Nghiên cứu công nghệ mạ hoá học hợp kim nickel có cơ tính cao (mạ composit hoá học)

Bùi Thu Hà - Điện Hoá & BVKL K48 LỜI CẢM ƠN Sau ba tháng làm đồ án tốt nghiệp, tới em hoàn thành đồ án Ngoài nỗ lực cố gắng thân, em nhận giúp đỡ tận tình nhiều cá nhân tập thể Trước hết, em xin trân trọng cảm ơn đến thầy giáo TS Mai Thanh Tùng, người quan tâm trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo mơn Điện hố bảo tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho em thực đồ án cách tốt Nhân dịp này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người thân, bạn bè giúp đỡ, động viên em suốt trình làm đồ án Đây đồ án với hướng nghiên cứu mới, thêm vào q trình thí nghiệm, hạn chế mặt thời gian nên không tránh khỏi sai sót, em kính mong thầy bảo để em hoàn thiện kiến thức Em mong với nỗ lực thân nhỏ qua đồ án góp phần vào phát triển ngành mạ nói riêng góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật Việt Nam nói chung Hà nội, ngày 24 tháng năm 2008 Sinh viên thực Bùi Thu Hà ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- MẠ COMPOSIT HOÁ HỌC Bùi Thu Hà - Điện Hoá & BVKL K48 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Phần TỔNG QUAN 1.1 Lý thuyết chung mạ hoá học 1.1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Cơ chế phản ứng mạ hoá học 1.1.3 Vai trò nhạy hố hoạt hoá 11 1.1.4 Những đặc điểm ứng dụng lớp mạ hoá học: 12 1.2 Lớp mạ Nickel hoá học – electroless Nickel (EN) 15 1.2.1 Cơ chế mạ EN 15 1.2.2 Các tính chất lớp mạ EN 17 1.2.2.1 Các tính chất vật lý 17 1.2.2.2 Khả chống ăn mòn lớp phủ EN 20 1.2.2.3 Ứng suất nội lớp phủ EN 22 1.2.2.4 Các tính chất lớp phủ EN 24 1.2.2.5 Khả chống mài mòn lớp phủ EN 27 1.2.3 Những ứng dụng lớp mạ Ni hoá học: 28 1.2.4 Đặc điểm vận hành mạ Nickel hoá học 33 1.2.4.1 Vận hành bể mạ 33 1.2.4.2 Hiện tượng tự phân huỷ 33 1.2.4.3 Ảnh hưởng thông số đến tốc độ mạ Nickel hoá học 34 1.3 Lớp phủ Nickel composit hoá học 46 1.3.1 Giới thiệu chung lớp phủ hoá học composit 46 1.3.2 Tính chất chống mài mòn lớp phủ 47 1.3.3 Hệ số ma sát (Friction Coefficient) 52 1.3.4 Độ nhám 54 1.3.5 Sự tác động lẫn hạt dung dịch 57 Phần THỰC NGHIỆM 61 2.1 Chuẩn bị mẫu dung dịch 61 2.1.1 Dung dịch mạ hoá học 61 2.1.2 Chuẩn bị mẫu 62 2.1.3 Dung dịch nhạy hố hoạt hóa 63 2.2 Các phép đo 64 2.2.1 Đo tính (đo độ cứng) 64 2.2.2 Xem hình thái bề mặt lớp mạ 64 2.2.3 Các phép đo điện hoá 66 2.2.4 Xem cấu trúc lớp mạ 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- MẠ COMPOSIT HOÁ HỌC Bùi Thu Hà - Điện Hoá & BVKL K48 Phần KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 73 3.1 Kết đo độ cứng 73 3.2 Chụp ảnh SEM 73 3.3 Các phép đo điện hoá 76 3.3.1 Phép đo E – t 76 3.3.2 Phép đo ăn mòn 77 3.3.3 Phép đo phổ tổng trở 79 3.3.4 Phân tích cấu trúc lớp phủ XRD 80 Phần IV KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- MẠ COMPOSIT HOÁ HỌC Bùi Thu Hà - Điện Hố & BVKL K48 LỜI NĨI ĐẦU Có nhiều phương pháp khác tạo màng phủ, mạ điện phương pháp truyền thống Nhưng trước yêu cầu ngày cao màng phủ, đòi hỏi phải hội tụ nhiều tính chất màng phủ ứng dụng nhiều trường hợp đặc biệt phương pháp mạ điện hạn chế Mạ hố học đời góp phần giải yêu cầu Mạ hoá học đời muộn nhanh chóng khẳng định vai trò cơng nghệ tạo màng phủ Trong mạ hố học mạ Nickel hố học quan trọng nhất, quan tâm nhiều có ứng dụng nhiều Mạ Nickel hố học thực chất tạo màng phủ hợp kim Ni-P hố học Nó vừa lớp mạ trang sức vừa lớp mạ bảo vệ Thực tế khẳng định mạ hố học có nhiều ưu điểm so với mạ điện Ngày giới, mạ hoá học nói chung mạ Nickel hố học nói riêng phát triển Được ứng dụng nhiều ngành cơng nghiệp quan trọng, đặc biệt tỏ có hiệu ngành công nghệ cao điện tử viễn thơng, ơtơ, khơng gian, đòi hỏi độ xác cao… Ở Việt Nam, mạ hoá học ngành mẻ, chưa có cơng ty sản xuất màng phủ phương pháp hoá học Các trung tâm - viện nghiên cứu quan tâm đến mạ hố học nhiều ngun nhân khác Tài liệu hiểu biết mạ hoá học hạn chế Đặc biệt, lớp mạ Nickel hoá học phát triển sang loại lớp mạ Nickel hoá học composit hướng nghiên cứu mới, với tính chất cải thiện tính chất lớp phủ Nickel hố học chưa đạt tới làm tăng độ cứng, nâng cao tính chất chịu mài mòn chịu ma sát… Hy vọng tương lai thu hút quan tâm người nghiên cứu người sử dụng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- MẠ COMPOSIT HOÁ HỌC Bùi Thu Hà - Điện Hoá & BVKL K48 Do đó, nhiệm vụ làm tốt nghiệp tơi nghiên cứu lớp mạ Nickel hoá học composit cụ thể là: Nghiên cứu cơng nghệ mạ hố học hợp kim Nickel có tính cao Hy vọng đồ án góp phần cung cấp thêm mạ Nickel hố học nói chung mạ Nickel hóa học composit Chắc chắn tương lai gần, mạ hoá học nói chung mạ Nickel hố học nói riêng với mạ Nickel hoá học composit phát triển Việt Nam để khai thác ưu điểm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- MẠ COMPOSIT HỐ HỌC Bùi Thu Hà - Điện Hoá & BVKL K48 Phần TỔNG QUAN 1.1 Lý thuyết chung mạ hố học 1.1.1 Khái niệm chung Q trình kết tủa lớp kim loại hay hợp kim lên bề mặt vật rắn nhờ phản ứng hố học mà khơng cần đến dòng điện ngồi gọi q trình mạ hố học hay gọi mạ khơng điện Mạ hố học chia làm ba loại khác • Mạ tiếp xúc Đặc điểm: Nhúng vật cần mạ kim loại M1 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 M1, đồng thời bề mặt kim loại M1 bị tan Động lực phản ứng hiệu số điện hai kim loại Quá trình mạ chậm dần ngừng hẳn bề mặt M1 bị che lấp phủ kín M, khiến cho khơng tan Cách cho lớp mạ mỏng (