rất mãnh liệt, bào sạch mọi tạp chất trên bề mặt chi tiết

Các dung dịch sử dụng đê ngâm vật cần mạ trong phương pháp này có thể

là kiềm, muối photphat, silicat, cacbonat của natri và có sử dụng một số chấthoạt động bề mặt

1.2.3 Tẩy gỉ hóa học [1,5]

Các chi tiết đem mạ điện thông thường gồm: thép cacbon các loại, sảnphẩm gang xám, sản phẩm đúc của các kim loại khác, và một số loại inox, đồng,hợp kim của đồng, hợp kim gốc kẽm, gốc chì và gốc thiếc hay nhôm và hợp kimcủa nó…Bề mặt của các chi tiết này luôn tích tụ các sản phẩm ăn mòn, có khimắt thường không nhìn thấy được Để cho lớp mạ bám chắc trên bề mặt chi tiếtcần phải loại bỏ hoàn toàn các sản phẩm này khỏi bề mặt của nó trước khi mạ

Các sản phẩm ăn mòn sắt, thép chủ yếu gồm các oxyt FeO, Fe3O4, Fe2O3,các hydroxyt Fe(OH)2, Fe(OH)3 Tẩy sạch các sản phẩm nầy có thể bằng phươngpháp hóa học hay điện hóa học Quá trình tẩy gỉ có thể thực hiện bằng cácphương pháp sau:

- Tẩy gỉ bằng phương pháp cơ học: mài, chải, phun, hay dùng thùng quay vừa tẩy

gỉ vừa làm bóng và sạch Đây chỉ là phương pháp tẩy gỉ sơ bộ

- Tẩy gỉ bằng phương pháp hóa học

- Tẩy gỉ bằng phương pháp điện hóa học

hay trong dung dịch natri bicromat Na2Cr2O7 hoặc kalibicromat K2Cr2O7 Màng thụđộng có thành phần chủ yếu: Cr(OH)3 .Cr(OH) CrO4 Hay Cr2O3 CrO3 xH2O

Màng thụ động thường mỏng, sáng chủ yếu chứa hợp chất Cr3+, màng dàyhơn màu vàng chứa chủ yếu hợp chất Cr3+ lẫn Cr6+ Màng thụ động chứa nhiều

Cr6+ thường có màu vàng rơm Màng thụ động có độ dày không quá 1µm

Màng thụ động có màu sắc thay đổi tùy theo thành phần dung dịch, thời gianthụ động, pH và nhiệt độ Màng thụ động chỉ có Cr3+ có màu xanh, chứa Cr6+ cómàu vàng Thường màng thụ động gồm có Cr3+lẫn Cr6+ nên có màu cầu vồng (bảymàu).Tính chất bảo vệ của màng thụ động cầu vồng là tốt nhất Trong thực tế tacòn thấy có màng thụ động không màu, màu nâu, màu vàng rơm hay màu xanhnhạt đặt trưng Lớp mạ kẽm bóng có màng thụ động màu xanh nhạt đặc trưngthường được sử dụng như lớp mạ vừa bảo vừa có tính trang trí được ưa thích

Màng thụ động trên lớp mạ kẽm hay cadimi bóng cho màu cầu vồng haymàu xanh nhạt thường mềm, chịu mài mòn kém nhưng có khả năng chống ănmòn khí quyển cao hơn lớp mạ bình thường hàng chục lần Lớp mạ kẽm bóng

thu được từ dung dịch xyanua – kiềm thụ động màu cầu vồng có khả năngchống ăn mòn tốt hơn cả.

Vai trò của các thành phần tạo nên lớp màng thụ động:

- Các hợp chất Cr6+ là thành phần chủ yếu tạo thành màng thụ động Nồng độ cáchợp chất Cr6+ tương đối cao có tác dụng tạo thành màng nhanh Nồng độ hợp chất

Cr6+ nhỏ khó hình thành màng thụ động

- Axit HNO3 đảm bảo cho màng bóng và có độ bám chắc giữa màng và lớp mạ

- Axit H2SO4 có tác dụng ngăn ngừa hiện tượng tạo sương mờ trên màng thụ động

1.3.Phân loại

Có nhiều cách phân loại khác nhau:

- Nếu theo sản phẩm của quá trình mạ thì có thể phân chia thành các phương pháp

mạ với từng kim loại và hợp kim cụ thể

- Nếu theo phương pháp tiến hành mạ và bản chất của quá trình mạ thì mạ kim loạiđược chia ra thành hai loại cơ bản là:

+Mạ điện phân

+Mạ hóa học

Đây là cách phân loại phổ biến và khoa học nhất hiện nay

2 TỔNG QUAN VỀ MẠ ĐIỆN PHÂN

2.1.Khái niệm chung [1,3,4,5]

2.1.1.Mạ điện phân là gì

Mạ điện phân (hay còn gọi tắt là mạ điện) là phương pháp điện phân để kếttủa trên lớp kim loại nền một lớp kim loại mỏng, để chống sự ăn mòn, trang sức bềmặt tăng tính dẫn điện, tăng kích thước, tăng độ cứng bề mặt

2.1.2 Mục đích của quá trình mạ điện

- Mạ phục hồi các chi tiết bị mài mòn

- Mạ chống mài mòn

- Mạ chống gỉ, sét

- Phục hồi các mặt lắp ghép chặt của chi tiết

- Làm cho sự tiếp xúc của các bề mặt chi tiết tốt hơn

- Mạ trang sức

2.1.3 Đặc điểm lớp mạ theo công nghệ mạ điện phân

- Lớp mạ có độ bám cao, độ cứng tuỳ thuộc vào việc chọn vật liệu mạ

- Kim loại gốc(vật cần mạ, hay còn gọi là phôi) không bị nung nóng do đótính chất cơ học và hình dạng không bị thay đổi

- Khuyết điểm của phương pháp mạ điện là khi lớp mạ dày thì thời gian mạ dàihơn nữa khi lớp mạ dày thì tính chất của nó cũng kém đi

2.2 Mạ Niken

Lớp mạ niken được sử dụng trong các thiết bị chống sự xâm thực của môitrường đặc biệt là trong môi trường kiềm, nó làm tăng độ chịu mài mòn và tăng độdẫn điện cho sản phẩm Lớp mạ niken đen dùng để chế tạo các dụng cụ quang học.Ngoài ra lớp mạ điện niken còn được dùng trong kỹ nghệ mạ đúc điện chế tạokhụôn mẫu (Niken electroforming)

2.2.1.Mạ niken thông thường [3,5]

Dung dịch được sử dung rộng rãi nhất trong công ngiệp là dung dịch sunfat:

- Thành phần chính là muối niken sunfat

- Chất đệm làm ổn định pH là axit boric và natri axetat pH thích hợp nhất là từ 5đến 6 Đối với các dung dịch mạ có pH nhỏ hơn 5 thì có thể dùng hỗn hợp đệmNaF và các florua khác

- chất chống thụ động cho anôt là các chất clorua như natri clorua, kali clorua

- Ngoài ra có thể sử dụng thêm các muối như natri sunfat, amoni sunfat để làmtăng độ dẫn điện của dung dịch đối với các dung dịch có hàm lượng muối nikennhỏ hơn 150 g/l

2.2.2 Mạ niken bóng [3,5]

Lớp mạ niken dùng để trang trí cần có bề mặt sáng bóng Có hai loại dungdịch mạ bóng Dung dịch loại 1 cho dung dịch nửa bóng, thường sử dụng các chấtnhư 2,6 hoặc 2,7 disunfo naphtalen, sunfamit, o-benzen sunfamit Dung dịch loại 2cho lớp mạ rất bóng nhưng lại giòn Thường đi từ các chất như cadimi sunfat, kẽmsunfat, coban sunfat, 1,4 butadiol, curamin

Thành phần dung dịch gồm các thành phần cơ bản sau:

- Các muối niken như: niken sufat, niken clorua

- Các chất tạo độ bóng như: sunfamit, curamin

- Chất điều chỉnh pH: axit boric H3BO3 pH dung dịch trong khoảng từ 4-5,5

- Chất phụ gia như: cloramin B, ftalimit, sacarin, fomalin, H2O2

- Chât hoạt động bề mặt : natri lauryl sunfat

- Muối của niken: niken sunfat

- Chất tạo màu đen: Zn2+, và CNS- có trong các muối kẽm sunfat và natrisunfoxyanua NaCNS, amoni sunfoxyanua NH4CNS, kali sunfocyanua

- Chất điều chỉnh pH: H3BO3 pH của dung dịch mạ trong khoảng từ 4,5 đến 6

- Chất phụ gia: axit xitric

- Chất tăng độ dẫn điện của dung dịch: NaCl, Na2SO4.10H2O

2.3 Mạ Kẽm [3,4,5]

Điện thế tiêu chuẩn là - 0.763V nên là lớp mạ anot với thép, đồng, kền vàbảo vệ chúng rất tốt Tốc độ ăn mòn kẽm mỗi năm khoảng 1 - 1.5 μm ở vùng nôngthôn, 1.5 – 2 μm ở vùng nhiệt đới ẩm, 6 – 8 μm ở vùng công nghiệp, ở vùng biểnkẽm bị ăn mòn rất mạnh Vì vậy thường mạ kẽm để bảo vệ sắt thép dùng trongkhông khí, dưới đất, trong nước ngọt Khi cần chiều dày lớp mạ lớn hơn 100 μmnên dùng phương pháp phun, nhúng nóng chỉ khi cần chiều dày nhỏ hơn 100 μmmới nên dùng phương pháp mạ điện Chiều dày lớp mạ điện kẽm được quy định

trong các tiêu chuẩn nhà nước hoặc tiểu chuẩn của nhà sản xuất và thường daođộng trong giới hạn sau:

+ Làm việc môi trường ăn mòn rất mạnh phải mạ dày 36 – 42 μm

+ Làm việc môi trường ăn mòn rất mạnh phải mạ dày 25 – 30 μm

+ Làm việc môi trường ăn mòn trung bình phải mạ dày 12 – 15 μm

+ Làm việc môi trường ăn mòn yếu phải mạ dày 3 – 5 μm

+ Mạ kẽm cho các ốc vít và các bộ phận lắp ghép chỉ nên dày 4 – 7 μm+ Mạ kẽm cho các công trình vĩnh cửu có quy định riêng

Thường mạ kẽm từ dung dịch đơn: sunfat, floborat, hoặc dung dịch phức: xyanua, zincat, amoniacat, pyrophotphat…Thành phần dung dịch cụ thể là:

2.3.1 Dung dịch có xyanua

- Ưu điểm: Dung dịch mạ kẽm xyanua có khả năng phân bố tốt, lớp mạ mịn,bóng, có thể sử dụng mật độ dòng điện và nhiệt độ cao, không ăn mòn thiết bị, mạđược các chi tiết có hình dáng phức tạp, có độ dày trên 20 m

- Nhược điểm: Dung dịch xyanua có hiệu suất thấp, dung dịch độc nên ảnhhưởng tới sức khỏe cộng đồng nên cần có thiết bị hút độc tốt và có biện pháp antoàn cần thiết

2.3.2 Dung dịch mạ kẽm zincat

- Ưu điểm: Thành phần đơn giản, sử dụng thuận lợi; lớp mạ bóng, màng thụđộng khó biến màu, dung dịch mạ ít ăn mòn thiết bị, có thể dùng thiết bị mạ kẽmxyanua sẵn có, thiết bị xử lý nước thải đơn giản

- Nhược điểm: Khả năng phân bố của dung dịch kém hơn dung dịch xyanuanên hiệu suất dòng chỉ khoảng 70 – 85 % Khi mạ quá độ dòng quy định thì độgiòn tăng lên.

2.3.3 Dung dịch mạ kẽm muối amon

- Ưu điểm: Được lớp mạ kết tinh mịn, bóng; hiệu suất dòng điện cao, tốc độkết tủa nhanh Có các dung dịch như sau: NH4Cl-N(CH2COOH)3 khả năng phân bốtốt nhất, NH4Cl-C6H8O7 khả năng phân bố trung bình, NH4Cl khả năng phân bốkém

- Nhược điểm: Dung dịch mạ kẽm muối amon ăn mòn thiết bị, xử lý nướcthải khó khăn

2.3.4 Dung dịch mạ kẽm không có amon

Dung dịch này ngày nay đang được phát triển mạnh

- Ưu điểm: Mạ kẽm không amon trong KCl (hay NaCl) có kết tinh nhỏ, mịn,bóng, độ bằng phẳng tốt, hiệu suất dòng điện cao (> 95 %) Tốc độ kết tủa nhanh,

sử dụng mật độ cho phép rộng, phạm vi rộng, xử lý nước thải đơn giản

- Nhược điểm: Lớp mạ thụ động trong dung dịch Crom thấp, độ bám chắckém, độ giòn tăng lên khi chiều dày lớp mạ tăng

2.3.5 Dung dịch mạ kẽm sunfat

- Ưu điểm: Dung dịch axit có khả năng phân bố thấp nên chỉ mạ cho các chitiết đơn giản như tấm, băng, thanh, dây Dung dịch axit cho phép dùng mật độdòng điện ic lớn, có hiệu suất dòng điện H % cao, lớp mạ dẻo, không độc

- Nhược điểm: Xuất hiện nhiều tạp chất có hại (là những kim loại dươnghơn kẽm, thoát ra tại dòng giới hạn, làm cho lớp mạ bị sùi, xám hoặc đen), chất

hữu cơ nhiều làm lớp mạ giòn, pH cao và mật độ dòng điện lớn sinh ra Zn(OH)2

làm lớp mạ tối, xùi và bở

2.4 Mạ Sắt [4,5]

Mạ sắt thường dùng để phục hồi các chi tiết mòn hỏng của ôtô, tàu thủy,máy kéo… Độ cứng của lớp mạ sắt thay đổi tùy thuộc vào các điều kiện và kỹthuật mạ Do sắt bị ăn mòn trong môi trường không khí ẩm vì thế mạ sắt chỉ thuhẹp trong một số trường hợp là mạ lên bản in kẽm và chống mài mòn, mạ lên gang

để tăng độ bám của kẽm Và mạ sắt đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực phụchồi chi tiết máy Việc phục hồi bằng mạ sắt có ưu điểm hơn hẳn các kim loại khácnhư giá thành, độ bám chắc, hiệu suât mạ tăng, tốc độ kết tủa sắt lớn… Nhượcđiểm cơ bản của mạ sắt là giòn

Hiện nay có ba loại dung dịch mạ sắt cơ bản là:

Dung dịch mạ sắt (II) clorua

Dung dịch này là dung dịch sử dụng phổ biến nhất Đặc điểm của dung dịchnày là độ dẫn điện cao tuy nhiên ion sắt II clorua dễ bị oxi hóa thành sắt III clorua,quá trình này xảy ra nhanh với pH lớn hơn 2 Do vậy khi mạ người ta hạ pH củadung dịch xuống dưới 2 và cho hidro mới sinh chạy qua dung dịch

Thành phần dung dịch bao gồm:

- Muối FeCl2 có nồng độ thay đổi từ 200 đến 700g/l Khi nồng độ FeCl2 càngcao thì độ dẫn điện lớn nhưng tính chất lớp mạ lại xấu đi

- Axit clohidric HCl để duy trì pH của dung dịch

- Muối CaCl2 hoặc NaCl để làm tăng độ dẫn điện của đung dịch và ngăn cản sựbay hơi của dung dịch

- Muối MnCl2 có khả năng mở rộng phạm vi sử dụng pH của dung dịch

- Axit Boric có khả năng ngăn cản sự oxi hóa của dung dịch mạ, là chất đệm để

cho pH ít thay đổi Khi cho axit boric làm cho lớp mạ sắt có hạt mịn, trắng và độbám tăng lên.

- Các chất hoạt động bề mặt thường cho vào trong dung dịch với nồng độ nhỏ.Chất hoạt động bề mặt thường sử dụng là natri laurylsunfat Chất hoạt động bề mặt

có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch và là chất có tác dụng tuyểnnổi các chất bẩn và cặn

Dung dịch mạ sắt (II) sunfat

Các dung dịch mạ sắt (II) sunfat có độ dẫn điện kém hơn các dung dịch mạsắt (II) clorua Vì vậy mật độ dòng thấp hơn, tốc độ kết tủa chậm hơn, dung dịch dễ

bị đục Nhưng lớp mạ nhận được từ dung dich này có đô cứng tốt hơn ngay cả ởmật độ dòng thấp

Thành phần của dung dịch mạ này sử dụng axit là H2SO4

Dung dịch mạ sắt (II) floborat

Dung dịch mạ này là dung dịch hiện đại có nhiều ưu điểm so với hai loạidung dịch mạ nói trên Lớp mạ có độ ổn định cao hơn và có độ mịn và khả nănglàm việc trong dải nhiệt độ dài

Thành phần của dung dịch bao gồm:

Sắt (II) floborat Fe(BF4)2 NaCl H3BO3

PH của dung dịch trong khoảng từ 3 đến 3,7

Pha chế dung dịch như sau: nhỏ từ từ axit boric vào axit flohidric, khuấy đềuđến khi hòa tan hoàn toàn Sau đó dùng phoi sắt hòa tan trong axit floboric Lọc rồithêm các chất còn lại và điều chỉnh pH của dung dịch

Lưu ý khi pha chế có HF rất độc nên phải pha chế trong tủ hút và đựng dung dịch

mạ trong các dụng cụ bằng nhựa

2.5 Mạ Crom [1,4,5]

2.5.1 Đặc điểm của lớp mạ crôm

Crôm là kim loại có thế điện cực tiêu chuẩn là -0,744V Tuy thế rất nhỏ nhưngkim loại này lại không bị ăn mòn bởi không khí, bởi nhiều axit và kiềm như: khôngtan trong HCl và HNO3, nó chỉ tan trong HCl và H2SO4 nóng Nguyên nhân là trên bềmặt kim loại này có tồn tại một lớp oxit rất bền vững với các tác nhân oxi hóa

Đồng thời lớp mạ crôm lại có những tính chất cơ lý, hóa lý cũng như bềngoài đẹp mắt, có độ bóng cao và bền vững tới nhiệt độ đến 500oC Crôm có thể

mạ lên hầu hết tất cả các kim loại thông dụng Do đó crôm được ứng dụng rộng rãitrong công nghiệp mạ Được ứng dụng cho nhiều mục đích:

- Mạ trang trí bảo vệ: lớp mạ crôm ở trên lớp mạ đồng và niken có tác dụng chống

ăn mòn, làm cho bề mặt bóng đẹp Lớp mạ này thường sử dụng cho mạ trên ôtô, xemáy, xe đạp…

- Mạ crôm để tăng khả năng phản xạ ánh sáng của các chi tiết cần mạ Được dùng

để làm gương, kính phản chiếu

- Mạ để tăng tính chịu mài mòn cơ học Dùng trong công nghệ chế tạo máy

- Mạ phục hồi các chi tiết đã hỏng hoặc hết thời gian sử dụng đặc biệt là với cácchi tiết cần có độ cứng cao

- Độ dày lớp mạ theo các mục đích khác nhau như sau:

Mạ trang trí bảo vệ: 0,5 đến 9 micromet

Mạ để tăng độ mài mòn: 7 đến 60 micromet

Mạ để phục hồi có thể đến 500 micromet

2.5.2 Thành phần của dung dịch mạ crôm

Tùy theo mục đích của lớp mạ mà thành phần của các dung dịch mạ crômcũng thay đổi Có 6 dung dịch mạ cơ bản được sử dụng đó là các dung dịch sau:

Dung dịch mạ crôm tự điều chỉnh

Có thể dùng để mạ chống mài mòn, mạ trang trí bảo vệ, mạ phục hồi Thànhphần gồm:

 Dung dịch mạ crôm đen

Dùng để mạ các chi tiết của hệ quang học Độ dày lớp mạ từ 1,5 đến 2micromet Thành phần dung dịch gồm:

Amoni clorua Sắt oxalat

 Dung dịch mạ crôm màu trắng sữa

Dùng để nâng cao tính chịu mài mòn, chống gỉ, phục hồi kích thước của cácchi tiết Làm cho lớp mạ kín, khít Thường dùng trong công nghiệp hàng không,dụng cụ đo lường và dụng cụ y tế Thành phần gồm:

Các dung dịch mạ thông dụng là các dung dịch xyanua, feroxianua,sunfoxianua…

 Dung dịch xyanua: thành phần gồm

Muối phức bạc là muối phức của bạc và kali xianua tự do Muối phức bạc có thểnhận được bằng cách hòa tan muối bạc trong kali xianua Do có quá trình tạo phức

mà thế điện cực của bạc giảm xuống còn –0,369 V

Ngoài hai thành phần trên còn có cacbonat của kali hoặc natri Ion caccbnat có tácdụng làm tăng tính dẫn điện của dung dịch, tăng độ phân cực của anot

Chất tạo bóng được sử dụng phổ biến có các loại là: các chất hữu cơ có liên kếtđôi, hay liên kết ba (như xeton); các chất vô cơ chứa lưu huỳnh như CS2; các muối