TRUONG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHI MINH KHOA HOA
BO MON: DIEN HOA HOC
tr B &
LUAN VAN TOT NGHIEP
CỬ NHÂN KHOA HỌC - NGANH HOA HOC ĐỀ TÀI
BIẾN TÍNH BỀ MẶT KIM LOẠI-
THỤ ĐỘNG HÓA LỚP MA KẾM
Giáo Viên Hướng Dẫn:TS NGUYỄN KHƯƠNG
Trang 2LUAN VAN TOT NGHIEP
LOI CAM ON
AEE EOE LEO LLL LM BL LLL LLL LLL LMM MLL LL MEE MM j
- - -
Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Khương đã dành nhiều thời gian, tận tình giúp
; đỡ em hoàn thành luận văn nay eee 1 eS ee ee ee BS
Em xin chân thành cám ơn quí thầy cô Khoa Hóa Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố
: Hồ Chí Minh, cùng các bạn sinh viên đã động viên, khuyến khích, tạo điều kiện cho em hoàn
thành để tài này >
oe
| ị
Trang 3»
PHAN I
»
Trang 4LUẬN VĂN TỐT NGHIÊP
PHAN I: ®
MỞ ĐẦU
Đáp ứng nhu cầu thực tế đời sống, trong kỹ thuật, các kim loại hay hợp kim cũng như lớp ma kim loại và hợp kim, tùy theo yêu cầu sử dụng mà người ta biến đổi bể mặt kim loại làm cho chúng trở nên bền hơn trong chống ăn mòn hay cứng hơn, chịu mài mòn cao hơn,
cách điện tốt hơn trong các nhiệm vụ kỹ thuật cũng như hiệu ứng màu đẹp trong trang trí nội
thất
Sau đây là một số trường hợp điển hình phổ biến về biến tính bể mặt kim loại:
1) Nhôm và hợp kim nhôm (Duyra) trong đó nhôm là kim loai được dùng phổ biến trong mọi ngành kỹ thuật , khoa học và đời sống Tuy nhiên nhôm mềm dẻo dễ trầy xước khi va chạm, dễ mỡ trong môi trường không khí ẩm nên để đạt được độ dẻo cứng bền cơ học và đặc biệt có màu sắc đẹp trong môi trường sử dụng cần tiến hành gia công điện hóa anot hóa bé mặt các chỉ tiết nhôm, ví dụ : trong dung dịch axit HạSO; 20% và tùy theo dung dịch điện ly, điều kiện tiến hành mà có thể tạo ra trên bể mặt nhôm những hợp chất AlaO; hay các hợp chất khác có màu sắc và độ bền cơ học khác nhau
2) Sắt thép cacbon được sử dụng rộng rãi từ xưa nhưng chúng rất dễ bị ăn mòn điện hóa trong không khí ẩm, nóng, để bảo vệ các công cụ, chi tiết máy móc chế tao từ thép cacbon, người ta cẩn cách ly với môi trường ăn mòn bằng cách: sơn phủ, mạ kim loại khác bền hơn lên chỉ tiết hay nhuộm đen nó trong các dung dịch kiểm có thêm chất oxy hóa mạnh tiến hành ở nhiệt độ cao (= 150°C), ta sẽ thu được trên bể mặt sắt các lớp oxit sắt từ FeyOx có khả năng vừa trang trí vừa chống ăn mòn điện hóa sau khi đã ngấm dầu mỡ Ngoài ra, với các loại thép cacbon được dùng trong ngành kỹ thuật chống ăn mòn, ta còn có thể tiến hành photphat hóa nhằm tạo ra trên bể mặt chỉ tiết màng photphat có khả năng chống gì và nâng cao khả năng chống ăn mòn cũng như có tác dụng trang trí
3) Đối với một số kim loại như: kẽm, cadimi, bạc, đồng và hợp kim đồng nhằm để nâng cao khả năng chống ăn mòn tốt hơn bản thân chúng hàng chục lần và có hiệu ứng màu đẹp trong trang trí người ta thường tiến hành gia công thụ động hóa hóa học hay điện hóa các chỉ tiết trong trong các chất điện ly thích hợp
Trong khuôn khổ luận văn này, tôi chỉ tập trung nghiên cứu thụ động hóa lớp mạ kẽm thu được từ dung dịch amoniclorua nhằm mục đích:
a- Nghiên cứu thành phần và điều kiện tối ưu để thu được lớp mạ kẽm có chất lượng từ dung dịch amoniclorua
b- Nghiên cứu qui trình thụ động hóa lớp mạ kẽm
b 1) Thu động hóa lớp mạ kẽm trên cơ sở axit crômic và các phụ gia b 2) Thu động hóa lớp mạ kẽm trên cơ sở lớp bicrômat và các phu gia b 3) Thu động hóa lớp mạ kẽm trên cơ sở chế phẩm 779 và các phụ gia
Trang 5LUAN VAN TOT NGHIEP
PHAN II
Trang 6
PHAN I:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
| DINH LUAT FARADAY VE SY DIEN PHAN
L.1 Định luật Faraday thứ nhất:
Khi cho dòng điện một chiều qua dung dịch chất điện ly (hay qua thể nóng chày của chất
điện lv), khối lượng các chất thoát ra ở anot hay ở calot tì lệ với điện lượng đi qua dung dich
(hay qua chất điện ly nóng chảy) tức là tỲ lệ với cường độ dòng điện † và thời gian t m=KxIxt
Trong dé: m: Khối lượng chat théatra trén mét dién cic (g)
K: Đương lượng điện hóa ( g/ A.h)
I: Cường độ đòng, tinh bing Ampe (A) L: Thời gian điện phân, tính bằng giờ ( h) L 2 Định luật Faraday thứ hai:
Những lượng điện như nhau khi điện phân sẽ thoát ra những lượng tương đương các chất khác nhau Biểu thức chung cho cả hai định luật Faraday A xIxt m=KxIxt n.F
Trongd6: A: Nguyên tử gam kim loại mạ n: Sốelectron trao đổi F: Hằng số Faraday (1F = 96.500 culong) A Với K= n.F Trong kỹ thuật mạ điện, người ta thường ứng dụng định luật Faraday để tính hiệu suất dong,
l 3 Hiéu sudt dong:
Trong quá trình điện phân, lương chất thoát ra ở điện cực thường nhỏ hơn lượng chất tính
theo định luật Faraday do có sự xảy ra đồng thời các phản ứng phu như sự thoát H : ở catot và
O+ ở anot,
Biểu thức tính hiệu suất dòng:
Trang 7LUAN VAN TOT NGHIEP Il SU DIEN PHAN
I1 1 Sơ đổ điện phân Sư điện phân diễn ra theo sơ đồ sau:
= | '—ša I.- Nguồn điện a mét — 2.-Điện trở 7 AY yet 3.-Vôn kế một chiều 4.-Ampe kế | Š.-Anot , vẽ 6.-Catot tA | cai _ 8 7.-Dung dich dién phân gay) | L2) z1" 1 §.- Bề điện phân 5 `
| Nguồn điện một chiều: Nguồn điện một chiều gồm pin, acqui, máy chỉnh lưu, máy
phát điện một chiều, Máy chỉnh lưu được sử dung phổ biến nhất Tùy theo yêu cầu kỹ thuật
mà ta có thể chọn các điện thẻ phù hợp: 6V, 12V, 18V, 24V Vị dụ: đánh bóng điện hóa nhôm thường dùng điện thể 12-24V
3 Điện trở R: Chỉ mắc vào máy chỉnh lưu nhỏ, không yêu cầu dòng điện lớn
3 Vôn kế một chiều: Khi điện phân số chỉ trên Vôn kế 3 là điện thế có tải, điện thể
có tải thường nhỏ hơn điện thế thiết kế của máy Nó phản ảnh quá trình điện phân có bình
thường hay không
4 Am-pe kế: Chỉ chính xác cường độ dòng điện đi qua dung dịch cũng như đi qua điện cực Số chỉ dòng điện I trên Ampe kế 4 thường nhỏ hơn cường độ dòng thiết kế Nó phản ảnh quá trình điện phân có diễn ra bình thường không
5 Anot: Điện cực nối với cực đương của nguồn điện một chiều là anot Trước khi điện phân, anot cần phải được đánh chải sạch dầu mỡ, lớp gỉ hoặc các hợp chất hóa học khác
Hai anot cần đặt cách đều catot và xa một khoảng thích hợp Gồm 2 loại anot hòa tan và anot không hòa tan
+ Anot hòa tan: Dùng trong mạ kim loại: mạ niken, mạ đồng, ma kẽm, dùng trong quá
trình điện phân để tỉnh chế đồng, vàng, bạc
Trong quá trình điện phân, anot hòa tan theo các phản ứng điện cực
Ví dụ như Zn-2¢ —> Zn **
Cu - 2€ —* Ci”
+ Anot không hòa tan: Dùng trong mạ crom, chì dẻo nguyên chất hay chì có pha thêm 6% Sh dùng làm anot trong quá trình mạ crom Trong quá trình mạ làm bóng bằng điện hóa nhôm: anot hóa nhôm
Trang 86 Catot: Pién cue ndi vdi cuc Am ca nguén dién mét chiéu IA catot
Trong qua trinh dién phan, catot là vật ma, trên bể mật vật ma luôn diễn ra phản ứng
khử €attion kim loại Ví du: Ma kẽm: Zn+2£ — Zn ¥
Đồng thời cũng diễn ra sự khử ion H;O” giải phóng H;
2H; O° + 2¢° —p Hy 2H:O
Khí H: thoát ra trên bề mặt Satot có khả nâng thấm sâu vào mạng tính thể kim loại ma và kim loại nền gây ra sư nứt, giòn kim loại ( hiện tượng giòn hydro) làm giảm đô bến cơ học của kim loại do lớp mạ không đều dễ bong, tróc
7_ Dung dịch chất điện phân: gồm 2 phản + Thành phần cơ bản:
Gốm muổi hoặc hợp chất chứa ion kim loại mạ và mét số hóa châtcắn thiết
khác mà nều thiếu chúng thì dung dịch không thể dùng để mạ được
+ Thành phần thứ hai: Gồm các chất phụ gia - Chãt làm bóng lớp mạ
- - Chất đềm git PH cia dung dịch ổn định
- Chất thấm ướt cho bể mặt kim loại 100%, chất làm giảm sức căng, chống bong
nứt
- = Chất san bằng làm cho lớp ma được đồng đều - = Chất hoạt động bể mặt giúp bọt khí H; thóat nhanh - _ Chất làm tăng độ dẫn điện để lớp mạ đồng đều
- Chất chống thụ động hóa anot dé dung dịch ma ổn định + Đặc điểm dung dịch mạ:
Phải có độ dẫn điện cao
Mỗi dung dịch mạ có PH nhất định mà ở đó cho chất lượng lớp ma cao nhất Mỗi dung dịch mạ cho lớp ma có chất lượng cao trong một khoảng nhiệt độ thích hợp
Mỗi dung dịch có 1 khoảng mật độ dòng thích hợp
Vi dụ: Mạ kẽm trong dung dịch axit nhe 1, = 4A/dm’
- Thường muối phức kim loại cho lớp mạ tốt hơn lớp mạ của chính kim loại này thu được từ muối đơn
?
§ Bê điện phân: Được làm từ vật cách điện, bển hóa học, bền nhiệt như: thuỷ tính,
Trang 9LUAN VAN TOT NGHIEP
Thế điện cực riêng của kim loại phu thuộc vào nồng độ của ion kim loại trong dung
dịch, người ta thiết lập được phương trình thế điện cực riêng của điện cực kim loại (phương trình Nerst) 6 25°C | | 0,059 | (Ou /M = o uo iM + SSS lg GC.” Z
Trong đó: - Z : Số điện tử trao đổi khi phản ứng ở điện cực - Cy”: Là nồng độ ion trong dung dich
Khi Cụ” = L thì px M = 9°") M
@° !2M là thế chuẩn, đó chính là thế điện cực riêng của kim loại khi nồng độ ion kim loại trong dung dich bang đơn vị
Người ta xếp kim loại thành một dãy theo giá tri tăng dẫn của thế điện cực tiêu chuẩn chúng, thường được gọi là dãy điện thế tiêu chuẩn của các kim loại:
K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Dãy điện thế tiêu chuẩn cho ta biết:
- Những kim loại đứng trước H có thể đẩy H ra khỏi axit HCl, H;SO,, CH:COOH
- Những kim loại đứng trước đẩy kim loại đứng sau nó ra khỏi dung dịch muối của nó - Các kim loại đứng sau H không có khả năng đẩy H ra khỏi axit (chúng là những kim loại trơ có thế dương như Au, Pt )
111.3 [
Khi nhúng một kim loại vào dung dịch muối của nó, sau một thời gian sẽ đạt đến trạng thái cân bằng, thế điện cực ứng với trạng thái cân bằng là thế điện cực cân bằng, Giá tri thể điện cực cân bằng phụ thuộc bản chất kim loại, nổng độ ion kim loại trong dung dịch
Thế điện cực cân bằng sẽ đổi nếu ta nối với nguồn điện một chiểu để điện phân
Giá trị thế tối thiểu để quá trình kết tủa kim loại diễn ra trên catot gọi là thế giải phóng Ngược lại giá trị thế tối thiểu để quá trình hòa tan kim loại diễn ra trên anot được gọi là thể hòa tan
IV SƯ ĐIÊN LY CỦA NƯỚC - DO PH;
Nước nguyên chất cũng bị phân ly thành cation hydro H” và anion hidroxyl OH
H:O = H+OH
Trong đó: ở25° [H*][OH ]= 10”
Trang 10LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Nếu thêm axit vào nước thì { HỶ ] tăng lên còn { OH ˆ | giảm xuống nhưng không bao giờ giảm đến 0
Ngược lại nếu thêm bazơ vào nước thì | OH' | tăng lên còn [ H * | giảm xuống nhưng không bao giờ giảm đến 0
Néu | H* |] > [ OH ] Dung dich cé tinh axit
Nếu {| H” ] <[ OH' | Dung dịch có tính bazơ Nếu | Hˆ |= [| OH ] Dung dich trung tinh
Để xác định dung dịch có tính axit hay bazơ chỉ cẩn biết một loại nổng độ ion, phổ biến
ta thường dùng nồng độ H” để xác định tính axit hay tính bazơ của dung dịch bằng khái niêm độ PH: I PH =-lg[H']= lg [H'] PH = 7 dung dich trung tính PH < 7 dung địch axit
PH > 7 dung dich bazo
Giá ưrị PH của dung dịch thường được đo nhanh bằng giấy PH, nếu muốn đo chính xác giá trị PH phải dùng máy đo PH met
“
` 2 \
Khi nhúng kim loại nào đó vào dung dịch có chứa các ion của nó, luôn hình thành lớp
điên kép trên ranh giới pha, các ion chuyển từ bề mặt kim loại vào dung dịch và ngược lại
làm đứt liên kết ở pha này và hình thành liên kết ở pha khác là đã thực hiện phản ứng điện
hóa học
Trong điện hóa học, người ta thừa nhận số tiểu phân mang điện chuyển qua bể mặt pha
trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích bể mặt là tốc độ phản ứng điện hóa, cũng chính là mật độ dòng ¡
Quá trình chuyển ion từ kim loại vào dung dịch là quá trình oxi hóa kim loại (còn gọi là quá trình ano0, nên ta có thể biểu thị tốc độ quá trình đó qua mật độ dong anot i,
Va= lox = ia
Quá trình ngược lại là quá trình khử ion kim loại gọi là quá trình catot nên ta có thể biểu
thị tốc độ quá trình đó là đại lượng i„ Vụ = i kh = ix
Ở trang thái cân bằng động, trên bể mặt mỗi kim loại luôn diễn ra đồng thời hai quá trình oxy hóa và quá trình khử theo hai chiều ngược nhau nhưng với tốc độ bằng nhau do đó ta không thấy sự biến đổi vi mô nào diễn ra trên bể mặt điện cực
is
Trang 11VI MAT BO D LÊN:
Mat d6 dong điện là đại lượng cường độ dòng điện trên tổng diện tích bể mặt điện cực I I lạ =—— (A/dm) lự= — (A/dm) Sa Sx
Sa: Sx: Dién tich bé mat dién cu anot, catot [ - Cudng 46 ddng dién doc én ampe ké
[, ly: mật độ dòng trung bình trên tòan điện tích anot và catot
Su phan bố mật độ dong i, hay i¡x khác nhau ở các vị trí khác nhau của bể mặt Thường mật độ dòng điện tập rung ở những chỗ lồi, canh mép, góc nhọn, còn ở những chỗ löm, khe, rãnh của chỉ tiết thì ngược lại lớp mạ rất mỏng thậm chí không có kết tủa (nếu ở catot)
Do đó sự phân bố mật độ dòng có ảnh hưởng mạnh đến dung dịch điện phân và chất
lượng lớp ma
Trong kỹ thuật mạ điện, phải tạo mọi điểu kiện thuận lợi để mật độ dòng phân bố đồng đều nhằm thu được lớp mạ có độ dày đồng đều bám chắc, cấu tao tỉnh thể mịn và có tính chất lý hóa theo đúng yêu cầu kỹ thuật Muốn đạt được điều đó ngoài thành phần dung dịch, điều kiện điện phân là bể mặt chỉ tiết cẩn được gia công cơ học, hóa học, điện hóa sao cho bằng phẳng, bóng sạch góp phần vào sự phân bố đều của mật độ dòng
VI SỰ PHÂN CỰC:
Dựa vào quá trình điện phân trên sơ đổ, ta thấy:
Khi mạch chưa đóng: ở trạng thái cân bằng thế điện cực catot (ọg”" và điện thế cực anot
0A" lúc đó dòng điện bên ngồi bằng khơng
Khi mạch đóng:
+ ở catot thế điện cực (ọự dịch chuyển về phía âm so với thế cân bằng một đại lượng: a x= 9x - x: D6 phân cực catot
+ Trên anot thế điện cực @x°° dịch chuyển về phía dương một đại lượng:
A 00A =0 - @A"”: Độ phân cực anot
Nếu dòng điện lưu thơng bên ngồi bị thay đổi mạnh thì hệ phân cuc Aga Agx sé thay đổi manh Như vậy A hayA @ „là một hàm số nào đó của cường độ dong is hay ix:
(0 =Í(ig); @a =f (ia)
Sự phân cực có ý nghĩa to lớn đối với quá trình điện hóa nói chung và quá trình nghiên
cứu ma điện nói riêng
Sư phân cực có ảnh hưởng tới hiệu suất dòng, sự phân bố và chất lượng mạ cũng như quá
trình hòa tan Anot
Su phân cực càng cao lớp mạ có cấu tạo tinh thể càng mịn hạt Sự phân bố kim loại đồng
đều kèm theo sư thoát khí nhanh Tuy nhién, su tang độ phân cực làm giảm hiệu suất dòng
Do vậy, trong quá trình điện phân, người ta tạo mọi điều kiện như tm dung dịch có thành phẩn cũng như điều kiện điện phân thích hợp để tạo lớp mạ có chất lượng cao nhất
Trang 12VIH SỰ TH '
Độ bền của kim loại trong môi trường ăn mòn không chỉ phụ thuộc vào vị trí của kim
loại trong dòng điện thế mà còn phu thuộc vào trang thái bể mặt kim loại
Nhiều kim loại như nhôm (AI), niken (Ni) có thế tiêu chuẩn âm đáng lý rất dể ăn mòn trong các mồi trường nước, nhưng trong thực tế lại rất bến trong mồi trường này do trên bể
mặt các kim loại này tạo nên lớp màng oxit đặc, mỏng khít bền vững trong môi trường điện ly cách ly kim loại với môi trường, màng oxit này gọi là màng thu động
Màng thu động trên bể mặt kim loai thường được tạo thành một cách nhân tạo bằng
phương pháp hóa học hay điện hóa học
Người ta thường anot hóa nhôm trong dung dịch axit H:SO; (phương pháp điện hóa) với mục đích tao ra trên bề mặt nhôm | lớp oxit nhôm rắn chấc, bền vững trong môi trường ăn
mon
Với sắt hay thép các bon nhờ phương pháp điện hóa tạo trên bể mặt thép lớp oxit sắt
(Fe:O,) đen, ngấm dầu có tác dụng cách ly chi tiết máy với môi trường än mòn còn gọi là
nhuộm đen thép
Với các kim loại như kẽm, bạc, nhôm, đồng thau và hợp kim đồng người ta cũng có thể nhờ phương pháp hóa học hay điện hóa tạo ra trên bể mặt của chúng các màng thụ động
cromai có tác dung làm tăng tính bền ăn mòn và hiệu ứng màu trong sử dụng như: căm xe
honda, xe đạp, đỉnh ốc bảy màu ngoài thị trường
Ngoài ra sư thu đồng còn được tao ra bằng con đường phân cực anot tuy nhiên sự thụ
động đôi khi còn có tác dụng xấu như làm cho quá trình hòa tan anot chậm lại dẫn đến quá
trình ma phải ngừng gây lãng phí, tốn kém
Do vậy bên cạnh mặt hạn chế của sự thụ động kim loại người ta phát huy nó vào các mục đích sử dung kim loại như bảo vệ kim loại nền khỏi sự ăn mòn, những tính chất lý hóa khác được ứng dụng như: màng thụ động có tính cách ly điện, có tính chất bất màu tốt dùng
trong kỹ thuật nhuộm mau, trang tri bdo vé
Thu động hóa có thể nâng cao tinh bén chống gỉ là phương pháp chống gỉ đơn giản, hiệu suất cao, giá thành thấp
IX SƯ PHÂN BỐ DÒNG ĐIỆN VÀ KIM LOẠI:
Khi mạ điện mật độ dòng Iự„ ở những chỗ khác nhau của catot là không bằng nhau Ngay ở những chỉ tiết có bể mặt rất bằng phẳng khoảng cách đến bể mặt anot là đều nhau thì
mật độ dòng I¿ và kế đến là đô dày lớp ma cũng sẽ không bằng nhau
Đường sức của dòng điện tập trung mạnh nhất ở những canh, góc chỗ lồi, tại vị trí này
Trang 13LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP phân ớ, vn đường —— ys ` \ sức ‘4% ° 9 © Lớp ma Sự phân bố đường sức và độ đày lớp ma
IX.1 Sự phân bố sơ cấp mật độ dòng:
Sư phân bố sơ cấp chỉ phụ thuộc vào các yếu tố hình học
l›
¬ lị
K„: Hệ số xác định sự phân bố sơ cấp của mật độ dòng 1, Khoảng cách bé nhất của một đơn vị bể mặt catot tới anot I, Khoảng cách lớn nhất của một đơn vị bể mặt catot tới anot
IX.2 Sự phân bổ thử cấp của mật dé dong:
Là sự phân bố thực tế mật độ dòng I, cia dung dịch điện phân I; Kre mm mm lạ Kịc Hệ số xác định sự phân bố thứ cấp mật độ dòng
1, : Mật độ dòng catot ở phần diện tích vật mạ gắn anot nhất I; Mật độ dòng catot ở phần điện tích vật mạ xa anot nhất
Trang 14V G
Sự phân bổ thứ cấp không chỉ phụ thuộc vào yếu tố hình học mà còn phụ thuộc vào thành phần, loại chất điện phân và các tham số điện phân nhu mật độ dòng Ix, nhiệt độ
Sự phân bố thứ cấp luôn đồng đều hơn sự phân bố sơ cấp
IX.3 Sự phân bộ kim loại: Ki
Là sư ty lệ độ dày lớp ma ( lượng kim loại) trên hai vùng khác nhau của catoL
Ky: Hệ số xác định sự phân bố kim loại
m, Lượng kim loại thoát ra trên l đơn vị diện tích catot gắn anot nhất m› Lượng kim loại thoát ra trên I đơn vị diện tích catot xa anot nhất
Su phan bố kim loai Kx phu thuộc vào sự phân bố thứ cấp và đặc trưng biến đổi hiệu suất dòng catot theo sự biến đổi mật độ dòng theo biểu thức sau: mạ Im) Ke = ———— = ae mị ra
n, — : Hiệu suất dòng ở vùng catot gần anot nhất n› — : Hiệu suất dòng ở vùng catot xa anot nhất
LOAIMA:
Chất điện phân khác nhau cho lớp mạ có độ dày đồng đều khác nhau Người ta xem khả năng chất điện phân cho lớp mạ có độ dày đồng đều đối với vật mạ có hình thù phức tạp là khả năng phân bố của chất điện phân
Khả năng phân bố của dung dịch chất điện phân được xác định theo công thức: Kec - Mm, x 100
R : Khả năng phân bố của chất điện phân (tính theo %}) Ks : Sư phân bố sơ cấp của mật dộ dòng
m, : Sự phân bố kim loại
Trang 15
a) Phương pháp Herring - Blum: Phương pháp này dựa trên sự so sánh lượng kim loại
kết tủa ( hoặc độ dày lớp ma) trên catot đặt ở 2 khoảng cách khác nhau đối với anot
Người ta dùng một hình hộp chữ nhật bằng vật liệu cách điện anot đặt khoảng giữa hai catot; tỷ lệ khoảng cách catot xa và catot gần l› Ksc=“—=m35 lik k|— mS R | | ff _/| {+3 wk se Sn cu L h
Sơ đồ đo khả năng phân bố kim loại theo Herring — Blum Công thức tính khả năng phân bố kim loại: Ksc = x 100 ma z it Ksc
b) Phương pháp đo khả năng phủ sâu của dung dịch
Catot là một tấm thép Cacbon có kích thước 100 x50 x1 mm bẻ gập một góc 90° hay 60°, Sau khi mạ trong 7 phút với mật độ đòng catot tối ưu, quan sát đánh giá xem bao nhiêu phần trăm bề mặt catot được phủ bởi kim loại Nếu dung dịch có khả năng phủ sâu cao thì I00% bể mặt sẽ được phủ, lớp mạ bóng, sáng đều Dung dịch thuộc loại này dùng để mạ các vật có kích thước, hình thù phức tạp _ Những dung dịch có khả năng phủ sâu kém chỉ có khoảng dưới 50% bể mặt có lớp ma PS ZZ ZL Z ⁄⁄ Zo , —_ | ⁄ 20% 50% 90% 100%
Sơ đỗ đo khả năng phủ sâu Bể mặt mẫu sau khi mạ
của chất điện phân
Trang 16LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Lớp ma điện có cấu tạo tỉnh thể Kích thước, hình dáng tỉnh thể phụ thuộc nhiều vào thành phần và điều kiện điền phần
Sư kết tủa kim loại bao gồm hai quá trình diễn ra đồng thời:
- Sự tạo mắm tỉnh thể
- Sư tăng trưởng mắm tỉnh thể
Nếu giai đoạn đầu điện phân với tốc độ tao mắm lớn và tốc độ phát triển mắm đủ chậm sẽ có số lượng mắm tinh thé được tao ra lớn, thì lớp mạ có cấu tạo tinh thể mịn hat Ngược lai,
nếu giai đoan đầu điện phân số lượng mắm tỉnh thể tạo ra không lớn nhưng tốc độ tăng trưởng
kích thích lại lớn, lớp ma có cấu tạo tính thể thô
* Các yếu tô ảnh hưởng lên cấu tao lớp ma,
Yếu tô quan trong nhất ảnh hưởng lên cấu tạo lớp ma là loại dung dịch điện phân + Yếu tố ảnh hưởng là bản chất dung dịch điện phân:
- Lớp mạ thu được từ dung dịch muối đơn có cấu tạo tỉnh thể thô (do các kim loại đều ở dang cation uf do, néng 46 ion kim loại lớn làm lớp mạ thu được có cấu tạo tỉnh thể thô)
- Trong dung dịch muối phức ion kim loại nằm trong muối phức do sự phân ly của ion phức điển ra rất yếu nồng độ ion kim loại rất nhỏ, phức càng bến sự phân ly càng yếu Trong điểu kiện đó tốc độ kết tủa kim loại không lớn, lớp ma có cấu tao tinh thé min hat
+ Yếu tố ảnh hưởng là nồng độ ion chất điện giải:
- Nồng độ ion kim loại của muối phức càng nhỏ bao nhiều, lớp mạ có cấu tạo tinh thé min hat bấy nhiêu
- Sư giảm nồng đô ion kim loại ở khoảng không gian quanh catot khi điện phân làm tăng
sự phân cực catot,
Tuy nhiên, su gidm quá mức nồng độ ion kim loại sẽ trở nên không có ý nghĩa, lớp mạ
có thể không được tạo thành hoặc tạo thành không liên tục Trong thực tế để thu được lớp mạ
có cấu tạo tỉnh thể mịn hạt người ta sử dụng nồng độ muối kim loại đủ lớn còn nồng độ ion
kim loai thì nhỏ
+ Yếu tố ảnh hưởng là thành phắn dung dịch điện phân:
Đối với các dung dich ma, để làm giảm nồng độ ion kim loại, người ta thường bố sung vào dung địch các muối kim loai kiểm hoặc muối amoni có cùng anion với muối kim loại ma
nhằm làm tầng đô dẫn điện, tăng sư phân bố kim loại, giảm thế trong bể điện phân
Trang 17XII.! Ảnh hưởng của mật độ dòng catot l
Mật đô dòng thường đặc trưng cho tốc độ kết tủa kim loại trên bể mặt catot, ảnh hưởng
đến cấu trúc của lớp mạ Khi mật độ đòng |, nhé hình thành lớp mạ có cấu tạo tỉnh thể thô
Khi tăng mật độ đòng số lượng mâm tỉnh thể tăng do đó cấu tạo tính thể lớp mạ tỉnh thể mịn hat hơn Mật đồ dòng I, chi c6 thé tang đến một giới han nhất định vượt quá giới hạn đó sẽ
gây rối loạn quá trình kết tủa kim loại Ở mật dòng lự quá lớn, nồng độ ion kim loại trong lớp catot giảm rất nhanh tạo ra lớp mạ hình thành nhánh cây hay còn gọi là lớp mạ gai Sự tăng
mật độ dòng tiếp theo có thể tạo ra lớp mạ xốp, đen, bột gọi là lớp mạ bị cháy
Sự tăng mật độ dòng I, chỉ có thể tiến hành đồng thời tăng nồng độ muối kim loại ma
một cách tương ứng
XII.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ, sự khuấy trộn:
Khi tăng nhiệt độ tạo thuận lợi cho sự hình thành lớp mạ có cấu tạo tỉnh thể thô Mặt khác khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng độ dẫn điện của dung dịch nên có thể sử dụng mật độ
dong I, lớn Lớp mạ thu được trong điều kiện này có cấu tạo tỉnh thể min hat
Sự khuấy trộn dung dịch có tác dụng san bằng néng độ ion giúp ta có thể sử dụng l, lớn làm tăng tốc độ kết tủa kim loại
Sự tăng nhiệt độ có ảnh hưởng tốt lên hiệu suất dòng và độ đẫn điện dung dịch điện
phân
XII.3 Phương pháp đổi chiểu dòng điện:
Vật mạ thường là catot, kim loại mạ kết tủa lên đó, nhưng do nhiều yếu tố khác nhau mà sự phân bố ở những chỗ lồi tế vi thường lớn còn chỗ lõm, đáy rãnh, khe tế vi lớp mạ lại quá mỏng Nếu trong điểu kiện đó ta đổi chiểu dòng điện,vật mạ sẽ trở thành anot (nối với cực dương của nguồn điện) Ở những chỗ lổi mật độ dòng anot sẽ lớn hơn nhiều so với chỗ bằng
phẳng Do đó, tại các chỗ lồi sự tan anot kim loại sẽ lớn hơn làm cho lớp ma được bằng phẳng
trở lại Tuy nhiên đối với mỗi quy trình khác nhau thì thời gian đổi chiều dòng điện và mật độ đòng anot cũng khác nhau đối với mỗi chu kỳ chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm
Sư đổi chiều dòng điện có tác dụng tích cực lên sự cải thiện cấu tạo tỉnh thể lớp ma và
chất lượng lớp mạ
Trang 18LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
PHẦN II
GIA CÔNG BỀ MẶT CHI TIẾT
Trang 19PHAN III:
GIÁ CÔNG BỀ MẶT CHI TIẾT TRƯỚC KHI ĐIỆN PHÂN
Trước khi nhúng chỉ tiết vào bể điện phân, bể mát chỉ tiết phải thật phẳng, sắc nét, hóng tuyết đổi sạch chất dầu mỡ, các màng oxit có thể có, nếu đạt yêu cầu trên thì lớp màng thu động oxy hóa có sư bám chắc, độ bền cơ học được bóng đều
Việc chuẩn bị bể mặt chí tiết rất quan trọng quyết định đến chất lượng và hình thức của lớp biến tính
Mô hình chi tiết được xử lý:
AID
= TT I — Bề mặt chỉ tiết trước khi gia công
= 2 - Sau khi mài thô
5 3 - Sau khi mai tinh
4 - Sau khi đánh bóng lượt đầu
Š - Sau khi đánh bóng gương
* Gồm hai phương pháp:
- Phương pháp gia công cơ khí
- Phương pháp gia công hóa học hay điện hóa
[I 1- Phương pháp gia công cơ khí:
Là Phương pháp phổ biến nhất, có tính truyền thống, có hiệu quả
- Làm cho bể mặt chỉ tiết bằng phẳng, không còn gai, vết xước, nhấn bóng, đồng nhất - "Tẩy sạch dầu mở, làm bong lớp gỉ
| — Mai thô: San bằng các chổ lỗi lõm, các vết hàn, các sản phẩm gỉ tích tụ trên bể mat làm cho bể mặt phẳng Mài thô thường bằng bánh mài bằng da có gắn bột mài số 3 hoặc số 4
(60-I120um)
2 - Mài tỉnh (mài nhẳn):
Loại bỏ vết xước làm cho bể mặt trở nên đồng đều va nhdn hon Mai tinh được thực hiện bằng các bánh mài bằng da có gắn bột mài số 5 ( bán kính bột mài < 60m) Dùng keo da phết lên bánh da rồi gắn bột mài, tốc độ bánh mài quay từ 1800 - 2400 vòng/phút
3 — Đánh bóng:
Làm cho bề mặt sau khi mài trở nên nhãn thêm và bóng sáng lên nhờ dùng cát mịn hơn Chọn bánh da đánh bóng phải chọn da thật mềm có độ đàn hồi cao Tùy kim loại ma sử dụng lơ thích hợp (trong lơ có các chất hoạt động bể mặt có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt, tăng nhanh quá trình loại chất bẩn trên bể mặt chỉ tiết khi quay)
Trang 20LUAN VAN TOT NGHIEP
4 - Quay bóng:
Đối với chỉ tiết có hình dáng phức tạp, kích thước nhỏ bé cùng một loại, ta không thể dùng mo - tơ đánh bóng, mà phải làm bóng trong thùng quay
Các chỉ tiết nhỏ: Định ốc, vít bulong, kim loại mềm như: nhôm (AI), kẽm(Zn), thường làm bóng trong thùng quay hóng kho (hiệu suất không cao lắm)
Các chỉ tiết nhỏ: Dinh ốc, vít đổ nữ trang giả làm bóng trong thùng quay bóng ưới
Nếu chỉ tiết làm bóng là đồng và hợp kim đồng thì môi trường làm bóng là axit sunfuarie 5%, thêm ít bột cây hay trái bổ kết rang vàng, xảy ra đồng thời với quá trình tẩy gỉ, tẩy dầu
Néu chi tiết chế tao từ thép, gang thì môi trường làm bóng là dung dịch axit 5-10%
Š Phun cát:
+Phun cát khô:dùng không khí nén để phun ta cát với tốc độ lớn, cát va chạm vào bể mặt chỉ tiết tẩv loại chất bẩn xóa những chỗ lồi ra khỏi bể mặt chi tiết Không khí nén cần phải sạch các chất dấu mỡ và các chất bẩn khác Tùy theo đặc tính của từng chỉ tiết mà sẽ có kích thước hạt cát và áp suất không khí thích hợp + Phun cát ưới: Không gây ô nhiễm như cất khô Để phun cát ướt cẩn tạo ra huyền phù gồm:
- Dung dịch chứa 5% NaNO; và 2,5% Na,CO,
- Bột mài ở dang phân tán
Dùng không khí sạch nén mạnh để bắn các tia huyền phù vào bể mặt chỉ tiết loại chỗ lồi tế vi, các lớp gỉ tích tụ
Tuy nhiên, phun cất ướt chỉ làm sạch bể mặt bằng phẳng chứ không làm bóng bề mặt chỉ tiết được
Il 2- Các phương pháp hóa hoc và điện hóa gia công bê mặt chỉ tiết: I- Tẩy dầu mỡ: dầu mỡ bám vào chỉ tiết gồm hai loại:
+ Loại có nguồn gốc động vật dễ bị xà phòng hóa bởi xút (NaOH) tạo ra các muối axit
cao tan được trong nước
+ Loại có nguồn gốc khoáng vật (từ dầu mỏ) là hỗn hợp các hydrocacbon như dầu hỏa,
parapin, vazelin Không bị xà phòng hóa nền chỉ tẩy được chúng bằng dung môi hay các
chất tẩy rửa đặc biệt (chúng dễ bị nhũ hóa bởi chất kiểm nền cũng có thể tách ra khỏi bể mặt
chỉ tiết)
Tùy theo bản chất dầu mỡ bám trên bề mặt của chỉ tiết mà ta có thể tiến hành: * Tẩy dầu mỡ trong dung môi hữu cơ
Trang 21LUAN VAN TOT NGHIEP
1-1 Thành phần dung dịch để tẩy dẫu mở trong dung dịch kiểm:
Thanh phan dung dịch và điều kiện tây rửa bể mặt chỉ tiết được trình bày ở bảng Kim loại cẩn tẩy rửa | Thành phẩn | Néng do(g/) | Nhiệtđộ Thời gian(phút Thép NaOH 30-50 85 3-10 NasCO, 30-50 Na;PO,.12H:;O 30-50 NasSIO; 20-50 Nhôm, thiếc, chì NaOH 5-10 60 3-5 Na:PO; 7,5-10 NasSiO; 10-12,S
1.2 Tẩy dâu mỡ trong dung mội hữu cơ:
Là phương pháp hiệu quả cho cả hai nhóm dầu mỡ Gồm hai loại dung môi hữu cơ:
+ Loại cháy được: dầu hỏa, xăng, toluen : ít dùng
+ Loại không cháy được: Triclo etylen (CHCI = CC];), cacbon tetưa clorua (CCI,), tetraclo etylen (CC]› =CC]:) : thường dùng
Thường chọn dung môi hữu cơ lý tưởng theo quy tắc: Tẩy được các loại dầu mỡ khác
nhau ở nhiệt độ cao, thấp cũng như thể hơi, không cháy, không tác dụng hóa học với kim loại, hển ổn định, không độc, nhiệt dung, nhiệt hóa hơi thấp Đáp ứng các yêu cầu về bảo vệ môi
trường và các quy định về an toàn và bảo hộ lao động, độ an toàn cao, giá thành rẻ, dễ phục
hồi bằng phương pháp chưng cất đơn giản
Các dung môi tricloetylen và tetra cloetylen được dùng phổ biến nhất
1.3 Tẩy dầu điện hóa:
Tiến hành sau khi tẩy dầu hóa học sơ bộ: Thường tẩy dẫu điện hóa được thực hiện trong môi trường kiểm, thời gian tẩy ngắn
Được tiến hành theo 3 cách:
a) Tẩy dầu anot:
Chi tiết cần tẩy nối với cực dương của nguồn điện một chiểu còn cực âm là tấm thép không gỉ hay tấm thép mạ niken, cũng có thể là thành bể điện phân bằng thép Trên bể mặt chỉ tiết (anou có sự phóng điện của OH, bọt khí O› thoát ra, sẽ lôi các màng hay giọt dầu mỡ
bong ra nên tốc độ tẩy nhanh hơn:
4OH - ác -> O;†+2H:O
b) Tẩy dầu catot:
Trang 22U V
Vật tẩy nối với cực âm của nguồn điện một chiều, còn cực dương là tấm thép không gỉ hay thành bể điện phân bằng thép Trên bề mặt chỉ tiết (catoU có sự phóng điện của H” khí thoát ra nhanh phá hủy các màng dầu m ỡ
4H + ác -> 2H, T
c) Tay déu hổn hợp:
Tẩy anot làm bể mặt chỉ tiết xám đen do bị oxy hóa bởi oxy thoát ra, còn tẩy catot kim loại bị giòn hydro nên không tẩy catot lâu Trong thực tế hay tiến hành tẩy hổn hợp: lúc đầu tẩy catot khoảng hai phút, sau đó đổi chiều dòng điện để tẩy anot 1- 2 phút, phương pháp này rất hiệu quả trong thực tế
Thành phần dung dịch, chế độ tẩy dầu mỡ được trình bày ở bảng 2 | Thanh | Nhôm | Thép
phan g/l Thờ | M&td6 | Nhié | gM | Thdigian | Mậtđộ | Nhiét
| gian dong I, | tđộ (phút) dong I, độ | _ (phú) ! (A/dm) | (°C) (A/dm) ' (°C) | jt | b | | b NaOH 5:10 10-20 _NaiPO, Es 1-3 | 1 | 3-6 (30-60 | 5-50 1-2 3-10 | 70-80 | 1-3 | Na,CO, fen | 23 Bảng 2: Thành phần dung dịch để tẩy dầu điện hóa 2) Tẩy gỉ:
Tẩy gỉ được tiến hành sau khi đã thực hiện tẩy dầu mỡ và rữa kỹ để tẩy sạch các sản
phẩm ăn mòn ( oxyt kim loại và các loại muối bazơ của các kim loại) thường tích tụ trên bể mặt của chỉ tiết
Có thể tiến hành tẩy gỉ hóa học hoặc tẩy gỉ điện hóa 2.1 Tẩy gì hóa học:
Dùng dung dịch acide loãng H;SO; hoặc HCI hoặc hỗn hợp để hòa tan sản phẩm ăn
mòn, trong quá trình tẩy gỉ kim loại nền cũng bị hòa tan, làm thoát khí H; gây hiện tượng giòn hydro làm giảm đô bền của chỉ tiết
Trang 23UAN V TNGH
Để giảm bớt giòn Hydro hóa, kìm hãm quá trình hòa tan kim loại nền dung dịch thường
cho thêm chất ức chế vừa tiết kiệm acide tránh bốc nhiều mù vừa giảm được độc hại
Thành phần dung dịch và chế độ tẩy gỉ cho nhôm trước khi anot hóa được trình bày ở bảng 3: Thanh phan (gf) | Nhiét dé (°C) Thời gian ( phd) H-SO, 80-110 HNO, 70-200 15-30 ~60 HE 15-50 Cacbonsunfua | 1,0-1,6
Bang 3: Thanh phan dung dich tay gi héa hoc cho nhôm trước khi anot hóa
2.2 Tẩy gỉ điện hóa:
Làm sạch bề mặt chỉ tiết trươé khi mạ được tiến hành trong dung dich acide HCI hay HSO, 10- 20%
Phan loai:
- Tẩy gỉ anot chỉ tiết nối với cực đương nhúng vào dung dịch tẩy gỉ _ Tay gicatot: chi tiết nối với cực âm nhúng vào dung dịch tẩy gi a) Tẩy gỉ anot:
Khi tẩy anot gỉ bị hòa tan điện hóa đồng thời bị tơi ra do tác dụng cơ học của khí O; sinh
ra trên điện cực
4OH - 4e ->2H:O +O;Ÿ
Catot bằng chì hay hợp kim chì, quá trình tẩy gỉ diễn ra mãnh liệt nhưng để lâu có thể
tạo màng thụ động trên vật tẩy
b) Tẩy gi catot:
Khi tẩy gỉ catot, lớp oxit kim loại bị tẩy sạch do sự thoát khí H;
2H’ + 2e = H; T
Tay gi catot quá lâu dễ bị giòn hydro, do đó phản ứng khử H” ở những chỗ đó bị hạn
chế đến mức thấp nhất, hạn chế hiện tượng giòn hydro ở mức tối thiểu
Quá trình tẩy gỉ catot thường dùng anot là chì hoặc thiếc
Thành phẩn dung dịch và chế độ tẩy gỉ điện hóa cho thép cacbon được trình bày ở bảng 4:
Trang 24_ Thanh phan (g/ml) I II III IV Vv H;SO; 10- 20 % 200 - 250 640 100-150 | 50-60 HCI 10-20% 8 - 10 25 - 30 HNO, | | H;PO, [ 970 FeSO, 7H,O0 1-2 a NaCl 20-25 | 40-50 15-20 | FeCl; 6H;0 | 140 - 150 Trietanolamin | 5-10 Mật đô dòng 5-10 | §-10 10 -60 3-10 8-10 | i(A/dm*) | | Nhiệt độ (°C) 40-50 | 18-35 70 -80 40 -50 60 -70 Thời gian ( phut) 10-20 | 5-10 3-10 10 -15 10 -15
Bảng 4: Dung dịch tẩy gỉ điện hóa cho thép cacbon
Dung dịch I.II để tẩy anot, catot được làm bằng chì hoặc thép
Dung dịch III để tẩy catot, anot làm bằng gang silic ( 20- 40 % Sỉ)
Ngoài ra thép không gỉ còn có thể tẩy catot ở nhiệt độ thường trong các dung dịch acide
H›SO;hay HCI có nồng độ từ 5- 50% thể tích
c) Tẩy đồng và hợp kim đồng:
Tương tự như thép gang ta có thể tiến hành tẩy gỉ điện hóa cho đồng, đồng thau trong dung dich H;SO, 10% Mat d6 dong |, = 3-7 A/dm’, đối với đổng, còn tẩy đồng thau cần mật
độ dòng catot 1, = 2-4 A/dm?
3) Hoạt hóa bể mặt kim loại:
Trong quá trình gia công tại xưởng mạ các giai đoạn: đánh bóng, tẩy dầu mỡ, rửa vận
chuyển sẽ sinh ra lớp oxit rất mỏng mất thường không thể nhìn thấy được Khi hoạt hóa,
lớp kim loại ngoài cùng được tẩy làm lộ rõ cấu trúc của kim loại nền, giúp cho lớp mạ bám
Trang 25AN V YT NGHIÊ
PHẦN IV
Trang 26Vv iHIEP
PHAN IV:
BIEN TINH BE MAT KIM LOAI
A_ ANOT HÓA NHÔM
Il MUC DICH ANOT HOA NHOM:
Nhôm và hợp kim nhôm (Duyra) trở thành một kim loại quan trong trong đời sống cũng
như trong công nghệ kỹ thuật Tuy nhiên các chỉ tiết bằng nhôm mềm dẻo, dễ xước khi và chạm mất vẻ sáng đẹp trong môi trường có độ xâm thực cao, do đó để nâng cao khả năng hển cơ học và độ bền ăn mòn ta thường tiến hành anot hóa nhôm, đây là phương pháp gia công điện hóa bề mặt kim loại có tính ứng dụng rộng rãi trong thực tế
II NỘI DỤNG:
Nếu ta nhúng chỉ tiết nhôm đã đánh sạch vào dung dịch H;SO;¿ 20 % Nối chi tiết với cực đương nguồn điện một chiểu ( anoU_ cực âm là tấm chì cũng nhúng vào dung dịch chất
điện phân trên ở điện thế 12V, mật độ dòng anot lạ khoảng 1 -3 A/dmỶ, ở nhiệt độ bình
thường cùng với thời gian, trên bể mặt chỉ tiết nhôm sẽ hình thành màng oxit nhôm đày (3 - 7m), xốp, cứng gắn chặt với nền kim loại nhôm
Tùy theo thành phần dung dịch, điều kiện điện phân mà màng nhôm oxit có tính chất và
mục đích sử dụng khác nhau Các đặc trưng của màng oxit nhôm thu được bằng phương pháp
anot hóa là:
-_ Màng nhôm oxit Al:O; không giòn, có độ đẻo nhất định
- Độ bám của màng sinh ra với nền kim loại vô cùng bền vững, không thể tách
bằng ngoại lực
- Màng oxiLcứng xốp, ngấm màu tốt, tạo nhiều màu sắc hấp dẫn, đẹp gây ra hiệu ứng màu đẹp, bền dùng trong trang trí mỹ thuật, nội thất
IH CÁ ẤT ĐIÊN GIẢ I :
Thường căn cứ vào mức độ xâm thực của chất điện giải đối với màng oxit nhôm, người
ta chia làm 3 loại:
HI.1 Chất điện giải có khả năng xâm thực yếu:
Là chất có khả năng hóa tan màng oxit nhôm Al:O; yếu như axit xitric; axit boric Chất điện giải này chỉ tạo màng nhôm Al;O; mỏng khoảng 1 -2 m và không xốp rỗng
Trang 27LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Uu điểm: Thành phần đơn giản, dể làm, giá thành hạ nên rất được ứng dụng phổ biến Thành phần dung dịch phổ biến: -H;SO, 15-20% (d= 1,145 g/ml) -lạ= 1-2 A/dn? - Nhiệt độ: 20°C - Điện thể: 12- 20 V
Dé day oxit nhém Al, Oy dat dude 7,5 — 12,5 pm Mang Al, O, thu được xốp, rỗng, có khả năng hấp thụ sơn dau đặc biệt là cắn mau hữu cơ tất tốt
IH.4 Chất điện giải cá khả năng xâm thực mạnh:
Là chất điện giải không có khả năng tạo ra màng oxit nhôm Al:O; do có sự hòa tan màng Al:O; rất mạnh
Ngoài ra, người ta còn căn cứ vào mục đích sử dụng màng ôxit nhôm Al+O; mà chia các dung dich ÀAnot hóa nhôm thành 3 nhóm
IH 5 Dưng dịch điện phân để Anot hóa với mục đích bảo vệ và trang trí như:
- Dung dịch axit sunfuaric
- Dung dich axit cromic H;CrO,: thu màng Al;:O; có tính chống ăn mòn cao - Dung dich axit oxalic thu được màng oxít nhôm dày và có độ rấn cao, từ màu sáng đến nâu tối
HII 6 Dung địch dàngAnot hóa với mục đích tạo màng Al;O; để cách điện như:
Dung địch axithoric và muối của nó: thu được màng oxit nhôm Al:O; đặc khít, được đặc trưng bằng điện thế đánh thủng cao
Ill 7 Dung dịch dùng anot hóa nhôm với mục đích tăng độ bên ma sát
IV: HOÀN THIÊN CHI TIẾT ANOT HÓA NHÔM:
IV.I Làm kín màng oxi nhôm sau khi anot hóa:
Màng oxit nhôm Al:O: xốp, rỗng, khả năng chống ăn mòn kém do đó để tăng tính chống gì, cách điện, chịu mài mòn của màng, làm giảm khả năng hấp thu tạp chất và dầu bẩn, người ta tiến hành làm kín màng oxit nhôm Al;O; bằng:
- Chất hữu cơ (quét sơn, vecni) ngấm qua lổ xốp rỗng của màng nâng cao tính năng bảo vệ và cách điện của lớp màng
- Làm kín màng oxit nhôm bằng nước nóng (98 — 100°C) khoảng một giờ dùng để bảo vệ chỉ tiết
Trang 28LUAN VAN TOT NGHIEP
- Bit 16 bing dung dich K,Cr,O; hay Na;CO, 7 - 10 %, bé mat chỉ tiết có màu
vàng chanh với sư gia thêm Na;CO; 18g/1 hoặc 13 g4 NaOH
IV.2 Nhudm mau nhôm:
Màng oxit nhôm Al:O, tạo ra từ quá trình anot hóa có thể nhuôm màu bằng chất hữu cơ
hoặc vẻ cơ để được bề mãi trang sức đẹp, hấp dẫn cắn phải xử lý nhuộm màu Chỉ tiết sau khi anot hóa nhôm phải tiến hành nhu
ôm màu ngay Màng phải được rửa kỹ, thật sạch trong dung dịch xút NaOH 10 # rồi
hoạt hóa trong dung dịch HNO; 30%, rửa kỹ Chỉ có màng oxi hóa trong dung dịch H;SO;
mới đem nhuôm màu do màng có nhiều lỗ xốp, khả năng hấp thụ tốt, để nhuộm màu Màng oxi hóa trong dung địch oxalic đã có màu chỉ nhuôm được màu đậm
Màng oxi hóa trong dung dịch axit cromic lỗ xốp nhỏ, đã có màu nên khó nhuộm màu
Cường độ màu phu thuộc vào nồng độ của dung dịch màu thời gian nhuộm màu, tính chất vật liệu nền, đô đày và độ xốp của màng oxit nhôm
Màu thu được bằng phương pháp nhuôm màu vô cơ có chất lượng không dep
Hau hét nhôm dùng trong wang wi đều phải nhuộm màu vàng, xanh, đỏ gây ra hiệu
ứng màu khác nhau tùy theo thành phần dung dịch điện ly và điều kiện tiến hành
B- OXIHOA VA PHOT PHAT HOA SAT THÉP CACBON
1 NHUOM DEN THEP CACBON;
Nhuộm đen thép cacbon hay sự nhuộm đen bể mặt kim loại nói chung là sự hình thành
màng oxit có tính bảo vệ bể ngoài đẹp, màu đen có sắc thái khác nhau, thường gặp là màu
xanh đen và màu đen tím, màu cánh quạ Đây là phương pháp cổ điển nhất để bảo vệ kim loại đen như chỉ tiết bằng sắt thép cacbon, do các chỉ tiết bằng sắt hay bằng thép cacbon rất dễ bị ăn mòn điện hóa trong không khí ẩm, nóng
Có 3 phương pháp oxi hóa sắt thép - Oxi hóa tính kiểm
Oxi hóa không kiểm
- Điện phân
Phương pháp phổ biến nhất là phương pháp oxi hóa tính kiểm Phương pháp oxi hóa tính kiểm:
I.1.Cø sở lý thuyết:
Là phương pháp tiến hành trong dung dịch NaOH có các chất oxi hóa (như NaNO;, NaNO») ở nhiệt độ nhất định, có sự tác dụng lẫn nhau để tạo thành FeyO¿ theo các phản ứng
Sau:
Trang 29AN V NGHIEP 6 Na,FeQO; + NaNO, +5 H,O = 3Na2Fe,0, + 7ZNaOH + NH, 4
§ Na;FeO; + NaNO, + 6H,O = 4Na3Fe,0, + 9NaOH + NH;#
NasFeO» + NaaFesO; +2 HO — Fe,0, + 4NaOH
Có một phần Na:FezO, bị thuỷ phân tạo Fe(OH); có màu đỏ 1.2 Thành phần và chế độ làm việc: Bảng 5 thành phần và chế độ làm việc Hàm lương(g11) l 2 3 4 Thanh phan Bé | Bé 2 Bé | Bé 2
Natri hidroxit NaOH ¡550-650 600-700 | 550-650 | 700-800 | 550-650 | 700-850 Natri nitrit NaNO; 150-200 | 200-250 100-150 | 150-200 Nati nitrat NaNO, 70-100 | 100-150 Kalibicromat K›;CrzO; 25-35 130-135 Nhiét d6 (°C) 135-145 | 130-135 | 15 140-152 | 130-135 | 140-152 Thời gian (phút) 40 - 120 15 45-60 45-60 |
Tac dung Tao mang | Oxi hóa | Màng bóng xanh)| Mang oxi hóa den oxi hóa | nhanh, độ | đen bảo vệ tốt tương đối dày bóng đẹp | bóng kém
[.3 Xử lý sau khi oxi hóa:
Sau khi oxi hóa để nâng tính bền, chống ăn mòn điện hóa phải tiến hành xử lý trong dung dịch xà phòng hay dung dịch K;Cr;O; Sau khi rửa nước và sấy khô rồi nhúng dầu công nghiệp ở nhiệt độ 105 - 110°C trong thời gian 5 —10 phút
Khi màng oxi hóa không đạt có thể tẩy trong dung dịch axit HCI 10 - 15% hoặc H:SO;
10- 15%
II PHOTPHAT HÓA SẮT THÉP:
II.1 Tính chất và ứng dung:
Photphat hóa là phương pháp tạo nên lớp màng bảo vệ muối photphat không hòa tan trong nước tiến hành trong dung dịch muối photphat có mangan, sắt, kẽm
Đây là phương pháp chống ăn mòn cho kim loại đen có hiệu quả kinh tế lại đơn giản thường dùng cho sắt thép cacbon, thép hợp kim thấp và gang
Mang photphat hóa do nguyên liệu khác nhau và công nghệ khác nhau có màu tối hay tro đen, có cấu trúc lỗ nhỏ nên hút sơn mạnh Thành phần chủ yếu của màng là muối phot phat Me;(PO¿)› hoặc muối hydrophotphat MeHPO,, lớp photphat kép bao gém xFe3(PO,)>
vMn;(PO.); hay muối xFeHPO,.yMnHPO, tạo thành màng photphat ổn định trong không khí
Trang 30LUAN VAN TOT NGHIEP
độ bền chống ăn mòn cao gấp 2 — 10 lần so với phương pháp oxi hóa Độ day cia mang 5 - 20 um ứng với thép hòa tan vì thế kích thước chỉ tiết không thay đổi
Chỉ tiết sau khi photphat hóa phải tiến hành xử lý trong dung dịch K;Cr;O; ngâm dấu hay phun sơn để nâng cao khả nãng chống ăn mòn của lớp phot phat
Mau sắc và đô dày, độ xốp của lớp photphat phụ thuốc một cách căn bản vào thành phan dung địch và chế độ, điều kiện tiến hành photphat hóa
11.2, Qui trinh photphat héa gém:
Đánh hóng, tẩy dấu mỡ trong dung môi hữu cơ; rửa nước tẩm thực trong HC!: rửa nước lạnh; rửa trong NaOH 3 =S%; rửa nước; photphat hóa
IIL.3.Phương pháp photpha! hóa: Phot phat hóa ở nhiệt độ cao
Phot phat hoa ở nhiệt trung bình
Phot phat hóa ở nhiệt thấp
Phot phat hóa tổng hợp được màng photphat có màu đen a) Photphat hóa ở nhiệt độ cao: 90 — 9§8"C
- Thời gian photphat hóa 10 - 20 phút
Aw
- TY s6 giifa 46 axit wf do va 46 t6ng axit( —— )1:7~8
A
+ Ưu điểm : Tính bến cao, chống gỉ tốt, độ bám chắc, độ cứng tốt, chịu nhiệt cao, tốc
độ photphat hóa nhanh
+Khuyétdiém: - Thời gian gia nhiệt dài, dung dịch dễ bốc hơi - Độ axit tự do không ổn định
- Màng thô lẫn tạp chất không đều
b) Phot phat hóa ở nhiệt độ trung bình: 50 - 70°C
- - Thời gian phot phat hóa 7 — 15 phút
Aw
- TY s6 giifa d6 axit w do va d6 tong axit( —— )1:10~15
Ay
+ Ưu điểm: Tính bến, chống gỉ tốt, dung dịch ổn định , tốc đô photphat hóa nhanh,
hiệu suât nhanh
Trang 31LUAN VAN TOT NGHIEP Ay + Uụ điểm: Không cẩn gia nhiệt, tiêu hao hóa chất ít, giá thành thấp, dung dịch ổn định
+ Khuyết điểm: Đô bền ăn mòn thấp, độ bám chắc kém, chịu nhiệt thấp, thời gian đài Bảng 6 : Thành phan chủ yếu của các chất hóa học để photphat hóa
| Tên Hàm lượng trong |g chat héa học Ghi chú Zn”" Mn™* NO; POs | Zn(H;PO.)› 0,22 0,47 Tính toán ở Zn(NO:);.6H:O 0,22 0,42 trạng thái xFe( H›PO,)›yMn( H»PO,)> 0,19 0.48 kết tỉnh Mn(NO;)> 6H,O 019 | 043 | |
d) Photphat hóa màu đen:
Rất thích hợp để chế tạo dung cụ quang học, những chỉ tiết có hình dáng phức tạp Trong dụng cụ quang học để làm giảm ảnh hưởng phan xa trong máy, bể mặt chỉ tiết có màu
den,
Photphat hóa màu đen tạo màng có màu đen rất đẹp, kết tỉnh mịn độ bóng đồng đều Mặt ngoài có màu tro đen, độ đày 2 - 4uim tính chống gỉ chịu mài mòn tốt hơn khi oxi hóa
Trước khi photphat cần phải xử lý trong dung dịch Na;S 5 - 10 g/1 ở nhiệt độ thường,
thời gian Š — 20 giây
Trang 32LUAN VĂN TỐT NGHIỆP
I.1.AMfục đích thụ động hóa bạc:
Thụ động hóa bể mặt chỉ tiết bằng bạc hay lớp mạ bạc là phương pháp gia công hóa học hay điện hóa bể mặt chỉ tiết để giữ được vẻ bóng đẹp của lớp mạ bạc
Các chỉ tiết bằng bạc hay lớp mạ bạc rất dễ tác dụng với H;S các hợp chất có chứa S hay Cl có trong môi trường không khí làm cho chúng bị mờ, xỉn do bể mặt phủ một lớp màng mỏng (nhỏ hơn 0,07 micromet) có màu từ vàng đến nâu làm giảm giá trị trang sức, vẻ bóng đẹp vốn có của nó,
Để hạn chế sự biến đổi màu và giữ được màu bóng sáng bể mặt chỉ tiết, người ta đã
tiến hành thụ động hóa nó (chủ yếu là thụ động hóa điện hóa) trong dung dich anhidrit cromic
CrO; 5%, nhiệt độ 95°C nhằm tạo lớp màng thụ động không màu cromat bạc có khả năng cách ly bạc với môi trường công nghiệp làm cho nó giữ được vẻ bóng đẹp trong thời gian dài
II.2 Các biện pháp chống mờ cho lớp mạ bạc:
Hiện nay tùy theo mục đích sử dụng mà khắc phục các hiện tượng trên bằng các phương pháp:
- Phủ lớp sáp hay sơn trong, không màu
- Phủ lên lớp mạ bạc một màng mỏng kim loại quý hơn, bền với môi trường
Trang 33V GHIỆP
Trong không khí ẩm có mặt các chất xâm thực, đồng rất dễ bị o xy hóa, không khí lẫn hợp chất lưu huỳnh, nên đồng nhanh chóng bị phủ kín bởi lớp CuS xám hoặc nâu sim va
lđp cacbonat màu xanh
Đồng có thế dương hơn sắt nên là lớp mạ catot đối với sắt, thép hay kẽm Do đó lớp mạ đồng không thể bảo vệ bể mặt kim loại khỏi bị ăn mòn điện hóa mà chỉ là bảo vệ môt cách cơ học, nên trong thực tế muốn sử dụng các chỉ tiết bằng đồng, mạ đồng hay hợp kim của đồng như khi muốn dùng lớp mạ đồng một cách độc lập như mọi lớp bảo vệ trang sức, khả năng chống ăn mòn cao Người ta đã tiến hành biến tính bể mặt kim loại để thu được lớp màng oxit đồng mỏng, kín khít có tác dung bảo vệ chống ăn mòn lâu đài cho đồng và hợp kim đồng
Tùy theo điều kiên tiền hành xử lý (phương pháp điện hóa hay hóa học), thành phan
dung dịch xử lý mà thu được màng có cấu tạo khác nhau có thể là Cu,O hay CuO, CuS hay
hỗn hợp các oxit của chúng Nếu màng thụ động là CuO thì có màu nâu, đen, hay xanh Nếu màng thụ động là Cu;O có thể có màu vàng, vàng chanh, tím hay nâu Nếu thụ động tạo ra màng CuS thì có màu nâu tro hay xanh đen
Lớp màng thụ động mỏng kín khít kết hợp chặt chẽ với kim loại nền có tác dụng
bảo vệ đồ trang sức, do đó sau khi tiến hành thụ động hóa có thể phủ kín lên lớp dầu hoặc sơn
không màu nhằm mục đích nâng cao khả năng chống ăn mòn
IL2 Oxy hóa đông và hợp kim đồng
Có 2 phương pháp: oxy hóa hóa học và oxy hóa điện hóa
[II.2.1 Oxy hóa trong dung địch K;S:Os:
Đồng tứnh khiết có thể tiến hành oxy hóa với các thành phần sau:
NaOH: 45 — 5 5g/l
K,S,0,: 5 -— 15 g/l Nhiệt độ: 60 - 65°C Thời gian: 10 — 15 phút
Hợp kim đồng trước khi oxy hóa cần phải mạ lớp đồng day 3 — 5 micromet
Đồ dày của màng có quan hệ với thời gian oxy hóa: Thời gian dài thì màng thu được đày và ngược lại
II.2.2 Oxy hóa điện hóa:
Đồng và hợp kim đồng có thể oxy hóa điện hóa trong dung dịch NaOH với thành
phan và chế độ làm việc sau: NaOH: 100 - 200g/ Nhiệt độ: 70 - 90°C Thời gian: 20 - 30 phút Mật độ dòng anot: 0,5 — 3 A/dm” Catot 1a thép khéng gi
Đồng và hợp kim đồng có thể tiến hành oxy hóa ở nhiệt độ thấp hơn hoặc là mạ lên lớp đồng dày 3 - 5 micromet rồi tiến hành o xy hóa
Trang 3411.2.3 Tay lớp màng oxy hóa:
Lớp màng không đạt chất lượng có thể tẩy trong dung dịch sau:
- Tẩy màng trong HCI 100% hay H;SO; 10%
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
- Tẩy màng trong CrO; 30 - 90 g/l va H;SO, 15 — 30 g/l
lỊ 3 Thụ động hóa:
Trong thực tế để chống gỉ cho đồng và hợp kim đồng người ta tiến hành thụ động hóa, đây là phương pháp chống gỉ đơn giản, hiệu suất cao, giá thành thấp
Bang 9 :Thanh phan va chế độ làm việc Thành phần dung dịch (g4) Dung dich | Dung dich 2 CrOy 30 -90 H,SO, 15 - 30 5 -10 NaCl 4-7 NasCrsO; 100 ~ 150 g1 Nhiệt độ (°C) Phòng Phòng Thời gian (s) 1S - 30 3-8 Có thể tiến hành thụ động hóa trong dung dịch 1 rồi ãn mòn nhẹ thụ động tiếp wong dung dịch 2
Chi tiết sau khi thụ động xong dùng không khí nóng sấy khô ở nhiệt độ 70 - 80°C
làm màng lão hóa, tăng tính bền ăn mòn
* Chỉ tiết có màng thụ động không đạt yêu cẩu có thể tẩy trong dung dịch sau: - Dung dịch kiểm nóng NaOH 200 - 400 g/1
Trang 35LUAN VAN TOT NGHIEP
PHAN V
Trang 36V GHIỆP
HẦN V:
MA KEM
|, TINH CHAT VA UNG DUNG LGP MA KEM
Kém là kim loại màu trắng xám Nguyên tử lượng là 65,38; trong lượng riêng là 7,14: thế tiêu chuẩn -0,76 V; đương lượng điện hóa 1,22 g/Ampe giờ; nhiệt độ nóng chảy 419,44°C Kẽm có tính giòn, tương đối cứng nhất là khi tăng nhiệt độ đến 100 - 150C
Kém 1a kim loại hoạt động mạnh, có tính khử, đễ phản ứng với các dung dịch axit,
kiểm, các hợp chất lưu huỳnh và các chất khác trong không khí luôn bị bao phủ màng tạo ra
từ muối cacbonat bazơ kẽm, ZnCO: Zn(OH)› màu trắng Trong hợp chất kẽm có hóa trị 2 Do thế tiêu chuẩn của kẽm âm hơn sắt nên mạ lớp kẽm lên sắt thép nó là lớp mạ anoL Khi chỉ tiết kẽm bị ăn mòn thì anot kẽm bị ăn mòn chứ không phải là kim loại nền nên lớp mạ kẽm còn được gọi là lớp mạ bảo vệ Do tính chất này và do giá thành của lớp mạ kẽm rẻ hơn các lớp mạ kim loại khác nên kẽm được sử dụng để mạ rất rộng rãi hơn nữa lớp mạ kẽm có cấu trúc đồng đều, độ tỉnh khiết cao nên có tính ổn định hóa học cao
Lớp mạ kẽm khá dẽo, có tính đàn hồi tốt, dễ kéo, uốn, vuốt nhưng độ cứng thấp, độ hóng kém trong không khí dễ sinh thành muối kẽm cacbonat có tính kiểm nên bị mờ làm giảm vẻ đẹp của lớp ma,
Lớp mạ kẽm có độ rắn tế vi rất nhỏ khoảng 60 KG/mm? mềm hơn lớp mạ crom đến
15 — 20 lan
Để tăng khả năng bảo vệ của lớp mạ kẽm, người ta thường tạo màng thụ động cromat trên bề mặt lớp mạ kẽm
Sản phẩm mạ kẽm dùng trong các công trình xây dựng: tôn lợp, đường dây điện Khả năng bảo vệ sắt thép của lớp mạ kẽm phụ thuộc vào tính chất môi trường ăn mòn và tỷ
lệ với độ dày lớp mạ
Tốc độ ăn mòn kẽm mỗi năm khoảng l - 1,5 micro mét ở nông thôn, từ 15 - 2
micro met ở vùng nhiệt đới ẩm, 6 - 8 micro met ở vùng công nghiệp, ở vùng biển kẽm bị ăn
mòn rất mạnh
Lớp mạ kẽm có độ bền ăn mòn cao nhất trong khoảng PH từ 6 - 12 Những năm gần
đây người ta ngày càng sử dụng nhiều lớp mạ kẽm bóng được thụ động hóa trong dung dịch CrO; hay trong dung dịch NazCr:O; có màu cầu vồng hay bóng xanh nhạt tương tự màu lớp
mạ crom trang trí
~
il CAC DUNG DICH MA KEM
Có 2 loạichất điện giải:
- Chất điện giải chỉ chứa ion đơn Zn”"
Trang 37LUAN VĂN TỐT NGHIỆP II Ma kém trong dung dich Sunfat:
La dung dịch đơn giản, không độc được ứng dụng khá rộng rãi Tuy nhiên khuyết
điểm dung dịch này cho lớp mạ sáng mờ có khả năng phân tán yếu, cấu trúc tinh thể thô nên
thường thêm chất hữu cơ vào dung dịch mạ chỉ dùng để mạ những vật có hình dáng đơn giản như mặt phẳng mặt trụ Bang 10; Thannh phan dung dịch và chế độ ma kẽm Thanh phan dung dich Hàm lượng (g1) ZnSO.7H:O 300 NasSO,.10H; O 100 KAKSO,).12H,O 60 Dextrin vang 10
Nhiét 46 dién phan (°C) bình thường
Mật đô dòng catot A/dm” 4
Độ PH dung dịch 3,5 - 4,5
Hiệu suất dòng catot Nx = 95% - 100%
[L2 Mạ kẽm từ dung dịch xyanua:
Lớp mạ kẽm trong dung dịch xyanua có hạt mịn kín hơn trong dung dịch axit, có khả năng phân tán cao Vì vậy thường dùng để mạ các vật có hình dáng phức tạp, độ phủ sâu
đạt 100%
a) Cơ sở lý thuyết :
Thành phan chính của dung dịch xyanua là muối phức xyanua của kẽm Na;[Zn(CN)¿],
natrixyanua và natrihydroxit giữa ba hợp phần của dung dịch xảy ra theo phan ting:
Trang 38A GHIÊ
Nhược điểm của dung dịch điện giải xyanua là rất độc Việc xử lý nước thải khó, tốn kém Ngoài ra nó còn kém ổn định và rất nhay với các ion kim loại lạ
11.3 Ma kém tit dung dich Floborat:
Chỉ mạ cho vật có hình đáng đơn giản, tốc độ cao Ché Floborat kém từ kẽm oxit và oxit Floboric ZnO +2HBF, = Zn(BF4)> + HO Bảng 12 : Một số dung dịch mạ kẽm #oboric Thành phần dung dịch Dung dịch số | (1) Ma tinh (2) Ma quay (2) Ma van nang .Zn(BE;); 300 200 250 — 300 NH.HE, 35 35 25 = 30 NH,Cl 27 54 H,BO, 15 - 30 Cam thảo 1 | Tioure 3-5 OC — 20 1,5 - 2,0 Mật độ dong Ik (A/dm*) | 2,5 - 8,5 2,5 - 8,5 phong Nhiệt độ (°C) 27-38 27-38 30-4.5 PH 3“—-40 3,5 — 40 Khuấy không hay khuấy | không hay khuấy
- NH,BF, c6 tac dụng làm tăng độ phân cực - NH„CI có tác dụng làm tăng độ dẫn điện
- H,BO, duy tri 46 axit cho dung dich
- Cam thảo, tioure chất hoạt động bể mặt để cải thiện cấu trúc lớp mạ 11.4 Ma kém ti dung dich amoniclorua
Dung dịch phức, không déc do S.la.POPOV tìm ra đầu tiên Dung dịch amoniclorua
được sử dụng rộng rãi để thay thế cho dung địch mạ xyanua độc, thực hiện ở môi trường axit
yếu hay trung tính với PH : 4,5 - 6,0 Độ dẫn điện khá cao, phân cực catot lớn do đó khả năng phân bố lớp mạ khá cao và cao nhất trong số dung dịch phi xyanua Cho lớp mạ sáng, mịn, dày đều đối với các chỉ tiết có hình dáng phức tạp
Trong môi trường axit yếu tổn tại cân bằng
(NH;)›ZnC]› + 4NH; <= Zn(NH;),Cl, + 2 NH,Cl
Trang 39UAN V Bảng 13: Thành phần dung dịch mạ kẽm amoniclorua Thanh phan dung dich Dung dịch số | (g/l) ] 2 3 4 5 'ZnO 12-15 100 | 35-40 40 — 120 ZnCl, 20 - 80 180 - 220 | NH,C] 240 — 260 300 200-220 | 180 - 240 H,PO, 20-25 'CH;COONH, 80 - 100 Urotrophin CoH)2Ny 20 — 25 Gielatin | Linconda ZnSRA 1-2 4 -6 30 -70ml/1 30 -70ml/1 Linconda ZnSRB 5 ISmlA | 3-SmiV/ ' Mật độ dòng Iy(A/dm) | (0,5- 1,5 2-4 I~3 05-15 | 05-5,0 Nhiệt độ (°C) 20 ~ 35 20 — 25 20 - 35 15 - 30 I5 - 30 | PH §.8-7,5 28-84 78-82 4,5-6,0 4,5 - 6,0 | |
Dung dịch 1 chủ yếu để mạ các vật hé trong thùng quay, chuông quay
Dung dịch 2 có thể mạ với I¿ lớn dùng dé ma nh trong thiết bị tự động Dung dịch 3 dùng để mạ nhíp, lò xo, các chỉ tiết thấm than
Dung dịch 4 -5 dùng để mạ bóng
11.5 Ma kém tit dung dich Zincat:
Thành phần chính của chất điện giải : ZnO 20 g/1, NaOH 180 g/ tác dụng với nhau tao thành muối phức kẽm Na;ZnO› theo phương trình:
ZnO + 2 NaOH = NazZnO;+ H;O
Dung dịch điện giải nàycó khả năng phân bố tốt do độ dẫn điện cao Lớp mạ thu được từ chất điện giải kiểm 4 50°C , I, =1,5 - 2 A/dmỶ thô, xám, sẵn sùi vì trong môi trường kiểm anot kẽm (Zn) bị tan hóa học thành hạt rấn nhỏ làm đục dung dịch Để ngăn ngừa điều
đó người ta thường thêm vào dung dịch mạ một lượng nhỏ Sn”° 0,2 - 0,5 g/1 dưới dạng phức
NasSn©Q); hòa tan
Nhược điểm của dung dịch điện giải kiểm là rất nhạy với sự nhiễm bẩn các kim loại
nặng, gia nhiệt ở 50°C cao, cấu trúc bể phức tạp do đó ít được sử dung trong phạm vi công
nghiệp
38
Trang 40V i
11.6.Ma kém tt dung dich pyrophotphat:
Cấu tử chính của dung dịch là phức chất được tạo thành kẽm sunfat có tác dụng với natri hay kali pyrophotphat Dung dịch cho phân cực catot lớn, độ dẫn điện cao, khả năng phân bố tối, ma được các vật có hình dạng phức tạp Nhưng do độ tan của kẽm pyrophotphat không tốt nên nống đô kẽm nhỏ, kết tủa kẽm ở mật độ dòng nhỏ dù có đun nóng dung dịch
Cũng như dung dịch zincat, dung dịch pyrophotphat cũng ít được sử dụng do cấu trúc
bé phức tạp, độ gia nhiệt cao Bảng 14: Dung dịch mạ kẽm photphat Thanh phan dung dich (g/) Dung dịch số ] 2 ZnSO,.7H-O 40 - 50 50 — 60 Natripyrophotphat Na„PsO;.H;O 150 - 200 180 - 200 ^moni hvdrophotphat (NH;,):HPO; 16-20 Dextrin 3-5 Kaliflorua (KF) 5 -10 PH 8 - 9,5 8 - 8,3 Nhiệt độ (°C ) 50 50 - 60 Ix (A/dmỶ ) ị 3
II 7.Kết luận chung:
Mỗi dung dịch dùng để mạ kẽm được trình bày trên đều có những ưu và khuyết điểm riêng Tuy nhiên chất điện giải amonicat có những ưu điểm cơ bản mà hiện nay nhiều trung tâm đang tập trung nghiên cứu các chất tạo bóng cũng như các chất phụ gia khác nhằm nâng cao chất lượng, độ bóng lớp mạ của dung dịch amonicat nhằm thay thế dẫn xyanua độc hai, giá thành cao, kém ổn định
III.TẨY LỚP MA KHÔNG ĐẠT YÊU CẦU
Những lớp mạ không đạt yêu cầu chỉ có thể tẩy bằng cách nhúng chỉ tiết có lớp mạ