Về các bước mạ điện, cách mạ điện, lý thuyết mạ điện. Mô tả chi tiết các bước làm về mạ điện, cách đong, thiết bị, có kèm hình ảnh minh họa. Có kết luận, mở bài, dàn bài, báo cáo tại trường Đại học quốc gia Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CHUYÊN NGÀNH NĂNG LƯỢNG VÀ ỨNG DỤNG Báo cáo thí nghiệm nhóm GVBM: Bùi Thị Thảo Nguyên DANH SÁCH THÀNH VIÊN Họ tên Trương Tùng Khương Nguyễn Vũ Tự Nguyễn Khánh Đạt Huỳnh Long Châu Huỳnh Thanh Duy Vũ Hồng Hiếu Nguyễn Công Tuấn Anh MSSV 1414987 1414576 1410805 1410341 1410558 1411214 1410083 Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 11 năm 2016 Bài thí nghiệm mạ điện I Cơ sở lý thuyết: Giới thiệu chung: Kỹ thuật mạ điện hay kỹ thuật Galvano (lấy theo tên nhà khoa học Ý Luigi Galvani), tên gọi trình điện hóa phủ lớp kim loại lên vật - Mạ điện công nghệ điện phân, tạo lớp phủ lên bề mặt cần mạ - Người ta mạ điện để: bảo vệ vật cần mạ, tăng độ bền, trang trí,… Quy trình mạ điện: • Quá trình xử lý bề mặt: Gia công học: - Làm bề mặt vật mạ có độ đồng đều, độ nhẵn cao, bóng sáng, bong lớp gỉ, giúp lớp mạ bám làm đẹp - Thực gia công học nhiều cách: mài, đánh bóng, quay bóng, phun cát, chải Vật liệu mài đánh bóng: Hạt mài, bánh mài, bột mài, vật liệu đánh bóng (, vôi tôi, marsalit, tripoli, sắt oxit) Thuốc đánh bóng: tùy vật liệu cần mạ mà có thuốc khác Vd: vật liệu cần đánh bóng nhôm, đồng dùng hỗn hợp gồm: , , vôi - Quá trình gia công học làm lớp kim loại bề mặt sản phẩm bị biến dạng, làm giảm độ gắn bám lớp mạ sau Vì trước mạ cần phải hoạt hóa bề mặt axit loãng đem mạ Tẩy dầy mỡ (có thể sử dụng nhiều cách khác nhau): - Cách 1: Tẩy dung môi hữu tricloetylen , tetracloetylen , cacbontetraclorua , benzen, toluen… sau tẩy tiếp dung dịch kiềm, chúng có đặc điểm hòa tan tốt nhiều loại chất béo, không ăn mòn kim loại, không bắt lửa - Cách 2: Tẩy dung dịch kiềm nóng NaOH có bổ sung thêm số chất nhũ tương hóa Na2SiO3, Na3PO4… Với chất hữu có nguồn gốc động thực vật tham gia phản ứng xà phòng hóa với NaOH bị tách khỏi bề mặt Với loại dầu mỡ khoáng vật bị tách tác dụng nhũ tương hóa Na2SiO3 - Cách 3: Tẩy dung dịch kiềm phương pháp điện hóa, tác dụng dòng điện, oxy hidro thoát có tác dụng theo hạt mỡ bám vào bề mặt tấy phương pháp dung dịch kiềm cần pha loãng so với tẩy hóa học đạt hiệu - Cách 4: Tẩy dầu mỡ siêu âm dùng sóng siêu âm với tần số dao động lớn tác dụng lên bề mặt kim loại, rung động mạnh giúp lớp dầu mỡ tách dễ dàng Tẩy gỉ: - - - - - • - Bề mặt kim loại thường phủ lớp oxit dày, gọi gỉ tẩy gỉ hóa học cho kim loại đen thường dùng axit loãng H2SO4 hay HCl hỗn hợp chúng Khi tẩy thường diễn đồng thời trình: hòa tan oxit kim loại Tẩy gỉ điện hóa tẩy gỉ hóa học đồng thời có tham gia dòng điện Có thể tiến hành tẩy gỉ catot tẩy gỉ anot Tẩy gỉ anot lớp bề mặt nhám nên lớp mạ gắn bám tốt Tẩy gỉ catot sinh H sinh, có tác dụng khử phần oxit Hidro sinh góp phần làm tơi học màng oxit bị bong Tẩy gỉ catot áp dụng cho vật mạ thép cacbon, với vật mạ Ni, Cr không hiệu Tẩy bóng điện hóa hóa học: Tẩy bóng điện hóa cho độ bóng cao gia công học lớp mạ gắn bám tốt, tinh thể nhỏ, lỗ thủng tạo tính chất quang học đặc biệt Khi tẩy bóng điện hóa thường mắc vật tẩy với anot đặt dung dịch đặc biệt Do tốc độ hòa tan phần lồi lớn phần lõm nên bề mặt san trở nên nhẵn bóng Cơ chế tẩy bóng hóa học giống tẩy bóng điện hóa Khi tẩy bóng hóa học xuất lớp màng mỏng cản trở kìm hãm tác dụng xâm thực dung dịch với kim loại chỗ lõm Tẩy nhẹ: Tẩy nhẹ hay gọi hoạt hóa bề mặt, nhằm lấy lớp oxit mỏng, không nhìn thấy được, hình thành trình gia công trước mạ tẩy nhẹ xong, cấu trúc tinh thể bị lộ ra, độ gắn bám tăng lên Nguyên lý hoạt động: Trong trình mạ điện, vật cần mạ gắn với cực âm catôt, kim loại mạ gắn với cực dương anôt nguồn điện dung dịch điện môi Cực dương nguồn điện hút electron e- trình ôxi hóa giải phóng ion kim loại dương, tác dụng lực tĩnh điện ion dương di chuyển cực âm, chúng nhận lại e- trình ôxi hóa khử hình thành lớp kim loại bám bề mặt vật mạ Độ dày lớp mạ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện nguồn thời gian mạ Ví dụ: mạ đồng dung dịch điện môi SO42-, cực dương: Cu → + 2e+ → CuSO4 - CuSO4 dễ tan dung dịch, cực âm CuSO4 → + + 2e- → Cu - Kim loại mạ thường vàng, bạc, đồng, niken dùng việc sản xuất đồ trang sức, linh kiện điện tử, tế bào nhiên liệu, đồ gia dụng không gỉ, Mục đích thí nghiệm: - Giúp sinh viên hiểu biết kỹ thuật anode hóa (mạ điện) - Hiểu biết loại giấy mài (từ thô đến mịn) - Cách gia công bề mặt kim loại Các bước thí nghiệm: Chuẩn bị nguyên liệu: - Ta lấy miếng kim loại đồng có bề mặt tương đối phẳng - Mua giấy nhám P800 () - Ta thực bước mài sau: + Đặt giấy nhám lên mặt phẳng, sau lấy miếng đồng mài lên bề mặt nhám theo chiều cho xuất vết xước song song - II III + Xoay miếng đồng lại , mài mẫu xuất vết xước sông mịn + Thực trình nhiều lần bề mặt mẫu sáng bóng - + Sau mài xong, để mẫu vòi nước xịt qua bề mặt, dùng khăn giấy thấm nhẹ lên bề mặt mẫu để mẫu tờ khăn giấy tránh bị xước bề mặt (Lưu ý: Mãi kỹ góc cạnh bề mặt miếng đồng nơi khó mài mạ điện bề mặt khó tiếp xúc với dung dịch mạ.) Ta pha dung dịch tẩy dầu, tẩy gỉ dung dịch mạ • Pha dung dịch tẩy dầu: + Cân 2g () cho vào 100ml nước cất + Cân 2g NaOH khan tiếp tục cho vào dung dịch + Cân 2g tiếp tục cho vào hỗn hợp + Khuấy hỗn hợp tan hết chất • Pha dung dịch tẩy gỉ: + Cân 5g axit oxalic khan cho vào 100ml nước cất + Cân 10g axit citric khan cho tiếp vào dung dịch + Khuấy tan hết chất (Lưu ý: Cho axit vào nước cất tuyệt đối không làm ngược lại) • Pha dung dịch mạ: + Cân 2.5g cho vào 100ml nước cất + Cân 6g tiếp tục cho vào dung dịch + Cân 3g cho tiếp vào hỗn hợp + Khuấy tan hết chất (Lưu ý: Có thể gia thêm nhiệt tầm để đẩy nhanh trình hòa tan.) Tiến hành thí nghiệm: - Sau chuẩn bị xong nguyên liệu, ta thực bước sau: + Bước 1: Lấy mẫu mài xong cho vào dung dịch tẩy dầu ngâm vài phút + Bước 2: Sau lấy mẫu rửa lại nước cất (tránh để tay tiếp xúc với bề mặt mẫu), tiếp tục ngâm vào dung dịch tẩy gỉ vài phút + Bước 3: Chuẩn bị điện cực dương (điện cực trơ): Chà lớp oxi hóa lưới cực rửa với nước cất -> ngâm vào dung dịch tẩy dầu -> rửa lại với nước cất -> ngâm vào dung dịch tẩy rỉ -> rửa lại nước cất -> Dùng khăn giấy lau khô -> Lắp đặt + Bước 4: Quá trình điện phân (Do áp, người, thiết bị không ổn định nên không áp dụng phương trình Faraday để tính toán) Ta có nguồn điện, cực dương (+) nối với mạch graphit, cực âm (-) nối với vật cần mạ, sau ngâm kim loại vào dung dịch mạ điện Khi cho dòng điện chạy qua, Ni cực âm (-) chuyển đến cực dương (+) bám vào chỗ dẫn điện mạch graphit tạo nên mạch in + Bước 5: Ngâm dung dịch điện phân tầm phút lấy + Bước 6: Rửa lại nước Ta mài nhẹ để thu bề mặt mạ sáng bóng ... thuật mạ điện hay kỹ thuật Galvano (lấy theo tên nhà khoa học Ý Luigi Galvani), tên gọi trình điện hóa phủ lớp kim loại lên vật - Mạ điện công nghệ điện phân, tạo lớp phủ lên bề mặt cần mạ - Người... kim loại vào dung dịch mạ điện Khi cho dòng điện chạy qua, Ni cực âm (-) chuyển đến cực dương (+) bám vào chỗ dẫn điện mạch graphit tạo nên mạch in + Bước 5: Ngâm dung dịch điện phân tầm phút lấy... trước mạ tẩy nhẹ xong, cấu trúc tinh thể bị lộ ra, độ gắn bám tăng lên Nguyên lý hoạt động: Trong trình mạ điện, vật cần mạ gắn với cực âm catôt, kim loại mạ gắn với cực dương anôt nguồn điện