bao cao ma 電鍍

Gồm muối kim loại dẫn điện, chất dẫn điện, chất đệm, chất hoạt động bề mặt, chất làm bóng… Tùy vào từng loại dung dịch mà thành phần và hàm lượng, nồng độ các thành phần khác nhau.. - Du

電電電電 Công nghệ mạ điện

Người báo cáo: Nguyễn Thị Thảo Đơn vị: Kiểm Nghiệm

I 電電電電 Các khái niệm cơ bản

Trong kỹ thuật mạ , người ta áp dụng rộng rãi là các dung dịch axit , bazơ

và muối Khi hòa tan cho dung dịch thì phân ly thành những ion và gọi chung là dung dịch điện ly

概概概概概概概

Anot: cực nối với cực dương của nguồn điện

- 概概概概概概概

Catot: cực âm với cực âm của nguồn điện

- Điện thế điện cực: Từ bề mặt kim loại sang dung dịch sẽ có bước nhảy điện thế tại bề mặt tiết xúc Độ chênh lệch điện thế giữa bề mặt kim loại với dung dịch gọi là điện thế điện cực của kim loại Hiện nay chưa có phương pháp tính toán và xác định trị số tuyệt đối nên người ta chỉ xác định trị số tương đối của

nó bằng cách chọn điện cực chuẩn hidro và quy ước điện thế điện cực chuẩn của hidro bằng không.

Điện thế kim loại càng âm thì kim loại ấy có tính hoạt động điện hoá cao ,kim loại có thế điện cực chuẩn âm hơn thì có thể đẩy kim loại có điện thế chuẩn dương hơn ra khỏi muối của nó.

Ví dụ:Nhúng sắt vào dung dịch đồng sunfat,vì sắt có điện thế âm hơn (-0.44V)

so với đồng (0.521 V) nên có thể đẩy được đồng ra khỏi muối của nó.

Fe + CuSO4 → FeS04 + Cu

Màu sắc lớp mạ phụ thuộc vào bản chất kim loại

概概概概概概概概概概概概概 Ví dụ: lớp mạ màu trắng: thiếc, cadimi, bạc, bạch kim…

概概概概概概概概概 Lớp mạ màu hồng: đồng, vàng…

Hình thức lớp mạ: mạ bóng, mạ mờ, mạ nhám, mạ nhẵn

+ Tính chất lớp mạ:

Tính chất cơ lý: độ bám chắc, độ chịu mài mòn, độ cứng bề mặt cao

Tính chất vật lý: độ chịu nhiệt, độ dẫn điện, độ cách điện,

Ví dụ: để tăng độ chịu nhiệt cho thép khi phải làm việc ở 1000oC, cần phải mạ Crom

Để tăng độ dẫn điện, cần mạ đồng, bạc

Tính chất hóa lý; tính hấp phụ, ví dụ: lớp mạ Crom xốp có khả năng hấp phụ chất độn, dầu…

di chuyển về phía cực âm, tại đây chúng nhận lại electron trong quá trình oxi hóa khử hình thành nên lớp kim loại bám trên bề mặt vật được mạ.

Theo quan điểm về sự ăn mòn,lớp mạ chia làm 2 loại:Lớp mạ anot và catot.

- Nếu kim loại được mạ có điện thế âm hơn so với kim loại nền thì gọi là lớp mạ

anot.Như vậy lớp mạ sẽ bị ăn mòn,kim loại nền được bảo vệ Vì vậy, chiều dày lớp

mạ quyết định tuổi thọ lớp mạ

VD: Điện thế tiêu chuẩn của Kẽm là (Zn2+/Zn) = -0,76V nhỏ hơn điện thế tiêu chuẩn của Sắt là: (Fe2+/Fe) = -0,44V nên lớp mạ kẽm trên thép là lớp mạ anot có tác dụng bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn điện hóa (a)

-Nếu kim loại được mạ có điện thế dương hơn so với kim loại nền thì gọi là lớp

mạ catot,Khi bị xâm thực, kim loại nền bị ăn mòn tại các vi pin làm lớp mạ mất chân

bám, bị bong ra Do đó, độ kín của lớp mạ sẽ quyết định tuổi thọ lớp mạ chứ

không phải chiều dày.

VD: Mạ thiếc trên sắt,thiếc có điện thế (Sn2+/Sn )= -0.13 V cao hơn sắt cũng lý luận như trên sắt sẽ bị ăn mòn (b)

IV 概概概概概概概概概 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ

1.概概概概 Thành phần chất điện giải

-Dung dịch mạ: giữ vai trò quan trọng , quyết định tốc độ mạ, chiều dày và chất lượng lớp mạ Gồm muối kim loại dẫn điện, chất dẫn điện, chất đệm, chất hoạt động bề mặt, chất làm bóng… Tùy vào từng loại dung dịch mà thành phần và hàm lượng, nồng độ các thành phần khác nhau

-Dung dịch muối đơn là muối của các acid vô cơ, hòa tan nhiều trong dung dịch thành các ion tự do Các dung dịch muối đơn phân cực nồng độ và phân cực hóa học không lớn lắm nên thu được lớp mạ thô, to, dày Nhưng cho hiệu suất dòng điện cao

Dung dịch đơn thường để mạ với tốc độ cao, cho các chi tiết có hình dạng đơn giản

- Dung dịch muối phức được tạo thành khi pha chế dung dịch từ các cấu tử ban đầu, ion kim loại sẽ tạo phức với các ligan thành ion phức, do đó điện thế tiêu chuẩn dịch về phía âm rất nhiều, làm cho lớp mạ mịn, phủ kín, đồng đều

Dung dịch phức chất sử dụng cho các chi tiết có hình dạng phức tạp, cần khả năng phân

bố cao

Ví dụ: Muối đơn: ZnCl2, ZnSO4…

Muối phức: Na2[Zn(CN)4]…

- Chất dẫn điện

Dung dịch có độ dẫn điện thấp làm cho điện thế bể điện phân cao, tiêu tốn nhiều điện năng, dung dịch mau nóng lên, phân bố kim loại kém đồng đều trên bề mặt kim loại Để khắc phục điều này người ta bổ sung thêm chất dẫn điện vào bể mạ Chất này không tham gia vào phản ứng catot và anot, chỉ tham gia chuyển dòng điện qua dung dịch

Ví dụ: Na2SO4, (NH4)2SO4…

-Chất đệm

Nhiều dung dịch mạ chỉ cho phép làm việc ở 1 khoảng pH nhất định Nếu pH thấp sẽ làm hydro thoát ra nhiều, làm giảm hiệu suất quá trình, phá hủy phức chất Nếu pH lớn thì gây kết tủa, ảnh hưởng đến độ bền của dung dịch Lựa chọn chất đệm phải đảm bảo phù hợp với khoảng đệm, thành phần dung dịch, không gây tác dụng phụ

Ví dụ: CH3COOH, HBO3,…

-Chất bóng: cơ chế tác dụng của chúng là hấp phụ lên bề mặt điện cực, can thiệp vào quá trình khuếch tán và phóng điện, làm tinh thể kim loại nhỏ mịn, tổ chức tinh thể hoàn chỉnh hơn, lớp mạ sáng bóng hơn

Ví dụ: DUS, U-2, ZB-ATZ

-Chất tạo bọt: hạn chế hơi độc hại từ quá trình mạ, chúng tạo thành màng ngăn trên mặt thoáng

-Chất hoạt động bề mặt: là loại cation có khả năng hấp phụ lên catot,

có tác dụng tăng phân cực catot, tăng khả năng phân bố và cấu tạo tinh thể, lớp mạ sáng bóng hơn

2 pH: mỗi dung dịch mạ làm việc trong 1 khoảng pH nhất định Khi pH thay đổi sẽ làm cho lớp mạ giòn, dễ gãy, dễ bong tróc pH không phù hợp có khả năng hòa tan lớp mạ.

3 概概概概概概概 Nồng độ ion chất điện giải

Nồng độ ion kim loại mạ trong dung dịch có ảnh hưởng nhiều đến độ mịn của tinh thể.Muốn thu được lớp mạ tốt cần phải bảo đảm nồng độ dung dịch thích hợp

Nếu nồng độ dung dịch quá cao sẽ làm giảm phân cực catot,lớp mạ kết tinh

thô,xấu.Dung dịch tương đối loãng thì lớp mạ mịn,vì phân cuc catot tăng.Nhưng nếu dung dịch loãng quá thì mật độ dòng giới hạn bé,tốc độ kết tinh giảm,hiệu xuất thấp,lớp mạ xấu thô,có khi hình thành nhánh cây.Ngoài nồng độ dung dịch quá loãng,độ dẫn điện kém,điện thế cao,tốn nhiều năng lượng

4 概概概概 Nhiệt độ dung dịch.

Đây là nhân tố ảnh hưởng rất phức tạp.Bởi vì nhiệt độ cao có thể làm thay đổi tính chất của dung dịch,thay đổi độ dẫn điện,hoạt độ ion,quá thế hidro Nói chung nhiệt độ cao thì làm giảm sự phân cực catot, làm cho lớp mạ thô

Nhưng trong thực tế sản xuất thường nâng cao nhiệt độ Bởi vì tăng nhiệt độ làm tăng

độ làm tăng độ hòa tan của các loại muối, tăng độ dẫn điện, giảm sự thấm hidro, được lớp mạ mềm Nâng cao nhiệt độ có thể nâng cao được mật độ dòng điện, cho nên vẫn đảm bảo thu được lớp mạ kết tinh nhỏ, min, năng suất mạ tăng

5 概概 Tạp chất

Ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mạ và chất lượng lớp mạ Các ion tạp chất có điện thế dương hơn kim loại mạ như Ag, Cu, Sn… dễ dàng phóng điện trên catot lẫn vào lớp

mạ, trong khi quá thế H2 trên chúng lại thấp nên H2 tập trung phóng điện tại các điểm

có mặt các kim loại này, làm giảm hiệu suất dòng điện, để lại các vết rỗ, sần sùi, làm hỏng lớp mạ, tác dụng với kim loại mạ hình thành những vi pin ăn mòn làm giảm tuổi thọ lớp mạ

6 概概概概概概概 Ảnh hưởng của mật độ dòng:

•Mật độ dòng điện biểu thị tốc độ kết tủa trên catot, mật độ lớn thì kết tinh nhanh Mật

độ dòng điện ảnh hưởng đến cấu trúc lớp mạ,mật độ dòng nhỏ,mầm tinh thể sinh ra ít,lớp mạ thô, mật độ dòng điện tăng thì phân cực catot tăng,lớp mạ mịn,kín

•Nhưng mật độ dòng quá cao thì sự phóng điện của ion ở lớp giáp catot cao,khuếch tán không bù kịp,chỗ nhọn,lồi hay ở biện vật mạ,mật độ dòng điện tập trung,tinh thể lớn lên rất nhanh,hình thành nhánh cây,dễ bị bong ra,có khi sinh thành dạng kết tủa sần sùi trên toàn bộ bề mặt,rời ra như bọt

•Tăng mật độ dòng điện có thể tăng năng suất thiết bị,nhưng không thể tăng tùy ý được Đối với mỗi loại dung dịch có một khoảng mật độ dòng điện nhất định thích hợp,tương ứng với nồng độ ion kim loại mạ,pH của dung dịch,nhiệt độ và chế độ đối lưu của dung dịch.Nói chung ở nhiệt độ cao,nồng độ dung dịch đặc,khuấy trộn ạnh thì có thể sử dụng được mật độ dòng điện cao

7 概概 Khuấy trộn

Khuấy dung dịch có tác dụng san bằng nồng độ giữa lớp catot và toàn bộ khối dung dịch Vì vậy có thể mạ ở dòng điện lớn, tốc độ tăng, hiệu suất dòng cao, mà vẫn đảm bảo chất lượng mạ tốt Nhung khi khuấy phải thường xuyên lọc, Nếu không tạp chất sẽ kết tủa trên lớp mạ, sinh thành nhánh cây

10 Phân cực catot

Thực ra quá trình hình thành lớp mạ trải qua nhiều bước liên tiếp nhau như quá trình khuếch tán , quá trình hấp phụ cation lên bề mặt kim loại, giai đoạn kết tinh mầm tinh thể mới… Mọi trở lực của các quá trình trên đều gây nên 1 độ phân cực catot (quá thế catot) Nghĩa là điện thế catot dịch về phía âm hơn 1 lượng so với cân

12.Quá thế H2

Muốn có kim loại kết tủa trên catot phải có điện thế âm hơn điện thế tiêu chuẩn của nó

Ví dụ khi mạ Ni, điện thế tiêu chuẩn của Ni = -0.23V, cần phải có điện thế -0.6V mới

có lớp mạ được Lượng điện thế tăng lên so với điện thế tiêu chuẩn gọi là quá thế

Trên catot, ngoài ion kim loại thoát ra còn có H2 H2 thoát ra nhiều hay ít là do quá thế quyết định Quá thế hidro có ý nghĩa rất lớn trong kỹ thuật mạ.Những kim loại như

kẽm,sắt,crom….có điện thế tiêu chuẩn âm hơn so với hidro.Vì vậy hidro sẽ thoát ra trước,kim loại không kết tủa được.Nhưng do tồn tại quá thế hidro nên có thể mạ các kim loại này.Đồng thời quá thế hidro làm giảm sự thoát hidro,làm giảm tính giòn lớp mạ,nâng cao hiệu xuất dòng điện,dung dịch ổn định,lớp ma bám chắc

Hidro thoát ra làm cho lớp mạ không tốt,vì vậy phải dùng mọi biện pháp nâng cao quá thế hidro

Quá thế hidro tăng khi mật độ dòng tăng và giảm khi nhiệt độ tăng

Quá thế hidro phụ thuộc vào tính chất của dung dịch,độ pH của dung dịch, trạng thái bề mặt điện cực,bề mặt gồ ghề,xù xì quá thế hidro nhỏ

Tẩy dầu mỡ: Màng dầu mỡ này ngăn trở quá trình điện kết tủa kim loại, gây ra

bong lớp mạ, đồng thời còn làm bẩn dung dịch

Dầu chia làm hai loại: Dầu mỡ động thực vật và thực vật có thể xà phòng hóa: dầu

mỡ không thể xà phòng hóa như dầu mỏ, vazdolin , parafin…

Có ba phương pháp tẩy dầu : Tẩy dầu hóa học, tẩy dầu điện hóa và tẩy dầu thủ công.+ tẩy dầu hóa học:

(C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH → 3C17H35COONa + C3H5(OH)3

(Dầu ) (muối axit béo) ( glixerin

-Tẩy nhẹ: Trước khi đem chi tiết vào mạ, cần phải tẩy trong dung dịch axit loãng gọi tẩy nhẹ Mục đích là tẩy đi lớp oxit mỏng sinh ra khi vật mạ di chuyển ngoài không khí, khi chờ mạ, hoặc khi tẩy dầu điện phân Lớp oxit được tẩy sạch tạo điều kiện lớp

mạ bám chắc với kim loại nền

Tẩy nhẹ tiến hành trong các dung dịch sau:

- H2SO4: 15%

-H2SO4 : 10%, HCl: 5%

Tẩy nhẹ ở nhiệt độ thường, thời gian 0,5-1 phút Thời gian không được quá dài: nếu không sẽ sinh ra lớp màng đen Tẩy nhẹ xong cần rửa nhanh và mau chóng đem mạ ngay, để tránh sinh ra màng oxit trên bề mặt kim loại

4.2 Tiến hành mạ điện trong dung dịch đã pha sẵn

- Dây chuyền công nghệ mạ: Tùy vào yêu cầu lớp mạ, hình dạng vật mạ, tình trạng bề mặt mà chọn dây chuyền mạ treo, mạ quay…

Công nghệ mạ treo Công nghệ mạ quay

Thankyou for your

attention!

The end.