Đề cương công nghệ mạ điện highlevel crown

HighLevel Crown CÂU HỎI Nêu chế hoạt động chất san dung dịch mạ Có loại chất san bằng, kể tên nêu ý trình sử dụng loại chất san Nêu đặc điểm dung dịch đơn dung dịch phức? So sánh khả phân bố dung dịch, phân bố tế vi, khả phủ kín hai loại dung dịch Nêu ảnh hưởng mật độ dòng điện tới chất lượng lớp mạ? Một số phản ứng phụ trình mạ, nguyên nhân hậu cách khắc phục? Nêu chế hình thành lớp mạ điện? Thành phần dung dịch, khác dung dịch đơn dung dịch phức? Nêu thành phần chất điện giải, tác dụng chế hoạt động chất hoạt động bề mặt dung dịch mạ? Nêu thành phần chất điện giải, tác dụng chế hoạt động chất bóng dung dịch mạ? Ảnh hưởng mật độ dòng điện tới chất lượng lớp mạ? Ảnh hưởng nhiệt độ chế độ khuấy tới chất lượng lớp mạ? Nêu ảnh hưởng phân bố dòng điện tới chất lượng lớp mạ? 10 Nêu ảnh hưởng phân bố kim loại tới chất lượng lớp mạ? 11 Nêu ảnh hưởng phân bố dung dịch tới chất lượng lớp mạ? MẠ VÀNG Mạ vàng giả? Làm rõ tác dụng lớp mạ lót đồng? Dựa điện cực đồng, vàng dung dịch phức tương ứng? Tại mạ vàng axit trung tính hiệu suất 80 – 90%? Làm rõ chất bóng mạ vàng? (3 loại chất bóng) tác dụng chế chất làm bóng? Sản phẩm công ty mạ vàng liệt kê? Thành phần bể mạ, tác dụng hóa chất mạ? Đối với vật mạ lớn, cần sử dụng phương pháp gì? (gợi ý, phương pháp mạ không dùng bể) HighLevel Crown MẠ BẠC Thành phần bể mạ?Anot, catot, dung dịch…Tác dụng hóa chất mạ? Tại mạ (video) nối điện bên cho catot trước? Giải thích tác dụng cơng đoạn hỗn hống hóa, thấm bạc mạ lót bạc? Bổ sung mạ bạc phương pháp mạ hóa học? Yêu cầu q trình mạ hóa học bạc? MẠ NIKEN Nêu đặc điểm trình mạ niken, từ đặc điểm giải thích thành phần chất điện giải, chế độ điện phân trình mạ niken MẠ ĐỒNG Tại mạ đồng sunfat thép, sắt, niken, hợp kim niken, người ta phải mạ lót lớp đồng xyanua, lớp mạ niken dung dịch axit thường Tại mạ đồng đóng vai trò lớp mạ trung gian? Trong mạ đồng xyanua, nồng độ ion CuCN NaCN ảnh hưởng tới chất lượng lớp mạ? Ưu điểm ion NaCN (nếu thiếu NaCN, sinh Cu2+ ảnh hưởng tới độ thụ động anot) thừa NaCN sinh H2 Trong mạ đồng từ dung dịch sunfat, trình phụ xảy nào, ảnh hưởng H2SO4 tới q trình phụ xảy ra? Hồn thiện lớp mạ đồng? - Cromat hóa lớp mạ đồng K2CrO7 CrO3 - nhuộm đen đồng K2S 1%, nhúng vào K2CrO7 NH4OH MẠ CROM Nêu đặc điểm chế mạ crom? Vai trò ion lạ (anion xúc tác) trình mạ crom? Tại mạ crom lại cần kiểm sốt kích thước anot? Cơ chế mạ crom gì? Vai trò ion lạ (anion xúc tác) Anot mạ crom gì? HighLevel Crown Tại mạ crom lại dùng Sanot : Scatot = 1:3 hay1: Tại mạ crom lại thấp vậy? SƠN ĐIỆN DI Đưa dây chuyền sơn điện di, tác dụng chế hình thành lớp phủ phốt phát hóa dây chuyền đó? Phân loại sơn điện di anot sơn điện di catot? Nêu chế sơn điện di catot? MẠ HÓA HỌC Nêu chế mạ hóa học, thành phần dung dịch tác dụng thành phần dung dịch mạ? Giải thích chi tiết thành phần chất khử thành phần dung dịch mạ hóa học Phân loại lớp mạ hóa học? Trong thực tế người ta hay sử dụng phương pháp nào? Nêu chế phương pháp đó? MẠ HỢP KIM Nêu đặc điểm phương pháp cân phóng điện mạ hợp kim? Tai ma hop kim dong kem lai ma tu dung dich phuc? HighLevel Crown TRẢ LỜI PHẦN CHUNG Câu 1: Nêu chế hoạt động chất san dung dịch mạ Có loại chất san bằng, kể tên nêu ý trình sử dụng loại chất san này? - Chất san hay chất bóng loại thành phần dung dịch mạ Chất cho lớp mạ nhẵn, phẳng hạm vi rộng - Cơ chế: Hấp phụ lên điểm lồi, cản trở kết tủa xước lấp đầy, san  điểm lõm, rãnh, vết - Chất san loại chất hữu có hai hay nhiều nối đôi hay nối ba phân tử: : >C=O, >C=CC=N− , >C=S , −N=N− Hiệu phân tử chứa đồng thời hay nhiều nhóm hoạt động kể Các chất san thường thấy cumarin, 1,4 – butyldiol, thioure, số loại thuốc nhuộm… - Lưu ý: + Cần kết hợp với chất bóng loại I + Cần bổ sung điều chỉnh kịp thời + Phải khống chế pH, mật độ dòng điện, nhiệt độ, thành phần dung dịch, để phát huy hiệu cao Câu 2: Nêu đặc điểm dung dịch đơn dung dịch phức? So sánh khả phân bố dung dịch, phân bố tế vi, khả phủ kín hai loại dung dịch này? * Đặc điểm chung: - Dung địch đơn: cấu tử dd muối ax vơ hòa tan nhiều nước phân ly hồn tồn dd thành ion tự - Dung dịch phức: dd tạo thành từ cấu tử ban đầu Ion KL tạo phức với ligan để tạo thành ion phức HighLevel Crown * So sánh: Dung địch ĐƠN K/n phân bố Phân cực nồng độ phân cực dd hóa học khơng lớn → ion tự dd phân bố KÉM K/n phủ kín Phân cực catot nhỏ → lớp mạ thô, xốp Dung dịch PHỨC Hoạt độ ion KL giảm nhiều → điện tiêu chuẩn dịch nhiều phía âm → độ phân bố ion ↑ Phân cực catot lớn → lớp mạ mịn, dày, Câu 3: Nêu ảnh hưởng mật độ dòng điện tới chất lượng lớp mạ? Một số phản ứng phụ trình mạ, nguyên nhân hậu cách khắc phục? * Ảnh hưởng mật độ dòng điện tới chất lượng lớp mạ: - Mật độ dòng điện giữ vai trò quan trọng tới chất lượng lớp mạ - Mật độ dòng cao, mầm tinh thể sinh ạt không điểm lồi mà mặt phẳng tinh thể catot thu lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn, sít chặt đồng Hơn thế, mật độ dòng cao, ion kim loại mạ nghèo nhanh lớp dung dịch sát catot, phân cực tăng lên sinh lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn - Nếu cao, gần dòng giới hạn→lớp mạ bị gai, cháy - Khi mạ dòng giới hạn, thu bột kim loại, anot tan dễ bị thụ động hơn, dung dịch nghèo dần ion kim loại mạ, hydro dễ thoát làm giảm hiệu suất mạ gây biến động mạnh pH lớp dung dịch sát catot → Muốn tăng mật độ dòng điện lên mà chất lượng mạ tốt phải tìm cách nâng cao mật độ dòng giới hạn igh lên trước đã, tăng nhiệt độ, tăng nồng độ ion chính, tăng đối lưu… - Khi giảm mật độ dòng điện xuống thấp, tốc độ mạ chậm kết tủa gồm tinh thể thô, không - Như dung dịch mạ cho lớp mạ có chất lượng tốt khoảng mật độ dòng định, khoảng mật độ dòng điện làm việc rộng dễ thu lớp mạ đồng HighLevel Crown * Một số pư phụ trình mạ, nguyên nhân hậu cách khắc phục - Thốt khí H2 catot Trong dung dịch mạ thường tồn lượng ion H+ định (thường với dung dịch đơn) và/hoặc H2O (thường với dung dịch phức) phóng điện giải phóng H2 Nếu phân cực catot lớn hydro nhỏ hydro mãnh liệt - Hậu quả: + Giòn hydro: sau ion H+ khử catot, phần tạo thành khí H2 bay lên, phần nguyên tử hydro thấm vào kim loại kim loại mạ làm cho kim loại bị giòn Để giảm giòn hydro, sau mạ xong, phải sấy nhiệt độ cao + Rộp bọt khí: sau mạ xong, nhiệt độ môi trường cao, hydro hấp phụ bề mặt kim loại nổ ra, sinh rộp bọt khí, ảnh hưởng tới chất lượng mạ xảy rõ rệt lớp mạ kẽm, cacdimi, chì…, + Rỗ châm kim: bọt khí hydro bám bề mặt kim loại, tạo chỗ cách điện, làm cho ion kim loại phóng điện chỗ bọt khí được, mà phóng điện xung quanh chỗ bọt khí Sinh điểm rỗ lớp mạ Trong dung dịch thường cho chất thấm ướt để khắc phục sinh điểm rỗ, châm kim HighLevel Crown + Làm giảm hiệu suất dòng điện: bọt khí H2 sinh làm giảm hiệu suất dòng điện, phải kéo dài thời gian mạ, tăng tiêu hao điện Ngoài bọt hydro bay nhiều, mang theo dung dịch dạng sương mù, ảnh hưởng mơi trường, phải có thiết bị hút độc tốt - Cách khắc phục: nâng cao hydro biện pháp tốt để làm giảm bọt khí H2 Ngồi ra: + Vật liệu catot: vật liệu catot khác nhau, ko giống Những chi tiết mạ có nguyên liệu khác điều kiện mà nhau, thoát hydro bề mặt không giống + Trạng thái bề mặt: bề mặt phun cát khô, hydro thấp, dễ H2, bề mặt chi tiết mài đánh bóng tốt, q hydro cao, khó hydro Những chi tiết tấy axit bị ăn mòn, hydro giảm, làm cho bọt khí hydro nhiều sản xuất cần tránh xảy + Dung dịch mạ: hàm lượng tính chất tạo phức dung dịch có ảnh hưởng đến khí H2 Nói chung tạp phức mạnh H2 nhiều Nâng cao nhiệt độ, khuấy dung dịch làm cho hydro giảm - Thốt khí O2 anot: + Mạ điện thường dùng anot hòa tan Khi có dòng điện qua, kim loại hòa tan phân cực chuyển phía dương, bên cạnh có O2 + Trong mơi trường kiềm O2 thoát theo phản ứng: 4OH- - 4e → 2H2O + O2 + Trong mơi trường axit O2 theo phản ứng: 2H2O - 4e → 2H+ + O2 - Nguyên nhân hậu quả: + Diện tích anot 10-3 mol/l) - Thuyết hấp phụ: hấp phụ điểm lên bề mặt catot, kìm hãm trình phóng điện, diện tích bề mặt catot giảm, làm mật độ dòng tăng lên, phân cực tăng, tạo điều kiện sinh mầm mới, nên cấu trúc kết tủa nhỏ mịn Tuy nhiên tinh thể lại bị hấp phụ, chất hoạt động bề mặt, tạo điều kiện sinh mầm vị trí khác bề mặt catot Câu 6: Nêu thành phần chất điện giải, tác dụng chế hoạt động chất bóng dung dịch mạ? * Thành phất chất điện giải: câu * Tác dụng chế hoạt động chất bóng dung dịch mạ: - Tác dụng: chất hoạt động bề mặt đặc biệt, cho phép thu lớp mạ bóng trực tiếp từ bể mạ, khơng cần phải đánh bóng tẩy bóng thêm Dùng nhiều với lớp mạ đồng, kẽm, niken… - Cơ chế: Ưu tiên hấp phụ lên điểm lồi vi mô catot Khi phân cực catot, chất bóng chuyển dịch catot tình trạng khống chế khuếch tán (do nồng độ nhỏ) đủ hấp phụ lên điểm lồi vi mô cản trở ion Me n+ phóng điện Do đó, ion Me n+ ưu tiên phóng điện chỗ lõm chưa bị chất bóng hấp phụ, gây nên hiệu ứng san sau mạ, làm bề mặt nhẵn, bóng lên Câu 7: Ảnh hưởng mật độ dòng điện tới chất lượng lớp mạ? HighLevel Crown - Mật độ dòng cao, mầm tinh thể sinh ạt không điểm lồi mà mặt phẳng tinh thể catot thu lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn, sít chặt đồng Hơn thế, mật độ dòng cao, ion kim loại mạ nghèo nhanh lớp dung dịch sát catot, phân cực tăng lên sinh lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn Nếu cao , gần dòng giới hạn lớp mạ bị gai cháy Khi mạ dòng giới hạn, thu bột kim loại, anot tan dễ bị thụ động dung dịch nghèo dần ion kim loại mạ, hydro dễ thoát làm giảm hiệu suất mạ gây biến động mạnh pH lớp dung dịch sát catot - Vậy muốn tăng mật độ dòng điện lên mà chất lượng mạ tốt phải tìm cách nâng cao mật độ dòng giới hạn igh lên trước đã, tăng nhiệt độ, tăng nồng độ ion chính, tăng đối lưu…Nếu giảm mật độ dòng điện xuống thấp, tốc độ mạ chậm kết tủa gồm tinh thể thô, không Mỗi dung dịch mạ cho lớp mạ có chất lượng tốt khoảng mật độ dòng định, khoảng mật độ dòng điện làm việc rộng dễ thu lớp mạ đồng Câu 8: Ảnh hưởng nhiệt độ chế độ khuấy tới chất lượng lớp mạ? * Ảnh hưởng nhiệt độ: - Tăng nhiệt độ cho phép dùng dung dịch có nồng độ cao hơn, tăng cường khuếch tán, đồng thời tăng độ dẫn điện dung dịch, giảm nguy thụ động hóa 10 HighLevel Crown * Mạ tiếp xúc: - Lớp mạ tiếp xúc thu phải đảm bảo điều kiện: + KL mạ có điện tiêu chuẩn dương lớn kim loại - Phải có kim loại khác có độ âm điện cao kim loại tiếp xúc với kim loại dung dịch mạ - Về chất lớp mạ tiếp xúc xem lớp mạ điện hóa Nguồn điện hình thành kim loại tiếp xúc dung dịch điện phân Kim loại đóng vai trò catot, ion kim loại mạ bị khử điện thành kim loại tạo lớp mạ MeZe+ + Ze → Me Kim loại tiếp xúc đóng vai trò anot, bị oxi hóa ion tan vào dung dịch Tốc độ hình thành lớp mạ diền tương đối chậm, độ dày lớp mạ khoảng 1-2µm * Nội điện phân: Mạ hóa học nội điện phân : phương pháp người ta thường sử dụng chất hữu để khử ion kim loại mạ Sự khử ion kim loại từ muối đơn diễn nhanh lớp mạ tạp xốp để bong lên thực tế sử dụng muối phức kim loại mạ Tùy thuộc vào độ bền phức, điện chất, khử nồng độ phức, pH dung dịch nhiệt độ mà tốc độ hình thành lớp mạ nhanh hay chậm Phản ứng khử bắt đầu cho chất khử vào dung dịch diễn tồn thể tích dung dịch mạ Phương pháp chủ yếu để dùng mạ bạc, đồng, vàng lên chất dẻo thủy tinh, sứ kỹ thuật phi kim khác * Yêu cầu trình mạ bạc hóa học: - Phương pháp mạ bạc hóa học phản ứng tráng gương nên để hạn chế phản ứng khử lòngdung dịch, tiết kiệm bạc ta sử dụng dung dịch AgNO3 ammoniac dung dịch chất khử fomanđehit phun trực tiếp lên bề mặt vật mạ ngồi dùng chất khử glucoza 5% dung dịch đường sacaroza đường 200g/l - Sự ổn định lớp mạ phụ thuộc vào giá trị pH Ta có phức ion bạc với etylen diamin (en): - Trạng thái cân phản ứng cho thấy: 21 HighLevel Crown + pH thay đổi với nồng độ Ag en Trong trường hợp này, để bể mạ ổn định (sử dụng 3,5- diiodotyrosine ) để mạ tất cả, sau 24h độ pH bể giảm 2+ 2+, ta sử dụng chất ổn định bao gồm: kim loại Co , Ni Na-2-3 mercaptopropane sunfat ( NaBH4, N2H4, CN- ) chất khác - Trước mạ phải gia công bề mặt cần mạ thật kĩ để tránh lớp mạ bị bong , bẩn… MẠ NIKEN Câu hỏi: Nêu đặc điểm trình mạ niken, từ đặc điểm giải thích thành phần chất điện giải, chế độ điện phân trình mạ niken * Các đặc điểm mạ niken - Phóng điện catot khó khăn, H nhỏ → xảy tượng Ni2+ H+ phóng điện đồng thời Trong dung dịch, Ni 2+ bị bao quanh lớp vỏ hydrat, phóng điện ion phải khỏi vỏ → NL khử hydrat lớn → ion khó phóng điện → nồng độ H+ cao (pH nhỏ) niken k kết tủa được, có khí H2 catot - Do đó, phải tăng dần pH để làm hạn chế phản ứng phóng điện H +, tạo điều kiện thuận lợi cho ion Ni2+ phóng điện làm tăng dần hiệu suất dòng điện kim loại catot pH lớn hiệu suất dòng tăng Tuy nhiên k dùng pH cao làm sinh hydroxit oxit niken làm lớp mạ xuất điểm rỗ, xốp, lỗ thủng… bề mặt vật mạ có bám kết tủa màu lục muối niken khó tan → phải dùng dung dịch đệm để ổn định pH khoảng giá trị quy định - Hiện tượng rỗ bọt khí H2 sinh bám bề mặt catot, làm cản trở ion niken phóng điện → phải dùng chất chống rỗ, chất làm giảm sức căng bề mặt, làm cho bề mặt catot thấm ướt tốt khắp nơi, bọt khí k bám lên - Thường gặp tượng anot bị thụ động, anot niken tan thành ion niken Nồng độ Ni2+ tích tụ lớp dung dịch sát anot lớn → dễ lắng thành màng xốp → che khuất phần anot → mật độ dòng điện cục tăng vọt lên → điện anot tăng, đủ cho OH- phóng điện → giải phóng khí O2 → oxy hóa anot tạo màng oxit 22 HighLevel Crown bền → anot bị thụ động → dung dịch mạ phải có thêm ion Cl - để khử thụ động ion phóng điện anot làm tan màng thụ động Phải kiểm soát nồng độ Cl - giới hạn, cao q anot bị hòa tan q mức, q k đủ khử thụ động Hoặc dùng anot hoạt tính chứa lưu huỳnh, tăng diện tích anot lên nhiều lần cách sử dụng loại anot dạng bi, dạng viên dẹt, dạng mảnh nhỏ dựng lồng titan - Dòng điện trao đổi io bé ->β = lớn nên tốc độ tạo mầm tinh thể nhanh kích thước tinh thể nhỏ mịn (tới 10-6cm) - Phân cực catot lớn, lượng hydrat hóa Ni 2+ lớn, kết tủa từ dung dịch muối đơn, cấu trúc tinh thể nhỏ mịn  Từ đặc điểm cuối, mạ Ni không cần dùng dung dịch phức MẠ ĐỒNG Câu 1: Tại mạ đồng sunfat thép, sắt, niken, hợp kim niken, người ta phải mạ lót lớp đồng xyanua, lớp mạ niken dung dịch axit thường Khi mạ đồng sunfat thép, sắt, niken, hợp kim niken, người ta phải mạ lót lớp đồng xyanua, lớp mạ niken dung dịch axit thường để làm tăng độ bám lớp mạ tránh bong chóc, lớp mạ không bị gai mịn phân bố Câu 2: Trong mạ đồng xyanua, nồng độ ion CuCN NaCN ảnh hưởng tới chất lượng lớp mạ? Ưu điểm ion NaCN (nếu thiếu NaCN, sinh Cu2+ ảnh hưởng tới độ thụ động anot) thừa NaCN sinh H2 * Ảnh hưởng NaCN đến lớp mạ đồng: - NaCN chất tạo phức, dung dịch mạ đồng - ưu điểm NaCN nâng cao phân cực catơt, làm cho lớp mạ kết tinh mịn, nâng cao khả phân bố - Khi hàm lượng CuCN định, hàm lượng NaCN thấp, tác dụng phân cực catôt giảm đi, hiệu suất dòng điện cao, độ kết tinh thơ, khả phân bố giảm 23 HighLevel Crown - Khi hàm lượng NaCN q cao, phân cực catơt tăng, khí H2 thoát nhiều, phạm vi sử dụng mật độ dòng điện thu hẹp, tốc độ kết tủa giảm, chí khơng có lớp mạ - Vì vậy, q trình mạ cần phải bảo đảm hàm lượng NaCN tự phạm vi định, để loại trừ anôt thụ động, làm anơt hòa tan bình thường Hàm lượng NaCN tự khống chê phạm vi - 20 g/l * Ảnh hưởng CuCN đến lớp mạ đồng: Trong dung dịch mạ đồng CuCN muối cung cấp ion đồng Trong dung dịch mạ đồng xianua, đồng sắt khơng có phản ứng trao đổi thế, mạ trực tiếp đồng sắt thép dung dịch xianua, lớp mạ lót đồng sắt thép yêu cầu phủ kín bề mặt Hàm lượng CuCN khoảng 5-10 g/1 Nếu mạ đồng bình thường mạ đồng thấm than, yêu cầu lớp mạ có độ dày định, phải khống chế hàm lượng CuCN phạm vi 30 - 50 g/1 Câu + ???? MẠ CROM Câu hỏi: Nêu đặc điểm mạ crom - Mạ Cr tiến hành dung dịch hỗn hợp acid H 2Cr2O4 H2Cr2O7 muối kim loại kết tủa - Dung dịch thiết phải có ion hoạt hóa (ion xúc tác) SO 42- , F-, SiF62- khơng có chúng khơng thể kết tủa - Nồng độ ion hoạt hóa phải khống chế thời gian hẹp thu lớp mạ tốt hiệu suất dòng điện cao - Mạ Cr có điện khử ion Cromat âm, hiệu suất dòng catod thấp , mật độ dòng điện lớn, khả phân bố lớp mạ - Khơng dùng anot crom hòa tan mà dùng anot trơ hợp kim chì Câu 1: Cơ chế mạ crom Lý thuyết trình mạ điện crom chưa xác định rõ ràng giải thích sau: Ion sunfat cromic tròn dung dịch tạo thành loại phức chất, phức có khả bị hidro sinh khử Cr6+ thành Cr3+ Khi bắt đầu điện phân, hidro thoát nên lớp mạ dung dịch sát catot giàu ion Cr3+ 24 HighLevel Crown pH tăng lên Tạo điều kiện thuận lợi cho ion Cr3+ tác dụng với phức nói để sinh màng nhày mỏng catot Chính màng làm cho phân cực catot tăng lên mạnh đến mức đủ để khử ion Cr3+ thành kim loại Cr6+ + SO4- → phức Crommat – Sunfat phức Crommat – Sunfat + Hnguyên tử → Cr3+ (khử hóa học) (thốt Catot) Cr3+ + 3e → Cr (hình thành lớp mạ bám kim loại) Câu 2: Vai trò ion lạ (anion xúc tác)? - Là tham gia vào trình hình thành phức với Cr 2O3, khơng có anion xúc tác q trình khơng xảy - Cơ chế: câu Câu3: Anot mạ crom gì? Anot trình mạ Crom thường kim loại trơ không dùng anot Crom ECr/Cr3+ = - 0,76V nên áp điện vào anot nhanh chóng bị tan gây tốn cần phải thay Anot thường xuyên Câu 4: Tại mạ crom lại dùng Sanot : Scatot = 1:3 hay 1: 2? Để nồng độ Cr3+ dung dịch khơng thay đổi Vì, vận hành bể mạ, anot xảy phản ứng thoát oxi: 2H2O – 4e = 4H+ + O2 Và anot phử lớp màng màu nâu sẫm PbO 2, màng có tác dụng oxi hóa Cr3+ (sinh catot) trở lại thành Cr6+ -> nhờ thiết lập cân bằng: Cr6+ + 3e = Cr3+ Diện tích Anot (hay mật độ dòng điện anot) ảnh hưởng mạnh đến cân này: tăng diện tích anot hay giảm mật độ dùng điện làm tăng tốc độ oxi hóa Cr3+ thành Cr6+ trình mạ để nồng độ Cr3+ dung dịch không thay đổi nên phải dùng Sanot : Scatot = 1:3 hay 1: Câu 5: Tại mạ crom lại thấp vậy? 25 HighLevel Crown SƠN ĐIỆN DI Câu 1: Đưa dây chuyền sơn điện di, tác dụng chế hình thành lớp phủ phốt phát hóa dây chuyền đó? - Dây chuyền sơn điện di : vật liệu mạ sử lý trước mạ => tiền sử lý nhúng => sơn điện di nhúng => sơn lót bề mặt phun => sơn phủ lớp ngồi => kiểm tra lớp mạ => sản phẩm - Tác dụng lớp phủ phốt phát hóa dây chuyền : Tác dụng phổ biến thực tiễn nhằm kéo dài tuổi thọ màng sơn phủ Nếu kim loại trơ với vật liệu sơn phủ lớp phốt phát hố tạo lớp màng có nhiều lỗ xốp bám với kim loại Lớp lại "thấm" sơn tạo thành lớp phủ đặc gắn tốt với - Trong trường hợp chức màng phosphate hoá là: + Liên kết với kim loại + Lớp màng sơn + Làm tăng độ bền bám màng sơn + Chống ăn mòn lớp sơn + Khi sử dụng màng phốtphát hóa làm lớp cho chất dẻo màng phốt phát hóa có tính chế tương tự - Cơ chế hình thành lớp phủ phosphate : q trình phosphat hóa thường tiến hành dung dịch muối dihydrophosphat kim loại hóa trị Trong dung dịch tồn cân sau: 3M(H2PO4)2 3MHPO4 + 3H2PO4 (1) 3MHPO4 M3(PO4)2 + H3PO4 (2) 3M(H2PO4)2 M3(PO4)2 + 4H3PO4 (3) Theo Machu, q trình phosphate hóa q trình hóa, đó: Tại anot: Me Men+ + ne (Me kim loại nền) Tại catot: 2H2+ + 2e H2 26 HighLevel Crown Quá trình ăn mòn xảy nhanh thành lượng lớn ion kim loại lớp dung dịch sát vùng anot Cùng lúc đó, lượng tương đương ion H + (do H3PO4 phân li) bị khử thành H2 catot làm giảm nhanh nồng độ H + vùng Do tốc độ trình khuếch tán ion H + từ lớp dung dịch ngồi vào q trình khuếch tán ion kim loại từ lớp dung dịch bên khơng theo kịp tốc độ hòa tan kim loại khử H+ dẫn đến việc kết tủa phosphate kim loại bề mặt vùng catot Các mầm tinh thể phosphate hình thành vùng catot tiếp tục phát triển tạo thành màng che kín tồn bề mặt kim loại, ngăn cản q trình hòa tan kim loại, q trình phosphate hóa chấm dứt Màng tạo thành bám bề mặt kim loại giải thích xâm nhập đan xen tinh thể phosphate vào phần gồ ghề bề mặt kim loại Tuy nhiên, bám dính giải thích tương thích cấu trúc tinh thể bề mặt kim loại tinh thể phosphate, kim loại đóng vai trò quan trọng việc định hướng phát triển tinh thể phosphate Độ sai lệch mạng kim loại mạng tinh thể phosphate cao, tính bám dính Có thể nhận thấy lớp phủ phosphate hình thành tốc độ q trình điện hóa đủ lớn để làm thay đổi đột ngột pH lớp dung dịch sát bề mặt kim loại dẫn đến dịch chuyển mạnh cân (2) (3) bên phải làm kết tủa muối tan lên bề mặt kim loại Sự dịch chuyển xảy tăng nhiệt độ Để đạt điều kiện này, trình phosphate hóa phải tién hành nhiệt độ khoảng 96 - 99 với thời gian phosphate hóa 50- 60 phút Phương pháp phosphate hóa nóng thường có chi phí cao tốn lượng Câu 2: Phân loại sơn điện di anot sơn điện di catot? Nêu chế sơn điện di catot? * Khi áp điện vào điện cực sơn bám lên hai điện cực tùy vào điện tích polyme: - Bám lên anot gọi lớp sơn điện di anot - Bám lên catot gọi lớp sơn điện di catot 27 HighLevel Crown * Cơ chế sơn điện di catot:Electrolysis/Sự điện phân: Sự điện phân phân ly chất lỏng thành ion âm ion dương có dòng điện chiều chạy qua Anot: Catot: H2O O2 + 4H+ + 4e H2O + e H2 + OH- - Electrophoresis/Sự điện di: Sự điện di di chuyển phần tử sơn, keo nhựa mang điện tích mơi trường dẫn điện tác động hiệu điện Các phần tử sơn dịch chuyển đến điện cực theo qui trình sau: CH3COOH + R-NH2 → CH3 COO- + R-NH3+ CH3COOR-NH3+ → → move towards the anode move towards the cathode Anot: CH3COO- +H+ Catot: R-NH3+ + OH- CH3COOH R-NH2 + H2O - Electrodeposition/Sự kết tủa điện phân: Sự kết tủa điện phân kết dính phân tử sơn điện cực Các phần tử mang điện tích dương kết tủa cực dương, phân tử mang điện tích âm tụ tập cực dương Vì trình sơn âm cực, nên kết tủa sảy cực âm mà Catot: R-NH3+ + OH-R-NH2 + H2O - Electroendosmosis/Sự điện thẩm: Sự điện thấm bước cuối quy trình Các hạt sơn bị hút phía cực âm kết dính đó, tạo nên lớp sơn bán thấm semi-permeable Nước khu vực xung quanh âm cực bị đẩy qua lớp màng sơn này, nguyên nhân khử nước lớp sơn Tạo màng sơn có khả chống lại va chạm vật lý (ta chạm tay vào bề mặt sơn mà không bị hỏng) MẠ HĨA HỌC Câu 1: Nêu chế mạ hóa học, thành phần dung dịch tác dụng thành phần dung dịch mạ? Giải thích chi tiết thành phần chất khử thành phần dung dịch mạ hóa học Q trình mạ hố học xảy phức tạp, chúng có chế chung là: 28 HighLevel Crown - Q trình mạ hố học ln kèm theo khí hydro - Các kim loại có khả mạ hố học có tác dụng xt nhận – tách hydro - Các chất làm ngộ độc phản ứng nhận, tách hydro đồng thời có khả làm ổn định dung dịch mạ hoá học - Các phản ứng kết tủa hoá học thường kích hoạt tăng pH * Cơ chế: Anot: → Tách hydro : RH Oxi hoá : R + OH Kết hợp : H + H Oxi hoá : H + OH R + H → (1) ROH + e → (2) H2 (3) H2O + e (4) → Catot: n+ Kết tủa kim loại : M + ne Thoát hydro : 2H2O + 2e → → M H2 + 2OH (5) (6) Trong đó: RH - chất khử, chúng hấp phụ lên bề mặt kim loại mạ, phân ly thành gốc R nguyên tử hydro theo phản ứng (1) e- điện tử cần thiết để khử ion kim loại thành kim loại, R (2) H (4) cung cấp Phần đóng góp phản ứng định hiệu sử dụng chất khử 29 HighLevel Crown H2 - khí hydro thoát nguyên tử hydro hấp phụ kết hợp lại (3) phản ứng (6) Sản phẩm chất khử sau pư t/gia vào thành phần lớp mạ * Thành phần dd mạ: - ion phức KL MLmn+ - KL M - Chất khử R - Chất oxh liên hợp On+ * T/d chính: - Ion phức KL MLmn+ khử thành nguyên tử KL M - Đồng thời chất khử R bị oxh thành dạng On+ - Quá trình diễn giống với chất q trình điện hóa - PƯ Catot: MLmn+ + ne = M + mL - PƯ Anot: R = On+ - ne * Giải thích chi tiết thành phần khử dd mạ hóa học: - Chất khử NaH2PO2: + Muối niken:muối niken thành phần chủ yếu dung dịch mạ niken hóa học chất cung cấp ion Ni2+ dung dịch + Chất khử : NaH2PO2 chất khử dung dịch mạ niken hóa học làm cho ion bị khử thành lớp mạ + Chất tạo phức :chất tạo phức tác dụng với ion tạo thành phần ổn định chống tạo thành kết tủa Ni(OH)2 NiHPO3 + Chất đệm pH : tính ổn định dung dịch tốc độ kết tủa, chất lượng lớp mạ chịu ảnh hưởng lớn bới ph dd.cho chất đệm ph làm ph dung dịch ổn định 30 HighLevel Crown + Chất ổn định: Trong dung dịch mạ niken hóa học có số hạt keo hạt chất cạn nhỏ chúng trung tâm xúc tác ,làm tăng phân hủy dd.chất ổn định có tác dụng chống làm chậm phân hủy dung dịch làm cho dung dịch ổn định + Chất làm bóng : thơng thường lớp mạ niken lớp bán bóng đê lớp mạ bóng thường cho thêm vài chất làm bóng + Chất tăng tốc : cho chất tăng tốc chất ổn định làm giảm tốc độ kết tủa niken,cho chất tăng tốc nâng cao tốc độ kết tủa - Một số nhóm chất khử khác sử dụng: + Chất khử (CH3)2NHBH3 C3H7NHBH3 + Chất khử N2H4H2SO4 N2H4H2O + Chất khử NaBH4 Câu 2: Phân loại lớp mạ hóa học? Trong thực tế người ta hay sử dụng phương pháp nào? Nêu chế phương pháp đó? - Mạ tiếp xúc Đặc điểm: Nhúng vật cần mạ kim loại M vào dung dịch muối kim loại Mn+ xảy phản ứng đẩy: Mn+ + M1 = M + M1n+ (1.1) Như vậy, M kết tủa thành lớp mạ hoá học lên M 1, đồng thời bề mặt kim loại M bị tan Động lực phản ứng hiệu số điện hai kim loại Quá trình mạ chậm dần ngừng hẳn bề mặt M bị che lấp phủ kín M, khiến cho không tan Cách cho lớp mạ mỏng (