Kỹ thuật mạ vàng mạ điện

Duy trì công nghệ Mạ vàng xyanua dùng mật độ dòng điện catôt thấp.. Dung dịch mạ đồng xyanua ít nhạy với tạp chất kim loại, nhưng phải tránh tạp chất đồng, bạc, nhôm…rơi vào dung dịch, đ

Trang 1

KỸ THUẬT MẠ VÀNG

1 Mạ vàng dung dịch xyanua

1.1 Đặc điểm công nghệ

Trong dung dịch mạ vàng xyanua vàng tồn tại dưới dạng Au(CN)2−, dung dịch còn có lượng nhất định xyanua tự do; dung dịch có phân cực catốt lớn, khả năng phân

bố tốt Hiệu suất dòng điện cao (gần 100%), tạp chất kim loại khó kết tủa cùng, do đó lớp mạ có độ tinh khiết cao

Lớp mạ có độ cứng thấp, lỗ xốp nhiều Khi cho vào dung dịch ion kim loại như niken, coban…có thể nâng cao độ mài mòn lớp mạ Cho một ít kim loại khác (như đồng xyanua, bạc xyanua) lớp mạ có màu đỏ, màu vàng kim loại nhạt hoặc màu xanh, thỏa mãn yêu cầu trang sức đặc biệt Dung dịch này dùng để mạ trang sức

1.2 Chế độ công nghệ

Pha chế 1 - 2: mạ vàng thường Pha chế 3 không dùng mạ in vì ăn mòn hợp kim đồng Pha chế 4: mạ vàng cứng Pha chế 5 mạ vàng bóng, có màu hơi xanh Pha chế 6

mạ vàng dày

Bảng 1.11 Chế độ công nghệ mạ vàng xyanua

1.3 Duy trì công nghệ

Mạ vàng xyanua dùng mật độ dòng điện catôt thấp Khi lớp mạ có màu đỏ mờ, nên giảm mật độ dòng điện hoặc nâng cao nhiệt độ để tránh tạp chất kim loại kết tủa

Trang 2

Dung dịch mạ đồng xyanua ít nhạy với tạp chất kim loại, nhưng phải tránh tạp chất đồng, bạc, nhôm…rơi vào dung dịch, để tránh tạp chất có hàm lượng cao, ảnh hưởng đến cấu tạo, bề mặt lớp mạ, làm giảm tính hàn và độ dẫn điện lớp mạ Dung dịch có Cl- làm giảm độ bám chắc lớp mạ

Anôt là vàng tinh khiết 99.99%, nhưng dung dịch không có Na+, nồng độ vàng có

xu hướng tăng cao Cho nên phải thay thế một bộ phận anôt vàng thành anôt không hòa tan Bạch kim là anôt không tan tốt nhất, cũng có thể sử dụng thép không gỉ

Khi dung dịch có Na+, dẫn đến thụ động anôt, dung dịch có màu nâu Vì vậy dung dịch mạ vàng xyanua chỉ sử dụng KCN mà không dùng NaCN

Cho vào dung dịch mạ lượng thích hợp chất xyanua côban, có thể nâng cao độ cứng 80%, nâng cao gấp đôi độ mài mòn

2 Mạ vàng dung dịch trung tính và axit

Dung dịch mạ vàng axit và trung tính bao gồm KAu(CN)2, axit hữu cơ yếu (như

H3C6H5O7) muối phốt phát, chất làm bóng Cho thêm lượng rất nhỏ côban, niken và đồng có thể tăng độ cứng lớp mạ, nâng cao độ mài mòn Mạ vàng trung tính hiệu suất dòng điện 80-90%, độ tinh khiết lớp mạ cao, dùng để mạ những chi tiết bán dẫn Mạ vàng axit do có chất axit hữu cơ yếu (như H3C6H5O7), khi pH= 3, KAu(CN)2 vẫn rất ổn định, dung dịch mạ có thể dùng nồng độ ion vàng rất thấp So với dung dịch kiềm, hiệu suất dòng điện dung dịch trung tính thấp, nhưng có thể khắc phục dùng cường độ dòng điện cao, cải thiện tốc độ kết tủa

Trang 3

Bảng 2.1 Chế độ công nghệ mạ vàng axit và trung tính

KSbOC4H4O61/2H2O 0.05-0.3

thép không gỉ

Thép không gỉ

Thép không

gỉ 316S

Anôt thường dùng là anôt không hòa tan, như bạch kim, lưới mạ bạch kim, titan, nếu dùng thép không gỉ cần phải điện phân hoặc đánh bóng cơ khí, nếu không sẽ gây

ăn mòn làm bẩn dung dịch Thông thường dùng thép không gỉ

Anôt là điện cực không hòa tan, nên định kỳ bổ sung vàng

Khống chế tốt giá trị pH của dung dịch để được lớp mạ vàng có độ bóng tốt Giá trị pH dung dịch mạ vàng muối citric ảnh hưởng đến độ bóng lớp mạ xem bảng 2.2

Bảng 2.22 Giá trị pH của dung dịch mạ vàng muối citric sảnh hưởng đến độ bóng lớp

mạ

kim Nâng cao nhiệt độ và mật độ dòng điện có thể nâng cao hiệu suất dòng điện, nhưng chú ý không để mật độ dòng điện cao quá, nếu không lớp mạ có màu đỏ, kết tinh thô Ngược lại, nhiệt độ thấp, mật độ dòng điện nhỏ, màu sắc lớp mạ nhạt, thậm chí có màu đồng kẽm

Trang 4

3 Mạ vàng dung dịch muối sunfit

Trong dung dịch mạ vàng dung dịch muối sunfit, vàng ở dạng KAu(SO3)2, chất tạo phức là (NH4)2SO3 Công nghệ mạ vàng muối sunfit là công nghệ mạ vàng không độc có giá trị thực tiễn và tương lai phát triển tốt Khả năng phân bố của dung dịch rất tốt, hiệu suất kết tủa nhanh, lỗ xốp nhỏ Lớp mạ bám chắc với kim loại niken, đồng, bạc…Cho vào dung dịch CoSO4, EDTA, có thể thu được lớp mạ vàng cứng, nhưng anôt không hòa tan nên thường xuyên bổ sung vàng

Bảng 3.13 Chế độ công nghệ mạ vàng muối sunfat

AuCl3)

HAuCl4)

catôt

Mật độ dòng điện

(A/dm2)

Khống chế pH>8 Đây nhân tố cơ bản bảo đảm ổn định dung dịch mạ Khi pH

<6.5 dung dịch mạ đục, lúc này cần điều chỉnh bằng dung dịch NH4OH hoặc NaOH Khi pH > 10, lớp mạ có màu nâu đen, phải điều chỉnh bằng axit citric

KC6H5O7 là chất tạo phức phụ trợ, đồng thời là chất làm điệm, làm cho pH ổn định, nâng cao độ bám chắc giữa lớp nền niken với vàng

Anôt dùng là vàng, bạch kim hoặc lưới bạch kim titan, không dùng thép không

gỉ, bởi vì ion clo có thể làm cho crôm thành Cr+6, làm bẩn dung dịch, dung dịch có

Trang 5

Anôt không hòa tan, vì vậy hàm lượng vàng trong dung dịch không ngừng tiêu hao, cần bổ sung thường xuyên hàm lượng vàng

Để tránh bạc, đồng, niken… tác dụng với nitơ trong dung dịch tạo nên ion phức làm bẩn dung dịch, khi mạ cần có điện vào bể mạ, thanh đồng và móc treo có giá treo phải mạ lớp vàng, nếu không ảnh hưởng đến độ tinh khiết và độ cứng lớp mạ Khi mạ quay phải dùng dòng điện xung gấp 3-5 lần dòng điện bình thường Tốc độ quay của thùng là 20 vòng/phút

Di động catôt hoặc khuấy bằng không khí nén để phòng pH hạ xuống cục bộ, làm cho dung dịch không ổn định

Muối sunfit quá nhiệt phân hủy thành S2- tác dụng với Au+ tạo thành Au2S màu đen, phản ứng của chúng như sau:

Ánh sáng hoặc nhiệt

S -2 + 2Au + →Au2S↓ SO42- + O2 ↑ +S

Gia nhiệt bể mạ gián tiếp để tránh quá nhiệt cục bộ, dung dịch vẫn đục

Định kỳ phân tích hàm lượng vàng và SO32 bổ sung kịp thời để làm ổn định dung dịch

Dung dịch mạ để lâu mất tác dụng, có thể cho HCl với lượng thích hợp, điều chỉnh pH = 3-4 có kết tủa bột màu vàng Lọc và rửa bằng nước cất sau đó sấy khô Bột vàng thu hồi có thể điều chế thành Au(NH3)3(OH)3 để tiếp tục sử dụng

4 Một số dung dịch mạ vàng và hợp kim vàng theo Alred M.Weisberg.

4.1 Các dung dịch mạ vàng theo phương pháp cổ điển

Trang 6

Vàng dưới dạng KAu(CN) 2 2g/l

Trong 2 dung dịch trên pH trong khoảng10 − 11

4.2 Dung dịch mạ vàng trang trí dùng trong bể mạ quay

4.3 Dung dịch axit mạ vàng dày 22K

Khuấy trộn thường xuyên dung dịch mạ

4.4 Dung dịch axit mạ vàng dày 24K

4.5 Dung dịch axit mạ vàng dày Hamiton 1N

Trang 7

Gia công bề mặt

Rửa nước

Tẩy dầu siêu âm

Rửa nước

Tẩy dầu điện hóa

Rửa nưởc

Lau khô

Mạ đồng

Sản

Mạ vàng

Phôi sắt

Bảng 4.1 Các dung dịch mạ vàng kiềm - xyanua

Mật độ dòng IK (A/ft2)

Mạ treo

Mạ quay

3- 5 1- 2

3- 8 1- 2

Thời gian để lớp mạ đạt 0.0001 inch 8 phút ở IK = 5A/ft2 7phút ở IK = 6A/ft2

5 Quy trình công nghệ mạ vàng

5.1 Sơ đồ quy trình mạ vàng

Trang 8

-5.2 Thuyết minh quy trình mạ vàng

Phôi sắt trước hết cần gia công cơ khí để làm sạch các vết rỉ vết không bằng phẳng trên bề mặt phôi sắt, sau đó phôi sắt được rửa và sấy khô trước khi tẩy dầu diện hóa và tẩy dầu hóa học là công đoạn cuối cùng làm sạch phôi sắt trước khi vào giai đoạn mạ, tiếp tục rửa và sấy thật khô phôi sắt trước khi mạ lót một lớp đồng mỏng và sau cùng là mạ vàng Bể mạ cần khuấy trộn để thu lớp mạ như ý

6 Các yếu tố ảnh hưởng đến mạ vàng

6.1 Dung dịch mạ vàng muối sunfit

Trang 9

AuCl3 là muối chủ yếu trong dung dịch Hàm lượng vàng càng cao, có thể dùng mật độ dòng điện cao Hàm lượng vàng thấp thì phạm vi mật độ dòng điện hẹp Độ bóng cũng thấp

(NH4)2SO3: (NH4)2SO3 là chất khử để khử Au+3 thành Au+1, nó còn là chất tạo phức với vàng, nâng cao phân cực catốt, làm tăng cao khả năng phân bố của dung dịch

NH4OH cung cấp một lượng amôn tự do hình thành chất tạo phức và điều chỉnh PH

K3C6H5O7 là chất tạo phức và có tác dụng làm đệm làm tăng độ bám chắc giữa lớp mạ với kim loại nền

pH ảnh hưởng rất lớn đến độ ổn định của dung dịch PH<8 vàng khử yếu, PH<5 dung dịch đục vì vậy phải điều chỉnh độ PH, khống chế PH>8 để đảm bảo dung dịch

ổn định

Gia nhiệt: có thể dùng mật độ dòng điện cao, nâng cao tốc độ mạ, nhưng khi gia nhiệt cần chú ý quá nhiệt cục bộ dung dịch phân hủy thành vàng sunfua kết tủa màu đen

Khuấy: khuấy bằng cách di động hoặc khuấy không khí để đề phòng PH ở vùng anốt hạ thấp làm cho dung dịch không ổn định

6.2 Dung dịch mạ vàng xyanua nồng độ thấp

Ảnh hưởng của KAu(CN)2: hàm lượng KAu(CN)2 không đủ, dùng mật độ dòng điện thấp, lớp mạ có màu đỏ tối Nâng cao hàm lượng vàng, có thể dùng mật độ dòng điện cao, nâng cao độ bóng lớp mạ, hàm lượng vàng quá cao, lớp mạ có hoa

Ảnh hưởng của muối citrat: muối citrat có tác dụng tạo phức, làm chất đệm và làm cho lớp mạ bóng Khi hàm lượng muối thấp, tác dụng dẫn điện và khả năng phân

bố kém Hàm lượng quá cao, hiệu suất dòng điện giảm

Ảnh hưởng K2HPO4: là chất đệm làm cho lớp mạ bóng

Ảnh hưởng KNi(CN)3 và KSb(H4H4O6)3: hai chất này làm tăng độ cứng lớp mạ, hàm lượng của chúng ảnh hưởng rất lớn tới độ cứng, nên cần phải khống chế trong phạm vi quy định

Nhiệt độ, PH: nhiệt độ dung dịch ảnh hưởng tới phạm vi sử dụng mật độ dòng điện PH của dung dịch ảnh hưởng lớn tới độ cứng và bề mặt lớp mạ Nếu PH quá cao hoặc quá thấp làm cho lớp mạ xấu, độ cứng giảm đi

Ảnh hưởng của tạp chất: các loại tạp chất kim loại như đồng, kẽm… và các tạp chất hữu cơ, ảnh hưởng tới tổ chức lớp mạ, bề mặt ngoài, khả năng hàn… Nếu ion clo nhiều, làm giảm độ bám chắc của lớp mạ Các tạp chất hữu cơ dùng than hoạt tính hấp thụ, tạo chất kim loại rất khó khử đi, nên hết sức tránh đưa tạp chất này vào dung dịch

6.3 Mạ vàng xyanua

Trang 10

Ảnh hưởng của hàm lượng vàng Hàm lượng vàng thấp, lớp mạ kết tinh mịn, nhưng phạm vi sử dụng mật độ dòng điện nhỏ Hàm lượng vàng cao, lớp mạ đỏ, màu tối, kết tinh thô

Ảnh hưởng KCN: hàm lượng KCN thấp mạ hòa tan không tốt, màu đậm, kết tinh thô Hàm lượng KCN cao, hàm lượng vàng trong dung dịch tăng lên, màu nhạt hơn Ảnh hưởng của muối cacbonat: do tác dụng với CO2, của không khí hàm lượng trong dung dịch tăng lên, hàm lượng quá cao, lớp mạ có điểm rỗ

Ảnh hưởng của nhiệt độ và mật độ dòng điện: nhiệt độ và mật độ dòng điện ảnh hưởng lớn tới màu sắc của lớp mạ, không ảnh hưởng tới độ dẫn điện của dung dịch Nhiệt độ cao, có thể dùng mật độ dòng điện cao Nhiệt độ cao quá 700C lớp mạ đỏ, kết tinh thô Mật độ dòng điện không nên quá cao, nếu không lớp mạ mềm, tối, thô, các kim loại khác cũng kết tinh trên lớp mạ

Ảnh hưởng của tạp chất Trong dung dịch có ion natri anốt dễ thụ động hóa, dung dịch có màu nâu Đồng, bạc, chì… ảnh hưởng đến tổ chức lớp mạ, làm giảm độ bóng lớp mạ và độ dẫn điện Vì vậy, không để cho các ion kim loại trên lẫn vào, tạp chất hữu cơ cũng không tốt, có thể dùng than hoạt tính để khử

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	178 KB