Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính chất và chất lượng lớp mạ niken trong dung dịch watts

Mạ Niken ra đời và phát triển hàng năm nay. Ngày nay kỹ thuật mạ đã trở thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới, phục vụ một cách đắc lực cho mọi ngành khoa học kỹ thuật, sản xuất và đời sống văn minh của con người. Mạ Niken không chỉ nhằm mục đích bảo vệ kim loại nền khỏi bị ăn mòn mà còn có tác dụng trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho máy móc và đồ dùng cá nhân. Lớp mạ đạt yêu cầu là lớp mạ bảo vệ trang trí. Ở nước ta có nhiều cơ sở áp dụng kỹ thuật mạ đã và đang đóng góp đáng kể vào việc bảo vệ, trang trí các tri tết máy không bị môi trường ăn mòn nhiệt đới (nóng ẩm) phá hủy. Nhiều cơ sở có khả năng tạo được lớp mạ có chất lượng tốt, đáp ứng được phần nào nhu cầu kỹ thật sản xuất trong nước

Trước hết, em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Th.s.Nguyễn Thị Đông,

người đã quan tâm và trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này Em cũngxin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Công Nghệ Hóa Học

và Môi Trường, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Hóa Họctrường Đại Học SPKT Hưng Yên, những người đã dạy dỗ, trang bị cho emnhững kiến thức bổ ích trong bốn năm học vừa qua Vốn kiến thức được tiếp thutrong quá trình học không chỉ làm nền tảng cho quá trình làm đồ án tốt nghiệp

mà còn là hành trang quý báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin Nhân đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, nhữngngười thân đã cổ vũ, động viên tiếp thêm cho em nghị lực để em thực hiện đồ ánmột cách tốt nhất

Mặc dù đã rất cố gắng xong do thời gian có hạn và kiến thức thực tế còn ít

ỏi nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được

sự góp ý của thầy cô và các bạn để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em mong với sự nỗ lực của bản thân tuy nhỏ nhưng qua bản đồ án này sẽgóp phần vào sự phát triển ngành mạ nói riêng cũng như góp phần vào sự pháttriển của khoa học Việt Nam nói chung

Sinh viên

Vũ Thị Minh Hảo

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

LỜI NÓI ĐẦU

Mạ Niken ra đời và phát triển hàng năm nay Ngày nay kỹ thuật mạ đã trởthành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới,phục vụ một cách đắc lực cho mọi ngành khoa học kỹ thuật, sản xuất và đờisống văn minh của con người

Lớp mạ Niken trên bề mặt các chi tiết máy, dụng cụ sinh hoạt, phươngtiện sản xuất, giao thông vận tải khai thác mỏ địa chất, thông tin liên lạc kỹ thuậtđiện, điện tử, cơ khí chính xác, thiết bị y tế, dụng cụ phòng thí nghiệm, trang tríbao bì v v

Mạ Niken không chỉ nhằm mục đích bảo vệ kim loại nền khỏi bị ăn mòn

mà còn có tác dụng trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho máy móc và đồdùng cá nhân Lớp mạ đạt yêu cầu là lớp mạ bảo vệ - trang trí

Ở nước ta có nhiều cơ sở áp dụng kỹ thuật mạ đã và đang đóng góp đáng

kể vào việc bảo vệ, trang trí các tri tết máy không bị môi trường ăn mòn nhiệtđới (nóng ẩm) phá hủy Nhiều cơ sở có khả năng tạo được lớp mạ có chất lượngtốt, đáp ứng được phần nào nhu cầu kỹ thật sản xuất trong nước.Chính vì vậy

chúng em tiến hành nghiên cứu đề tài:“Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính chất và chất lượng lớp mạ niken trong dung dịch Watts”

Với những kiến thức tích luỹ được trong quá trình học tập và sự chỉ dẫntân tình của Cô Nguyễn Thị Đông đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệpnày

Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên ngày 20 tháng 10 năm 2014

Sinh viên

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨUTRONG VÀ

NGOÀI NƯỚC 1.1.Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Năm 1837, G Bird thông báo đã mạ được kền từ dung dịch clorua haykền sunfat trong vài giờ thu được lớp mỏng kền kim loại trên điện cực bạch kim.Năm 1840, J Shore đã nhận bằng sáng chế đầu tiên ở Anh về mạ kền từ dungdịch nitrat Bắt đầu từ đó,nhiều nhà nghiên cứu đã công bố các kết quả nghiêncứu của mình về mạ kền Năm 1841, A Smee người Anh đăng tin về các nghiêncứu mạ kền của mình,cũng năm đó De Ruolz người Pháp tiến hành thí nghiệm

mạ kền từ muối clorua và nitrat nhưng không thành công vì hóa chất dùng chứanhiều tạp chất và lớp mạ dễ bong khỏi nền Sau đó năm 1842- 1843, Boettgerngười Đức đã mạ kền thành công từ dung dịch muối kép kền – amonsunfat.Bằng dung dịch này,năm 1848-1849, Roseleur đã mạ được lớp mạ kền cóchất lượng tốt cho nhiều sản phẩm khác nhau và được ứng dụng rộng rãi suốt 6-

7 thập kỷ sau đó.Năm 1855, G Gore Becquered cũng cho in tài liệu tỉ mỉ vềnghiên cứu dung dịch mạ trung tính Niken –amon sunfat này

Năm 1869, I Adams người Mỹ đã công bố chất điện giả mạ Niken củamình bao gồm Niken _amonsunfat hay Niken amonclorua.Ông cũng đã khaitrương một cơ sở mạ Niken có quy mô công nghiệp đầu tiên và cũng là ngườiđầu tiên trong việc phát hiện ra những tác hại nghiêm trọng của các tạp chấttrong bể mạ Niken khi ông dùng anot kền hòa tan loại đúc có lẫn nhiều silic,sắtcacbon.Năm 1878, E Weston công bố bằng sáng chế,trong đó đè nghị cho thêmaxit boric vào dung dịch mạ Niken để được lớp mạ có màu trắng sáng và duy trìđược độ axit thích hợp trong thời giam làm việc lâu dài.Năm 1879, Powell đãdùng phụ gia là axit hay xitric hay axit benzoic và nhận được bằng sáng chế của

MỸ năm 1880 về việc dùng Niken photphat và natri diphotphat để mạ.Năm

loại muối và axit cú thể dựng trong mạ Niken nhờ đú đó cú sự thay đổi mới vềcụng nghệ mạ,trong đú cú cả việc bổ sung axit sunfuric vào chất điện giải,chớnhnhờ cỏc phỏt kiến này cú thể mạ được lớp mạ Niken khỏ dày cho đến nay vẫncũn ỏp dụng.Năm 1878, ụng W Planhauser đó xuất bản quyển sổ tay mạ điệnđầu tiờn để hướng dẫn thực hành mạ điện lờn kim loại,trong đú đề cập đến mạkền từ dung dich muối đơn (kền sunfat),năm 1891 Canning người Anh thụngbỏo họ đó sản xuất được cỏc muối và anot Niken khụng lẫn đồng và sắt.Năm

1899, ụng W Pfanhauser đó trỡnh bày một luận ỏn “Về sự hoạt động điện húacủa muối kền _amonsunfat.Tỏc phẩm này cú tỏc dụng tốt trong phỏt triển mạkền Năm 1911, luận ỏn của Angermann(Đức) là một dấu ấn đậm nột về cỏc hiệntượng catot xảy ra trong khi mạ Niken

Theo tập hợp tác giả E.A Parlaton, M.Raptakis, N Spyrellistrong bài “Synergistic effect of 2- Butyne – 1,4 – diol (BD) andPulse plating on the structure and properties of nickelnanocrystalline deposits [8], tác giả đã đa ra là sự định hướng -

ưu tiên và kích thước của tinh thể Niken, độ cứng tế vi của lớpmạ là phụ thuộc vào cách áp đặt dòng điện (một chiều hayxung) cũng nh nồng độ BD trong bể mạ Trong suốt quá trìnhkết tủa, phân tử butindiol 1,4 được hấp phụ lên trên bề mặt Ni

và xúc tác quá trình hydro hóa xảy ra của các liên kết bão hòacủa phân tử butindiol 1,4, dẫn đến sự tăng của giá trị pH mặtphân giới làm cho giá trị pH cục bộ tăng lên làm kết tủa Ni(OH)2

( Ni(OH)2 sinh ra khi pH=6,3 thúc đẩy các hạt kết tủa lớn lêndạng đặc biệt và từ đó dẫn đến sự định hướng ưu tiên củatinh thể và kết quả tạo ra lớp kết tủa có ứng suất lớn với lượng hạttinh luyện đáng kể Kết quả cho thấy khi sử dụng dòng mộtchiều thì thêm vào bể một lượng butindiol 1,4 giúp cho tinh thể

mạ Ni định hướng tốt hơn theo hướng làm bề mặt mạ bằngphẳng Sự có mặt của butindiol 1,4 không chỉ ảnh hưởng đến

sự tinh luyện hạt và sự biến đổi độ cứng, khi tăng nồng độbutindiol 1, 4 thì thu đợc kích thước tinh thể càng nhỏ mịn vàkhi nồng độ butindiol 1,4 đạt 1mmol/l thì kích thước tinh thể

đạt đến 50mm kết tủa màu, xỉn Về độ cứng ban đầu khităng lượng butindiol 1,4 thì độ cứng tế vi HV giảm đạt cực tiểukhi Cbutindiol = 0,25mmol/l sau đó độ cứng tăng dần khi tăng lư-ợng butindiol 1 -4

Sự giảm đáng kể độ cứng tại Cbutindiol = 0,25mmol/l trong

sự so sánh với độ cứng của lớp mạ đợc tạo ra trong sự vắng mặtcủa butindiol có thể kết hợp với sự tăng chất lượng một cách

đáng kể của cấu tạo như hình vẽ

Hỡnh 1 Ảnh hưởng của nồng độ Butadiol đến độcứng tế vi và kớch thước hạt

Hỡnh 2 Ảnh hưởng của nồng độ Butadiol đến RTC 200 (%)

Xét sự ảnh hưởng của glyerin đến điện kết tủa Ni:

Được tập hợp tác giảE.M.Oliveira, G.A.Finatzi, I.A.Carlos trong bài

“Influence of glyxerol, mannitol and sorbitol onelectrodeposotion of nickel from a Watts bath and on the nickelfilm morphology[8] Theo tập hợp tác giả này thì sự có mặt củacác polyalcal nói chung hay glyxerol nói riêng là quan trọng Nó

ảnh hưởng đến động học nhưng không ảnh hưởng đến nhiệt

động học của quá trình kết tủa, năng suất của các bể mạ cóchứa các polyalcal này cao (≈95%) lớp kết tủa thu được sạch vàsáng Màng Ni đạt được không có vết nứt, tạo ra màng Ni nhẵn

1.2.Tỡnh hỡnh nghiờn cứu trong nước

Tập thể tác giả Ngô Thị ánh Tuyết, Nguyễn Ngọc Phong,Nguyễn Viết Huệ (Viện khoa học vật liệu) đã nghiên cứu về

ảnh hưởng của các hạt trơ đến tính chất của lớp mạ CompositNiken trong bài “nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt trơ đến

hạt trơ kích thước micro có nguồn gốc tự nhiên như tro trấu, trobay ( chứa > 80% SiO2) đợc sử dụng cho lớp mạ Niken composittrong bể Watts để tăng độ chịu mài mòn, chống ăn mòn vàtăng độ cứng của lớp mạ Kích thước của tro trấu và tro baykhoảng từ 4 – 13 cm, các tính chất của lớp mạ composit chứatro bay và tro trấu đợc so sánh với lớp mạ chứa SiC và nikenthường Những kết quả nghiên cứu đã chỉ ra sự có mặt củacác hạt trơ trong lớp mạ đã làm bề mặt vật mạ mịn đẹp hơnnhiều so với lớp mạ niken thường Độ cứng của lớp mạ tăng lên

đáng kể từ 230HV đối với Ni thường lên 350HV với tro trấu,300HV với tro bay và 405HV với SiC tương ứng với nồng độ 50g/l.Tổn hao trọng lượng giảm từ 1,8mg/cm2 đến 0,5mg/cm2 Đồngthời sự có mặt của các hạt trơ đã làm tăng thụ động của lớp mạ,mật độ dòng ăn mòn và mật độ dòng thụ động giảm đi hàngngàn lần so với lớp mạ Ni thường, điện thế ăn mòn và điện thế

ăn mòn pitting dịch chuyển về phía dơng theo chiều tăngnồng độ hạt trơ trong dung dịch mạ

Tỏc giả Bựi ThịThanh Huyền, Phạm Ngọc Hiệu: Nghiờn cứu chế tạo

màng Niken catot trờn điện cực nhụm.[7]

Đề tài tập trung nghiờn cứu nguồn cung cấp ion niken là cỏc muối NiCO3,Ni(OH)2,NiCO3 n Ni(OH) 2.Kết quả nghiờn cứuđó khảo sỏt cỏc yếu tố sau:+ Ảnh hưởng của mật độ dũng tới khối lượng niken điện phõn và chất lượng bềmặt màng Niken, kết quả cho thấy điện phõn ở chế độ điện ỏp 5V, mật độ dũng

là 5 A/dm 2 cho hiệu quả tốt nhất về màng niken

+ Ảnh hưởng của độ pH ban đầu và mật độ dũng đến chất lượng kết tủa nikenkim loại

Kết quả cho thấy: khi pH= 2 thế điện cực của H2lớn hơn của Ni cho nên nó dễdàng phóng điện tạo thành dạng bọt khí, còn khi pH =2,5 thế điện cực H2 xấp xỉ

Ni nhưng vẫn cao hơn của Ni cho nên vẫn còn chút bọt khí lẫn trong tấm màngniken catot).Khi pH ≥ 3 thế điện cực của Ni2+ bắt đầu vượt cao trội hơn H+lúcnày hầu như chỉ có Ni2+ phóng điện, tấm màng phảng không còn hiện tượng rỗbọt khí

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu đến tình trạng bong nứt.Kết quả cho thấy:Nhiệt độ dung dịch là một thông số vô cùng quan trọng quyết định đến chấtlượng bề mặt tấm màng Sự chênh lệch nhiệt độ quá mức sẽ dẫn đến hiện tượngsốc nhiệt gây nên sự bong nứt

+ Ảnh hưởng của nguyên liệu cung cấp nguồn ion Ni2+ đến lượng Niken kếttủa.Kết quả cho thấy: sử dụng muối cacbonat bazo niken NiCO3.n Ni(OH)2 làmnguyên liệu cung cấp ion Ni2+choquá trình điện phân niken là thích hợphơncả.Muối cacbonatbazo niken cho một lượng niken kết tủa lớn hơn hẳn so vớiviệc sử dụng muối bazo niken, nhờ vậy mà có thể giảm được tiêu hao điện năng,thời gian điện phân, nâng cao năng suất và cải thiện sự đồng đều bề mặt củatấm màng niken điện phân trên điện cực trơ titan

+ Nghiên cứu ảnh hưởng của điện cực trơ đến năng suất điện phân tấm màngniken catot.Kết quả cho thấy: sử dụng điện cực trên cơ sở nền chì nhưng thànhphần hợp kim khác nhau dùng để điện phân sản xuất niken kim loại cho đến khihao mòn không thể dùng được.Mẫu điện cực cho chất lượng catot niken caohơn, mức độ phẳng mịn hơn hẳn

+ Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch ban đầu đến hình dạng bề mặt tắmmàng.Kết quả cho thấy: Khi nồng độ kim loại tương đối cao lại có thể xảy rahiện tượng phân cực kết tinh điện hóa, sau khi kim loại phóng điện bám vàomột vị trí nào đó trên catot và hình thành một nguyên tử kim loại hấp thụ

+ Ảnh hưởng của độ sạch dung dịch qua các chu kỳ điện phân đến sự bong

phân được khảo sát qua ảnh SEM mặt cắt của tấm niken nguyên vẹn sau chu kỳđiện phân.

CHƯƠNG II: TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA MẠ NIKEN 2.1 Cơ sở lý thuyết mạ điện [1]

2.1.1 Sự hình thành lớp mạ điện.

2.1.1.1 Điều kiện tạo thành lớp mạ.

Mạ điện thực chất là một quá trình điện phân Quá trình tổng quát là:

Trên anot xảy ra quá trình hòa tan kim loại anot:

ηc = φcb - φ = ηnđ + ηđh + ηkt

Trong đó:

ηc: quá thế tổng cộng ở catot

φcb: điện thế cân bằng của catot

φ: điện thế phân cực catot (đã có dòng i)

ηđh: quá thế chuyển điện tích

ηkt: quá thế kết tinh

Do đó, điện kết tủa kim loại trên catot sẽ chỉ diễn ra khi nào điện thế catotdịch chuyển khỏi vị trí cân bằng về phía âm một lượng đủ để khắc phục các trởlực nói trên

Hình 3: Sơ đồ bể mạ

2.1.1.2 Cơ chế tạo thành lớp mạ điện.

Điều kiện xuất hiện tinh thể:

Lớp mạ điện có cấu trúc tinh thể rất điển hình, vì thế trong quá trình khửcatot các kim loại được gọi là quá trình điện kết tủa kim loại, mà trong thực tếthường được gọi là mạ điện Lớp mạ có cấu trúc tinh thể càng nhỏ mịn xít chặtthì chất lượng của nó càng cao

Giống như các quá trình kết tinh từ dung dịch quá bão hòa, từ chất nóngchảy… thì động học của quá trình bị chi phối bởi hai yếu tố chính: tốc độ tạomầm tinh thể v1 (hay các trung tâm kết tinh) và tốc độ phát triển các mầm tinhthể đó v2

+ Nếu v1 > v2 thì tinh thể tạo thành nhỏ mịn cho lớp mạ kín, sít, chặt, cứng

+ Nếu v1 < v2 thì tinh thể tạo thành thô, to cho lớp mạ mềm, xốp, hở

Trong trường hợp kết tinh từ dung dịch quá bão hòa thì yếu tố quyết địnhtốc độ tạo mầm tinh thể là độ quá bão hòa β của dung dịch, biểu thị bằng tỷ số: β= C/C0

Trong đó: C – Nồng độ của dung dịch quá bão hòa

C0 – Nồng độ cân bằng của dung dịch bão hòa

Nếu β càng lớn hơn 1, tốc độ tạo mầm càng lớn và do đó tinh thể trong kếttủa càng nhỏ

Trường hợp kết tinh từ chất nóng chảy thì độ quá nguội giữ vai trò của βnói trên

Đối với trường hợp điện kết tủa kim loại trên catot thì yếu tố quyết địnhđến tốc độ xuất hiện mầm tinh thể β là tỷ số giữa mật độ dòng điện catot Dc vớimật độ dòng trao đổi i0:

β= Dc / i0

Vì dòng điện i0 phụ thuộc vào bản chất kim loại, nên ở cùng mật độ dòngđiện catot Dc thì kim loại nào có i0 bé hơn sẽ cho lớp mạ có tinh thể nhỏ mịnhơn, và ngược lại

Đối với cùng một kim loại (i0 = const), nếu tăng mật độ dòng catot Dc

(trong một giới hạn nào đó) cũng sẽ được tinh thể nhỏ mịn

Liên hệ với phương trình Tafel:

η= a + blgDc

Thấy rằng i0 (ẩn trong a) và Dc đều ảnh hưởng đến phân cực catot η Vậynếu i0 và Dc đã có thể làm tăng được β thì cũng sẽ phải làm tăng η, bởi lẽ tăng βhoặc η đều cho cùng một kết quả là kết tủa tinh thể nhỏ mịn

Như vậy nếu β>> 1 thì v1>> v2, tức càng tăng Dc trong một giới hạn nào đóthì tinh thể càng nhỏ mịn

Suy rộng ra mọi yếu tố làm tăng phân cực catot đều làm cho lớp mạ có tinhthể nhỏ mịn, và ngược lại Trong thực tế điện phân có rất nhiều yếu tố (ngoài i0

dịch, chế độ điện phân, điều kiện công nghệ làm tăng phân cực catot đến mức

độ thích hợp cũng đều thu được kết tủa có cấu tạo tinh thể và chất lượng lớp mạtheo ý muốn

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất lớp mạ.

2.1.2.1 Ảnh hưởng của thành phần chất điện giải.

Chất điện giải sử dụng trong mạ điện thường là dung dịch muối đơn hoặcmuối phức cùng với các chất hoạt động, phụ gia khác

Dung dịch muối đơn.

Dung dịch muối đơn còn gọi là dung dịch axit Cấu tử chính của dung dịchnày là muối của kim loại mạ với các axit vô cơ, hoà tan nhiều và phân ly hoàntoàn thành ion tự do trong dung dịch nước Vì vậy khi tiến hành điện phân, bìnhthường thì:

- Do nồng độ của cation dồi dào nên phân cực của nồng độ không lớn lắm

- Do cation chỉ có vỏ hiđrat (liên kết yếu) nên phân cực hoá học nhỏ (trừ

Fe, Ni, Co)

Chính vì vậy khi mạ thường thì phân cực catốt (φc) thấp lớp mạ thu đượcvới tinh thể thô to, lớp mạ sần sùi, chiều dày không đều Nhưng riêng với nhóm

Ni, Co, Fe dòng trao đổi i0 của các kim loại này nhỏ, do vậy mà tốc độ tạo mầmlớn hơn tốc độ phát triển mầm, quá thế kết tinh lớn làm quá thế catốt lớn, lớp mạbóng mịn, tinh thể nhỏ và sít chặt, chất lượng lớp mạ cao ngay từ dung dịchmuối đơn

Các dung dịch muối đơn cho hiệu suất lớn và càng cao khi dòng điện cànglớn tốc độ mạ cao Thường dùng để mạ cho các vật có hình dạng đơn giản

Ion phức được hình thành ngay từ khi pha chế dung dịch từ các cấu tử ban đầu.Lúc đó cation kim loại kết hợp với các ligan tạo thành các ion phức Ion kim loại

mạ là ion trung tâm trong nội cầu phức

Hoạt độ của ion kim loại giảm hẳn so với ở dạng tự do và ở dạng hyđrathoá nên quá thế khuếch tán lớn, do kích thước của ion phức lớn hơn nhiều sovới ion hyđrat hoá

Quá trình khử của ion phức cũng rất phức tạp, hiện nay có hai quan điểm:

Quan điểm thứ nhất cho rằng ion phức phân ly thành các ion đơn giản rồimới phóng điện trên catốt tạo thành lớp mạ Ví dụ như phức CN- với ion kimloại hoá trị 1 KMe(CN)2  K+ + Me(CN)-

Thực vậy: quá trình phân ly ion phức có thể viết:

Do phân cực catốt dịch chuyển mạnh về phía âm làm cho đường cong phâncực ngả, nên đạt tới điện thế phóng điện của nước hoặc ion hidro, hidro giảiphóng nhiều làm cho hiệu suất thoát kim loại giảm mạnh.

Kết quả của hai hiện tượng tăng phân cực catốt và thoát hidro Khi tăng Dc

mà tốc độ mạ ở chỗ có mật độ dòng điện cao hơn trở nên gần với chỗ mà tốc độ

mạ ở chỗ có hiệu suất dòng điện thấp hơn Nhờ vậy mà lớp mạ dày đều hơn, mịn

và sít chặt

Ảnh hưởng của nồng độ chất điện phân.

Nồng độ của cấu tử chính cung cấp ion kim loại mạ ảnh hưởng rất nhiềuđến chất lượng lớp mạ

- Tăng nồng độ ion kim loại kết tủa: lúc đầu khi mạ, số mầm tinh thể sinh

ra nhiều bề mặt catốt rất hoạt động và diện tích tăng lên, nhưng đồng thời làmcho mật độ dòng thực giảm xuống làm ngưng trệ sự phát triển của nhiều tinhthể, chỉ một số tinh thể phát triển mạnh phủ lấp các tinh thể còn lại kém pháttriển Do đó lớp mạ thu được tinh thể thô to, xốp

Mặt khác theo phương trình điện thế điện cực:

- Giảm nồng độ ion kim loại:

Nồng độ ion kim loại giảm thì làm tăng phân cực catốt thu được lớp mạ mịn, sítchặt, tinh thể nhỏ Nhưng không thể giảm một cách tuỳ ý vì khi giảm nồng độ sẽlàm độ dẫn điện của dung dịch giảm, thu hẹp khoảng mật độ dòng điện mạ (igh

giảm), tốc độ mạ chậm và đặc biệt lớp mạ sẽ bị gai cây hoặc cháy

Vì vậy khi tăng hay giảm nồng độ ion kim loại mạ thì đều có các ưu nhượcđiểm

Để tận dụng các ưu điểm này ta tìm cách để giảm hoạt độ của ion kim loạiphóng điện xuốngbằng cách dùng ion phức

Ảnh hưởng của chất đệm.

Để thu được lớp mạ đẹp đồng đều ta phải khống chế chế độ điện phân như

Dc, t0, và pH Nhiều dung dịch mạ chỉ làm việc trong một khoảng pH nhất định,nên khi mạ người ta dùng các chất đệm cho vào thành phần dung dịch mạ đểkhống chế pH Các chất đệm có thể là các axít yếu như H3BO3, phèn nhôm…hoặc các chất hữu cơ như axetic nitric…

Một chất đệm tốt sẽ giúp cho dung dịch không bị vẩn đục do sinh rahidroxit khi pH tăng cao, hoặc giảm lượng khí H2 sinh ra khi pH giảm xuống.Các hidroxit và hidro sinh ra làm cho lớp mạ kém chất lượng, rỗ nhiều

Chất dẫn điện.

Chất dẫn điện được cho vào dung dịch để tăng độ dẫn điện của dung dịch,chúng không tham gia vào quá trình phóng điện ở catốt hay anốt mà chỉ có tácdụng chuyển điện tích trong dung dịch, giảm điện thế bể, giảm nhiệt Jun thoát ra

và do đó có khả năng mạ ở cường độ dòng cao hơn

Các chất này có thể là các axit hay muối của các kim loại kiềm, kiềm thổ

mà có anion cùng với anion của kim loại kết tủa Ví dụ: Na2SO4, MgSO4,

H2SO4…

Một số chất dẫn điện tốt sẽ làm cho lớp mạ không bị cháy khi mạ ở mật độdòng lớn có khả năng làm tăng phân cực catốt, giảm phân cực anốt nhất là khinồng độ của ion kim loại mạ cao, hoặc có khả năng đệm Do đó mà lớp mạ cókhả năng dẫn điện tốt hơn

Chất bóng.

Chất bóng là chất giúp cho lớp mạ tăng độ bóng hoặc tăng cơ tính cho lớp

mạ, chúng thường là các lớp chất hữu cơ hoặc vô cơ và ngày càng được sử dụngrộng rãi nhất là trong mạ Cu, Ni, Zn…

Người ta chia chất bóng làm hai loại:

- Chất bóng loại một:

Chất này chỉ cho lớp mạ có độ bóng cao khi nền có độ nhẵn khá cao Một

số chất có khả năng giảm ứng suất nội Tác dụng làm bóng như sau: tạo điềukiện sinh ra tinh thể nhỏ mịn, làm đồng đều tinh thể và định hướng một mặt nào

đó của tinh thể song song với bề mặt catốt Do đó bề mặt trở nên nhẵn bóng.Phân tử của các chất này có chứa nhóm =C-SO2-, công thức tổng quát là

R1-SO2- R2 Trong đó R1 là vòng thơm có một hay nhiều nối đôi như benzen,toluen…, R2 là các nhóm chức như: -OH, -NH2, =NH, -H…

Các chất điển hình là: disunanaptalen, etylen, Sunfomic, toludinsunfomic,sacarin…

- Chất bóng loại hai:

Chất bóng này còn gọi là chất san bằng, cho độ bóng của lớp mạ cao ngay

cả khi nền chưa đạt độ bóng yêu cầu, nhưng làm tăng ứng suất nội và độ giòncủa lớp mạ Vì vậy ta có thể dùng kết hợp với chất bóng loại một nào có khảnăng giảm ứng suất nội, hoặc cho ứng suất nội ngược chiều với ứng suất nội củachất san bằng gây ra để triệt tiêu ứng suất

Cơ chế làm bóng như sau: chất san bằng tập trung vào những đỉnh lồi vi

mô của catot, cản trở kết tủa tại những điểm đó, nhờ đó mà những rãnh xước,vết… có cơ hội được san bằng

Các chất san bằng thường là các chất hữu cơ có chứa một hay nhiều nối đôi

và trong phân tử có chứa các nhóm: >C=O, >C=C<, -C=C-, >C=S, -N=N-.Nhiều chất hoạt động có đồng thời cả hai tính chất làm bóng và san bằng.Hiệu quả nhất là những chất trong phân tử có đồng thời cả hai nhóm trên Cácchất san bằng quen thuộc là 1,4- butadiol, tioure, curamin…

Các chất bóng tiêu thụ trong quá trình mạ và được bổ sung định kì, đồngthời phải khống chế nhiệt độ, pH, Dc và thành phần dung dịch để phát huy caohiệu quả của chất bóng

Chất thấm ướt.

Chất thấm ướt có tác dụng thấm ướt bề mặt vật mạ, làm giảm sức căng bềmặt của các bọt khí thoát ra trên lớp mạ, làm cho các lớp khí thoát nhanh tránhhiện tượng làm rỗ lớp mạ các chất thường dùng trong bể mạ Ni như: laurinsunphat, alkylsunphat, rượu etylic…

Chất hữu cơ.

Các chất hữu cơ cho vào dung dịch mạ thường được dùng rộng rãi trong

mạ Các chất hữu cơ với hàm lượng nhỏ, nhưng chúng làm tăng phân cực catot,thay đổi cấu trúc lớp mạ, cho nên được lớp mạ mịn, bóng Chất hữu cơ chia làm

3 loại: chất làm bóng, chất san bằng, chất thấm ướt Chất làm bóng có thể tạonên lớp mạ bóng, chất san bằng làm cho lớp mạ bằng phẳng, bổ sung chỗ lồilõm của kim loại nền, đồng thời làm tăng độ bóng lớp mạ Chất thấm ướt làmtăng tính thấm ướt bề mặt, đề phòng sinh ra điểm rỗ và lỗ xốp Các chất hữu cơthường dùng là: Gelatin, curamin, 1,4-butindiol, các dẫn xuất…

Khi cho chất hữu cơ vào phải lựa chọn cẩn thận, nghiên cứu tỉ mỉ tác dụngcủa nó, nếu không sẽ gây ra hiệu quả không tốt

Chất chống thụ động anốt.

Đa số các quá trình mạ đều sử dụng anot hòa tan để bù vào nồng độ ionkim loại mạ bị mất do đã tham gia phản ứng điện cực trên catot Nhưng hiệntượng bất lợi hay gặp là anot bị thụ động, khi đó trên anot bị phủ một lớp muối,lớp hydroxit hoặc lớp oxit khó tan Lớp này che kín một phần hay toàn bộ bềmặt anot, làm cho diện tích hoạt động của anot bị thu hẹp, phân cực anot tănglên, dẫn đến thoát khí oxi trên anot, làm cho anot thụ động trầm trọng hơn

Để khắc phục hiện tượng này người ta cho vào dung dịch mạ chất chốngthụ động anot Chúng có tác dụng ngăn cản việc hình thành các hợp chất khó tanbám trên anot

Ví dụ: mạ Ni sử dụng Cl-, mạ Cu xyanua sử dụng ion SCN

-Tăng diện tích anot để hạ mật độ dòng điện anot, tăng nhiệt độ và khuấydung dịch… Cũng là các biện pháp hỗ trợ tích cực để chống thụ động anot.

Tạp chất.

Tạp chất là thành phần không mong muốn nhưng khó tránh khỏi trongdung dịch kỹ thuật Chúng có thể là chất vô cơ, hữu cơ tồn tại ở dạng tan haykhông tan (keo, huyền phù, cặn…) Chúng có thể phóng điện hay hấp phụ trêncatot và lẫn vào lớp mạ gây lên nhiều tác hại như: bong, dộp, giòn, đen, sọc, gai,bột, rỗ…

2.1.2.2 Ảnh hưởng của chế độ điện phân.

Trong công nghệ mạ điện hiện nay để tăng cường quá trình mạ thường cácdung dịch mạ có nồng độ của ion kim loại mạ lớn, mạ ở mật độ dòng cao Đểthu được lớp mạ có chất lượng cao thường dùng nhiều loại phụ gia, chất bóngtiến hành ở nhiệt độ cao và khuấy trộn dung dịch mạnh Mỗi loại dung dịch mạđều có một chế độ mạ thích hợp riêng cho mình để thu được lớp mạ bóng mịn,tinh thể nhỏ mịn sít chặt…

mạ thu được sẽ bị cháy hoặc gai cây, hidro thoát ra nhiều làm giảm hiệu suất mạ,làm lớp mạ bị rỗ, bị giòn hidro

- Giảm mật độ dòng điện thì tốc độ mạ sẽ chậm, kết tủa gồm các tinh thểthô to không đều Vì vậy mà mỗi dung dịch mạ đều cho một khoảng mật độdòng điện làm việc, khoảng này càng rộng thì càng dễ thu được lớp mạ đồng

Ngày nay kỹ thuật dòng xung được đưa vào để mạ điện, phương pháp mạnày rất hiệu quả, lớp mạ thu được có tinh thể nhỏ mịn, sít chặt, rất đều Dòngxung được sử dụng trong vài ba giây hoặc đến 30 giây đầu tiên với mật độ dòngcao gấp 2-3 lần so với dòng bình thường hoặc cao hơn Trong thời gian đó mộtloạt các tinh thể sinh ra đều khắp bề mặt vật mạ, cả các chỗ khuất, khe lỗ trên bềmặt, khắc phục được hiện tượng lỏi khi mạ cho các vật có hình thù phức tạp.Dòng xung thường được áp dụng trong mạ Cr, Zn,Sn… Ngoài ra còn nhiềuphương pháp mạ hiệu quả khác nhau cho tốc độ mạ, chất lượng lớp mạ cao như:

mạ dòng đổi cực, dòng không đối xứng, dòng không liên tục…

Nhiệt độ.

Tăng nhiệt độ của dung dịch mạ làm tăng nồng độ của ion kim loại mạtrong dung dịch, tăng độ dẫn điện của dung dịch, giảm nguy cơ gây thụ độnganốt Vì vậy cho phép mạ ở mật độ dòng cao hơn, tốc độ mạ lớn hơn Nhưngtăng nhiệt độ của dung dịch thì quá trình phân ly của ion phức, ion hidrat tănglên làm giảm phân cực hoá học, quá trình đối lưu được thúc đẩy làm giảm phâncực nồng độ, do đó làm giảm phân cực catốt

Tóm lại: Tăng nhiệt độ mà các yếu tố khác không đổi thì lớp mạ thu được

có tinh thể thô, to Nhưng nếu tăng kết hợp với các yếu tố khác như mật độ dòngđiện… thì lại cho tốc độ mạ lớn hơn và tinh thể thu được rất nhỏ mịn

Sự ảnh hưởng của khuấy trộn dung dịch.

Trong quá trình mạ nồng độ của ion kim loại mạ ở lớp dung dịch sát catốtnghèo đi nhanh chóng Nếu như không kịp thời khôi phục lại thì sẽ gây ra phâncực nồng độ quá lớn, kéo theo các bất lợi như sau:

- Không dùng được mật độ dòng điện cao

- Lớp mạ dễ bị gai cây hoặc cháy

- Dung dịch bị phân lớp nồng độ theo chiều sâu của dung dịch hay củacatốt Ở catốt từ dưới lên dung dịch bị loãng dần dẫn đến lớp mạ khó đồng đều

Để khắc phục hiện tượng này cần phải khuấy trộn mạnh dung dịch để sanbằng nồng độ kịp thời trong toàn khối dung dịch, tăng hệ số khếch tán của cácion kim loại tới bề mặt điện cực Nhưng nhược điểm của khuấy trộn dung dịch

là làm giảm phân cực nồng độ tạo điều kiện hình thành tinh thể thô, to, xốp Vìvậy để khắc phục nhược điểm này phải kết hợp với việc tăng nhiệt độ và mật độdòng điện mạ, tạo điều kiện hình thành lớp mạ với tinh thể nhỏ mịn, sít chặt

Có thể khuấy trộn dung dịch bằng cách cho catốt chuyển động trong dungdịch hoặc sục khí nén, tuần hoàn dung dịch mạ…

Kết luận: Để nâng cao chất lượng mạ: tăng nồng độ Mn+, tăng Dc, tăng nhiệt

độ, tăng khuấy, lọc Nhưng chỉ tăng đến một mức độ nhất định, nếu tăng quá caocũng sẽ thu được lớp mạ có chất lượng không tốt

Khuấy lưu ý: sục khí nén, tránh dùng trong trường hợp mạ trong các dungdịch xyanua kiềm

2.1.2.3 Ảnh hưởng của vật liệu nền và thoát hidro.

Ảnh hưởng của trạng thái bề mặt kim loại nền.

Trong kỹ thuật mạ điện người ta rất quan tâm đến hai trạng thái nền đó là

độ nhẵn và độ sạch

* Độ sạch: Trước khi mạ bề mặt phải được gia công, xử lý bằng nhiều

phương pháp như cơ học, hoá học, điện hoá…sao cho bề mặt không còn gỉ vàcác lớp màng oxyt mỏng mới hình thành ngay trong quá trình gia công, cũngnhư loại bỏ hoàn toàn dầu mỡ cũng giống như các chất bẩn khác

Bề mặt của nền phải làm sạch như vậy mới giúp cho các nguyên tử kimloại mạ liên kết trực tiếp với nền, tham gia vào cấu trúc của nền, cho độ gắn bámcao

Nếu như thông số của chúng khác nhau không quá nhiều từ 2,5-12,5% và bề mặthoàn toàn sạch thì độ gắn bám là đạt cực đại, sự lai ghép epitaxy là rất hoàn hảo

* Độ nhẵn: Độ nhẵn của nền có ảnh hưởng rất lớn tới độ nhẵn bóng và vẻ

đẹp bên ngoài của các lớp mạ Bề mặt nền nhám, xước nhiều quá thì phân bốdòng điện sẽ không đều: Ở các chỗ lõm, rãnh sâu, mật độ dòng điện nhỏ tốc độ

mạ chậm nên dễ cháy hoặc gai lớp mạ Kết quả là độ nhám của nền được khuếchđại lên sau khi mạ Vì vậy bề mặt có nhẵn bóng thì mới thu được lớp mạ nhẵnbóng

Ảnh hưởng của bản chất kim loại nền.

Thông thường kim loại mạ và kim loại nền là hai kim loại có điện thế khácnhau:

- Nếu kim loại nền có điện thế dương hơn kim loại mạ thì khi bị ăn mònlớp mạ đóng vai trò anốt trong pin ăn mòn (kim loại mạ - dung dịch nền) và bị

ăn mòn, còn kim loại nền được bảo vệ cho tới khi lớp mạ tan hết Vì vậy tácdụng và khả năng bảo vệ của nó phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày, độ kín củalớp mạ tuy rất quan trọng nhưng không phải là chủ yếu Công nghệ điện kết tủa

- Nếu kim loại nền có điện thế âm hơn kim loại mạ thì tác dụng và khảnăng bảo vệ của nó phụ thuộc vào độ kín là chủ yếu, còn chiều dày chỉ là thứyếu Vì nếu có lỗ thủng vi pin sẽ tạo ra, trong đó nền với vai trò anốt sẽ bị pháhuỷ trước lớp mạ làm lớp mạ nhanh chóng bị bong ra khỏi nền Lớp mạ này gọi

là lớp mạ catốt Công nghệ điện kết tủa kim loại tạo lớp mạ catốt thì khá phứctạp Ví dụ mạ Cu lên sắt thép…khi đưa các kim loại nền vào bể mạ, chưa cấpdòng qua bể thì đã hình thành lớp mạ hoá học ngay trên nền lớp mạ bám dínhkém, do đó ngăn cản sự lai ghép (epitaxy) của lớp mạ với kim loại nền, kết quả

là lớp mạ bong ra dễ dàng sau khi mạ

Để khắc phục hiện tượng này phải áp dụng một trong các biện pháp sau:+ Dùng dung dịch phức để ion kim loại mạ phóng điện ở điện thế gần bằnghoặc âm hơn điện thế cân bằng của nền trong dung dịch ấy Ví dụ mạ đồng lênsắt thép từ dung dịch xyanua đã chuyển dịch điện thế phóng điện của đồng vềphía âm khoảng 0,9 - 1,0V so với dung dịch mạ sunfat

+ Mạ lót một lớp kim loại có điện thế trung gian giữa nền và lớp mạ catot

Ví dụ mạ Ni (-0,25V) lên nền sắt thép (-0,44V) rồi mạ đồng từ dung dịch sunfat(+0,34V) chồng lên

+ Thụ động bề mặt nền bằng phương pháp đặc biệt để làm tăng điện thếcủa nó lên rồi mạ lớp mạ catốt Ví dụ mạ Cu từ dung dịch sunfat trực tiếp lên sắtthép đã được xử lý trong HNO3 đặc, hoặc trong dung dịch có tính ức chế thíchhợp

+ Lợi dụng phản ứng đẩy giữa kim loại nền (âm hơn) với kim loại mạ(dương hơn) để giải phóng kim loại mạ Nếu tìm được điều kiện thích hợp thìlớp mạ hoá học vẫn đạt yêu cầu, và có thể sử dụng nó như một lớp mạ lót Ví dụnền Al (-1,67V) nhúng vào dung dịch zincát, do kết quả phản ứng đẩy, sẽ sinh ralớp mạ kẽm (- 0,76) sau đó có thể mạ tiếp Ni, Cu…

Ảnh hưởng của sự thoát hydro.

Mạ điện thường được tiến hành trong môi trường nước, nên phản ứng phụhay gặp nhất là ion H+ phóng điện Nguyên nhân làm hydro phóng điện đồngthời với kim loại mạ là do điện thế phóng điện của chúng là xấp xỉ nhau Cácdung dịch thường có điện thế phóng điện rất âm nên đạt tới điện thế phóng điệncủa hidro ngay cả trong môi trường kiềm Các kim loại mà có quá thế hiđro caonhư: Zn, Pb, Sn…cho dù có kết tủa từ dung dịch axit hydro vẫn không thoát rađược và hiệu suất dòng điện rất cao (xấp xỉ 100%) Còn các kim loại có quá thếhydro nhỏ như: Fe, Ni, Co…thì sự thoát hydro là rất dễ dàng

- Hydro thoát ra trên catốt gây ra nhiều tác hại cho lớp mạ như vào quátrình mạ như: giảm hiệu suất dòng điện, tiêu phí điện năng vào việc giải phónghydro vô ích, tốc độ mạ giảm

- Thay đổi pH của dung dịch:

Do phản ứng phụ catốt: 2H+ + 2e  H2

Làm H+ giảm đi mạnh ở lớp dung dịch sát catốt, pH tăng lên đủ lớn tạothành hydroxyt hoặc muối kiềm khó tan Chúng là các thành phần không tan lẫnvào lớp mạ sinh gai, sần sùi, cây…cấu trúc tinh thể lớp mạ bị xô lệch làm tăngứng suất nội Khắc phục hiện tượng này phải điện phân ở nhiệt độ cao, khuấymạnh dung dịch để tăng nồng độ của ion kim loại và của H+

+ Giòn hydro: Hydro vừa thoát ra tồn tại ở dạng nguyên tử rất dễ hấp phụbởi nhiều kim loại (nền và mạ), tạo ra hợp chất hydrua hoà tan trong kim loại tạothành dung dịch rắn hoặc chui vào các lỗ hổng trong cấu trúc tinh thể làm xôlệch mạng tinh thể gây nên cứng và giòn hydro, lớp mạ có ứng suất lớn dễ bonghoặc phồng rộp… giảm tác hại của hydro bằng cách ủ nhiệt sau khi mạ, hoặc tẩy

để đuổi nó ra khỏi kim loại, khuấy trộn và tăng nhiệt độ dung dịch mạ, tiến hành

mạ từ dung dịch muối đơn

- Rỗ lớp mạ: Hydro thoát ra bám trên bề mặt lớp mạ, lớn dần và tách ra nếu

loại mạ ở chỗ bỏm dớnh Khắc phục bằng cỏch tăng nhiệt độ mạ, khuấy trộndung dịch hoặc làm ướt bề mặt.

2.2 Mạ Niken

2.2.1 Tớnh chất của niken.

Niken (kền) là một trong những kim loại quan trọng nhất,thông dụng nhất sử dụng trong quá trình điện kết tủa (ngànhmạ điện ) Kền là kim loại có màu trắng bạc, dẻo, dễ cán dát và

đánh bóng Độ cứng của lớp mạ kền cũng nh cấu trúc tinh thểcủa lớp mạ phụ thuộc vào thành phần dung dịch và điều kiệnkết tủa Độ cứng của lớp mạ kền mờ dao động từ 2500 đến

4000 MPa, của lớp mạ kền bóng từ 4500 đến 5000 MPa Giới hạnbền là 400-500 MPa, độ dãn dài tơng đối là 40% Kền là mộttrong những vật liệu từ quan trọng có hệ số giãn nở vì nhiệtnhỏ nhất Tính sắt từ đợc bảo toàn đến 3580C Điện trở riêng0,07.10-6 Ωm Khả năng phản xạ ánh sáng là 58-62% Trọng lợngriêng 8,9g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy 14520C, có thể làm việc

đến 6500C Lớp mạ kền thờng cứng và giòn nếu đợc nung đến

9000C sẽ lại mềm và dẻo trở lại

Trọng lợng nguyên tử của Ni bằng 58,70 Trong các hợp chấtthờng gặp, Ni có hóa trị +2, trong một số chất khác Ni có hóatrị +3 Trong không khí, Ni dễ bị thụ động do bị phủ một lớpoxýt trong suốt, kín khít và rất bền vững Nếu trong khíquyển có chứa các hợp chất lu huỳnh, bề mặt kền sẽ nhanhchóng bị mờ đi Kền dễ bị ăn mòn trong nớc biển, trong H2SO4

và HCl loãng nhng lại thụ động trong HNO3 đặc Kền bền trongcác dung dịch kiềm và kiềm nóng chảy, các axít hữu cơ chỉtác dụng với kền khi tiếp xúc lâu ngày với nó Kền không tác

dụng với N2 ngay cả khi nhiệt độ tăng đến 14000C Kền khônglàm hỏng các Vitamin, không độc.

Kền có khả năng hấp phụ khí khá lớn, cũng chính vì thế

mà cơ tính của lớp mạ kền kém đi Kền có thể mạ lên Fe, Cu,

Ti, Al và các hợp kim của chúng, cũng có thể mạ lên vật liệu phikim nh gốm sứ, thủy tinh, chất dẻo

Điện thế tiêu chuẩn của kền là -0,25V so với điện cựchyđrô tiêu chuẩn Trong mọi môi trờng kền đều là lớp mạ catốt

đối với sắt thép do đó điều kiện cơ bản để bảo vệ sắt thépkhông bị ăn mòn dới tác dụng của môi trờng bên ngoài là lớp mạphải kín, không có châm kim, lỗ xốp Lớp mạ kền càng mỏngthì độ xốp càng lớn nhất là lớp mạ kền bóng Để lớp mạ đợc xem

là hoàn toàn kín, chiều dày lớp mạ phải đạt 20-30μm Nhng kền

là kim loại khá đắt, quý hiếm nên cần phải giảm bớt chiều dàycủa lớp mạ bằng cách mạ lót đồng: vừa dễ kín, vừa rẻ hơn,chiều dày lớp đồng không vợt quá 50% chiều dày tổng các lớpmạ [1]

Với các đặc điểm nh trên thì điện kết tủa Ni là một

ph-ơng pháp đợc sử dụng rộng rãi xử lý hoàn thiện bề mặt ứngdụng trong trang trí, làm nền, tăng vẻ đẹp bên ngoài, kéo dàituổi thọ cải thiện tính năng làm việc của vật liệu Điện kết tủacủa Ni còn đợc ứng dụng trong kiến trúc, đúc điện [1]

Điện kết tủa Ni trong trang trí (mạ Ni trang trí ): Dungdịch mạ Ni trang trí chứa phụ gia hữu cơ để hỗ trợ quá trìnhlắng nên thu đợc lớp mạ Ni sáng bóng nh gơng có thể kết lắngngay trong dung dịch Lớp phủ đơn có lợi nhng chỉ thích hợp

những vật dụng khác trong nhà Lớp phủ Ni kép đợc tìm tòi để

đáp ứng nh cầu bảo vệ ăn mòn vật liệu trong điều kiện khắcnghiệt và rất khắc nghiệt dùng cho vật ngoài trời, bộ phận xehơi, xe tải, xe gắn máy và xe đạp

2.2.2 Ứng dụng của niken.[1]

Nhiều ứng dụng lớp mạ Ni và hợp kim Ni mà không dùng vớimục đích trang trí mà đợc chuyên dùng để bảo vệ vật liệukhỏi bị ăn mòn, cải thiện chống mài mòn và các tính chất bềmặt khác: Mạ Ni có liên quan đến pin điện đợc cung cấp nănglợng bằng các pin điện có chứa Ni Công nghệ điện tử đã sửdụng mạ Ni để cản trở sự khuyếch tán của lớp kim loại quý bêndới Hợp kim Fe-Ni đợc ứng dụng trong máy tính và các thiết bị

điện tử khác Mạ liên tục khung thép thân ô tô bằng lớp phủ Ni

-Zn đã tạo ra thị trờng mới quan trọng cho Ni tiếp tục phát triểnvì yêu cầu đặt ra cho vật liệu công nghiệp gia tăng

Điện kết tủa Ni ứng dụng trong kỹ thuật đúc điện tạo racác sản phẩm mạ Ni mà rất khó hoặc không thể làm bằng cácphơng pháp khác.Các ứng dụng sản phẩm Ni đúc điện: Thiệpsinh nhật sản xuất bằng cách dập lỗ các khuôn Ni đúc điện,

ảnh nổi ba chiều đợc sản xuất từ khuôn đúc điện, đĩa cơmbát và đĩa vidio đợc sao chép từ bản khuôn đúc điện Ni chogia đình và cho giải trí, cánh quạt máy bay Đúc điện Ni tạo racác sản phẩm phong phú cho cuộc sống

CHƯƠNG III:ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠ NIKEN TRONG DUNG DỊCH

WATTS VÀ VAI TRề CỦA TỪNG THÀNH PHẦN 3.1 Đặc điểm của mạ Ni trong dung dịch watts.[1]

Bảng 1: Thành phần và chế độ mạ niken trong dung dịch Watts

• Đặc điểm của mạ Ni trong dung dịch watts

Kền là kim loại nhóm sắt ( Fe, Co, Ni ), có từ tính Về mặt

điện hóa thì có đặc điểm chung sau:

- Dòng trao đổi i0 bé, i0= 10-8- 10-9 A/cm2 vì vậy theo phơngtrình thỡηk sẽ rất lớn nên tốc độ tạo mầm tinh thể sẽ rất nhanh

và kích thớc tinh thể trong lớp mạ kền sẽ rất nhỏ mịn ( cỡ 10-3

-10-6 cm )

- Phân cực catot rất lớn ngay cả khi kết tủa từ dung dịch muối

đơn, nên lớp mạ có cấu trúc tinh thể rất nhỏ mịn Nguyên nhângây ra phân cực catốt lớn là do năng lợng hyđrat hóa của ion

Ni2+ rất lớn nên phóng điện chậm và do quá thếηk lớn

- Quá thế thoát Hidro trên Niken bé nên dễ thoát khí Hiđro ra

Do hai đặc điểm đầu mà mạ Niken từ dung dịch đơn

đã cho lớp mạ có cấu trúc tinh thể khá nhỏ mịn, cho nên rất ítkhi phải dùng đến dung dịch mạ phức

Do hai đặc điểm cuối mà quá trình mạ Niken rất nhạy vớinồng độ iôn H+ và nhiệt độ của dung dịch

Điện kết tủa Niken trong dung dịch muối đơn thì các quátrình xảy ra ở các điện cực là:

ở catot: Do quá thế thoát H2 trên Ni là rất bé nên H2 dễthoát ra, ở catot luôn gặp hiện tợng là Ni2+ và H+ cùng phóng

Để trỏnh hiện tượng Ni kết tinh trở lại Cỏc dung dịch cú nồng độ NiSO4.7

H2O thấp thường khoảng dưới 200g/l, bắt buộc phải cú cỏc cấu tử dẫn điện vào