Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mạ niken hóa học trên kim loại nhôm

Đường cong phân cực của lớp mạ niken ứng với nồng độ axit aminoaxetic khác nhau A: đường cong phân cực của lớp mạ khi không cho axit aminoaxetic vào dung dịch mạ; B: đường cong phân c[r]

ĐẠI HỌC SÀI GÒN OF SAIGON UNIVERSITY

Email: tcdhsg@sgu.edu.vn ; Website: http://sj.sgu.edu.vn/

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH MẠ NIKEN

HÓA HỌC TRÊN KIM LOẠI NHÔM

Factors influencing the processing of electroless nickel plating

on aluminum metal

TS Trần Tấn Nhật

Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM

TÓM TẮT

Quy trình mạ niken hóa học trực tiếp trên hợp kim nhôm ở nhiệt độ trung bình đã được chúng tôi thực hiện và công bố trước đây Trong nghiên cứu này, với cùng quy trình mạ niken hóa học nhưng được thực hiện trên đối tượng nền khác là kim loại nhôm ở nhiệt độ 68ºC và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mạ Nồng độ thích hợp của chất hoạt hóa làm tăng tốc độ mạ niken, cải thiện tính năng của lớp mạ như độ bám dính, độ bóng sáng hay độ bền màu Khi chọn axit aminoaxetic làm chất tạo phức chính đã cải thiện rõ rệt khả năng chống ăn mòn của lớp mạ, nâng cao thế ăn mòn, giảm mật độ dòng ăn mòn Khi nồng độ của chất hoạt hóa là 1,5g/L và nồng độ của axit aminoaxetic là 8g/L, lớp mạ niken trên nền kim loại nhôm thu được có những tính năng tốt nhất

Từ khóa: kim loại nhôm, mạ niken hóa học, chất hoạt hóa, chất tạo phức chính

Abstract

The processing of direct electroless nickel plating on aluminum alloys at medium temperature was reported in our previous work In this study, the same nickel plating technique has been effectuated on aluminum metal at the low temperature of 68 o C in a plating medium containing an activator of F - and the main complexing agent of amino acetic The appropriate concentration of the activator increases the speed of nickel plating, improves the properties of plating such as adhesion, bright shine, and colorfastness When amino acetic acid was used as the main complexing agent, the corrosion resistance

of the coating was enhanced, the corrosion potential increased, and the corrosion current decreased The suitable conditions selected for the good property of Ni-P coating are the activator concentration of 1,5g/L KF and the amino acetic concentration of 8g/L

Keywords: aluminum metal, electroless nickel plating, activator, main complexing agent

1 Giới thiệu

Mạ hóa học kim loại niken có những

đặc tính tốt như chịu mài mòn (bề mặt có

khả năng bôi trơn giúp làm giảm mài mòn

các chi tiết) và chống ăn mòn, không

nhiễm từ khi có nhiều phot pho, có thể mạ

ngay cả trên những chi tiết có cấu trúc

phức tạp nhất (như phanh thắng, hệ thống bơm xăng, cần số hay van hơi trong xe hơi), được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hàng không, vũ trụ, hóa dầu (hệ thống phân phối dầu và khí ga), linh kiện điện tử [2]

Mạ hóa học niken trên nền hợp kim và

kim loại nhôm là một công nghệ cải tiến bề

mặt lí tưởng, nó không những chống được

sự ăn mòn, chịu mài mòn, có thể hàn, tăng

khả năng dẫn điện mà còn thông qua mạ

hợp kim niken khác nhau làm cho hợp kim

nhôm và nhôm kim loại có những tính

năng mới như tính bôi trơn, từ tính [2], [3],

[4] Tuy nhiên, nhôm là kim loại nền rất

khó mạ Do nhôm có ái lực rất mạnh với

oxi, trên bề mặt nhôm dễ tạo thành lớp

màng oxit, nên phải dùng phương pháp hóa

học để loại bỏ lớp màng oxit này trước khi

mạ Lớp màng oxit và lớp mạ có độ bám

dính rất kém [5] Vì vậy, công nghệ xử lí

bề mặt kim loại nền trước khi mạ được

quan tâm và nghiên cứu trong những năm

gần đây Hiện tại, trong nước cũng như

trên thế giới, việc xử lí bề mặt vật liệu

trước khi mạ niken hóa học trên hợp kim

nhôm và kim loại nhôm chủ yếu bằng các

kĩ thuật sau: (1) nhúng kẽm trước khi mạ

[6], [7], [8]; (2) mạ lót niken [2], [8], [9];

(3) mạ trực tiếp niken hóa học

Hiện nay, việc sử dụng phương pháp

nhúng kẽm trước khi mạ tương đối nhiều

Phương pháp nhúng kẽm thường thực hiện

hai lần, hạn chế của phương pháp này là

thực hiện quá nhiều công đoạn, thao tác

rườm rà; lớp mạ niken sẽ bị ăn mòn trong

môi trường ẩm ướt, bởi vì so với lớp mạ

niken thì kẽm là cực dương, kẽm sẽ bị ăn

mòn, cuối cùng dẫn đến lớp mạ bị bong ra

Phương pháp mạ lót niken so với phương

pháp nhúng kẽm, đơn giản hóa công đoạn,

giảm thiểu ô nhiễm, có giá trị thực tiễn

nhất định, tuy nhiên số công đoạn vẫn còn

nhiều, đồng thời còn tồn tại các vấn đề như

độ bám dính và khả năng kháng ăn mòn

Chính vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ

mạ niken hóa học trực tiếp có ý nghĩa rất

lớn như có thể giảm đáng kể số công đoạn,

làm tăng độ bám dính cũng như khả năng

chống ăn mòn của lớp mạ Phần lớn mạ niken hóa học thực hiện trong môi trường axit với nhiệt độ thường là 80ºC – 95ºC [6] Việc lựa chọn nhiệt độ mạ niken hóa học ở 80ºC – 95ºC cho tốc độ rất cao, tuy nhiên chất nền bị ăn mòn nhiều, dung dịch

mạ bay hơi nhanh làm phát sinh quá trình

tự phân giải Nhưng nếu quá trình mạ thực hiện ở nhiệt độ thấp (< 60ºC) thì tốc độ rất chậm, rất khó đạt tới 10µm/h [11] Vậy nên các nghiên cứu tập trung tới quy trình mạ niken hóa học ở nhiệt độ trung bình từ 68ºC – 72ºC nhằm đem lại những công nghệ mạ có giá trị về mặt khoa học và thực tiễn cao

Trong nghiên cứu trước đây, mạ niken hóa học đã được thực hiện trên nền hợp kim nhôm [1], các yếu tố liên quan đến thành phần dung dịch và quy trình mạ như tác nhân hoạt hóa, chất tạo phức đã được khảo sát và đánh giá Kết quả cho thấy, khi nồng độ chất hoạt hóa F- là 2g/L và nồng

độ chất tạo phức aminoaxetic là 8g/L cho lớp mạ niken trên nền hợp kim nhôm với chất lượng tốt nhất

Trong nghiên cứu này, với cùng quy trình công nghệ mạ niken hóa học nhưng được khảo sát trên nền kim loại nhôm nguyên chất, các thông số về chất hoạt hóa, chất tạo phức, các nồng độ là tương tự như

ở nghiên cứu trước nhằm đánh giá độ lặp của quy trình công nghệ khi thực hiện trên đối tượng mạ khác là kim loại nhôm Đặc biệt, tính chất quan trọng của lớp mạ là mật

độ dòng ăn mòn được đánh giá và phân tích qua phép đo thế ăn mòn và mật độ dòng ăn mòn, qua đó đánh giá được mức độ bền của lớp mạ trong môi trường ăn mòn

2 Thực nghiệm

2.1 Xử lí vật liệu trước khi mạ và công nghệ mạ niken hóa học

Mẫu kim loại nhôm nguyên chất với

kích thước 30 × 20 × 2mm được lựa chọn

trong nghiên cứu này

2.1.1 Quy trình công nghệ

Dùng axeton rửa sạch vật liệu bằng

sóng siêu âm (5 – 10 phút)  rửa nước cất

 rửa kiềm (NaOH, 10g/L, 1 phút)  rửa nước cất  rửa axít (HNO3 50%, 1 phút)

 rửa nước cất  mạ niken hóa học (1 giờ, 68ºC)  rửa nước nóng  hong khô

 thử nghiệm

2.1.2 Hóa chất và thành phần dung dịch mạ được miêu tả theo bảng sau đây

Thành phần Hàm lượng và điều

kiện tiến hành Độ tinh khiết Nhà cung cấp

≥ 98,0% Merck

NaH2PO2.H2O 25g/L

Chất tạo phức chính 0 – 10g/L

CH3COOH, CH3COONa 10g/L

Chất hoạt hóa lượng thích hợp

C12H25SO4Na 5mg/L

2.2 Kiểm tra tính năng của lớp mạ

2.2.1 Tính tốc độ mạ

Tốc độ mạ (v: µm/h) được tính theo

công thức sau [12]: v = 10 (wt - w0)

Ast Trong đó: w0 và wt là khối lượng của

vật trước và sau khi mạ (mg);  là trọng

lượng riêng của lớp mạ,  = 7,9 (g/cm3); As

là diện tích bề mặt của vật mạ (cm2); t là

thời gian mạ (h)

2.2.2 Kiểm tra độ ổn định của dung

dịch mạ

Phương pháp dùng dung dịch BaCl2 để

tăng tốc độ phản ứng: lấy 25mL dung dịch

mạ cho vào ống nghiệm 50mL rồi nhúng

vào nước nóng (60ºC ± 1 ºC), bơm vào ống

nghiệm này 1mL dung dịch BaCl2; ghi lại

thời gian từ khi bắt đầu thêm dung dịch BaCl2 cho tới khi dung dịch bắt đầu đục [13]

2.2.3 Kiểm tra khả năng chống ăn mòn

Dùng phương pháp dán giấy lọc Dùng dung dịch chứa 10g/L K3Fe(CN)6 và dung dịch NaCl 20g/L thấm ướt giấy lọc, dán lên

bề mặt lớp mạ đã được rửa sạch khoảng 5 phút, lấy vật liệu rửa sạch, sấy khô sau đó tính toán độ xốp [14]

Độ xốp = n

s (số vết rỗ bị ăn mòn/cm

2), trong đó n là tổng số vết rỗ bị ăn mòn; s là diện tích của lớp mạ thực nghiệm

2.2.4 Kiểm tra độ bền màu

Nhúng vật liệu mạ vào dung dịch HNO3 pha loãng với nước theo tỉ lệ 1:1 ở

nhiệt độ phòng, nếu trong khoảng thời gian

20 giây mà lớp mạ chuyển thành màu đen

thì màu sắc lớp mạ được cho rằng không

bền [15]

2.2.5 Độ bám dính

Dùng phương pháp uốn thử nghiệm và

dũa để kiểm tra độ bám dính của lớp mạ

[14] Thí nghiệm uốn cong: kẹp vật liệu cố

định vào kìm, dùng lực để uốn cong, quan

sát bề mặt lớp mạ nếu lớp mạ không có

hiện tượng bong, tróc chứng tỏ độ bám

dính của lớp mạ rất tốt Thực nghiệm dũa:

để vật liệu mạ và cái dũa ở góc 45º, tiến

hành dũa lớp mạ Quan sát mặt cắt của lớp

mạ, nếu lớp mạ không bị bong rộp chứng

tỏ độ bám dính tốt

2.2.6 Phương pháp đo đường cong

phân cực

Sử dụng hệ điện hóa 3 điện cực trong

đó điện cực calomel bão hòa (E = 0,21V)

làm điện cực so sánh và điện cực làm việc

là điện cực nhôm, điện cực đối là platin, hệ

điện hóa được đo trong dung dịch mạ niken

hóa học với tốc độ quét thế là 10 mV/s

Hệ điện hóa này được nối với một máy đo điện thế PGS-HH10 (hệ máy potentio galvanostat do Viện Hóa học – Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam chế tạo) Thiết bị này được ghép nối với máy tính cá nhân (PC) qua cổng USB

3 Kết quả và thảo luận

Để thực hiện việc mạ trực tiếp niken hóa học trên kim loại nhôm, bắt buộc phải thêm chất hoạt hóa, loại bỏ kịp thời lớp màng oxit trên bề mặt kim loại, làm cho bề mặt kim loại nhôm luôn ở trạng thái hoạt hóa Điều chỉnh tỉ lệ chất tạo phức nhằm cải thiện chất lượng lớp mạ, làm cho các tính năng của lớp mạ tốt hơn

3.1 Ảnh hưởng chất hoạt hóa tới quá trình mạ niken hóa học và cơ chế tác dụng

Trong dung dịch mạ, vẫn dùng axít xitric với nồng độ là 15 g/L Chất hoạt hóa (KF) được thêm vào dung dịch mạ với các nồng độ khác nhau, kết quả được thể hiện

ở Hình 1

Hình 1 Sự ảnh hưởng của nồng độ chất hoạt hóa tới tốc độ mạ

Hình 1 cho thấy: khi không có chất

hoạt hóa thì tốc độ quá trình mạ thấp, chỉ

đạt khoảng 5,70µm/h; khi có chất hoạt hóa

với nồng độ 1,5g/L thì tốc độ mạ đạt cực

đại ở giá trị 10µm/h Tiếp tục tăng nồng

độ chất hoạt hóa thì tốc độ mạ lại giảm

xuống

Hình 2 biểu diễn sự phụ thuộc điện thế

mạch hở của điện cực kim loại nhôm theo

thời gian trong quá trình mạ với nồng độ

chất hoạt hóa khác nhau Khi thêm ion F

vào dung dịch mạ thì lớp màng oxit nhôm

bị loại bỏ hoàn toàn, điện thế của chất nền

thay đổi và làm cho bề mặt kim loại nhôm

ở trạng thái hoạt hóa Ion F có tác dụng

làm tăng tốc độ mạ niken hóa học

Quá trình mạ niken hóa học ở 68C, cũng được chia thành ba giai đoạn như mạ trên hợp kim nhôm [1]: giai đoạn thứ nhất

là giai đoạn hòa tan màng oxit trên bề mặt kim loại nhôm, quá trình này xảy ra trong thời gian rất ngắn, từ vài giây cho tới vài chục giây; giai đoạn hai là quá trình tích tụ niken trên bề mặt vật liệu [16] Giai đoạn một và hai diễn ra gần như đồng thời, khi màng oxit bị hòa tan, điện thế của chất nền chuyển dịch rất nhanh về phía âm, một phần bề mặt chất nền kim loại nhôm được thay thế bởi niken (Hình 3A), tạo thành các trung tâm xúc tác; giai đoạn ba, là giai đoạn tăng trưởng của các hạt tinh thể Ni –

P (Hình 3B, C)

Hình 2 Sự phụ thuộc điện thế mạch hở của kim loại nhôm theo

Như vậy, bề mặt kim loại nhôm hình

thành các nguyên tử niken cũng đồng thời là

các trung tâm xúc tác, sự phát triển của các hạt bắt đầu xung quanh các trung tâm xúc tác đó

Hình 3 Ảnh SEM của lớp mạ khi dung dịch mạ chứa 1,5g/L KF

Khi dung dịch mạ không có chất hoạt

hóa, giai đoạn màng oxit bị hòa tan kéo dài

khoảng 30 giây, điện thế của chất nền

nhôm thấp nhất: E1 = – 0,415V (Cách xác

định E1: từ đoạn thẳng có điện thế ổn định

trên đường 0 g.dm-3 ta chiếu thẳng tới trục

tung (biểu thị điện thế của hệ điện hóa) và

cắt trục tung tại điểm – 0,625V; theo lý

thuyết điện hóa, ta có: – 0,625V = điện thế

nền nhôm + điện thế điện cực calomen

Điện thế calomen là 0,21V, do đó điện thế

nền nhôm là – 0,415V) Nếu dung dịch mạ

có thêm chất hoạt hóa thì giai đoạn một

xảy ra chỉ vài giây, khi tăng nồng độ chất

hoạt hóa lên 1g, 1,5g, 4g và 6g thì điện thế

của chất nền nhôm tương ứng bị dịch

chuyển về phía âm, với các giá trị: E2 = –

0,53V; E3 = – 0,62V; E4 = – 0,64V; E5 = –

0,67V (Hình 2) Khi nồng độ chất hoạt hóa

tăng lên, tốc độ thay thế màng oxit bằng

các trung tâm xúc tác niken càng nhanh

Nếu không có chất hoạt hóa thì hoạt tính

của chất nền không đủ mạnh, giai đoạn hai

của quá trình mạ tiến hành chậm, phản ứng

sau 15 phút vẫn chưa kết thúc Khi thêm một lượng nhất định chất hoạt hóa thì sau

1 phút phần lớn nguyên tử Ni và một lượng nhỏ các hạt Ni – P được hình thành

và phủ kín toàn bộ chất nền, sau đó là bắt đầu của quá trình hình thành nhiều hơn các hạt Ni – P Điều này cho thấy, khi thêm chất hoạt hóa sẽ làm tăng tốc độ quá trình

mạ niken

Kết quả đạt được so với mạ hóa học niken trên hợp kim nhôm: nhiệt độ thực hiện quá trình mạ thấp hơn từ 2- 3 độ; hàm lượng chất hoạt hóa dùng ít hơn (1,5g); các thông số khác gần như không thay đổi

3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất hoạt hóa tới tính năng của lớp mạ

3.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất hoạt hóa tới tính năng của lớp mạ

Vật liệu mạ niken thu được trong quá trình mạ niken hóa học ở các nồng độ khác nhau của chất hoạt hóa, được tiến hành kiểm tra các tính năng của lớp mạ như độ bám dính, độ xốp, độ bền màu Kết quả được thống kê ở Bảng 1

Bảng 1 Sự ảnh hưởng của chất hoạt hóa tới các tính năng của lớp mạ

Chất hoạt hóa

KF (g/L)

Độ bám dính Độ bóng, sáng Độ xốp (lỗ/cm 2 ） Độ bền màu

(giây)

Khi dung dịch mạ không có chất hoạt

hóa thì tính năng của lớp mạ không tốt, bởi

vì tốc độ mạ quá nhỏ, hoạt tính của chất

nền không đủ mạnh nên vật liệu được mạ

không đều (do chảy trôi) [1] Vì vậy tính

năng của lớp mạ không ổn định, bề mặt lớp

mạ dễ bị oxi hóa trong không khí biến thành màu xám tối, khi tiếp xúc với axít nitric bề mặt lớp mạ rất dễ bị oxi hóa, độ bền màu rất kém Sau khi thêm chất hoạt hóa thì hoạt tính của chất nền tăng lên làm cho tốc độ mạ tăng, lớp mạ phủ đều toàn

bộ bề mặt chất nền, lớp mạ trở nên bóng

sáng, độ bền màu được cải thện, độ xốp

giảm xuống Khi nồng độ của ion F- là

6g/L, lớp mạ thu được không tốt

So sánh với mạ trên hợp kim nhôm

thấy rằng: ở 1,5g chất hoạt hóa lớp mạ thu

được có tính năng vượt trội, còn ở các hàm

lượng khác của chất hoạt hóa thì tính năng

lớp mạ không thay đổi nhiều so với nghiên

cứu trước đây [1]

3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của chất hoạt hóa tới cấu trúc hình thái học của bề mặt lớp mạ

Hình 4 là ảnh SEM của các lớp mạ niken

ở các nồng độ ion F- khác nhau Khi không có chất hoạt hóa, tương tự như mạ trên hợp kim nhôm [1], lớp mạ không đều, khả năng chống

ăn mòn và độ bám dính thấp

Kết quả phân tích EDX ở Bảng 2 cho thấy

rằng, lượng oxi ở bề mặt lớp mạ rất nhỏ, kết

hợp với thí nghiệm về độ bền màu chứng tỏ lớp mạ bị oxi hóa một phần trong không khí

Bảng 2 Phân tích EDX bề mặt lớp mạ Ni

Chất hoạt hóa KF (g/L) Ni (wt%) P (wt%) O (wt%)

Từ Hình 4 và Bảng 2, nhận thấy: khi

nồng độ chất hoạt hóa là 1,5g/L, hoạt tính

của chất nền vừa phải, tốc độ mạ rất cao,

bề mặt lớp mạ rất đều đặn, bóng sáng, cấu

trúc tinh thể đồng đều; ở các hàm lượng

khác của chất hoạt hóa, lớp mạ thu được có

thành hình dạng và thành phần tương tự

như nghiên cứu trước đây [1]

Như vậy, so với nghiên cứu đã công

bố [1], khi hàm lượng chất hoạt hóa là

1,5g, lớp mạ thu được có cấu trúc tinh thể

đồng đều và bóng sáng hơn

3.3 Ảnh hưởng của chất tạo phức axít amino axetic tới tốc độ và tính năng của lớp mạ

Khi mạ niken hóa học ở nhiệt độ trung bình trên nền kim loại nhôm với axit xitric

là chất tạo phức chính, lớp mạ thu được có các hạn chế như: độ bền màu kém; khả năng kháng ăn mòn thấp [17] Vì vậy, để nâng cao khả năng chống ăn mòn và oxi hóa, chúng tôi tiến hành thay đổi chất tạo

phức chính

3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ axít

amino axetic tới tốc độ mạ

Thêm 1,5g/L chất hoạt hóa vào dung

dịch mạ, sau đó thêm chất tạo phức chính

axít aminoaxetic với nồng độ khác nhau

Vật liệu được mạ ở 68ºC trong 60 phút, kết

quả biểu thị ở Hình 5

Do cấu trúc đặc biệt của axít aminoaxetic [1], làm cho nó và ion Ni2+ rất dễ tạo phức, hình thành phức càng cua rất bền, làm cho khả năng tách khỏi phức của ion Ni2+ rất kém,

vì vậy nếu thêm quá nhiều axít aminoaxetic thì sẽ làm tốc độ mạ giảm xuống

Hình 5 Sự ảnh hưởng của nồng độ aminoaxetic tới tốc độ mạ

Kết quả thực nghiệm trên Hình 5 cho

thấy sự ảnh hưởng của chất tạo phức axit

aminoaxetic tới tốc độ mạ rất lớn Tương

tự [1] khi nồng độ axít aminoaxetic tăng

lên thì tốc độ mạ giảm xuống Khi nồng

độ axít aminoaxetic 4g/L thì tốc độ mạ

lớn nhất; 6g/L – 8g/L thì tốc độ mạ

không thay đổi và khi nồng độ 14g/L tốc

độ thấp nhất

Vậy, sự ảnh hưởng của nồng độ axit

amino axetic tới quá trình mạ niken hóa học trên kim loại nhôm tương tự như mạ hợp kim nhôm [1]

3.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ amino axetic đến tính năng của lớp mạ

Vật liệu mạ thu được ở các nồng độ aminoaxetic khác nhau được đo lường các chỉ tiêu tính năng của chúng như độ bám dính, độ xốp, độ bền màu Kết quả biểu thị

ở Bảng 3

Bảng 3 Ảnh hưởng của nồng độ axít amino axetic tới các tính năng của lớp mạ

Aminoaxetic (g/l) Độ bám dính Độ bóng, sáng Độ xốp (lỗ/cm 2 ) Độ bền màu(s)

Từ Bảng 3 nhận thấy rằng, khi nồng

độ của axít aminoaxetic là 8g/L thì lớp mạ

thu được có những tính năng tốt nhất, hình

thái bề mặt thể hiện ở Hình 6 Tuy nhiên

khi nồng độ của nó  10g/L thì những tính

năng của lớp mạ kém hơn

Hình 6 Ảnh SEM của lớp mạ niken khi

nồng độ axit aminoaxetic 8g/L

Sự ảnh hưởng của nồng độ axít amino

axetic tới các tính năng của lớp mạ cũng

tương tự như quá trình mạ trên hợp kim

nhôm Tuy nhiên, khi mạ trên kim loại nhôm với nồng độ axít amino axetic 8g/L thu được lớp mạ có cấu trúc tinh thể đồng đều hơn và độ bền màu cũng tốt hơn Tiến hành đo đường cong phân cực (như mục 2.2.6) trong môi trường ăn mòn gồm dung dịch NaCl 1M và H2SO4 1M (đánh giá định lượng về khả năng chống ăn mòn mà nghiên cứu trước đây [1] chưa làm) Kết quả thể hiện trên Hình 7

Từ Hình 7 xác định được dòng ăn mòn

và thế ăn mòn của mỗi đường cong phân cực bằng phương pháp ngoại suy Tafel Đối với đường cong B, ngoại suy Tafel tính được logi = –2,54A/cm2 và điện thế ăn mòn là – 0,49V Làm tương tự với đường cong A thu được logi = –2,0A/cm2 và điện thế ăn mòn là – 0,59V; đường cong C tính được logi = – 2,25V và điện thế ăn mòn là – 0,53V

Hình 7 Đường cong phân cực của lớp mạ niken ứng với nồng độ axit aminoaxetic khác nhau

A: đường cong phân cực của lớp mạ khi không cho axit aminoaxetic vào dung dịch mạ; B: đường cong phân cực của lớp mạ khi thêm 8g/L axit aminoaxetic vào dung dịch mạ; C: đường cong phân cực của lớp mạ khi thêm 10g/L axit aminoaxetic vào dung dịch mạ

Mật độ dòng ăn mòn (logi/(A/cm2 )

Như vậy đường cong B có mật độ dòng

ăn mòn nhỏ nhất và điện thế ăn mòn lớn

nhất, do đó khả năng chống ăn mòn của lớp

mạ tốt nhất Vậy khi thêm axit aminoaxetic

vào dung dịch mạ sẽ cải thiện được khả

năng chống ăn mòn của lớp mạ, khi nồng

độ axit aminoaxetic là 8g/L thì khả năng

chống ăn mòn của lớp mạ là tốt nhất

4 Kết luận

Sự có mặt của chất hoạt hóa trong

dung dịch mạ sẽ làm cho điện thế điện cực của chất nền âm hơn và làm tăng tốc độ quá trình mạ niken hóa học Axít aminoaxetic làm chất tạo phức cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn và độ bền màu của lớp mạ Khi nồng độ chất hoạt hóa

là 1,5g/L và nồng độ axít aminoaxetic là 8g/L, lớp mạ Ni thu được có những tính năng vượt trội so với mạ niken hóa học trên hợp kim nhôm

Lời cảm ơn:

Nghiên cứu này do Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh bảo trợ và cấp kinh phí theo hợp đồng số 77/HĐ-DCT

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] T N Tran, Y Gang, L Kaiyun, L Lingshong and H Bonian, “Direct electroless

nickel plating on aluminium alloys at medium temperature”, Hunan University,

39(7), 60 – 64, 2012

[2] S Alirezaei, S M Monirvaghefi, and M Salehi, “Wear behavior of Ni–P and Ni–P–

Al2O3 electroless coatings,” Wear, 262(8), 978 – 985, 2007

[3] O A Leon, M H Staia and M H Hintermann, “High temperature wear of an

electroless Ni–P–BN (h) composite coating”, Surface and coatings technology,

163(1), 578-584, 2003

[4] H A Sorkhabi and S H Rafizadeh, “Effect of coating time and heat treatment on

structures and corrosion characteristics of electroless Ni–P alloy deposits”, Surface

and coatings technology, 176(3), 318-326, 2003

[5] F J Monteiro, and M A Barbosa, “Pretreatments to Improve the Adhesion of

electrodeposits on Aluminium”, Surface and interface analysis, 17(7), 519-528,

1991

[6] T Tannhat, X Zhihui, and Y Gang, “ A new route for direct electroless Ni-P plating

on magnesium alloys”, The conference proceedings of 9th international conference

on magnesium alloys and their applications, 1183-1190, 2012

[7] W X Zhang and J G He, “Electroless Ni–P layer with a chromium-free

pretreatment on AZ91D magnesium alloy”, Surface & coatings technology, 201(3),

4594 – 4600, 2007