Công nghệ xi mạ trong sản xuất bình điện

電電電電 Công nghệ mạ điện Người báo cáo: Nguyễn Thị Thảo Đơn vị: Kiểm Nghiệm I/ 概概概概概概概概 Khái niệm mục đích Phân loại lớp xi mạ II/ 概概概概 Sự hình thành lớp mạ III/ 概概概概概概概概概 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ IV/ 概概概概 Quy trình xi mạ I - - - 電電電電 Các khái niệm 概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概 Mạ điện công nghệ điện kết tủa kim loại Sau kim loại giải phóng tạo thành lớp phủ bề mặt vật liệu khác 概概概概概概概概概概概概概概 概概概概概概概概概概概概概概概 Mục đích để chống ăn mòn,trang sức bề mặt,tăng tính dẫn điện,tăng kích thước,tăng độ cứng bề mặt 概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概 Trong kỹ thuật mạ , người ta áp dụng rộng rãi dung dịch axit , bazơ muối Khi hòa tan cho dung dịch phân ly thành ion gọi chung dung dịch điện ly Acid: H2SO4 → 2H+ + SO42Bazo: NaOH → Na+ + OHMuối: CuSO4 → Cu2+ + SO42Muối phức:Na2[Zn(CN)4] → 2Na+ +Zn(CN)42Zn(CN)42- → Zn2+ + 4CN- - 概概概概概概概 Anot: cực nối với cực dương nguồn điện - 概概概概概概概 Catot: cực âm với cực âm nguồn điện - Điện điện cực: Từ bề mặt kim loại sang dung dịch có bước nhảy điện bề mặt tiết xúc Độ chênh lệch điện bề mặt kim loại với dung dịch gọi điện điện cực kim loại Hiện chưa có phương pháp tính tốn xác định trị số tuyệt đối nên người ta xác định trị số tương đối cách chọn điện cực chuẩn hidro quy ước điện điện cực chuẩn hidro khơng Điện kim loại âm kim loại có tính hoạt động điện hố cao ,kim loại điện cực chuẩn âm đẩy kim loại có điện chuẩn dương khỏi muối Ví dụ:Nhúng sắt vào dung dịch đồng sunfat,vì sắt có điện âm (-0.44V) so với đồng (0.521 V) nên đẩy đồng khỏi muối Fe + CuSO4 → FeS04 + Cu 概概 Phân loại: + 概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概 Tùy thuộc vào chức lớp mạ mà chia thành: lớp mạ bảo vệ, lớp mạ trang sức, lớp mạ đặc biệt + 概概概概概概概概概概概概 Màu sắc lớp mạ phụ thuộc vào chất kim loại 概概概概概概概概概概概概概 Ví dụ: lớp mạ màu trắng: thiếc, cadimi, bạc, bạch kim… 概概概概概概概概概 Lớp mạ màu hồng: đồng, vàng… Hình thức lớp mạ: mạ bóng, mạ mờ, mạ nhám, mạ nhẵn + Tính chất lớp mạ: Tính chất lý: độ bám chắc, độ chịu mài mòn, độ cứng bề mặt cao Tính chất vật lý: độ chịu nhiệt, độ dẫn điện, độ cách điện, Ví dụ: để tăng độ chịu nhiệt cho thép phải làm việc 1000 oC, cần phải mạ Crom Để tăng độ dẫn điện, cần mạ đồng, bạc Tính chất hóa lý; tính hấp phụ, ví dụ: lớp mạ Crom xốp có khả hấp phụ chất độn, dầu… II 電電電電 Sự hình thành lớp mạ Anot (+): q trình hòa tan kim loại M – ne → Mn+ 4OH- - 4e- → 2H20 + O2 2H20 - 4e → 4H+ + O2 Catot (-): xảy trình cation phóng điện trở thành kim loại mạ Mn+ + ne → M 2H+ + 2e → H2 Vật cần mạ gắn với cực âm catot, kim loại mạ gắn với cực dương anot nguồn điện dung dịch điện môi Cực dương hút electron q trình oxi hóa giải phóng ion kim loại dương,dưới tác dụng lực tĩnh điện, ion dương di chuyển phía cực âm, chúng nhận lại electron trình oxi hóa khử hình thành nên lớp kim loại bám bề mặt vật mạ Theo quan điểm ăn mòn,lớp mạ chia làm loại:Lớp mạ anot catot - Nếu kim loại mạ có điện âm so với kim loại gọi lớp mạ anot.Như lớp mạ bị ăn mòn,kim loại bảo vệ Vì vậy, chiều dày lớp mạ định tuổi thọ lớp mạ VD: Điện tiêu chuẩn Kẽm (Zn2+/Zn) = -0,76V nhỏ điện tiêu chuẩn Sắt là: (Fe2+/Fe) = -0,44V nên lớp mạ kẽm thép lớp mạ anot có tác dụng bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn điện hóa (a) -Nếu kim loại mạ có điện dương so với kim loại gọi lớp mạ catot,Khi bị xâm thực, kim loại bị ăn mòn vi pin làm lớp mạ chân bám, bị bong Do đó, độ kín lớp mạ định tuổi thọ lớp mạ chiều dày VD: Mạ thiếc sắt,thiếc có điện (Sn2+/Sn )= -0.13 V cao sắt lý luận sắt bị ăn mòn (b) IV 概概概概概概概概概 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ 1.概概概概 Thành phần chất điện giải -Dung dịch mạ: giữ vai trò quan trọng , định tốc độ mạ, chiều dày chất lượng lớp mạ Gồm muối kim loại dẫn điện, chất dẫn điện, chất đệm, chất hoạt động bề mặt, chất làm bóng… Tùy vào loại dung dịch mà thành phần hàm lượng, nồng độ thành phần khác -Dung dịch muối đơn muối acid vơ cơ, hòa tan nhiều dung dịch thành ion tự Các dung dịch muối đơn phân cực nồng độ phân cực hóa học khơng lớn nên thu lớp mạ thơ, to, dày Nhưng cho hiệu suất dòng điện cao Dung dịch đơn thường để mạ với tốc độ cao, cho chi tiết có hình dạng đơn giản - Dung dịch muối phức tạo thành pha chế dung dịch từ cấu tử ban đầu, ion kim loại tạo phức với ligan thành ion phức, điện tiêu chuẩn dịch phía âm nhiều, làm cho lớp mạ mịn, phủ kín, đồng Dung dịch phức chất sử dụng cho chi tiết có hình dạng phức tạp, cần khả phân bố cao Ví dụ: Muối đơn: ZnCl2, ZnSO4… Muối phức: Na2[Zn(CN)4]… - Chất dẫn điện Dung dịch có độ dẫn điện thấp làm cho điện bể điện phân cao, tiêu tốn nhiều điện năng, dung dịch mau nóng lên, phân bố kim loại đồng bề mặt kim loại Để khắc phục điều người ta bổ sung thêm chất dẫn điện vào bể mạ Chất không tham gia vào phản ứng catot anot, tham gia chuyển dòng điện qua dung dịch Ví dụ: Na2SO4, (NH4)2SO4… -Chất đệm Nhiều dung dịch mạ cho phép làm việc khoảng pH định Nếu pH thấp làm hydro thoát nhiều, làm giảm hiệu suất trình, phá hủy phức chất Nếu pH lớn gây kết tủa, ảnh hưởng đến độ bền dung dịch Lựa chọn chất đệm phải đảm bảo phù hợp với khoảng đệm, thành phần dung dịch, khơng gây tác dụng phụ Ví dụ: CH3COOH, HBO3,… -Chất bóng: chế tác dụng chúng hấp phụ lên bề mặt điện cực, can thiệp vào trình khuếch tán phóng điện, làm tinh thể kim loại nhỏ mịn, tổ chức tinh thể hoàn chỉnh hơn, lớp mạ sáng bóng Ví dụ: DUS, U-2, ZB-ATZ -Chất tạo bọt: hạn chế độc hại từ trình mạ, chúng tạo thành màng ngăn mặt thống -Chất hoạt động bề mặt: loại cation có khả hấp phụ lên catot, có tác dụng tăng phân cực catot, tăng khả phân bố cấu tạo tinh thể, lớp mạ sáng bóng 2 pH: dung dịch mạ làm việc khoảng pH định Khi pH thay đổi làm cho lớp mạ giòn, dễ gãy, dễ bong tróc pH khơng phù hợp có khả hòa tan lớp mạ 概概概概概概概 Nồng độ ion chất điện giải Nồng độ ion kim loại mạ dung dịch có ảnh hưởng nhiều đến độ mịn tinh thể.Muốn thu lớp mạ tốt cần phải bảo đảm nồng độ dung dịch thích hợp Nếu nồng độ dung dịch cao làm giảm phân cực catot,lớp mạ kết tinh thơ,xấu.Dung dịch tương đối lỗng lớp mạ mịn,vì phân cuc catot tăng.Nhưng dung dịch lỗng q mật độ dòng giới hạn bé,tốc độ kết tinh giảm,hiệu xuất thấp,lớp mạ xấu thơ,có hình thành nhánh cây.Ngồi nồng độ dung dịch q lỗng,độ dẫn điện kém,điện cao,tốn nhiều lượng 4 概概概概 Nhiệt độ dung dịch Đây nhân tố ảnh hưởng phức tạp.Bởi nhiệt độ cao làm thay đổi tính chất dung dịch,thay đổi độ dẫn điện,hoạt độ ion,quá hidro Nói chung nhiệt độ cao làm giảm phân cực catot, làm cho lớp mạ thô Nhưng thực tế sản xuất thường nâng cao nhiệt độ Bởi tăng nhiệt độ làm tăng độ làm tăng độ hòa tan loại muối, tăng độ dẫn điện, giảm thấm hidro, lớp mạ mềm Nâng cao nhiệt độ nâng cao mật độ dòng điện, đảm bảo thu lớp mạ kết tinh nhỏ, min, suất mạ tăng 概概 Tạp chất Ảnh hưởng lớn đến trình mạ chất lượng lớp mạ Các ion tạp chất có điện dương kim loại mạ Ag, Cu, Sn… dễ dàng phóng điện catot lẫn vào lớp mạ, H2 chúng lại thấp nên H2 tập trung phóng điện điểm có mặt kim loại này, làm giảm hiệu suất dòng điện, để lại vết rỗ, sần sùi, làm hỏng lớp mạ, tác dụng với kim loại mạ hình thành vi pin ăn mòn làm giảm tuổi thọ lớp mạ 6 概概概概概概概 Ảnh hưởng mật độ dòng: •Mật độ dòng điện biểu thị tốc độ kết tủa catot, mật độ lớn kết tinh nhanh Mật độ dòng điện ảnh hưởng đến cấu trúc lớp mạ,mật độ dòng nhỏ,mầm tinh thể sinh ít,lớp mạ thơ, mật độ dòng điện tăng phân cực catot tăng,lớp mạ mịn,kín •Nhưng mật độ dòng q cao phóng điện ion lớp giáp catot cao,khuếch tán không bù kịp,chỗ nhọn,lồi hay biện vật mạ,mật độ dòng điện tập trung,tinh thể lớn lên nhanh,hình thành nhánh cây,dễ bị bong ra,có sinh thành dạng kết tủa sần sùi toàn bề mặt,rời bọt •Tăng mật độ dòng điện tăng suất thiết bị,nhưng tăng tùy ý Đối với loại dung dịch có khoảng mật độ dòng điện định thích hợp,tương ứng với nồng độ ion kim loại mạ,pH dung dịch,nhiệt độ chế độ đối lưu dung dịch.Nói chung nhiệt độ cao,nồng độ dung dịch đặc,khuấy trộn ạnh sử dụng mật độ dòng điện cao 概概 Khuấy trộn Khuấy dung dịch có tác dụng san nồng độ lớp catot toàn khối dung dịch Vì mạ dòng điện lớn, tốc độ tăng, hiệu suất dòng cao, mà đảm bảo chất lượng mạ tốt Nhung khuấy phải thường xuyên lọc, Nếu không tạp chất kết tủa lớp mạ, sinh thành nhánh 10 Phân cực catot Thực trình hình thành lớp mạ trải qua nhiều bước liên tiếp trình khuếch tán , trình hấp phụ cation lên bề mặt kim loại, giai đoạn kết tinh mầm tinh thể mới… Mọi trở lực trình gây nên độ phân cực catot (quá catot) Nghĩa điện catot dịch phía âm lượng so với cân Do điện kết tủa kim loại catot xảy điện catot dịch chuyển khỏi vị trí cân phía âm lượng đủ lớn để khắc phục trở lực Mọi yếu tố làm tăng phân cực catot cho lớp mạ tinh thể nhỏ mịn ngược lại 11 概概概概 Cấu trúc mạng tinh thể Nếu kim loại kim loại kết tủa có cấu trúc mạng tương đối giống hình dạng, cấu trúc cấu trúc lớp mạ bảo tồn, kim loại kết tủa phát triển theo cấu trúc => làm cho lớp mạ có độ bám tốt, ngược lại làm cho lớp mạ dễ bong tróc 12.Quá H2 Muốn có kim loại kết tủa catot phải có điện âm điện tiêu chuẩn Ví dụ mạ Ni, điện tiêu chuẩn Ni = -0.23V, cần phải có điện -0.6V có lớp mạ Lượng điện tăng lên so với điện tiêu chuẩn gọi q Trên catot, ngồi ion kim loại có H2 H2 nhiều hay định Quá hidro có ý nghĩa lớn kỹ thuật mạ.Những kim loại kẽm,sắt,crom….có điện tiêu chuẩn âm so với hidro.Vì hidro trước,kim loại khơng kết tủa được.Nhưng tồn hidro nên mạ kim loại này.Đồng thời hidro làm giảm hidro,làm giảm tính giòn lớp mạ,nâng cao hiệu xuất dòng điện,dung dịch ổn định,lớp ma bám Hidro làm cho lớp mạ khơng tốt,vì phải dùng biện pháp nâng cao hidro Quá hidro tăng mật độ dòng tăng giảm nhiệt độ tăng Quá hidro phụ thuộc vào tính chất dung dịch,độ pH dung dịch, trạng thái bề mặt điện cực,bề mặt gồ ghề,xù xì hidro nhỏ 4 電電電電 Quy trình mạ 4.1 概概概概 Xử lý bề mặt - 概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概 Gia công bề mặt: Gia công bề mặt làm cho vật mạ nhẵn bóng, khơng có vết sướt, sần sùi, lớp mạ bóng đẹp Gia cơng bề mặt để khử lớp gỉ, màng oxit mỏng chất bẩn,dầu mỡ bám trân bề mặt vật mạ, tạo điều kiện cho vật mạ gắn với kim loại Ví dụ: mài, đánh bóng, phun cát, … -概概概概概概概概概概概 - 概概概概概概概概概概概概概概概 Tẩy dầu mỡ: Màng dầu mỡ ngăn trở trình điện kết tủa kim loại, gây bong lớp mạ, đồng thời làm bẩn dung dịch Dầu chia làm hai loại: Dầu mỡ động thực vật thực vật xà phòng hóa: dầu mỡ khơng thể xà phòng hóa dầu mỏ, vazdolin , parafin… Có ba phương pháp tẩy dầu : Tẩy dầu hóa học, tẩy dầu điện hóa tẩy dầu thủ cơng + tẩy dầu hóa học: (C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH → 3C17H35COONa + C3H5(OH)3 (Dầu ) (muối axit béo) ( glixerin - 概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概 Tẩy gỉ: Tùy theo lớp oxit dày hay mỏng kim loại mà chọn dung dịch tẩy gỉ khác Ví dụ: Tẩy gỉ cho đồng hợp kim đồng thường dùng hỗn hợp H2SO4, HCl,HNO3 Tẩy axit thép khơng gỉ áp dụng dung dịch sau: HNO3 HF, CrO3 HF, H2SO4 HNO3 -Tẩy nhẹ: Trước đem chi tiết vào mạ, cần phải tẩy dung dịch axit lỗng gọi tẩy nhẹ Mục đích tẩy lớp oxit mỏng sinh vật mạ di chuyển ngồi khơng khí, chờ mạ, tẩy dầu điện phân Lớp oxit tẩy tạo điều kiện lớp mạ bám với kim loại Tẩy nhẹ tiến hành dung dịch sau: - H2SO4: 15% -H2SO4 : 10%, HCl: 5% Tẩy nhẹ nhiệt độ thường, thời gian 0,5-1 phút Thời gian không dài: không sinh lớp màng đen Tẩy nhẹ xong cần rửa nhanh mau chóng đem mạ ngay, để tránh sinh màng oxit bề mặt kim loại 4.2 Tiến hành mạ điện dung dịch pha sẵn - Dây chuyền công nghệ mạ: Tùy vào yêu cầu lớp mạ, hình dạng vật mạ, tình trạng bề mặt mà chọn dây chuyền mạ treo, mạ quay… Công nghệ mạ treo Công nghệ mạ quay Thankyou for your attention! The end  ... lớp xi mạ II/ 概概概概 Sự hình thành lớp mạ III/ 概概概概概概概概概 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ IV/ 概概概概 Quy trình xi mạ I - - - 電電電電 Các khái niệm 概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概 Mạ điện công nghệ điện. .. nhanh mau chóng đem mạ ngay, để tránh sinh màng oxit bề mặt kim loại 4.2 Tiến hành mạ điện dung dịch pha sẵn - Dây chuyền công nghệ mạ: Tùy vào yêu cầu lớp mạ, hình dạng vật mạ, tình trạng bề mặt... kim loại mạ có điện âm so với kim loại gọi lớp mạ anot.Như lớp mạ bị ăn mòn,kim loại bảo vệ Vì vậy, chiều dày lớp mạ định tuổi thọ lớp mạ VD: Điện tiêu chuẩn Kẽm (Zn2+/Zn) = -0,76V nhỏ điện tiêu