Báo cáo " Phức Chất Mangan Xitrat Không Sử Dụng Bề Mạ" docx

70 TP CHÍ KHOA HC VÀ CÔNG NGH Tp 44, s 2, 2006 Tr. 70- 75 CÔNG NGH M IN HÓA KHÔNG S DNG B M NGUY"N #$C HÙNG, NGUY"N DUY K'T I. M U Công ngh m in hóa thông dng u c thc hin bng h thng gm: in cc; các b m dùng  ch"a dung d#ch in li và hóa ch't thích hp cho x, lí v-t m; ngun in cung c'p các dng dòng m; các thi/t b# ph tr và h1 tr nhm 2n #nh nhit 3, pH, thành ph6n, Song trong thc t/ có nhiu i tng không th áp dng công ngh m in hóa thông th:ng nh: các v-t m có kích th;c, khi lng l;n; các s=n ph>m ch? c6n m ch@n l@c ti m3t s chi ti/t hoAc din tích nh't #nh; m phc hi, s,a chBa các s=n ph>m ã lDp At không th tháo dE, m nhiu màu v;i các kim loi khác nhau trên m3t s=n ph>m G khDc phc các hn ch/ trên, công ngh m in hóa không s, dng b m (MGHKSDBM) ã c nghiên c"u phát tri n và ngày càng tO ra hiu qu= trong các lQnh vc "ng dng cho công nghip quc phòng, hàng không, vR tr, in t,, ôtô, cRng nh các công trình vTn hóa [1]. II. C IM M in hóa không s, dng b m vXn giB b=n ch't các quá trình công ngh và ph=n "ng in cc nh m in thông th:ng, song c nghiên c"u c=i ti/n và thay 2i v;i Ac i m cY b=n là: chi ti/t c m cc b3 din tích nhO v;i ti/p xúc ch@n l@c, in cc c di chuy n liên tc; quá trình m th:ng không liên tc không ch? trên toàn b3 b mAt v-t m mà ngay c= [ m1i din tích nhO. SY  mô t= quá trình m c trình bày trên hình 1. Dung d#ch in li trong tài liu [2] c b2 sung ph gia và iu ch?nh 3 nh;t thích hp  th'm vào l;p v-t liu 2 b@c xung quanh ant 1, ti nhBng i m ti/p xúc giBa dung d#ch và v-t m 4 l;p m 3 s_ c to thành. Trong quá trình m, ant c di chuy n l6n lt liên tc ta Hình 1. SY  nguyên lí m in hóa không dùng b m 1. Ant di 3ng trên b mAt; 2. L;p v-t liu mang dung d#ch in li; 3. L;p kim loi m; 4. B mAt v-t c6n m. 1 2 3 4 71 vùng này sang vùng khác v;i th:i gian dang ti m3t i m không quá 15 giây. Tuf theo hình dng v-t m, b mAt ant có th có hình dáng kích th;c khác nhau. So v;i m thông th:ng MGHKSBM có nhBng khác bit sau: - Do quá trình m không liên tc, nên dung d#ch m ph=i có kh= nTng giB b mAt luôn luôn hot tính không b# th 3ng, =m b=o l;p m không b# phân l;p, bong r3p. - Dung d#ch m ph=i có kh= nTng cung c'p i ion kim loi c6n cho ph=n "ng in cc v;i m-t 3 dòng cao (th:ng g'p 3 - 5 l6n m thông th:ng m;i =m b=o c tc 3 m) và kho=ng m-t 3 dòng cho phép r3ng vì ti vùng g6n v# trí ant ti/p xúc quá trình m vXn x=y ra v;i tc 3 ch-m hYn. G =m b=o yêu c6u này các dung d#ch MGHKSBM th:ng có nng 3 l;n và s, dng nhBng ph gia thích hp làm gi=m phân cc, chng cháy, gai, hot tính b mAt v-t m. - Dung d#ch m c6n có 3 nh;t phù hp  giB c trên l;p v-t liu mang và gi=m thi u s th't thóat do ch=y trôi làm hao phí dung d#ch và =nh h[ng t;i b mAt chi ti/t m. Trong thành ph6n dung d#ch c6n b2 sung ch't keo dXn, hoAc s, dng dung d#ch [ dng gel c ch@n sao cho không =nh h[ng t;i quá trình in cc. - V-t liu mang dung d#ch in li ph=i có kh= nTng h'p ph dung d#ch cao, giB c lng l;n các ch't ph=n "ng nhng bn hóa h@c, bn nhit, bn in hóa, không tham gia ph=n "ng hóa h@c hoAc in hóa v;i b mAt m. Các ching loi m in hóa thông th:ng ã và ang c nghiên c"u "ng dng vào công ngh MGHKSDBM nh: m vàng nguyên ch't cRng nh vàng hp kim, m bc bóng, m:, m các kim loi quý platin, palai, rôi và các kim loi thông dng (Ni, Zn, Cu, ), Ac bit ngay c= crôm là kim loi r't do b# th 3ng cRng ã có th m c bng công ngh MGHKSDBM. III. KT QU NG DNG VÀ THO LUN 1. M vàng không dùng b( m Vàng là kim loi quý, Dt chi phí 6u t ban 6u l;n, vì v-y công ngh MGHKSDBM có ý nghQa kinh t/ r't l;n nh't là khi m chi ti/t l;n, Yn chi/c vì công ngh này c6n ít dung d#ch, không ph=i chi phí x, lí thu hi dung d#ch m. a. Hóa cht và phng pháp nghiên cu Dung d#ch nghiên c"u có thành ph6n theo b=ng 1 Bng 1. Thành ph6n các dung d#ch nghiên c"u m vàng Thành ph6n (g/l) Kí hiu Au + trong KAu(CN) 2 H 2 C 2 O 4 HCOOH pH Ch't keo S 1 15 - 25 60 4,5 S 2 15 - 25 60 40 4,5 15 Dung d#ch nghiên c"u da trên cY s[ dung d#ch m vàng trong môi tr:ng axít s, dng ch't m là h axit ôxalic-ôxalat, mui ph"c vàng v;i cyanua c iu ch/ ta vàng nguyên ch't, ch't hot hóa b mAt và tTng tc 3 m là axit formic, ch't làm tTng 3 nh;t dung d#ch phù 72 hp v;i công ngh m MGHKSDBM c t ch/ to. Các phYng pháp quét th/ tu6n hoàn, chp hi n vi in t, quét c s, dng  nghiên c"u quá trình in cc và c'u trúc cia l;p m. b. Kt qu và tho lu n G:ng cong phân cc cia hai dung d#ch S 1 và S 2 c trình bày trên hình 2. Khi có mAt axit formic :ng cong phân cc chuy n d#ch rõ rt v phía dYng, do làm tTng hot tính b mAt v-t m, ngoài ra axit formic còn là ch't chng gai cháy l;p m nên cho phép m c [ m-t 3 dòng cao [2, 3]. M-t 3 dòng m cc i cho phép t;i 10 A/dm 2 vì v-y tc 3 m có th t t;i 60 µm/h, l;p m hình thành ngay khi di chuy n ant ti/p xúc v;i b mAt m. Hình 2. G:ng cong phân cc dung d#ch m vàng 1 - trong dung d#ch S 1 ; 2 - trong dung d#ch S 2 Hình 3. vnh SEM b mAt l;p m vàng theo công ngh MGHKSDBM A - B mAt; b - MAt cDt ngang: 1. L;p m vàng; 2. L;p m bc lót Dung d#ch có 3 nh;t cao nên không b# ch=y khi thao tác m. Trong quá trình m ion Au + b# nghèo d6n nên tc 3 m ch-m, khi ó ph=i dang m và th'm thêm dung d#ch. Dung d#ch m [ cc chung cRng b# loãng d6n nên c6n #nh kf b2 sung mui vàng và iu ch?nh pH. G =m 1 2 (a) (b) 2 1 -2.00-1.75-1.50-1.25-1.00-0.75-0.50 -0.095 -0.070 -0.045 -0.020 0.005 E ( V/SCE) D k , A/dm 2 73 b=o l;p m ng u c6n chú ý thao tác c= v ti/p xúc ant cRng nh thay th/ dung d#ch. Do không tính c chính xác m-t 3 dòng in nên c6n duy trì m3t in th/ 2n #nh, phù hp v;i ki u dáng ant. Khi lng dung d#ch l'y quá nhiu hoAc thao tác không hp lí (áp ant quá mnh, dung d#ch loãng ) dung d#ch s_ b# ch=y, làm =nh h[ng t;i b mAt cha m, c6n ph=i x#t r,a k#p th:i. Chiu dày l;p m ph thu3c vào th:i gian ti/p xúc giBa ant và v-t m, có th m v;i chiu dày mong mun mà vXn =m b=o ch't lng v 3 bóng cRng nh 3 bám dính cia l;p m. vnh SEM chp b mAt và mAt cDt ngang l;p m c trình bày trên hình 3 Hình 3 cho th'y l;p m vàng liên k/t tt v;i l;p m bc lót và mAc dù chiu dày t;i 10 µm l;p m cRng không b# n"t, phân l;p, bong tróc. 2. ng d+ng công ngh- MHKSDBM a. #$c %i&m sn ph)m S=n ph>m m là tng ph-t c úc theo công ngh c2 truyn ta hp kim ng có kích th;c l;n: cao 1,4 m, chiu r3ng l;n nh't 0,8m, nAng hYn 300 kg (hình 4). Thành ph6n cia hp kim không ng u ch"a nhiu tp ch't Ac bit là chì nên r't khó t>y r,a, b mAt do b# xám en khi ti/p xúc v;i các hóa ch't: axit, cyanua Do úc t nhiên trong khuôn 't nên s=n ph>m nhiu r1 khí, r1 x? khó khTn cho khâu m. b. L+a ch,n kt cu l.p m/ L;p m vàng tuy có 3 bn ôxy hóa cao nhng có ái lc r't mnh v;i ng kim loi [5] nên ng do khu/ch tán vào l;p m vàng làm l;p m b# ti. Vì v-y  =m b=o yêu c6u trang trí và b=o v cho s=n ph>m k/t c'u l;p m hp lí là: l;p lót Ag 10µm, l;p m vàng 1µm và l;p ngoài cùng sYn phi bng l;p sYn trong 2K  tTng c:ng b=o v cho l;p m vàng không b# mài mòn. c. X1 lí r4 Các v/t r1 trên b mAt s=n ph>m r't khó phát hin sau khi ánh bóng, nhng sau khi x, lí b mAt ti/n hành m bc theo công ngh MGHKSDBM m3t l;p mOng các v/t r1 s_ xu't hin r't rõ. Các v/t r1 c trám bng keo dXn in và ánh bóng /n phzng nh nn sau ó m bc l6n th" hai. d. M/ b/c b7ng công ngh9 M#HKSDBM G m bc c6n s, dng hai dung d#ch: dung d#ch m sY c'p và dung d#ch m tc 3 cao. Thành ph6n các dung d#ch c trình bày trong b=ng 2. Hình 4. Tng Ph-t sau khi m vàng hoàn ch?nh 74 Bng 2. Thành ph6n dung d#ch m bc bng công ngh MGHKSDBM Thành ph6n (g/l) Tên dung d#ch Ag + trong Kag(CN) 2 NaCN T do Ch't làm bóng Ch't keo M sY c'p 2 - 4 100 1 - 2 15 M tc 3 cao 100 - 150 100 3 - 5 15 Ch't làm bóng c ch/ to trên cY s[ chi/t xu't ta mecaptobenzothiazol (xúc ti/n M) có b2 sung m3t s ch't làm mm và san bng, ch't to keo dùng chung cho c= m bc và vàng. L;p m bc ta các dung d#ch trên bng công ngh m MGHKSDBM cho ch't lng tt, l;p m bóng, bám chDc v;i nn. g. M/ vàng b7ng công ngh9 M#HKSDBM L;p m bc c gia công bóng b2 sung sau ó m vàng theo thành ph6n và công ngh mc 1, ph6n III. Dung d#ch m vàng khi rYi vào b mAt l;p m bc có th làm cho l;p m b# en, xám vì v-y nên m ta d;i lên trên. Công ngh m vàng MGHKSDBM có u vit: tc 3 m nhanh, l;p m vàng bóng màu vàng kim ~p. Bng các gi=i pháp công ngh trên các tng Ph-t và tng Tr6n Hng Go ã c thc hin thành công m vàng trang trí vaa tTng tính th>m m• vaa b=o =m 3 bn màu, bn trong môi tr:ng có tác 3ng Tn mòn v;i chi phí dung d#ch th'p mà vXn =m b=o ch't lng s=n ph>m. IV. KT LUN - Công ngh MGHKSDBM có cùng nguyên lí m in hóa nhng c c=i ti/n v công c, thành ph6n và ch/ 3 công ngh  thc hin hp lí các ph=n "ng in hóa nhanh không c6n s, dng b m ã tO ra có nhiu hiu qu= trong k• thu-t, :i sng c6n ph=i ti/p tc nghiên c"u "ng dng. - Các công ngh MGHKSDBM v;i kim loi bc và vàng lên nn ng úc ã gi=i quy/t c yêu c6u ch't lng, m• thu-t và hiu qu= kinh t/ cho các tác ph>m vTn hóa, ngh thu-t. - Công ngh MGHKSDBM có nhiu tri n v@ng "ng dng trong nhiu lQnh vc, Ac bit hiu qu= cao trong vic m trang trí các v-t m có din tích b mAt và tr@ng lng l;n, Yn chi/c nh các tng ài cia các công trình vTn hóa  góp ph6n nâng cao giá tr# th>m m• và 3 bn v th:i gian cho công trình. TÀI LI0U THAM KHO 1. M. Schlesinger, M. Paunovic - Modern Electroplating, 4 th Edition, Hardcover, August 2000. 2. Nguyon G"c Hùng - S2 tay k• thu-t m, NXBKH&KT, Hà N3i, 1989. 3. Nguyon Duy K/t, Tr6n Tr@ng Hi/u, Nguyon G"c Hùng - M hp kim vàng - niken tc 3 cao, Tp chí Khoa h@c, K• thu-t và Công ngh quân s 12 (9) (2003) 90-95 4. United States Patent: 5,169,414, Dec. 1992 and 4,615,774, Oct 1986. 5. Nguyon Duy K/t, Nguyon Ti/n SYn, Nguyon G"c Hùng - M hp kim hai c'u t, AuCu, Tp chí Nghiên c"u Khoa h@c, K• thu-t và Công ngh quân s 12 (5) (2003) 94-99. 75 SUMM ARY ELECTROPLATING WITHOUT IMMERSION TANKS A new method of electroplating without immersion in eletrolyte bath is used with concentrated solutions and innert mobilelectrode on selective area of cathode. The electrolyte is absorbed in porous material wrapped around an mobileanode as brush. This Electrobrushplating was used for deposition of gold and silver on very big, large and heavy copper alloys objects such as historic Monument and Buddhabody with most economical effect. #>a ch?: Nh n bài ngày 28 tháng 2 nDm 2005 Vin Hóa h@c - V-t liu – Môi tr:ng, B3 Quc phòng. . chBa các s=n ph>m ã lDp At không th tháo dE, m nhiu màu v;i các kim loi khác nhau trên m3t s=n ph>m G khDc phc các hn ch/ trên, công ngh m in hóa không s, dng b m (MGHKSDBM). vc "ng dng cho công nghip quc phòng, hàng không, vR tr, in t,, ôtô, cRng nh các công trình vTn hóa [1]. II. C IM M in hóa không s, dng b m vXn giB b=n ch't các quá. din tích nhO v;i ti/p xúc ch@n l@c, in cc c di chuy n liên tc; quá trình m th:ng không liên tc không ch? trên toàn b3 b mAt v-t m mà ngay c= [ m1i din tích nhO. SY  mô t= quá trình