Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Mạ kim loại trên chất dẻo ABS

Từ năm 1964 thị trường thế giới xuất hiện hàng loạt ABS mới chuyên dùng cho lĩnh vực kim loại hóa chất dẻo nhự : Cycolac EP 3510, Terluvan 122-G, Novodur PG 299, Lacquran, Polysar A, Bex

Trang 1

| Ce BO GIAO DUC VA DAO TAO

fe TRƯỜNG DAI HOC SU PHAM TP.HCM

| KHOA HÓA - BỘ MÔN HÓA LÝ

KHOÁ 1997-2001

Trang 2

` 2-002 CAM OM

Can xin chan thanh cam on st giúp đỡ `

tan tinh eaa:

Châu Wguyén Khuong da buténg dan va

chi bảo em tan tinh trong suét thei gian em

em trong tuốt qua trinh hee tap Thanh qua

ma cluing em dat được him nay la nho sự

day dé, diu đắt oà truyén dat nhiing kiến thite kinh nghiém 06 eing qui bau eiaThday

cô

Din eam on các ban càng lớp da động

vién oa giúp đỡ tôi hoan thanh ban luận

odn nay.

Trang 3

Sơ dé các công đoạn xử lý mẫu 61

Phần 4: Kết qua thảo luận 64

I/ Nghiên cứu khả năng làm nhám tế vi bể mặt của chất séo ABS 65

2/ Nghiên cứu khả năng làm nhạy trên bể mặt ABS 66

3/ Nghiên cứu khả năng hoạt động hóa bể mặt ABS 674/ Nghiên cứu khả năng mạ đồng hóa học và niken hóa học 69

4.1/ Nghiên cứu khả năng mạ niken bằng phương pháp hóa 69

học trên ABS

4.2/ Nghiên cứu khả năng mạ đồng hóa học 71

5/ Nghiên cứu khả năng ma đồng bằng phương pháp điện hóa 736/ Nghiên cứu khả năng mạ điện niken bóng 75

7/ Nghiên cứu khả năng thu động bể mặt lớp mạ niken của dung 79

dịch cromic

Phần 5: Kết luận 81

Phần 6: Phu lục 85

L/ Kiểm tra chat lượng lớp ma 85

2/ Lam sạch nước thải trong quá trình ma 86 3/ Trung hòa nước thai có chứa chất axit cromic §7 4/ Các bảng số liệu 87 5/ Hình mẫu 89

Tài liệu tham khảo 92

Trang 4

Luận văn tốt nghiệp Bộ môn hóa lý GVHD Thây Nguyễn Khương

PHAN I

MO DAU

Đề tài ma kim loại trên chất déo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang |

Trang 5

Luận văn tốt nghiệp Bộ môn hóa lý GVHD Thầy Nguyễn Khương

còn chưa được nghiên cứu, ứng dụng nhiễu.

Ma kim loại lên chất déo tạo khả năng kết hợp uu điểm giữa hai vật liệu lớp

mạ kim loại và vật liệu nén nhằm mục đích :

1 Mạ kim loại lên chdt dẻo có giá trị trang sức cao, ít bị hư hỏng do các yếu

tố môi trường gây ra.

2 Sản phẩm chất dẻo kim loại hoá có trọng lượng riêng nhỏ Chất déo ABS

(đồng trùng hợp Acrylicnitrin-Butadien-Styren) được dùng phổ biến để kim loại

hóa có tỉ trọng 1.04-1.07 g/cm’ nhẹ hơn nhôm 2.3 lần, nhẹ hơn thép7 lẫn, nhẹ hơn

thau 7-9 lần.

3 Ma kim loại lên chất dẻo tiết kiệm một lượng lớn kim loại Các chỉ tiết làm bằng kim loại cân phải gọt đủa, mài, đánh bóng gây hao hut lằng phí Trong khi

đó các chỉ tiết chế tạo bằng chất dẻo khỏi phải gia công hoặc rất ít hao phí khi

gia công; Giá thành sản phẩm kim loại hóa của vật liệu dẻo rẻ hơn nhiễu so với

sản phẩm kim loại

4 Sản phẩm chất dẻo kim loại hóa hoàn toàn bên với môi trường Gitta kim loại và chất đẻo không thể có các hiện tương ăn mòn điện hóa.

5 Sản phẩm chất dẻo kim loại hóa được sử dụng ngày càng nhiễu trong lĩnh

vực công nghiệp củng như đời sống Ngày nay các sản phẩm chất dẻo ABS được

mạ đồng hóa hoc, mạ nikel bóng, mạ crom ngoài Sau đó có thể mạ thêm một lớp

kim loại trang trí như mạ đồng bóng, bạc, vàng, platin, được ứng dụng ngày càng phổ biến trong tất cả các ngành kỷ thuật hiện đại như :

+ Trong ngành sản xuất ôtô, môto, các tay nim, chóa đèn Các chỉ tiết bên trong

cabin các chỉ tiết trang điểm bên ngoài các loại phương tiện hiện đại như tay vặn,

nhắn hiệu, số xe, thing xe.

+ Các sản phẩm phục vụ cuộc sống hàng ngày như các loại vỏ bút máy, vỏ đẳng hé.cdc phụ kiện trong nhà vệ sinh, nhà bếp, ống dan nước, đồ dùng cá nhân, nút

áo, gọng kính Các bộ phận của máy hút bụi, tủ lạnh, máy quạt đèn học cá nhân

Dé tài mạ kim loại trên chất đẻo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 2

Trang 6

Luận văn tốt nghiệp Bộ môn hóa lý GVHD Thdy Nguyễn Khương

Trong công nghiệp hiện đại và kỷ thuật điện: các chỉ tiết trang trí bên ngoài

của máy ghi âm, radio,máy vi tính, điện thoại, nim vặn nút ấn vá một số khung

viền trang sức cho một số dung cụ máy móc điện từ khác.

Hằng năm khối lượng và chất lượng của các sản phẩm dẻo tăng lên không ngừng:

+ Năm 1965 Mỹ sản xuất 1500 tấn, Châu Au 300 tấn

+ Năm 1970 Mỹ sản xuất 30 ngàn tấn (tăng 2000%) Châu Âu 20 000 tấn (tăng

6700%)

Chất déo nói chung không có tính dẫn điện nên không thể ma kim loại trực

tiếp lên bê mặt của nó Bản thân chất dẻo củng có ái lực rất kém với kìm loại về mặt hóa hoc lẩn cấu trúc Lực bám dính của lớp mạ lên chất dẻo chỉ thuần táy là

lực cơ học Luc bám đính của lớp mạ lên chất dẻo bị suy giảm do hệ số giản nở của kim loại nhỏ hơn độ giản nở của chất dẻo từ 2-10 lân Hệ số này càng khác

biệt độ bám dính lớp mạ lên bé mặt chất dẻo càng kém

Không thể thu trực tiếp lớp mạ bóng lên bé mặt chất dẻo, củng không thể

đánh bóng lớp mạ kim loại mờ trên nén chất dẻo vì khi đánh bóng tỏa nhiệt nhiễu

có thể làm bong lớp mạ và biến dạng chỉ tiết.

Không phải chất dẻo nào cũng có khả năng đem kim loại hóa, trong thực tế

chỉ có chất déo đồng trùng hợp Acrylicnitrin-Butadien-Styren ký hiệu ABS được sản xuất từ Mỹ 1950 do hằng UFRuterCo thực hiện Từ năm 1964 thị trường thế

giới xuất hiện hàng loạt ABS mới chuyên dùng cho lĩnh vực kim loại hóa chất dẻo

nhự : Cycolac EP 3510, Terluvan 122-G, Novodur PG 299, Lacquran, Polysar A,

Bexan ABS, S, coftex,Lovcaril, Denka, Dyiel v v Các vật liệu này khác nhau vềtính chất cơ khí, dễ gia công hóa học hay gia công dẻo, đồng thời cho cho độ bám

chắc lớp kim loại mạ lên chúng; Ngoài những tính chất chung như trên chất dẻo

ABS còn có một số tính chất đặc trưng sẽ được giới thiệu kỹ về thành phần và cấu

tạo ở phần: “Tinh chất của chất déo ABS"(phân 1)

Do những đặc tính nêu trên (không dẫn điện, ái lực kém với kim loại) nên quátrình kim loại hóa ABS nhất thiết phải tạo lên bé mặt của chỉ tiết cấu tạo bằng

chất dẻo này một lớp kim loại quý mỏng, bám tốt, lại có khả năng xúc tác cho các

phản ứng mạ hóa học tiếp theo Nhờ lớp mạ hóa học mà bể mặt chất dẻo trở nêndẫn điện Bước kế tiếp là mạ diện lên bê mặt của chỉ tiết với độ dày 15-30 ym

Từ những đặc điểm tiến hành ở trên luận văn này tiến hành với mục đích :

I Nghiên cứu thành phân dung dịch điện ly và điêu kiện tiến hành làm nhắm tế vi

bê mặt chất dẻo ABS nhằm mục đích đạt độ bám tốt cho các lớp mạ về sau

Day là một phần rất quan trọng trong công nghệ mạ kim loại lên chất dẻo

vì bé mat không được làm nhám tốt lớp mạ sẽ bong tróc trong quá tring sử

dung.

Dé tai ma kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 3

Trang 7

2 Nghiên cứu quá trình phủ lên bê mặt chất dẻo một màng mỏng kim loại,

thường là kim loại quý.

Do bạc (Ag) là một kim loại quý rẻ tién hơn các kim loại quý khác lại phổ biến

nên chúng tôi chọn bạc (Ag) để tạo màng mỏng lên bề mặt chất dẻo.

Màng mỏng bạc phải bám tốt, phải đều và có khả năng xúc tác cho phần ứng

khử Cu’* hay NỈ tạo lớp mạ đông (Cu) hay niken (Ni) lên bê mặt chất dẻo

ABS.

3 Nghiên cứu quá trình mạ đông hóa học và niken hóa học lên trên lớp bạc lót

Lớp mạ này phải đông đều,đả dày và dẫn điện tốt tạo thuận lợi cho các giai

đoạn mạ điện tiếp theo

4 nghiên cứu thành phần và diéu kiện tạo lớp mạ đồng bóng điện hóa lên trên

lớp mạ đông hoá hoc hay niken hóa học

5 trên lớp mạ đông hoá học hay niken hóa học có khả năng dẫn điện được tuy

nhiên lớp mạ này quá mỏng chỉ khoảng 2-5 um, điện trở lớn nên cần phải ma

điện đồng lên nó để có độ dày từ 15-20um

6 Nghiên cứu thành phần và diéu kiện dung dich và mạ điện bóng niken lên bể

mặt của lớp mạ đông điện hóa Đây là lớp mạ có tính chất trang trí; lớp mạ niken có đạt được yêu cầu đẹp , chất lượng tốt, không bong chi dựa trên cơ sở

các giai đoạn trước phải đạt chất lượng cao.

7 Do lớp mạ niken bóng dé bị mờ di trong không khí ẩm nên cần phải thụ động

hóa hoặc phải mạ lên nó một lớp mạ trang tri khác bên hơn với môi trường.Lớp mạ cuối cùng này có thể là Crôm (Cr), Vàng (Au), Bạc (Ag), Rodi Trongđiều kiện của phòng thí nghiệm chúng tôi nghiên cứu thành phần và điều kiện

của dung dịch phục vụ cho quá trình Crômic hóa.

Là một giáo viên hóa trong tương lai trực tiếp giảng dạy bộ môn hóa học ở

trường phổ thông can thiết trang bị cho bản thân không chỉ những kiến thức cơ

bản, ngiệp vụ su phạm được thdy cô truyén thu ở nhà trường cần can phải

trang bị thêm cho minh những hiểu biết về thực tế công nghệ sản xuất hóa học.Điều này sẽ giúp cho người giáo viên phục vụ ngành có hiêu quả, thực hiệnđúng nguyên lý giáo duc của đẳng * học đi đôi với hành, lý luận phải gắn liềnvới thực tiển, nhà trường phải gắn liền với xã hội “

Dé tài ma kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 4

Trang 8

Luận văn tốt nghiệp Bộ môn hóa lý GVHD Thay Nguyễn Khương

Dé tài mạ kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 5

Trang 9

0 SO LÝ THUYET

L/TÍNH CHAT CUA CHẤT DEO ABS

2/XỦ LY BE MAT CHAT DEO

3/TẠO CHAT DAN ĐIỆN LEN NEN VAT LIEU PHI

KIM LOAI

4/MA HOA HOC

4.1-MA DONG HOA HOC

42-MA NIKEN HOA HOC

5/CO SỞ LÝ THUYET VÀ KỸ THUAT MA ĐIỆN.

6/MA ĐỒNG ĐIỆN HÓA

7/MA NIKEN ĐIỆN HÓA

8/CROMIC HOA

Đề tài mạ kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 6

Trang 10

1/ TÍNH CHAT CUA CHAT DEO ABS.

1.1/Giới thiệu về chất déo ABS

Vào những năm 50 của thế kỷ XX xuất hiện trên thị trường Thế Giới chất

đồng trùng hợp Acrylicnitril-Butadien-Stynen viết tất là ABS Chất dẻo này được

sản xuất đầu tiên ở Mỹ do hãng U.S Rubber Co thực hiện Chất dẻo ABS từ khi

ra đời đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học Kỹ thuật về

mit ứng dụng vào quá trình kim loại hóa chất dẻo Chất dẻo ABS được hãngMarbon-Chemicals-Co cải tiến về thành phan để phù hợp với mục đích kim loại

hóa và mang tên Cycolac (1955) chất Cycolac có bể mặt bóng và bằng phẳng có

thể nhuộm màu

Vào năm 1962, phát hiện thấy rằng lớp mạ kim loại trên bể mặt Cycolacbám chắc hơn trên các chất dẻo khác Từ 1964 thị trường thế giới xuất hiện hànhloạt ABS mới chuyên dùng cho kim loại hóa chất dẻo như: Cycolac EP 3510,

Terruvan 122-G, Novoduy PG 299, Lacquran, Polysar A, Bexan ABS, S, coftex,Lovcaril, Denka, Dylel v v

Trong các chất dẻo ABS các thành phần policrynitril và polistynen tao thànhnên nhân tạo đồng nhất (một pha) Trong khi đó polibutadien xuất hiện trongchất dẻo dưới dạng hình cầu nhỏ, phân tán đều trong toàn bộ chất déo kích thước

của các hình cầu polibutadien không vượt quá | um.

Tỉ số néng độ polibutadien so với polistyren và policnynitril là những tinh

chất quan trọng ảnh hưởng đến tính chất vật lý của chất dẻo và khả năng kim

loại hóa chúng, nếu tăng hàm lượng sản phẩm polibutadien sẽ làm tăng đáng kể

độ bám của lớp ma kim loại lên bề mặt ABS.

Các chất ABS khi xử lý trong dung dịch có tính oxi hóa thích hợp các hạt

polibutadien sẽ bị hòa tan thành vô số lỗ nhỏ trên bể mặt ABS, bảo đảm cho lớp

mạ bám tốt Trong giai đoạn định hình người ta thừa nhận rằng các hạt

polibutadien di chuyển về hướng bể mặt ABS , kết quả trên bể mặt ABS lượng

hạt polibutadien trở nên nhiều hơn và sự phân bố các hạt vẫn trở nên đều đặn.

Các lổ tạo nên trên bể mặt ABS sau khi xử lí trong môi trường ôxi hóa cũngtăng lên,kích thước của các lỗ nhỏ bằng kích thước hạt polibutadien và không

vượt quá lun, mắt thường không nhìn thấy được.

Ngoài các chất đẻo ABS người ta còn sử dụng các chất dẻo polipropilen để

kim loại hóa.

1.2/Một số tính chất ABS sau khi mạ kim loại

ABS sau khi mạ mang những tính chất của kim loại không chỉ theo dạng bên

ngoài mà theo cả tính chất cơ lí, độ cứng và độ bén cơ học cao hơn Tính bén phụ

Dé tài mạ kim loại trên chất déo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 7

Trang 11

thuộc vào tổng độ dày các lớp phủ kim loạivà phụ thuộc vào chất lượng lớp mạ

lót dẩn điện

Yếu tố chính quyết định chất lượng lớp phủ kim loại cũng như các tính chất

cơ lý của nó chính là độ bám dính của lớp mạ lót dẩn điện với chất nền ABS.

Độ bền kết dính của lớp mạ kim loại với nên polime phụ thuộc vào phương pháp

chuẩn bị bể mặt Cấu trúc lớp phủ hoặc lớp mạ lót dẩn điện Ngoài ra còn phụ

htuộc vào sự định hướng của cấu trúc và nội ứng lực của chất liệu ABS.

ABS có lớp phủ kim loại thì bển với ăn mòn hơn, độ bền được giải thích là do

lớp nền ABS và lớp phủ bên ngoài không tạo thành các cặp pin cục bộ vì ABS

không dẩn điện Những chỉ tiết được mạ kim loại từ ABS sử dụng cho trục bánh

xe ôtô, chụp đèn pha khi sử dụng ở các diéu kiện khí hậu khác nhau trong thờigian dài có độ bên tốt hơn so với các chi tiết kim loại cũng được mạ như vậy, tuynhiên ở những lớp phủ bị rộp, xốp, người ta cũng thấy có sự ăn mòn

Độ bền nhiệt của ABS phủ kim loại phụ thuộc vào cấu trúc của chúng khiđun nóng, các nối liên kết có thể bị phá hủy, biến dạng, lớp mạ kim loại làmtăng tinh dan nhiệt bé mặt ABS, cho phép phân bố nhiệt đều khắp bể mặt do lớpkim loại phủ có tính dẫn nhiệt cao làm tăng độ biến dạng của vật liệu

ABS sau khi được mạ kim loại có độ bển hóa học cao và giữ được hình dạng

của chỉ tiết, độ bển nhiệt cũng tăng lên so với ABS không được mạ Các chỉ tiếtABS khi chưa mạ chịu được nhiệt độ từ 115-125°C_ ngoài ra còn bén với các

dung môi và môi trường ăn mòn, lớp phủ kim loại làm giảm sự hấp thụ nước.

2/XỬ LÝ BỀ MẶT CHẤT DẺO ABS.

Nhằm có được bé mặt tốt cho việc kim loại hóa ABS trước tiên phải làmnhám tế vi bể mặt chất déo bằng các phương pháp cơ học, hóa học tạo ra vô sốrãnh, lổ cực nhỏ, vô số những chân cắm của lớp kim loại lên bể mặt chất dẻo

làm nó bám rất chặt,

2.1/Phương pháp cơ học:

Người ta thường sử dụng phương pháp đánh bóng hoặc phun.

+ Đánh bóng : các chỉ tiết vật liệu nền ABS nhỏ cùng với huyền phù của đá và

nước được cho vào thùng quay, hiệu quả của quá trình này phụ thuộc vào tốc độ

quay thùng, kích thước, hình dạng chỉ tiết thời gian quay.

+ Phun : người ta có thể phun cát, hơi hoặc hổn hợp lỏng đá mà, bột màu có

thể là cát, Al,O,, thạch anh

Hiệu quả của quá trình này phụ thuộc:

-Kich thước hạt chất mai.

-Ap suất hơi phun

-Khoảng cách từ vòi phun đến bể mặt.

Đề tài mạ kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 8

Trang 12

-Số lần sử dụng bột màu

Hai phương pháp này thuận lợi cho việc loại bỏ các tạp chất lạ trên bé mặt,

sự hấp thu những hóa chất lạ gây ảnh hửng xấu về sau

Sau khi đánh bóng và phun cát can thổi không khí, nén, sạch để loại bỏ các hạt bụi còn sót lại, tiến hành rửa bằng cách dùng vòi phun nước tẩy dầu mỡ hóa

học trong dung dịch có thành phan:

Pha các dung dịch đặc chế, sau đó nhúng các chỉ tiết này vào dung dịch thông

thường trong dung dịch có hai thành phần chính :một là H;SO; thành phần thứ hai

la CrO›

Trong các hổn hợp như vậy, đồng thời déng thời với việc tẩy sạch bể mặt, có

sự oxi hóa tiêu hủy các phân tử kém bền hơn trên bề mặt chỉ tiết chất dẻo, làmcho bể mặt có vô số “6 trứng” có kích thước 1m

Phân bố đều khắp bể mặt sẽ có tác dụng nâng cao độ bám dính lớp mạ lên

vật liệu dẻo.

Trong nhiéu trường hợp có thể thay bằng kalibicromat K;Cr;O›, hay

Natribicromat Na;Cr;O;.ngoài ra người ta còn đưa thêm vào dung dich các chất

hoạt động bể mặt, đối với ABS:

Trang 13

HạO 250ml.

KBrO, 5g/.

2.2.1/ Tẩy dâu md: đây là giai đoạn dau tiên trong quá trình công nghệ chuẩn bị

bể mặt chất dẻo có tác dụng làm sạch bụi bẩn và làm cho bể mặt thấm ướt tốt,

sau khi tẩy dầu mỡ không được để chỉ tiết quá lâu vì bể mặt sẽ có tính nhạy cảm

lớn với tác động của môi trường ngoài, do đó sau khi tẩy dầu mỡ phải đem đi

tẩm thực ngay

Tẩy đầu mỡ là quá trình phức tạp chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố : nhiệt độ,

độ kiểm dung dịch, độ cứng của nước tính chất hóa lý và tính chất bể mặt ABS.Chất lượng quá trình rửa, quá trình sẽ phức tạp nếu trong thành phần chất dẫn có

những hạt cứng không chuyển thành nhu tương được, trong trường hợp này người

ta dùng chất hoạt động có tính tẩy rửa cao

Những dung dịch tẩy rửa cẩn trung hòa các axit béo và xà phòng hóa mỡ,dầu, lấy chất bẩn cơ học ra khỏi bể mặt chất dẻo

Người ta thường cho thêm Silicat vào dung dịch tẩy rửa vì chúng có độ thấm

ướt tốt và khả năng tạo nhủ với chất bẩn

Ví dụ : cho thêm Na;PO; vào dung dịch sẽ tăng khả năng tẩy sạch bể mặt bị

bẩn bởi đầu mỡ ở 40-60°C mức độ nhiểm bẩn và mức độ thấm ướt của bé mặtchất dẻo quyết định thành phần của dung dịch tẩy dầu mỡ các ABS không thấm

nước, khi ngâm sâu trong nước các hạt nước có thể thấm sâu vào các kẻ hở giữ các hạt cao phân tử hiện tượng này dé gây tách lớp phủ kim loại sau khi mạ Để

chất dẻo ABS có tính thấm ướt tốt cẩn phải thay đổi độ phân cực của chúng bằngcác phương pháp hóa học,vật lý Phương pháp vật lý làm thay đổi cấu trúc mà ítảnh hưởng đến tính chất hóa học, các phương pháp hóa học có thể làm thay đổi

tinh chất hóa học và cấu trúc bể mắt.

Để tẩy dầu mỡ ABS người ta thường sử dụng các dung dịch hửu cơ hay kiêm

của các chất hoạt động bể mặt, những dung dịch này không được gây ra sựtrương nở hoặc rạn nứt của chất dẻo, mặt khác còn tăng cường tính thấm của bề

mặt dẫn đến làm tăng độ bám dính của lớp phủ bể mặt.

Khi có sự tương tác của bể mặt chất dẻo và nước, các phần tử nước với bán

kính 2,7 10° em có thể khuếch tán vào chất déo, nằm giữa các mach cao phân

tử, những phân tử hoặc ion solat hóa sẽ hấp thụ trên bể mặt chất dẻo, vì vậy

ABS có thể hấp thu nước từ dung dịch nước của các muối acid, kiểm yếu hơn

2.2.2/ Tẩm thực : là công đoạn chính trong quá trình xứ lý bể mặt, quyết địnhchất lượng lớp phủ kim loại và hiệu quả của quá trình Việc tẩm thực làm tăng

tính ái nước của bể mặt chất dẻo, tăng tính hút nước và khả năng nhạy cảm với

môi trường ngoài, làm giảm độ bền hóa học , để tẩm thực ABS thường sử dụng

Đề tai mạ kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 10

Trang 14

Khi tẩm thực những phần tử pha dẻo có dạng hình cẩu sẽ bị oxi hóa tao thành các lỗ hổng cỡ micro hoặc nano Đối với ABS thường xảy ra sự oxi-hóa

Butadien ở vị trí nối đôi tạo các nhóm carboxyl ở các lỗ hổng Dung dịch tẩm tực

cần khuấy, bảo đảm nhiệt độ , nồng độ đồng đều Một yếu tố quan trọng của quá

trình tẩm thực là bảo toàn néng độ Crd mức không đổi, sự khử Cr thành Cr””

làm giảm hiệu quả tẩm thực, trong dung dich mới được điểu chế hàm lượng Cr’*

không vượt quá 50g/1 trong thời gian dung dich tẩm thực phải kiểm tra hàm

lượng Cr°*.

Thông thường sau khi tẩm thực chất dẻo cần phải rửa kỹ và trung hòa các vết

Crôm trong các dung dịch có tính khử để biến Cr”* thành Cr”°.

Ví dụ:

Dung dịch 3-7% Na;SO; hoặc NaHSO;, dung dịch acid HCl.

Sau khi trung hòa nhúng chỉ tiết sửa kỹ trong 3 bể rửa:

Nước nóng 1-3 phút, Rửa nước lạnh dưới dòng chảy hai lần từ 15 - 20 s, sau

đó nhúng vào dung dịch làm nhạy.

2.2.3/ Tăng nhạy :

Việc xử lý bề mặt ABS bằng Sn(H) là quá trình tăng nhạy Quá trình này

nhằm tạo ra trên bể mặt chất dẻo những hạt keo hidroxyt thiếc Những hạt keo

nay trong công đoạn hoạt hóa sẽ đóng vai trò khử ion kim loại quý (Ag”) ra khỏi dung dịch muối của chúng(AgNO;) thường sử dụng dung dich sau:

Sau khi ngâm sản phẩm vào dung dịch trên, rửa chỉ tiết bằng đòng nước cất

lạnh, SnC]; bị thủy phân thành Sn(OH)CI, hấp thụ đều trên bể mặt chất dẻo:

SnC]; + HO = HCI + Sn(OH)CI

Lượng kết tủa Sn(OH)CI Phụ thuộc vào nồng độ axit clohidric, SnCl và điều

kiện rửa Hàm lượng tối ưu của muối thiếc.

Kết tủa được xác định bằng phương pháp thực nghiệm, nếu quá dư Sn(II).

Trên bể mặt sẽ tạo thành lớp kim loại xúc tác xốp và dẩn đến làm giảm độ bám

dính của lớp phủ kim loại trên chất dẻo.

2.2.4/ Hoạt hóa :

mục đích của giai đoạn này là làm kết tủa một lượng nhỏ kim loại quí hiếm

trên đều khắp các bể mặt của chất dẻo Trên bể mặt chất dẻo trong giai đoạn

làm nhạy Sn”*đã được hấp thụ trên bề mặt, tại các điểm này xảy ra phản ứng:

2Ag* + Sn** =2Ag + Sn*

Đề tài mạ kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hing Trang 11

Trang 15

Như vậy nếu sử dụng dung dich AgNO, làm dung dịch hoạt hóa thì kim loại

kết tủa trên nền ABS là lớp bạc mỏng.

Thực nghiệm cho thấy thời gian giữ chi tiết lâu trong dung dich hoạt hóa

không ảnh hưởng đến chất lượng lớp kim loại bám vào, thông thường người ta

ngâm từ một đến ba phút Sau đó sấy khô chỉ tiết ở nhiệt độ từ 30-40°C Quá

trình này sẽ làm tăng độ bám dính của lớp phủ kim loại lên bể mặt chất nền

ABS và những lớp phủ kế tiếp

Quá trình hoạt hóa có cơ chế phức tạp, hiện nay chưa được nghiên cứu một

cách đầy đủ, tuy nhiên có thể tạm xem như một tập hợp nhiều giai đoạn liên tục

nối tiếp nhau:

Giai đoạn một : Trên bé mặt ABS sau khi đã làm nhám tế vi có rất nhiều các

vi lổ chân cắm.Tại đây hình thành một lớp mạng kim loại, màng keo này có tính

xúc tác và làm tăng khả năng khử các hạt xúc tác.

Giai đoạn hai : khi rửa bé mặt hoạt hóa trong bể nước tỉnh, xảy ra sự thủyphân của muối phức chất hỗn hợp với sự tạo thành Ag tự do và muối khó tan

Sn(OH)CI.

Nếu như trong dung địch hoạt hóa phối hợp (AgNO;,SnC];)

Giai đoạn ba: Sn** trong Sn(OH)CI bị khử

Sn** +2Ag*> Sn** +2Ag

Trong công nghệ hoạt hóa hỗn hợp vai trò của công đoạn rửa nước có ý nghĩa

rất lớn, phức chất xúc tác được thủy phân hoàn toàn va hidroxyt thiếc bị đẩy khỏi

bể mặt thời gian rửa phải hạn chế, nếu ta rửa quá lâu các hạt xúc tác của kim

loại sẽ bị đẩy ra do đó hiệu quả hoạt hóa sẽ không cao

Đối với một số chất dẻo khác người ta còn dùng PdCl, để hoạt hóa, nồng độcủa nó trong dung dịch lớn (0,25-3g/1) các hạt keo Pd đóng vai trò tâm tinh thể

hóa của kim loại xúc tác Quá trình khử xảy ra :

Pd** + Sn”* >Pd + Sn**.

Người ta thấy rằng các hạt Pd hình cầu phân bố tương đối đều, kích thước và

mật độ phân bố của chúng phụ thuộc Sn(II) kết tủa trên bể mặt đã được làm

nhạy, nồng độ thuốc thử, nhiệt độ dung dịch hoạt hóa Công đoạn đầu tiên của

rửa nước phải thực hiện ở nước tỉnh để thu hổi một số gion Pd”* kích thước lớn

hơn ở lại trong nước trong trạng thái lơ lửng (15-20m).

Đặc tính hoạt hóa của AgNO;

Người ta hay sử dung AgNO, làm chất hoạt hóa vi AgNO, tương đối dễ điều chế và rẻ tiền hơn so với muối của Au và Pd.

Trang 16

Nhiệt độ 15-20°C.

Thời gian 1-3 phút.

Bề mặt chất déo sau khi dùng Ag hoạt hóa có màu sáng xám thuận lợi cho

việc diéu chỉnh độ đồng đều của lớp mạ.

Thêm cồn tuyệt đối vào dung dịch trên sẽ làm tăng nhanh quá trình làm khô chỉ tiết trong giai đoạn hoạt hóa Trong dung dịch amoniäc đóng vai trò tạo phức,

giữ Ag* tổn tại trong dung dich ở dạng phức [Ag(NH;);]* đối với dung dich

AgNO, nếu kiểm tra nồng độ Ag* một tuần một lin, nếu nước trong bể rửa bị

đục cần thay dung dịch hoạt hóa, nếu AgNO; khô và nồng độ NH,OH quá lớn cóthể tạo thành hợp chất gây nổ

Quy trình vừa trình bày ở trên là quy trình cổ điển để mạ kim loại lên ABS,

tạo lớp dẫn điện lên nền ABS

3/TẠO LỚP DẪN ĐIỆN LEN NỀN VAT LIEU PHI KIM LOẠI :

ABS là một nhựa tổng hợp phi kim loại cho nên khi tiến hành mạ điện cho

ABS gặp rất nhiều khó khăn so với mạ trực tiếp lên một kim loại nền nào đó:

ABS thật sự không thể dẫn điện do đó không thể mạ điện trực tiếp lên bể

mặt Do tính chất đó nên trước khi mạ điện người ta phải trải qua các giai đoạn

xử lý mẫu sau đó tiến hành mạ hóa học một lớp kim loại lên trên bé mặt ABStạo một lớp vỏ bọc dẫn điện.Tuy nhiên quá trình này cũng gặp khó khăn rất lớn

đó là bể mặt chất déo của ABS không có ái lực với lớp kim loại được mạ cả về

phương diện cấu trúc lẫn phương diện hóa học, giửa chúng chỉ có lực bám cơ học, mà hệ số cũng kém bền do hệ số giản nở của ABS lớn hơn nhiễu so với hệ

số giản nở của lớp kim loại mạ bên ngoài (có thể từ 2-10 lần).Hệ số giản nở càng khác nhau thì thì độ bám dính của lớp mạ đối với bể mặt ABS càng thấp.

Bề mặt ABS sau khi làm nhám tế vi có vô số lỗ nhỏ và chân cắm nên vấn dé

mạ trực tiếp lớp mạ bóng lên trên bể mặt chất dẻo là không thể Mặt khác ta

cũng không thể đánh bóng lớp kim loại mờ trên bể mặt vật liệu do quá trình

đánh bóng xảy ra sự cọ xát tỏa nhiệt có thể làm biến dang chỉ tiết, bong tróc lớp

mạ để có được lớp mạ có bể dày

0,3-0,5 um lên bể mặt chất dẻo người ta có thể tiến hành một trong những

phương pháp sau đây :

3.1/ Phương pháp vật lý :

ví dụ như bay hơi trong chân không các kim loại như Cu,Ag,Au,Al hoặc nhiệt

phân các hợp chất carbonyl (Ni(CO),) hay nhúng vào các kim loại nóng chảy,

phương pháp này rất hạn chế vì thiết bị phức tạp, vật liệu dẻo phải bền nhiệt

3.2/ phương pháp cơ học :

Trang 17

Dùng các loại keo nhựa hoặc các chất tạo màng có tẩm thêm các chất độn

như bột của oxit Sắt, oxit Nhôm, bột màu cộng với bột kim loại quý (Au, Ag, Pt)

để tạo một lớp sơn bao bọc bên ngoài dẫn điện tốt, các bột này có kích thước 0,

đến vài pm.

3.3/ phương pháp hoá học rất thích hợp cho chất ABS:

Phương pháp này dựa vào phản ứng khử muối của một số kim loại quý (Vd: AgNO;) từ dung dịch trên bể mặt ABS (hoặc chất dẻo) đã được hoạt hóa bởi các

kim loạicó khả năng hoạt hóa cho quá trình (Vd:SnCl;), cách này có thể tạo nênnhững lổ xốp trên bể mặt sâu

ABS không thích hợp cho hai phương pháp đầu nên ta chỉ nghiên cứu sâu vào

phương pháp tạo lớp dẫn điện trên bể mặt ABS bằng phương pháp mạ hóa học.

3.4/Một số quy trình :

* Quy trình | :

Đây là quy trình cổ điển để mạ kim loại lên ABS hay polietilen, nó thích hợp

cho phạm vi sản xuất nhỏ.Quy trình này gồm 4 giai đoạn :

- Giaiđoạn! : Chuẩn bị mé mặt chất dẻo.

- Giaiđoạn 2: Hoạt hóa bề mặt chất dẻo.

- Giaiđoạn 3: Mạ hóa học

- Giaiđoạn 4: Mạ điện

* Quy trình 2 : là sự biến tướng của quy trình cổ điển thay cho giai đoạn làm

nhạy trong dung dịch SnCl; người ta tiến hành hoạt hóa trong dung dịch

paladiclorua thành phần như sau:

120 g/1) để làm tăng hiệu quả hoạt hóa Trong giai đoạn này paladi bị hấp thụ

trên bể mặt chất dẻo dưới dang ion trong dung dich làm tăng hiệu quả hoạt hóa.

Quá trình khử paladi kim loại xúc tác cho các phản ứng mạ hóa học ngoài ra

người ta còn sử dụng keo chứa paladi hoạc một số 1 kim loại quý khác để hoạt

hóa, nhúng chỉ tiết đã xử lý hóa học vào dung dịch keo, sau đó nhúng vào dung

dịch HCI để màng keo bị hòa tan làm cho các hạt paladi trở nên có tính xúc tác

mạnh cho phản ứng mạ hóa học.

* Quy trình 3 : Cũng là sự biến tướng của quy trình cổ điển, trong quy trình này

người ta gộp các giai đoạn : xử lý hóa học bé mặt chất dẻo, làm nhạy , hoạt hóa,

Đề tài mạ kim loại trên chất déo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 14

Trang 18

tăng hoạt vào chung một giai đoạn Do tính chọn lọc cao nên quy trình này chỉ

sử dụng cho một số chấtdẻo ABS nhứt định.

SƠ ĐỒ QUY TRINH MA KIM LOẠI LÊN ABS:

Chất dẻo ABS

Định hình sản phẩm

Mạ đồng hoá học Mạ niken hoá học

Mạ đồng điện hoá bước đầu Ma niken điện hoá

Mạ điện bóng

Mạ điện kim loại khác

Trang 19

4/ MA HÓA HỌC

Chỉ tiết sau khi hoạt hóa, rửa kỹ,nhúng trực tiếp vào dung dịch mạ hóa học

Đồng hoặc Niken Đây là công đoạn chính của qúa trình kim loại hóa chất dẻo,làm cho bể mat ABS trở nên dẫn điện tốt tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực

hiện mạ điện ở các giai đoạn sau.

Những nguyên tắc của mạ hóa học : nhờ các tác nhân khử thích hợp, ion kim

loại bị khử thành kim loại tương ứng Ứng dụng dung dịch ion kim loại mạ được

chuẩn bị đúng cách thức và diéu kiện tối ưu, do đó sự khử không xảy ra trong

lòng dung dịch mà chỉ xảy ra trên bể mặt đã chuẩn bi(bé mặt ABS đã được hoạt

hóa) Kim loại bám lên đó xúc tác cho phản ứng khử tiếp theo, độ dày lớp mạ

tăng lên theo thời gian, độ dày lớp mạ hóa học phải đạt được 0 | -0.3 «m.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quy trình nhưng ở điều kiện cho phép ta chỉ xét ba yếu tố chính :

-_ Tác nhân tạo phức : giữa ion kim loại dưới dạng phức, ngăn cản sự kết

tủa hidroxytkim loại trong môi trường kiểm, hòa tan một số muối không tan (quá

trình tạo phức) điều chỉnh tốc độ mạ, loại được cặn bả và hoạt động như một

chất đệm, chẳng hạn như nếu dạng phức thật sự bén vững khả năng phân ly sẽ

thấp và khi tiến hành mạ với tốc độ chậm sẽ không xảy ra.

AgCN +CN= [Ag(CN);].

(Dạng mơi bển hơn)

Nếu ở cùng pH, cùng một tác nhân thử thì hiệu quả của quá trình khử phụ

thuộc và trạng thái kim loại tổn tai.

Vd: Cu có thể tổn tại ở Cu", Cu** hoặc {Cu(NH))„].

Cu" +e > Cu? E° =+ 0,512 (v).

Cu** +2e > Cu? E° =+ 0,337 (v).

(Cu(NH))¿]* + 2e > Cu° +4NH; E° = -0,07 (v)

- Tác nhân khử: hiệu quả của quá trình mạ hóa học phụ thuộc vào pH

Ở mỗi một pH khác nhau chất khử thể hiện khả năng mạnh yếu khác nhau.

Ví dụ: Formaldehyt là chất khử mạnh trong kiểm và trong môi trường axit không

thể hiện tính khử :

pH = 14: HCHO +3HƠ —› HCOO' + 2H;O + 2e E7 +1,072(v)

pH = 0: HCHO + HCHO —› HCOOH + 2H” + 2e E° = - 0,06(v)

Ở mỗi pH sẽ thích hợp với mỗi hoặc một số chất khử nhất định, để kiểm tra

thông tin này ta thường sử dụng đo thế oxy hoá khử Nếu thế âm sẽ không xảy ra

sự khử, nếu quá dương cũng có thể để xảy ra sự phân hủy

- Anh hưởng của pH :

Yếu tố này ảnh hưởng lớn đến tác nhân khử như ta đã nói ở phần (b).

Dé tài ma kim loại trên chất déo ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang l6

Trang 20

Ngoài ra pH còn ảnh hưởng đến hằng số bền của phức nên ảnh hưởng nhiềuđến dạng tổn tại của kim loại trong dung dịch Nếu lớp mạ có từ tính thì nồng độ

Hˆ cũng ảnh hưởng đến từ tính của lớp ma.

Một số yếu tố khác như : các tác nhân thấm ướt, ổn định, chất xúc tác bểmặt, cách thức khuấy, áp suất thủy tính, tỉ lệ thể tích dung dịch, diện tích vật mạ,

diện tích và cách sắp đặt catot cũng ảnh hưởng đến sự làm việc của dung dich

mạ

4.1/ MA ĐỒNG HOÁ HỌC

4.1.1/ Tính chất và ứng dụng của lớp mạ đồng

Đồng là một kim loại dé dát mỏng , màu đỏ, tại chỗ gẫy có màu hồng, khối

lượng riêng d= 8,9 g/m’ Đồng kim loại dẫn nhiệt, dẫn điện tốt chi sau bac, độ

dẫn điện của đồng gấp 1,5 lần nhôm và gấp 2 lần thép , nhiệt độ nóng chảy

1083°C, đồng thường có số oxy hóa + 1 và +2 trong các hợp chất, scuTM*/cu = +

0.34.Ngày nay đồng thường được dùng làm dây dẫn điện và các bản cực anot

trong mạ đồng Sản xuất các hợp chất đồng dùng trong sản xuất, thí nghiệm vd:

CuCl,, CuO, Cu,O

Lớp ma đồng là lớp ma dễ dang bi oxy hóa trong không khí nhất là ở nhiệt

độ cao, mặt khác trong không khí tác dụng với CO; hoặc các hợp chất chứa Clo.

Bề mặt lớp mạ déng luôn bị phủ bởi các hợp chất BazơCacbonat Cu(OH);

CuCO, (màu lục sẩm) Vi vậy người ta ít dùng lớp mạ đồng để trang trí mà

thường làm lớp mạ trung gian, bảo vệ chỉ tiết không bị thấm cacbon, nitơ, bo và

các quá trình khuyếch tán khác khi gia nhiệt, lớp mạ đồng hóa học đàn hồi hơn

các lớp mạ đồng hóa học khác Khi kim loại hóa chất dẻo(ABS), do bản chất hóa

học của kim loại và chất déo khác nhau nên độ bám trên suy giảm, trị số giãn nở

của kim loại là ABS càng lớn thì kim loại càng khó bám trên chất dẻo, lớp mạ

đồng hóa học thỏa mãn yêu cầu trên tốt hơn các kim loại khác

Quá trình mạ đồng hóa học dựa trên phản ứng thử kim loại từ dung dịch muối

của đồng với cơ chế tự xúc tác các ion Cu”* bị khử trên bể mặt đã được hoạt hóa.

4.1.2/thành phần cơ bản của dung dịch mạ đồng hóa học:

Thành phẩn co bản của dung dịch mà déng hóa học là Sunfat déng

(CuSO,)chất khử thường dùng là fomaldehy(HCHO), hydrazin,

hypophotphatnatri.Người ta thường sử dung HCHO, tuy nhiên các dung dịch nay

cũng không tránh được một số nhược điểm như : không ổn định, không thể hồi

Trang 21

Dung dịch | :

A - Sunfat đồng CuSO, 5H;O 35g/1

Hg droxýt natri NaOH 50g/

KaliNatri kép 170g/1

pH dung dịch 12

B - Dung dịch fomaldehyt HCHO 40%

Trước khi dùng lấy 5 thể tích dung dịch A trộn với một thể tích dung dịch B,

pha loãng bằng nước cất hỗn hợp theo tỷ lệ 1: 1 hay 1:3

1 lít dung dich ma được 0,25 - 0,3 dm*

Tiến hành mạ ở nhiệt độ môi trường

Thời gian ma 15 - 30 phút

Dung dịch 2 :

Ưu điểm hơn vì có độ ổn định cao

A - — Sunfat déng CuSO, 5H;O I5g/1

- Clorua niken NiCl,; 6 H,O 4g/

- Dung dich formaldehyt HCHO 40% 50ml

B - Hydroxytnatri NaOH 10g/l

- Tac trat natri Kali kép NaKC,H,O, 43g/1

- Cacbonat natri Na,CO; 4g/

Khi dùng trộn chung A và B theo tỷ lệ thể tích bằng nhau

Dung dich làm việc ở nhiệt độ 70° - 100° C

Dung dịch cần giữ trong chai politylen

Dung dich 3 :

A - Sunfatđổng CuSO, 5 H;O 50g/

Dung dịch amoniac 25% (NH; 25%) 100m1⁄1

B - Sulfat Hydrozin 19g C- Dung dịch NaOH 20g/

Khi dùng trộn dung dịch A 1 phan thể tích

B 2 phần thể tích

C | phan thể tích

Nung nóng hỗn hợp 70 - 200°C

Thời gian nung 15 — 20 phút

Trên bể mặt chất dẻo Cu” bị khử :

CuSO, + 2 HCHO +4NAOH—#*" Cu + HCOONa + H; + 2 H,O + Na;SO,

[1] Nhìn chung dung dịch mạ déng kém bén vững, có khả năng làm việc thấp

do việc khử ion đồng xảy ra không chỉ trên bể mặt mà còn cả trong lòng dungdich + làm giảm khả năng làm việc của dung dich và chất lượng lớp phủ

Đề tài mạ kim loại trên chất do ABS - SVTH Cao Quang Hùng Trang 18

Trang 22

Chất lượng lớp phủ phụ thuộc vào việc nhúng bể mặt, thường khoảng 1,75 >

2,5dmŸ/lít nếu mật độ nhúng lớn hơn 2,5dmŸ/lít thì ta sẽ thu được lớp phủ đồng

hóa học không đồng nhất chứa nhiều lỗ Nếu mật độ nhúng nhỏ hơn 1,75 dmỶ/lít

thì lớp đồng có thể giòn, độ bám dính không tốt do đó cần phải xét đến sự tương

quan giữa mật độ nhúng, thời gian và độ dày lớp mạ.

Ở pH càng lớn khả năng khử của formaldehyd càng lớn, ở nhiệt độ phòng

phản ứng khử pt{ I| xảy ra ở nhiệt độ phòng Ngoài ra còn có sự cạnh tranh của

các phản ứng khử Cu**> Cu"

2 Cu” + HCHO + 5OH -» Cu,0 + + HCOOƠ + 3H;O

2 Cu* + Cu + Cu”

Đây cũng là một wong những nguyên nhân giới hạn khả năng làm việc của

các dung dịch trong Cu.

4.1.3Các sự cố chính khi mạ đồng hóa học

` Đặc điểm sự cố

Lớp mạ không đều 1 Chỉ tiết rửa 1 Lắc chỉ tiết trong

trên chỉ tiết có những | không đều tạotúikhí | bể

khu không được mạ 2 Xử lý bể mặt

thấm và hoạt hóa chưa 2 Chỉnh bể mặt,

đạt điểu chỉnh lại dung

3 Tẩy nhẹ không | dịchđều 3 Cải tiến cách tẩ

1 pH thấp 1 Kiểm hóa (thêm

2 Thiếu chất khử | OH’) HCHO 2 Thêm HCHO

3, Dư chất làm bén 3 Thêm dung dịch

mới không có chất làm

bén

Không kết tủa đồng

Lớp mạ từng vết Rửa không đạt yêu Cải tiến cách rửa

cầu sau khi tăng nhạĐồng tự kết tủa Bể ban có đồng Lọc dung dịch hoặctrên thành bể và trong | hoặc những chất khử làm sạch bằng HNO;

dung dịch khác nếu có Cu

Lớp mạ tạo thành 1, Néng độ trong 1 Điểu chỉnh lại

châm các dung dich tăng | dung dịch

THU -VIEN

Đề tài mạ kim loại trên chất déo SY sy Tin Cas Gut & Trang 19

Trang 23

2 Nhiệt độ dung

dịch thấp

4.1.4/Một số yếu tố quan trọng ảnh hưỡng đến quá trình mạ :

a Nhiệt độ : Khi tăng nhiệt độ tốc độ kết tủa và phá hủy đều tăng, lớp mạ dé

dàng bị bong hơn do khí H; thoát ra bị giử trên bể mặt ở dạng bóng khí Ảnh

hưởng của nhiệt độ đến tốc độ kết tủa đồng trên bể mặt đã được hoạt hóa, đượcbiểu diễn trên đồ thị (I) :

TME MỊN

Đồ thị 1 : Anh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ kết tha Cu

Từ đồ thị ta nhận thấy tại 53°C sự phá hủy xảy ra nhanh và tốc độ của đồng

giảm nhanh có thể do sự ưu tiên tạo Cu;O tại nhiệt độ này

b) Nong độ tuyệt đối :

Đối với dung dịch yếu gồm:CuSO4 5 H;O: 5g/1; HCHO (37 - 41°C) 10ml

Trang 24

Luận văn tốt nghiệp Bộ môn hóa lý GVHD Thay Nguyễn Khương

Đồ thị II : Ảnh hudng của néng độ K*, Na” và HCHO đối với vận tốc kết tủa

Cu trong dung dich yếu

Đối với các dung dịchmạnh CuSO4 5 H;ạO: I5g/l

NaOH 7g/1 HCHO (37-41%) 10ml/1

Nhiệt độ 20°C Dién tich 39cm?

Thi bas @ muối tartracte và HCHO đều ảnh hưỡng lớn đến tốc độ kết tủa

:

+.

SODIUM POTASSIUM TARTRATE 338% ; 3-3 : ẵ 3 3ˆ

o oo o¢F GỚI O74 OOF OOS OCI

Dé thị 3 : Anh hưởng của néng độ Kalinatritactrat & HCHO tới vận tốc kết tủa

Trang 25

Nhiệt độ 20°C

Diéntich — 30cm”[goldu]

Thì khi [Cu”" | tăng sẽ tăng tốc độ kết tủa Tốc độ kết tủa giảm khi [Cu”*| : 9-10 g/1

Khi giử nguyên hàm lượng của các thành phần khác, việc tang [NaOH] làm

tăng tốc độ mạ có thể do pH tăng hiệu quả của tác nhân khử cũng tăng.

Đổ thị 4 : Ảnh hưởng của nồng Dé thị 5 : Anh hưởng của nồng độ

độ Cu”" lên vân tốc kếttủa Cu NaOH lên vận tốc kết tủa Cu

c/ Thể tích dung dịch - diện tích cần ma

Diện tích bể mặt cần mạ trong một đơn vị thể tích dung dịch quá lớn sẽ só

nhiều bóng khí H; sinh ra do tốc độ phản ứng tăng quá nhanh, sự phá hủy dung

dịch để xảy ra

d/Anh hưỡng của một số tác nhân tạo phức

Néng độ ion đồng tự do phục thuộc vào các tác nhân tạo phức, các tác nhân

này ngăn sự kết tủa Cu(OH);

Người ta thường sử dụng các phức đồng II, do phức đồng I có ít và đa số

không tan Phức bền với số tứ 4 Thường sử dung các tác nhân CN’, NH:.

* CN (Cyanua) : Đa số phức có hằng số bền khá lớn, phức có số phối tứ 4

Ví dụ: K;(Cu(CN),] hay K;[Cu(CN),]

Cu’ +4CN > [Cu(CN),J* K=2.10”

Trang 26

* Acid Etilen Diamin Tetra Acetic

Tác nhân này tạo phức vàng cùng với Cu (II) như sau :

* Andehyt : thường sử dụng formalin (HCHO) là tác nhân chỉ thể hiện tính

khử trong môi trường kiểm

* Hydrazin : thường sử dụng là hidrazin hydrat, tuy nhiên do sản phẩm phụ

nên ít phổ biến

* Hydro phosphate : thích hợp cho mạ déng ở nhiệt độ cao (93°C), tính khử

không phụ thuộc pH.Tuy nhi6n nó là một hóa chất đắt tién nên ít khi dùng

g/ Anh hưởng của một số chất làm bên

Thông dụng là axit olkanolamin và thiourê

4.1.5/ Cơ chế của quy trình Mạ Hóa Học

Cu?" +2e Cu?

HCHO + 30H” ->+HCOO" + HO + 2c

Cu”" + HCHO + 30H~ ->Cu°+HCOOTM + H:O

QO) Các giai đoạn của quá trình Ma Hóa Học

Trang 27

Giai đoạn 1 : Sn** + 2 Ag’ > Sn** +2Ag"

SnCl; + 2{Ag(NH;),|ClI — SnCl, + 2Ag + 8 NH;

Giai đoạn 2 :

—CHO +OH~ “** H; +HCOO ˆ

-HGHO +NaOH" *“* Hy +HCOONa

Giai đoạn 3 :

Cu** +ÖH;y+2OH-»>H; +2H,0

CuSO, + H; + 2 NaOH — Cu + 2 H,O + Na;SO,

Giai đoạn 4 :

HCHO +OH~ “4, H;ạ† + HCOO ˆ

HCHO +NaOH “? H;ạT + HCOONa

Cơ chế phản ứng khử đồng cũng có thể giải thích dựa vào sự xuất hiện của

ion hydrozen (H ' ) như sau :

2Cu** + 2H —> [Cu + H,] > Cu°+Cu* +H;

4.2/ MA NIKEN HÓA HỌC

4.2.1 Giới thiệu chung về niken và lớp mạ :

Niken ~ tên la tinh là Ni cooken, được tìm thấy năm 1751 do nhà vật hoc

Gronstest (Thụy Điển) cho đến năm 1837 thì Bird (Anh) mới thu được nito từ

điện phân

Niken là kim loại màu trắng bạc, dễ nén, dễ cán móng, dễ đánh bóng, có từ

tính cao.

Mạ niken hóa học có ứng dụng rất rộng rãi, lớp mạ có độ đồng đều cao,

cứng, chịu mài mòn, chống ăn mòn, không xốp, không bay mất, không tạo khe

rảnh để nước thấm qua lớp mạ, dung dịch mạ niken hóa học có tính bển cao Quá

trình mạ hóa học niken trên bề mặt, chất dẻo cũng giống mạ đồng cùng dựa trên

cơ sở khử ion Ni** (NiCl;, NiSO,) dưới tác dụng của tác nhân khử, thường là các

muối : Na, K, Ca có gốc photpho như Hipophotphit

Dé tài mạ kim loại trên chất déo ABS - SVTH Cao Quang Hàng Trang 24

Trang 28

4.2.2/ Thành phần dung dịch mạ :

Dung dịch mạ hóa học niken gồm có :

Muối niken : thường sử dụng các muối NiSO, 7H;O; NiC];, 6H;0

Chất tạo phức làm giảm nồng độ ion kim loại tự do, giữ ổn định dung dịchhoặc liên kết với sản phẩm phân hủy, sản phẩm phản ứng Các chất tạo phức

thường là các axit hữu cơ hoặc muối của chúng như : axit lactic, axit xitronic, axit glucolic, axit propionic Chất tạo phức có ảnh hưỡng lớn đến ion được mạ hóa,

tính chất lớp mạ và độ bén của dung dịch.

Chất khử thường dùng là : Natri Hidro phot phit NaH;PO;

Các chất ổn định là những hợp chất lưu huỳnh hữu cơ, lượng rất nhỏ dùng để

kém chế quá trình phân hủy dung dịch muối kim loại.

Các chất tạo bóng thường là các hợp chất hữu cơ.

Để mạ niken hóa học người ta có thể sử dụng hai loại dung dich :

+ Dung dịch axit mạ niken hóa học

+ Dung dịch kiểm mạ niken hóa học

4.2.3/ Cơ chế

Quá trình khử Ni** chưa được nghiên cứu chính xác, tuy nhiên cơ chế sau đây

được nhiều người xem là hợp lý nhất Theo cơ chế này quá trình khử Ni?" bằng

NaH;PO; diễn ra theo 4 phản ứng sơ cấp

thành niken kim lọai nhờ hydro phát sinh.

4.2.4 Dung dịch axit và kiểm để thu lớp mạ niken photpho

® Dung dịch mạ Niken hóa học :

Dung dịch axit (pH = 4 - 6,5) được sử dụng chủ yếu để mạ Niken hóa học

cho các chỉ tiết bằng thép, đồng, thau.

Trang 29

- Các dung dịch axit để mạ Niken hóa học :

Đặc trưng chung của các dung dịch axit mạ Niken là lớp mạ sẽ được cải

thiện về hình thức và chất lượng nếu ta thêm vào dung dịch mạ các chất tạo phức, chất điện, chất ổn định VD : axit xucxinic, malêic, glixerin hoặc trilonB Các

chất này ngăn ngừa sự phân rã dung dịch mạ, làm ổn định lâu dài chất điện giải

với diéu kiện phải thường xuyên hiệu chỉnh thành phần của nó.

QC) Dung dich kiêm mạ Niken hoá học :

Dung dịch kiểm mạ Niken hoá học còn áp dụng để mạ Niken hoá học chocác phi kim (Sứ, chất dẻo) chủ yếu để mạ lên thép không gỉ, nhôm (AI), tital

(Ti), magie (Mg) và một số kim loại khác.

Để dung dịch được ổn định lâu đài người ta thường thêm vào dung dịch mạcác chất tạo phức như Natrilimônat, amoniäc Trong các dung dịch kiểm mạ

Niken hoá học cũng như dung dịch axit, tỷ số mol Niken và Natrihidrophôtphit là

0,4 - 0,5 là tốt nhất.

Trang 30

t số đung dịch kiểm mạ Niken hoá

Thành phần Nồng độ các chất (g/) pH = 4,5~ _ Nông độ các chất(g)pH =4,5-5,5

| ee Te eee ie man

mạ name Tyo] 25 | ‹ [-[-|-[as|-| om |

-" BORE

vngamu | !°| 25 | 10 | - [20|as] as fav] - | =

mã oo 25% fe] s | =J Dùng để chỉnh pH cho các dung dịch

Trang 31

4.2.5Những sự cố thường xảy ra khi mạ niken hoá học

- Lép mạ bị tách lớp - Chuẩn bị bể mặt chỉ | - Cải thiện phương pháp

tiết chưa sq gia công bể mặt

Trên chi tiết có nhiều | - Có bọt khí H; bám vào | - Khuấy, đuổi Hạ

bể mặt chưa sạch - Chuẩn bị sạch bé mặt

Kết tủa Niken từng | Các chỉ tiết chạm vào |- Tránh không cho chỉ

phần trên bể mặt đáy hoặc thành bể tiết vào đáy hay thành

bể

Xuất hiện các điểm đen | - Bể mặt bị các vết bẩn '- Xem lại bể mặt chỉ

trên bể mặt mạ cơ học tiết, loại bỏ vết bẩn cơ

- Dung dịch Niken | học

không sạch oc dung dịch

Mạ Niken hoá học làm trong các bể mạ cấu tạo bằng chất dẻo Vinyl, thủy

tinh hoặc kim loại để Niken không kết tủa, dung dich được đun nóng bằng điện

hoặc bằng nước nóng

Các chỉ tiết được phủ lớp mạ Niken hoá học có thể giữ được 2 - 3 ngày trong

bình kín không cho bụi vào.

Trước khi mạ điện cần sử lý chúng trong dung dịch HCI 5% chất lượng lớp phủ

được xác định bằng mắt thường : bể mặt kim loại phủ (Ni) phải đồng đều, không

có chổ phồng rộp hoặc tách lớp Độ bám dính của lớp phủ được xác định theo

phương pháp mạng lưới Trên bể mặt thử nghiệm độ bám dính người ta đặt mộtlưới lên với kích thước lỗ 2 x 2mm, lớp cắt sâu đến nền vật liệu dẻo, lớp phủ

được coi là đạt nếu như ở các góc của ô lưới lớp phủ không bị tách ra khỏi chất

dẻo nền.

5/ CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỆN HOÁ VÀ KỸ THUAT MA ĐIỆN

5.1/Dung dịch điện ly - Thuyết điện ly Arrherius

Dé tài ma kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hing Trang 28

Trang 32

Các quá trình điện hoá đều dựa trên cơ sở của sự điện ly Theo Arrherius (nhàhoá học Thụy Điển) :

- Các axiL bazơ, muối tan trong nước phân ly thành các tiểu phân mang điện

tích, tiểu phân mang điện tích âm gọi là amon, tiểu phân mang điện tích

dương gọi là caton Dưới tác dụng của điện trường, các cation chuyển về

catot (cực âm) các anion chuyển về anot (cực dương)

- Qué trình điện ly là một quá trình không hoàn thành Mức độ điện ly a (0

<a<1) nó phụ thuộc vào bản chất, nổng độ của chất điện ly Tính chất của

dung môi và nhiệt độ.

Các chất điện ly khi hoà tan trong nước hay ở trạng thái nóng thì dẫn điện được,

dung dịch tạo thành là dung dịch điện ly.

pH của dung dịch mạ có ý nghĩa rất quan trọng vì chúng ảnh hưởng đến :

Độ dẫn điện của dung dịch điện ly

- _ Độ hoà tan và bén vững của các chất

- Độ hoà tan và thụ động hoá của anot

- Quá trình giải phóng hidro

- Quá trình kết tinh kim loại và tính chất lớp kim loại kết tinh

- Thủy phân các muối kim loại

- Kết tủa các hợp chất kiểm

Vì vậy trong suốt quá trình mạ pH cần phải được đo và khống chế chính xác.

Trang 33

5.3/ Sự điện phan

$ i2 fiệ } ˆ

(1) Nguồn điện một chiểu : Pin, Acquy, máy chỉnh lưu, máy phát điện một chiều.

Tùy theo yêu cầu kỹ thuật mà người ta chọn các điện thế phù hợp với lớp mạ ,

dung dịch mạ.

Điện thế đo được giữa anot (+) và catot (-) là điện thế lúc điện phân, thường gọi là điện thế có tải được xác định chính xác bởi số liệu trên vôn kế một

chiều.

(2) Điện trở R : Điện trở con chạy R chỉ mắc vào các máy chỉnh lưu nhỏ, ma vật

nhỏ không yêu cầu dòng điện lớn, vì nếu dòng quá lớn sẽ cháy biến trở

Tùy thuộc vào yêu cầu mà ta dịch chuyển kim L để tăng hay giảm điện trở

(3) Vôn kế : là loại vôn kế một chiều, số chỉ trên vôn kế 3 là điện kế có tải khi

tiến hành điện phân Dựa vào vôn kế để kiểm tra sự ổn định trong suốt quá

trình điện phân.

(4) Ampekế : chỉ cho dòng điện một chiều đi qua cường độ đo được trên ampe kế

là cường độ đòng điện có tải.

(5) Anot : là điện cực nối với nguồn dương của dòng điện một chiéu, tại đây sẽ

xảy ra quá trình oxy hoá các anion hoặc kim loại làm điện cực đối với anot

hoà tan.

(6) Catot : là điện cực nối với nguồn âm của dòng điện một chiều, tại đây sẽ xảy

ra quá trình khử các caton để cho kim loại tự do (hoặc khử H* + H;)

(7) Dung dịch chất điện phân gồm có hai thành phần cơ ban:

Trang 34

+ Muối hoặc hợp chất chứa lon của kim loại mạ và một số hoá chất thiếtyếu.

(8) Bể điện phân : Do yêu cau cách điện, bén hoá học, bén nhiệt nên bể điện

phân thường dùng cốc thủy tỉnh, thùng nhựa, vại sạch, sứ làm bể điện phân.

Ngoài ra có thể dùng nhựa compozit hoặc thép có bể mặt trong được lót bằnglớp chất dẻo bền hoá học, bền nhiệt

Khi mạ những chỉ tiết nhỏ phức tạp người ta còn dùng thùng mạ quay, phổ

biến ở hai dạng :

e bể mạ quay hình vuông

e bể mạ quay có thùng mạ hình trống

5.4/ Định luật FARADAY

Định luật thứ nhất nói lên sự phụ thuộc của khối lượng chất thoát ra ở các điện

cựa với dòng điện và thời gian.

M=<K.Lt

m : Khối lượng chất thoát ra trên một điện cực đơn vị gam (g)

I : Cường độ dòng điện tinh bằng ampe (A)

t : Thời gian điện phân tinh bằng giờ (h)

K : Đương lượng điện hoá đơn vị g/A.h

Định luật thứ hai nêu lên sự phụ thuộc giữa khối lượng chất thoát ra m với phân

tử gam M và số e treo đổi khi lượng điện không đổi (Q = I.t= Const)

Trang 35

-2 =e A A

Biểu thức chung cho cả hai định luật: m = KĨt = ore

5.5/ Tốc độ phan ứng điện hoá - hiệu suất dong

Tốc độ của phản ứng điện hoá là lượng chất tham gia vào phản ứng ở điện cựctrong một đơn vị thời gian t và diện tích S của điện cực Tốc độ này thuộc đặc

trưng bằng mật độ dòng điện :

j= mE jam?

t.s.M

Tốc độ ma còn có thể biểu diễn theo đơn vi tăng chiéu day lớp mạ trong một đơn

vị thời gian (um⁄h) tại giá trị mật độ dòng nhất định I theo công thức sau :

dM in Aem

t ZFp f p: ti trọng của kim loại

f: Hiệu suất dòng

Hiệu suất đòng : trong quá trình điện phân, lượng chất thoát ra ở điện cực thường

nhỏ hơn lượng chất tính được từ lý thuyết áp dụng Định luật Faraday Nguyên

nhân là do ngoài phản ứng chính còn có một số phản ứng phụ như sự thoát H; và

O; 6 anot.

Hiệu suất dòng n được tính bằng tỉ số giữa lượng kim loại thoát ra trên catot và

lượng kim loại tính theo lý thuyết Faraday.

n= Mose’ 100(%)

M Fereday

Hiệu suất dòng luôn luôn bé hơn 100% , khi hiệu suất dòng anod tương

đương với hiệu suất dòng catotthì thành phần và pH của dung dịch mạ ít bị thayđổi

5.6/ Điện thế cực, sự phân cực, quá thé :

Tính chất điện hoá của tất cả các kim loại được phân biệt bằng thế điện cựccủa chúng Thế điện cực (E) là một khái niệm về vị trí của cân bằng hoá học khichuyển các phần tử tích điện qua ranh giới pha : Điện cực - dung dịch điện ly.Khi kim loại của điện cực nhường điện tử để trở thành ion dương và đi vào dung

dịch, những e nim lại ở trên bể mặt làm cho điện cực tích điện âm lon kim loại

tích điện dương ở lớp dung dịch sát bể mặt điện cực sẽ tăng dần và xu thế phóng

điện của nó sẽ tăng Trên ranh giới pha lúc này xuất hiện lớp điện kép và điện thế hoà tan (âm) cũng như điện thế phóng điện (dương) Khi hai quá trình này

cân bằng ta được giá trị thế điện cực cân bằng (còn gọi là thế tinh thế Galvani)

Trang 36

Người ta đo thế điện cực bằng các điện cực so sánh phổ biến là điện cực so sánh

calomel Thế chuẩn của điện cực so sánh calomen so với điện cực chuẩn hidro ở

25°C là 0,268v.

Thế điện cực phụ thuộc vào bản chat của điện cực (đặc trưng bằng thế điện cực

chuẩn E?), nhiệt độ T và hoạt động tuân theo phương trình Nernst :

RT

E=E +7p c= E°+ ^^ igc

Kim loại có thế điện cực âm hơn sẽ bị hoà tan điện hoá, đẩy kim loại có thế điện

cực dương hơn ra khỏi muối của chúng hoặc giải phóng hidro từ dung dịch axit

Sự phóng điện của các ion thay thế phải xảy ra ở thế cao hơn so với thế tính theophương trình nernst Sự chênh lệch thế đo được so với thế điện cực cận bằng gọi

là phân cực hoặc quá thé, Phân cực và quá thế đặc trưng cho mức kim ham của

phản ứng điện hoá, nghĩa là để phóng điện ion kim loại phải có thêm một năng

lượng vượt được quá thế.

Phân cực và quá trình quá thế phụ thuộc vào loại, dạng, cấu trúc và tính

chất của bể mặt điện cực, loại dung dịch điện ly và điện cực, nhiệt độ dòng, sựchuyển động tương đối giữa dung dịch điện ly và điện cực

Trong quá trình mạ, sự phân cực và quá thế ảnh hưởng đến : phan định

lượng giữa phản ứng điện hoá chính và phụ (hiệu suất dòng); phân bố lớp kim loại ma; cấu trúc và hàm lượng hydro trong lớp ma; độ hoà tan và thụ động anot.

Quá thế của hydro có ý nghĩa rất quan trọng đến kỹ thuật mạ Nó phụ thuộc

vào vật liệu và tính chất của bể mặt điện cực.

5.7/ Sự phân bố dòng điện và sự phân bố kim loại :

Trong quá trình mạ điện mật độ dòng i, ở những chỗ khác nhau là không bằng

nhau, ngay cả những chỉ tiết có bể mặt bằng phẳng, dẫn đến lớp mạ thu được có

độ dày khác nhau Kim loại kết tủa mạnh ở những cạnh, góc, chỗ lỗi do tại

những vị trí này tập trung nhiều các đường sức của dòng điện

Q Sự phân bố sơ cấp của mật độ dòng

Sự phân bố sơ cấp mật độ dòng chỉ phụ thuộc vào các yếu tố hình học :

Trang 37

Ke, SE

I,

K„ : hệ số xác định sự phân bố sơ cấp của mật độ dòng

1, : khoảng cách nhỏ nhất của một đơn vị bể mặt catot tới anot

l2 : Khoảng cách lớn nhất của một đơn vị bể mặt catot tới anot

Q Sự phân bố thứ cấp của mật độ dòng :

Đó là sự phân bố thực tế mật độ ddng |, của chất điện phân Không những phụ

thuộc vào yếu tố hình học mà còn phụ thuộc vào thành phần loại chất điện phân

và các tham số điện phân nhiệt độ, tốc độ khuấy trộn

Ket : hệ số xác định sự phân bố thứ cấp mật độ dòng

I, : mật độ dòng catot ở phần diện tích vật mạ ở gần anot nhất

I; : mật độ dòng catot ở phan diện tích vật ma xa anot nhất

Q Sự phân bố kim loại

Là tỉ lệ độ đày lớp mạ (hoặc lượng kim loại) trên hai vùng khác nhau của

catot,

Ky =—

mạ

Ky, : Hệ số xác định sự phân bố kim loại

mạ: lượng kim loại thoát ra trong một đơn vị diện tích catot gắn anot nhất

m; : lượng kim loại thoát ra trên một đơn vị diện tích catot xa anot nhất

Sự phân bố kim loại, sự phân bố thứ cấp và hiệu suất dòng phụ thuộc nhau theobiểu thức sau :

m, Ïl,n;

nl : hiệu suất đồng ở vùng catot gần anot nhất

rị 2: hiệu suất ddng ở vùng catot xa anot nhất

5.8/ Điều khiển tính chất của lớp mạ :

Quá trình mạ là quá trình kết tỉnh Mạng lưới tỉnh thể và cách sắp xếp tỉnh

thể quyết định đến cấu trúc tỉnh thể còn độ lớn của mặt tính thể sẽ xác định dạng

bể mặt Số lượng mdm tỉnh thể lớn , tinh thể nhỏ, tốc độ phát triển tinh thể lớn,

kích thước tỉnh thể sẽ lớn và bể mặt lớp mạ sẽ thô

Đề tài mạ kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hing Trang 34

Trang 38

Cấu trúc của tinh thể và mạng lưới tinh thể phụ thuộc vào thành phần của

dung dịch và các chế độ mạ theo nguyên tắc chung là cùng làm tăng sự phân cực

sẽ càng làm giảm độ lớn của mạng lưới tinh thể càng nhiều Các chất ức chế hữu

cơ làm tăng độ phân cực dẫn đến cho lớp mạ mịn, các muối clorua làm giảm

phân cực và tạo nên lớp mạ tỉnh thể thô Ngoài ra mật độ dòng, nhiệt độ ảnhhưởng đến độ phân cực nên cũng ảnh hưởng đến khả năng kết tỉnh mịn của lớp

mạ.

Những tính chất cơ lý của lớp mạ như độ cứng, độ dẻo độ dẫn điện, sức

căng nội, độ bển cũng nhạy cảm với sự biến đổi của cấu trúc.

Độ cứng của lớp mạ càng tăng thì độ dẻo càng giảm độ giòn càng tăng.

Mạng lưới tinh thể mịn, cứng và déo xếp sit nhau là những kim loại chịu mài

mòn tốt.

Độ bóng của lớp mạ phụ thuộc vào độ mịn của tỉnh thể Để có bể mặt bóng

ngời ta cho thêm các chất làm bóng vào dung dịch mạ Các chất này hoặc sản

phẩm phân huỷ hoặc khử của chúng sẽ hấp thụ catot ở đáy ở đỉnh nhọn, kìm hãm

quá trình phóng điện ở đó và san bằng vi mô bể mặt lớp mạ

Để kiểm tra dung dịch điện ly và lớp mạ, trong quá trình mạ thì giá trị pH, titrọng, thành phần của dung dịch, sự biến đổi bể mặt lớp mạ, bể mặt anod màu

sắc dung dịch sự thoát khí ở anod, catot phải được kiểm tra một cách thường

xuyên Qua đó đánh giá sự biến đổi của các dung dịch mạ và lớp mạ

6/MA ĐỒNG ĐIỆN HOÁ

6.1/ Tính chất và ứng dụng của lớp mạ đồng điện hoá :

Để đảm bảo tính dẻo, trên thực tế khi kim loại hoá chất dẻo bằng phương pháp diện phân người ta thường dùng hệ thống phủ nhiều lớp Cu-Ni-Cr Những

chất phủ này còn dim bảo cho độ xốp thấp

Mạ điện đồng là quá trình mạ điện lâu đời Tùy theo yêu cầu của vật liệu nên hoặc sin phẩm mà người ta sử dụng lớp mạ mờ, mạ bóng hoặc kết hợp cả

hai lớp mạ đồng bằng phương pháp cyanua va dung dịch pyrophotphat có cấu trúc tinh thể mịn và tương đối kín nên thường dùng để mạ lớp lót, mạ bảo vệ.

Lớp mạ đồng bằng dung dịch axit có cấu trúc tinh thể thô và mém song

dung dịch lại cho tốc độ mạ lớn, lớp mạ dày nên thích hợp cho mạ khuôn, mạ

dày bằng các hoá chất phụ da, chất làm bóng người ta có thể biến đổi tính chất

của lớp mạ đồng như độ cứng, độ bóng điển hình là dung dịch axit mạ đồng bóng

UBAC.

Lớp mạ đồng điện hoá kém bền trong không khí nên thường dùng làm lớp

lót cho lớp mạ niken và crôm.

Dé tài mạ kim loại trên chất dẻo ABS - SVTH Cao Quang Hàng Trang 35

Trang 39

6.2/ Mạ đông bằng các dung dịch cianua, sulfat, floborat và

hypophotphat

6.2.1/_Ma đồng điện hóa bằng dung dịch cianua

Mặc dù rất độ nhưng do có nhiều ưu điểm nên được sử dụng phổ biến và

b) Dưng dịch có tốc độ kết tủa cao :

CuCN : 40-120g/ ; ngoài ra còn có NaCN hay KCN, muối cacbonat kim loại

kiểm, sút, muối táctratkalinatri, Dung dịch làm việc ở nhiệt độ 60-80°C, I, =

Cu (CN);Ÿ~ luôn là nguồn cung cấp Cu" đầy đủ, chúng có nổng độ cao

xung quang catot mà không phản ứng trực tiếp lên catot.

6.2.1.3/ Trong quá trình mạ có các phản ứng xảy ra đồng thời :

2NaCN + CO, + H;O = Na;CO; + 2HCNT

Trang 40

nếu có NaOH hay KOH

2NaCN + 2H2O + 2NaOH + O; — 2Na;CO; + 2NH; Tt 2KCN +2H,0+2KOH +0;-> 2K;CO, +2NH; †

2NaOH + CO, —> Na,CO; + H,O

Dẫn tới những hệ quả sau : làm hao hut lượng xyanic tự do, thoát khí HCN (độc),

NH; gây 6 nhiễm, tạo thêm ion lạ CO;Ÿ

6.2.1.4/ Vai trò của xyanua tự do :

- Duy trì ion Cu” tổn tại ở dạng phức Cu(CN);Ÿ

- _ Điều chỉnh độ tan anốt đồng, tăng độ dẫn điện của dung dịch.

- Ngoài ra trong dung dịch nếu có thên NaOH”, KOH làm tăng độ dẫn

điện, anot tan đều Muối Na;CO:, K;CO; làm tăng độ dẫn điện, giảmphân cực anot (nhưng chỉ có ích trong nổng độ 10 - 30g/l); muốitactratkalinatri tạo phức với đồng tan từ anot, các chấp phụ gia làm bóng

KSCN, các alcol, các aminoaxit, chì axetat (Pb(CH;COO);)

6.2.1.5/ Các yếu tế ảnh hưởng đến tính chất của lớp mạ đồng

- Mật độ dòng catot (I,) ảnh huởng đến tốc độ kết tủa, hiệu suất dòng

catot, độ bằng phẳng cũng như khả năng phân bố kim loại

- Sy tăng nhiệt độ có ích cho độ bóng, giảm được tốt độ cabonat hoá dung

Thanh phần dung dich (gf) CuCN

Trong đó có chứa lượng đồng = ra

Tiêu đề	Mạ Kim Loại Trên Chất Dẻo ABS
Tác giả	Cao Quang Hưng
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Khương
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM
Chuyên ngành	Hóa học
Thể loại	luận văn tốt nghiệp
Năm xuất bản	1997-2001
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	30,85 MB

Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Mạ kim loại trên chất dẻo ABS

Giới thiệu chung về lớp mạ điện Niken

BANG 2 : Thanh phan của dung dich ma déng