Mạ điện tập 1 nguyễn khương

TS NGUYÊN KHƯƠNG THƯ VIỆN ĐẠI HỌC NHA TRANG M 671.73 Ng 527 Kh T.1 TẬP I sỏ ; NHỮNG QUI TRÌNH KỸ THUẠT MẠ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM THU VIEN DH NHA TRANG (Xuất lần MtÙHỶ¿ ã đ.ế» vét * 0 0 3000014935 tá u ; V tẹ* củ tI ctuỷ tị i * Xin vui lịng: • • ivnong xé xe sách sacn Không lêi sách Không gạch, viết, vẽ lên NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT TS NGUYÊN KHƯƠNG Bộ sách : # NHỮNG QUY TRÌNH KỸ THUẬT MẠ KIM LOẠI VÀ HỢP k im TẬ P MẠ ĐIỆN [ OẠI HỌC NHATRAN6 NHÀ XUẤT BẢ N KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT LỜI NÓI ĐẦU Mạ kim loại đời phát triển hàng trăm năm Ngày kỷ thuật mạ kim loại trỏ thành ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ỏ hau hết cúc nước thê giới, phục vụ cách đắc lực cho ngành khoa học kỹ thuật, sản xuất dời sống văn minh người Lớp mạ kim loại bê mặtcác chi tiết máy, dụng tiện sản xuất, giao thông vận tải, khai thác mỏ địa chất, thông tin lạc, kỹ thuật điện, diện tứ, khí xác, thiết bị y tế, dụng cụ phịng thí nghiệm, trang trí, bao bì, v.v Mạ kim loại khơng nhằm mục đích bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn mà cịn có tác dụng trang trí,làmtăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn c máy móc d'ơ dùng trang sức cá nhân Lớp mạ đạt yêu câu lớp mạ bảo vệ - trang trí Ngày kỹ thuật mạ kim loại có khả tạo lớp mạ có cấu trúc dặc biệt, có độ dày độ cứng cao búa máy, chày máy, mũi khoan, dao kéo sắc bén đặc biệt (lớp mạ CEP tập Có lớp mạ cứng, chịu ma sát, chịu áp lực lớn ổ nhiệt độ cao nhưxécmăng, xy lanh, nén bơm cao áp động đốt (lớp mạ crôm xốp kỹ thuật), Nhờ tạo dược lớp mạ crơm cứng, bóng gương, bám tốt, bền lâu ỏ nhiệt độ cao loại khuôn nhựa, thủy tinh nên nâng cao chất lượng hình thức sản phàm nhựa, thủy tinh Kỹ thuật mạ giúp phục hòi chi tiết máy móc q giá bị mài mịn, mạ mạch in kỹ thuật diện tứ vi điện tử, tạo lớp mạ làm tăng độ dẫn điện b 'ê mặt tiếp điểm điện, dây dẫn, mạ kim loại hai hay ba lớp đ ể phục vụ cho kỹ thuật in ốpsét, củng kỹ thuật mạ đúc điện Ngồi lớp mạ cịn có tác dụng trang trí - bảo vệ tác phẩm ng thê hệ mai sau Kỹ thuật mạ kim loại ngày dã có bước tiến nhảy vọt, thỏa mãn dược nhiêu yêu cầu kỹ thuật quan trọng sản, xuất đời sông Các nhà khoa học không thỏa mãn với thành tựu dã dạt được, họ ln tập trung nỗ lực nhằm tìm chất phụ gia mới, phát minh nhừng chất diện giải mới, phương pháp điện phân với mục đích nâng cao không ngừng chất lượng lớp mạ không bề mặt kim loại mà bê mặt chất dẻo hay phi kim loại không dẫn diện khác Mọi nỗ lực đêu nhằm tạo lớp mạ có cấu trúc tinh thề mịn, dẻo cứng, độ bám tốt, khơng xốp, khơng bong tróc điều kiện thay đổi nhiệt độ đột ngột hay va chạm mạnh củng bên môi trường sử dụng Lớp mạ cần có độ dày đơng bề mặt phức tạp Mặt khác lớp mạ phải có độ bóng sáng tối đa, màu sắc hấp dẫn, giũ vẻ đẹp lâu dài điêu kiện nhiệt độ, áp suất, mơi trường ăn mịn khác thường Kỳ thuật mạ địi hỏi phải khơng ngừng nghiên cứu, cải tiến thiết bị, máy móc chuyên dùng, thiết k ế dây truyền sản xuất đông bộ, tự động hóa với độ tin cậy cao Điêu giúp nâng cao chất lượng lớp mạ cách vững chắc, hạ giá thành sản phẩm, chống ô nhiễm mơi trường ỏ nước ta có nhiều sà áp dụng kỳ thuật mạ kim loại dóng góp đáng k ề vào việc bảo vệ, trang trí chi tiết máy khỏi bị mơi trường ăn mịn nhiệt đới (nóng ẩm) phá hủy Nhiêu sỏ có khả tạo lớp mạ có chất lượng tốt, bước đầu đáp ứng phân nhu câu kỹ thuật sản xuất nước Song so với yêu cầu phát triển cơng nghiệp nay, so với trình độ kỹ thuật mạ ỏ nước phát triền cịn ỏ tình trạng non kém, lao động có tính chất thủ cơng, máy móc dụng cụ củ kỳ, lạc hậu, khơng đơng bộ, hóa chất, vật liệu, máy móc chuyên dùng chưa tập trung nghiên cứu, sàn xuất chuẩn hóa Đặc biệt chậm hình thành trung tâm nghiên cứu kỳ thuật mạ làm đòn bẩy thúc đẩy phát triển ngành kỹ thuật quan trọng Đ ể góp phần nhỏ cơng sức, kinh nghiệm nhằm cung cấp cho cán kỹ thuật, công nhân trẻ tri thức cần thiết vê kỷ thuật mạ kim loại, hướng dẫn thục quy trình mạ kim loại đả tác giả chọn lựa, nghiên cứu, kiềm tra đ ể bảo đảm có kết tốt, đơng thời củng trình bày tiến kỹ thuật mạ kim loại th ế giới, nhằm đáp ứng phần hoài bảo sáng tạo khoa học bọn trẻ Trên tính thần giúp đỡ Nhà xuất KHKT, biên soạn lại tái sách Những quy trình kỹ thuật mạ kim loại hợp kim Do trình dộ kinh nghiệm có hạn, nên sách không tránh khỏi sai sót, mong dược dóng góp ý kiến quỷ dộc giả d ể sách hoàn thiện Bộ sách gồm tập : Tập I : Mạ điện, gôm chương sau : Chương ỉ : Cơ sỏ điện hóa học (trình bày ngắn gọn khái niệm, định luật ban có tiên quan tới kỳ thuật mạ điện kim loại) Chương ỈI : Những nguyên tắc chọn lựa, sử dụng lớp mạ diện kim loại Chương ///; Các phương pháp gia công bê mặt vật mạ trước mạ điện Chương IV: Một số quy trình kỹ thuật mạ diện kim loại: đông (Cu), niken (Ni), crôm (Cr), bạc (Ag), v.v Tập I I : Mạ điện, tiếp tục chương IV, trình bày hướng dẫn thực số quy trình mạ diện kim loại: váng (Au), platin (Pt), kẽm (Zn), thiếc (Sn), chì (?b), mạ thau, mạ họp kim hồn địng thiếc, mạ sắt (Fe) Chương V : Lớp mạ tổ họp diện hóa CEP (cơ sỏ lý thuyết hướng dẫn thực số quy trình cụ thể tạo lóp mạ tổ hợp điện hóa sỏ mạ niken, địng, crơm, kẽm, bạc, vàng) Chương VI: Anơt hóa nhuộm màu nhơm, oxy hóa sắt thép, phớt phát hóa sắt thép Chương VII: Kỹ thuật làm bóng điện hóa đơng (Cu), thau, nhơm, thép, inox Chương VIII: Mạ kim loại lên chất dẻo Phân phụ trương: Trình bày vẻ an tồn lao động; sơ sơ vật lý, hóa học, đơn vị liên quan, xử lý nước thải, thu hôi kim loại quý vàng (Au), bọc (Ag), bạch kim (Pt) Tập III: Mạ hóa học, trình bày sơ quy trình kỹ thuật mợ kim loại khơrg dùng dịng diện (mợ hóa học) TÁC GIẢ ĐẢNG CHUYỂN Đổl ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG TRONG KỸ THUẬT MẠ G a m /lít chuyển thành avoirdupois ounces Igallon (o z/g a l) : (g /l) X 0,314 = (oz Igal) Chuyển từ (oz/gal) thành (g /l) : (oz/gal) X 7,5 = ( g /l) Am pe / dm (A /d m 2) chuyển thành Am pe / sq.ft (A Ift2) : — A /ft2 = {A t dm 2) lụ m — 0,03937 m il mil = 25,4pm dm = 0,1076 square foot (sq.ft) sq.ft = 9,2903d m Hit — 0,2201 gallon Imp (galon dùng Anh) Ilit = 0,2642 gallon USA lim p /g a l — 4,5460/ lU SA.gal = 2,7853/ (A /d m 2) A I ft2 X X 9,29 0,108 N hiệt độ bách phân Celsius (°C) nhiệt độ Fahrenheit (°F) quan hệ với qua biểu thức : °c = 5/9 i°F - 32) CHƯƠNG I Cơ sở ĐIỆN HÓA HỌC I THUYẾT Đ IỆ N LY ARRHENIUS Năm 1887 nhà hóa học Thụy Điển đưa thuyết điện ly, người thừa nhận Nội dung thuyết sau : Các axit, bazơ, muối tan nước phân ly thành tiểu phân mang điện tích Tiểu phân mang điện tích âm gọi anion, tiểu phân mang điện tích dương gọi cation Dưới tác dụng điện trường, cation chuyển catôt (cực âm), cịn anion chuyển anơt (cực dương) Q trình điện ly q trình khơng hồn thành (theo ơng thuận nghịch) Mức độ điện ly chất điện ly đặc trưng độ điện ly a Nó phụ thuộc vào chất, nồng độ chất điện ly, tính chất dung mơi nhiệt độ : n (hay c’) số tiểu phân (hay nồng độ) phân ly thành ion; N (hay C) số tiểu phân (hay nồng độ) chất điện ly hòa tan Độ phân ly số thập phân : < ot < Cùng với độ tăng nhiệt độ pha loăng dung dịch, a gần tới Dựa vào thuyết điện ly, người ta chia chất thành : chất điện ly chất không điện ly Chất điện ly : axit, bazơ, muối Chất không điện ly : rượu, ête, đường, hydrocarbon, xêton, v.v Chất điện ly hòa tan nước hay trạng thái nóng chảy dẫn điện Dung dịch thể nóng chảy chất không điện ly không dẫn điện Các chất điện ly chia th n h chất điện ly m ạnh ch ất điện ly yếu Trong dung dịch nước, chất điện ly m ạnh thực tế phân ly hoàn toàn th n h ion (a = 1) chất điện ly yếu phân ly p h ần (a < 1) T ất muôi (trừ số muôi phức), hydroxyt kim loại kiềm kiềm thổ, axit HC1, H2SO4, HNO3, HBr HI chất điện ly mạnh C hất điện ly yếu gồm có : - Các axit hữu cơ, nhiều axit vô axit : H9CO3, H2S, H2S 3, H2S1O3, H N 2, HCIO - Tất hydroxyt kim loại (trừ hydroxyt kim loại kiềm kiềm thổ - ngoại trừ TiOH) hydroxyt amoni NH4OH Căn đặc điểm ion tạo thành người ta chia chất điện ly thành loại : axit, bazơ, muôi AXIT : Axit chất điện ly tan nước phân ly thành catión hydro H+ anión gốc axit Ví dụ : HC1 ^ H+ + c r HNO3 ^ H+ + NO3 CH3COOH ^ H+ + CH3COCT H2SO3 H+ + HSO3 HSO3 ^ H+ + s o i “ Người ta thừa nhận ion H+ không tồn tự nước mà tồn dạng ion hydroxoni H3 + BAZƠ : Bazơ chất điện ly hòa tan nước phân ly thành anión OH~ catión khác : NaOH Na+ + OH~ NH4OH NH4 + OH“ Ca(OH)2 Ca2+ + 20H" Các bazo nhiều lần phân ly theo nấc : Fe(OH)3 Fe(OH)2 + OH- Fe(OH)2 ^ Fe(OH)2+ ^ Fe(OH)2+ + OH' Fe+3 + OH" MUỐI : (Muối trung tính) chất điện ly hịa tan nước phân ly thành catión anión gốc axit : NaCl === Na+ + c r N iS0 :== Ni2+ + N a2C 03 === 2Na+ + CO§- CH3COONa ZnS04 soi- Na+ + CH3COO^ Zn2+ + so2" II S ự Đ IỆ N LY CỦA NƯỚC - ĐỘ pH Nước nguyên chất bị phân ly thành catión hydro H+ anión hydroxyl OH" : H20 ^ H+ + OH” Thực nghiệm cho biết lít nước 25° c tạo CT7 iongam hydro H+ 10~7 iongam hydroxyl Từ phương trình điện ly nước ta thấy số ion H+ luôn số OH" Vì độ axit độ bazơ nước Nếu ta thêm axit vào nước, nồng độ H+ tăng lên, cịn nồng độ anión OH“ giảm xuông, không giảm đến Ngược lại, tăng nồng độ OH~ nước nồng độ H+ giảm xuống không giảm đến Nếu nồng độ ion H+ trội nồng độ ion OH~ dung dịch có tính axit; ngược lại, nồng độ ion OH" trội nồng độ ion H+, dung dịch có tính bazơ Trường hợp nồng độ ion H+ nồng độ ion OH- , dung dịch trung tính Tích số nồng độ ion H+ nồng độ ion OH dung dịch nước 25° c số 10 “ 14 : [H+] [OH-] = 10~14 Từ biểu thức này, sau biết nồng độ ion H+ ta tính nồng độ ion OH“ ngược lại Để xác định tính axit hay bazơ dung dịch cần biết loại nồng độ ion, người ta thường dùng nồng độ ion H+ để xác định tính axit hay bazơ dung dịch khái niệm độ pH : pH = - lg[H+] = lg - ^ 7[H+] Đối với nước nguyên chất nồng độ [H+] (T7 io n g /lít, ([H+] = 10~7) pH nước : pH = - lg[H+] = - lg 10~7 = Giá trị pH dung dịch trung tính 7; dung dịch axit pH < 7; dung dịch kiềm pH > Nếu pH = 5, [H+] = 10 “ io n g /l, dung dịch có tính axit yếu Nếu pH = 9, [H+] = 10“ io n g /l, dung dịch có tính bazơ yếu Giá trị pH dung dịch thường đo nhanh nhờ giấy pH, muốn đo xác giá trị pH phải dùng máy đo pH m ét III S ự Đ IỆ N PHÂN Sơ đổ diện phân Để hiểu nắm sô" khái niệm, đại lượng thiết bị có liên quan đến q trình điện phân - mạ, ta dựa vào sơ đồ điện phân (hình 1) Sơ đồ mơ hình dùng phạm vi nhỏ phịng thí nghiệm, đồng thời cho quy mơ sản xuất lớn Sơ đồ hình trình bày trình điện phân 10 Bảng 37 :Dung dịch Sulfat mạ cađimỉ Dung dỊch Thành phẩn (g/t) C a đ im i Sulfat 50 110 A x it su lfu ric 50 - N a tri c lo ru a - A x it bo ric - 30 G ie la tin 10 10 N a p h ta le n su n fo hóa - T h a m số 2-2,5 pH M ậ t đ ộ d ị n g ca tơ t N h iệ t đ ộ (°C ) (A/dm2) - 5,5 -2 20 < 40 Trong dung dịch axit loại , ngồi CdSƠ4 cịn thêm lượng nhỏ NaCl có tác dụng làm cho anơt hịa tan cách bình thường, ngồi cịn làm tăng độ dẫn điện dung dịch Trong thành phần dung dịch axit loại cịn có axit boric hay Sulfat nhơm có tác dụng đệm nhân tố ổn định pH dung dịch Trong dung dịch axit loại , ngồi CdSC>4 cịn thêm lượng định axit H2SO4, làm tăng độ dẫn điện dung dịch, bảo đảm anơt hịa tan bình thường, cải thiện cấu tạo tinh thể lớp mạ Axit H2SO4 dung dịch đóng vai trị tương tự axit H2SO4 dung dịch axit mạ đồng Sulfat Người ta đưa vào dung dịch phụ gia hữu nhằm làm tăng chất lượng lớp mạ cađimi, keo da, gielatin, pepton, naphtalen sunfo hóa, phenol dẫn xuất Các dung dịch axit mạ cađimi làm việc nhiệt độ môi trường Ở nhiệt độ cao 40 °c khả phủ sâu dung dịch giảm xuống, lớp mạ trở nên thô Sự khuấy dung dịch cần thiết, mạ chi tiết có cấu hình bề mặt phức tạp Có thể tiến hành khuấy dung dịch khơng khí nén phương pháp khí 232 b) Pha chế vá điều chỉnh dung dịch Sulfat mạ cadimi Cần tiến hành pha chế dung dịch bể mạ phụ, sử dụng nước cất Các thành phần hòa tan theo thứ tự : Sulfat cađimi, clorua natri, axit boric axit sulfuric Chất phụ gia hữu hịa tan bình chứa khác cho vào bể chứa dung dịch Lọc dung dịch qua bể mạ tiến hành điện phân mật độ dòng 0,2 - 0,3A ị d r n với catôt thép cacbon thu lớp mạ đạt chất lượng Cần định, kỳ phân tích bổ sung dung dịch Sulfat mạ cađimi : Phân tích cađimi, axit sulfuric dung dịch pH thấp tuần lần Phân tích axit boric, clorua natri tháng lần Cần kiểm tra pH hàng ngày Đôi với phụ gia hữu sử dụng phương pháp Hull - Gilmont để kiểm tra điều chỉnh Có thể 1oại bỏ kim loại làm nhiễm bắn dung dịch phương pháp điện phân mật dộ dịng catơt 0,2 - 0,3 A /dra2, catơt thép cacbon Có thể loại bỏ chất hữu than hoạt tính với lượng 2g/ l , cần tiến hành bể mạ phụ, sau lọc dung dịch qua bể mạ Bể mạ Cíađimi sử dụng dung dịch axit làm thép lót cao su cứng hay lót nhựa PVC, làm compozit Có thể khuấy trộn b.ằng khơng khí nén D u n g d ịcih a m o n i c lo r u a m c a đ im i Dung ditch amoni clorua mạ cađimi có thành phần đơn giản, ổn định thời gian làm việc Khả nàng phân bô' kim loại dung dịch amoni c.lorua mạ cađimi cao gần dung dịch xyanua Lớp mạ thu (CÓ cấu trúc tinh thể mịn, dẻo, bám tốt kim loại lại không độc, không gây ô nhiễm môi trường Công nghệ xử lý nước thải đơn giản, tốn giảm giá thành Công nghệ imạ cađimi dung dịch amoni clorua ngày ứng dụng rộnig rãi cơng nghiệp Dung dịch sử dụng 233 bể mạ tĩnh lẫn bể mạ quay Viện Cơ khí xác Ba Lan IMP nghiên cứu đưa vào sử dụng dung dịch amoni clorua mạ cađimi có thành phần (gU) sau : Oxyt cađimi CdO (tk) 30 Amoni Sulfat (NH4)2SC>4 (kt) 300 Axit boric H3BO3 (kt) 20 Phụ gia z w pH - 6,5 Chất phụ gia z w tổng hợp từ 17 phần trọng lượng destrin phần trọng lượng fluoretxein (CßHưCOCeHs) Tiến hành pha chế theo bước sau : a) Lấy 1/4 thể tích nước cất, đun nóng 70 - 80°c, hịa tan vào tồn lượng (NH4)2SC>4 b) Lấy 1/4 lư ợng nước cất cho vào tồn lư ợng CdO tạo thành huyền phù c) Lấy 1/4 thể tích nước cất đun nóng 70 - 80ỡc hịa tan vào tồn lượng axit boric d) Lấy 1/6 lượng nước cất hòa tan vào tồn lượng phụ gia zw Để thu dung dịch mạ ta lấy huyền phù (b) cho vào dung dịch (a), khuấy cho hịa tan hồn tồn Rót dung dịch (c) vào dung dịch (d), khuấy trộn Để yên qua 24h sau lọc dung dịch vào bể mạ Thêm nước cất đến mức quy định Điện phân dung dịch mật độ dịng catơt 0,2 - 0,3 A I d m với catôt thép cacbon thu lớp mạ có chất lượng tơt Để lớp mạ cađimi có độ bám tốt, khơng bị giịn hydro ta khơng nên tiến hành tẩy dầu, tẩy gỉ catôt Sau gia cơng bề mặt chi tiết khí đạt yêu cầu nên tiến hành tẩy dầu tẩy gỉ anơt Cơng tẩy gỉ nhanh dung dịch axit HC1 % - giây Quá trình điện phân thu lớp mạ nên tiến hành 40°c, mật độ dịng catơt 0,8A /d m cầ n định kỳ phân tích dung dịch : 234 Phân tích định lượng cađimi tuần / lần Amoni sulfat axit boric lần tuần Nồng độ phân tích chênh lệch so với nồng độ quy định ± 5% khơng cần điều chỉnh Chất phụ gia z w bổ sung vào dưng dịch g lần dung dịch giảm độ bóng trở nên thơ Anơt mạ cacíìmi Anơt mạ cađimi phải đạt độ tinh khiết cao 99,99% Anôt chế tạo dạng hình chữ nhật độ dày - 12 mm Trước dùng cần tẩy dầu, mờ tẩy lớp oxyt có bề mặt Anơt cần bọc chặt vải PVC bền hóa chất Giai đoạn kết trình mạ cađìmi Chi tiết sau kết thúc điện phân cần phải rửa dịng nước chảy Lớp mạ bóng cần phải rửa nước nóng gần 50°c Nước nóng 50°c làm cho lớp mạ mờ Sau rửa chi tiết cần tẩy bóng dung dịch axit nitric % vài giây, c ầ n ý dung dịch tẩy bóng khơng sử dụng cho lớp mạ cađimi thu từ dung dịch mạ cađimi có chứa ion N i2*, Co2* Cu2* Trong trường hợp lớp mạ cađimi thu từ dung dịch có phụ gia sulfat niken cần tẩy bóng dung dịch có thành phần : C r03 150 - 160g / l H2S - 10g/l Thời gian tẩy bóng - giây, tiến hành nhiệt độ phòng Để tăng độ bền chống ăn mòn cần phải tiến hành thụ động hóa lớp mạ cađimi dung dịch điều kiện thụ động hóa lớp mạ kẽm (xem phần thụ động lớp mạ kẽm, tập sách này) Trong trường hợp lớp mạ cađimi dùng để hàn cần phải hoạt hóa dung dịch axit HC1 - 3% vài giầy, rửa kỹ, sấy khô trước hàn Chi tiết sau mạ cađimi cần phải tiến hàníi sấy 150 - 180°c - 3h để khử bỏ khí hydro thâm vào chi tiết 235 Loại bỏ Iđp mạ cađimi hỏng Lớp mạ cađimi hỏng thép, đồng thau hịa tan dung dịch 10 - 12% NH4NO3 Tiến hành nhiệt độ phịng Lớp mạ cađimi thép hịa tan điện hóa dung dịch 100g / l NaCN 15g / l NaOH Chi tiết có lớp mạ anôt, thép cacbon làm catôt, điện th ế 6V tiến hành nhiệt độ phòng Lớp mạ cađimi nhơm hịa tan dung dịch axit HNO3 pha loãng :1 Trong trường hợp dung dịch axit nitric hòa tan lớp mạ trung gian đồng kẽm Chi tiết sau loại bỏ lớp mạ hỏng cần rửa sạch, tẩy dầu, mỡ, tẩy gỉ dể mạ trở lại Trong bảng 38 trình bày cố', nguyên nhân cách khắc phục trình mạ cađimi từ dung dịch xyanua B ả n g : Các cố, nguyên nhân cách khắc phục khỉ mạ cađimỉ Loại khuyết tật Nguyên nhân Cách khắc phục Lớp mạ bám - Gia công bề mặt ban đầu - Cần gia công bề mặt kỹ không đạt yêu cầu - Nồng độ xyanua tự - Pha loãng dung dịch, bổ cao sung thành phần cỏn lại quy định - Mật độ dịng catơt q lớn - Giảm mật độ dịng catơt Lớp mạ xám, xù xì - Dung dịch nhiễm bẩn klm loại khác - Điện phân mật độ dịng catơt 0,2 - 0,3A/dnrP, catơt thép cacbon Khả phân bô' - Nổng độ NaCN nhỏ kim loại giảm - Nhiệt độ cao - Phản tích bổ sung NaCN - Hạ nhiệt độ quy định Dung dịch có xu hướng tăng nổng độ Cd2+ 236 - Nhiệt độ dung dịch cao - Hạ nhiệt độ xuống mức quy định - Nồng độ NaCN tự cao - Phân tích NaCN, pha lỗng dung dịch, bổ sung thành phần cịn lại Lớp mạ xám giải - Bề mặt anơt q lớn - Anơt bị hịa tan hóa học thời gian ngừng điện phân - Giảm bề mặt anôt xuống - Lấy anôt khỏi bể mạ ngừng điện phân - Hàm lượng Na2C03 cao - Hạ nhiệt độ xuống °c, lọc loại bỏ Na2C 03 kết tinh Lớp mạ bóng - Nồng độ NaOH bé khoảng mật độ - Thiếu chất làm bóng dịng catơt hẹp - Bổ sung thêm NaOH - Bổ sung chất làm bóng Lớp mạ bám giòn - Dung dịch bị nhiễm chất hữu - Dùng than hoạt tính với lượng - 3g/lđề loại bỏ chất hữu Lớp mạ thô - Nồng độ NaCN nhỏ - Nồng độ Cd2+ lớn - Nhiệt độ cao - Thiếu gielatin Trên bề mặt lớp mạ - pH dung dịch cao xuất màng trắng xốpr) - Phân tích NaCN bổ sung NaCN - Phân tích Cd2+ bổ sung thành phần khác - Hạ nhiệt độ xuống mức quy định - Bổ sung gielatin - Hạ pH dung dịch H2SƠ4 Lớp mạ bóng trỏ Do rửa nước nóng - Nên dùng nước rửa có nhiệt nên mờ sau khl rửa 50°c độ thấp 50°c Mạ điện coban T ín h c h ấ t c ủ a c o b a n v ứ n g d ụ n g lở p m c o b a n Coban có tính chất tương tự ngun tơ" sắt (Fe), nỉken (Ni) thuộc nhỗro bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev Ký hiệu hóa học coban lít Co số thứ tự 27, khối lượng nguyên tử 58,93 đvc Số oxy hóa +1, +2, +3, +4 Khối lượng riêng 20 8,9g/cm 3, nhiệt độ nóng chảy 1.495°c Nhiệt lượng riêng d 20°c 0,108 cal/g.°C )*( (*) Có liên quan tới dung dịch sulfat 237 Độ dẫn điện riêng 20 °c 16,03 m l Qmm2 Đương lượng điện hóa Co+ 2,1989; Co2+ 1,0993 Co3+ 0,7329 Độ rắn tế vi HB 125 K G / m m Độ bền kéo dài 68 K G / m m Điện tiêu chuẩn cp° = - 0,277 (ứng với cân Co = Co2+ + 2e) Coban bền môi trường kiềm dễ hịa tan dung dịch axit lỗng Coban kim loại màu trắng bạc Coban sử dụng thành phần thép hợp kim hợp kim chơng ăn mịn Lớp mạ coban thép lớp mạ catơt bảo vệ thép chống ăn mịn Kết tủa điện coban dược khám phá lần vào năm 1842 Bơttger Độ bền chống ăn mịn lớp mạ coban phụ thuộc vào tỷ lệ dạng thù hình a ß có mặt lớp mạ Tùy thuộc vào điều kiện điện phân mà ta dạng chiếm ưu th ế lớp mạ Mặc dù lớp mạ coban cứng bền chống án mịn cao lớp mạ niken số mơi trường sử dụng giá thành lớp mạ coban cao Khối lượng lớp mạ coban có độ dày lp m 1m2 8,7g Coban dễ tạo hợp kim với niken wonfram phương pháp điện phân Các lớp mạ hợp kim Ni-C o W-Co thu có nhiều tính chất q giá, ứng dụng phổ biến thực tế đời sông kỹ thuật Trong dung dịch muối đơn th ế điện cực niken (- 0,25V) gần với th ế điện cực coban (- 0,28V) nên kim loại dễ kết tủa đồng thời tạo thành hợp kim niken - coban Các hợp kim N i-C o thường thu từ dung dịch Sulfat, clorua sunfamat có lực kháng từ cao Lớp mạ hợp kim Ni-C o có thành phần 85 - 99% N i 15 % Co lớp mạ trang trí bóng sáng phẳng Lớp mạ hợp kim N i-C o chứa 85 - 90% Ni 10 - 15% Co lớp mạ có từ tính để ghi băng từ dùng kỹ thuật ghi âm Các đĩa mạ niken - coban dùng làm đĩa ghi âm, ghi nhạc Lớp mạ hợp kim N i-C o có thành phần 30 - 50% Co thu từ dung dịch sulfamat cứng có sức căng nội thấp nên cho lớp mạ dày dùng kỹ thuật chế tạo khuôn mẫu (electroforming) 238 Coban cüng tao hgp kim thuän lori vdi wonfram (W-Co) bäng duöng dien phän Ldp ma hgp kim W-Co cö ctfng cao vä chiu nhiet, ben nhieu möi truöng Do rän tä vi HV cüa ldp ma hgp kim cö the dat den 700 K G !m m ö 600°C nö giäm nhe vä nguoi nö vän giur rän nhu cü Hgp kim W-Co chdfa 17% W trö nen döo dun nöng len 900°C Hgp kim W-Co dugc dng düng nhieu ky thuät quän sU 6.2 Thänh p h ä n d ü n g dich vä k y thuät m $ co b an De ma coban ngudi ta thuöng suf düng düng dich sulfat cö thänh phän ig/l) : Coban sulfat C0SO4.7H2O 504 Natri clorua NaCl 17 Axit boric H3BO3 45 Diäu kien : N hiet (°C) 20 - 45 Mat dö döng {A Idm 2) 4-17 pH 5,0 Ldp ma thu dugc döo, bäm tot Hieu suät döng giäm nhanh täng mät döng, 1^ = 4AI dm higu suät 100%, ö 10A I dm? hi$u suät döng lä 95% De thu dugc ldp ma coban böng ta cö the sä düng düng dich muöl coban sulfat cö thänh phän (g/l ) : Sulfat coban C0SO4.7H2O 200 Amoni axetat N H 4C O O C H 30 Axit axetic CH3CO O H Formandehyt Cadimi sulfat CdSC>4.8H20 0,2 Quä trinh tien hänh ö nhi$t dö 25 - 45°C Ư nhi^t dư cao hcfn 25°C nong dư cadimi sulfat cän ldn hcfn mot it Pha che vä diäu chlnh düng dich ma coban tucfng tu nhu düng dich niken 239 Thép bền axit dùng làm anôt mạ coban, không dùng kim loại coban làm anơt dễ thụ dộng dung dịch mạ Trong thực tế sử dụng dung dịch íloborat để mạ coban với thành phần tương tự thành phần dung dịch íloborat dùng mạ niken Các dung dịch dùng để mạ coban pha chế điều chỉnh dung dịch tương tự dung dịch mạ niken tương ứng 240 TÀI LIỆU THAM KHẢO P o r a d n ỉk g a lĩv a n o te c h n ik a , Spring s : Graham A.K : E le c tr o p la tin g M e t a l C le a n in g , Taylor B.A : W.N.T., Warszawa, 1973 E le c tr o p la tin g Reinhold Publ Corp., New York, 1963 E n g in e e r in g H a n d b o o k , New York, 1962 Nr 4, 109/1952 Krokosz A., Zak T : Chrom owanie cylin d row S iln ik o w Wysokopreznych - Biul IMP Nr 7, 1976 Pat NRF 1214069, 1966 Pat USA 3276977, 1966 Zak T., Galwanotechnik, 55, Nr 4, 212 (1964) Langford K : Analiza Kapiel Galwanicznych PWT Warszawa, 1961 10 Hammond R.A.F : N ic k e l p la tin g f r o m s u p l h a m e t e International Nickel Comp., London, 1964 S o lu tio n s , the 11 Pat USA 3406107 (1968) 12 Pat NRF 1024305 (1958) 13 Veiner R., G a l v a n i c z e c k o j e c h r o m i r o v a n i e "Masinoctrojenie” Mockva, 1964 14 Kadanier L.I., 15 Belab., G a lv a n o s c h ie g ia , b le c c h ia s z e e i g v e r d o je , "Technika" Kiev, 1964 C p r a v o c h n ik g a lv a n o s c h ie g ii, "Muszguz" 1960 16 Melnikob P.C., C p r a v o c h n ỉk p o g a lv a n o p o k r e h ỉa l "Maszinoctroenie" Mockva, 1979 17 Nguyễn Khương, K ỹ t h u ậ t p h â n tíc h NXB Khoa học Kỹ thuật, 2002 V m a s z n o c tr o je n ij, t h u h i k im lo i q u ý t i n h k h i ế t , 241 18 Nguyễn Văn Tuế, kỹ thuật, Hà Nội, 1987 sổ 19 Nguyễn Văn Lộc, Kỹ thuật mạ Nội, 1978 tay kỹthuật mạ, Tập I I N đ XB Công 20 Nguyễn Khương, Prasa đoktorska, Politechnika VVroclavvska, Nr 103/77 21 Guidebook and Directory Issue USA, 1996 242 MỤC LỤC - Lời nói đâu - Bảng chuyển đổi đơn vị đo lường kỹ thuật mạ Chương C SỞ ĐIỆN HÓA HỌC I Thuyết điện ly Arhenius II Sự điện ly nước - độ pH III Sự điện phân 10 IV Định luật Faraday 20 V Hiệu suất dòng điện 24 VI ứng dụng định luật Faraday 24 VII Thê tiêu chuẩn, dãy điện thê kim loại 27 VIII Pin điện hóa, ăn mịn kim loại 32 IX Sự thụ động hóa kim loại 38 X Thế hịa tan, thê giải phóng 39 XI Sự phân cực 40 XII Mật độ dòng điện 43 XIII Thê bể điện phân 45 XIV Sự phân bô dòng điện phân bố kim loại 46 XV Phương pháp thực nghiệm xác định khả phân bố kim loại mạ XVI Cấu tạo lớp mạ điện 49 54 XVII Ảnh hưởng tham số trình điện phân lên cấu tạo lớp mạ 56 243 Chương NHỮNG NGUYÊN TẮC c BẢN TRONG CHỌN LựA, SỬ DỤNG LỚP MẠ DIỆN KIM LOẠI I Mục đích sử dụng lớp mạ điện 59 II Sự phân loại lớp mạ 60 III Gia cơng hóa học lớp mạ điện 64 IV ứng dụng lớp mạ nhiều lớp 66 V Những nguyên tắc chọn lựa lớp mạ 67 Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BỀ MẶT CHI TIẾT MẠ TRƯỚC KHI MẠ ĐIỆN I Yêu câu bề mặt chi tiết mạ trước mạ 69 II Phương pháp gia công bê mặt chi tiết kim loại trướckhi mạ 69 III Phương pháp gia cơng khí bê mặt kim loại trước mạ 70 IV Các phương pháp hóa học điện hóa gia cơng bê mặt chi tiết kim loại 78 V Tẩy gỉ 87 VI Chất ức chế ăn mòn 91 VII Tẩy gỉ điện hóa 91 VIII Tẩy gỉ cho thép, gang phương pháp hóa học hay điện hóa 92 IX Tẩy gỉ thép không gỉ thép bền axit 93 X Tẩy gỉ cho đồng hợp kim đồng 94 XI Tẩy gỉ cho niken hợp kim niken (monen) 95 XII Tẩy gỉ cho kẽm cađimi 96 XIII Tẩy gỉ cho nhôm hợp kim nhôm 97 XIV Tẩy gỉ cho magiê (Mg), chì (Pb), thiếc (Sn) 97 XV Tẩy gỉ cho bạc (Ag) hay lớp mạ bạc hợp kim vàng 97 XVI Hoạt hóa bề mặt tẩy lại 98 244 XVII Tẩy dầu mỡ đồng thời với tẩy gỉ hoạt hóa bề mặt 99 XVIII Bể tẩy gỉ 101 XIX Làm bóng bê mặt kim loại 101 Chương MỘT SỐ QUY TRÌNH KỸ THUẬT MẠ ĐIỆN KIM LOẠI I Mạ điện đồng 103 II Mạ điện niken 143 III Mạ điện crôm 167 IV Mạ điện bạc 203 V Mạ điện cađimi 225 VI Ma điện coban 237 - Tài liệu tham khảo 241 - Mục lục 243 245 NGUYỄN KHƯƠNG NHỮNG QUY TRÌNH KỸ THUẬT MẠ KIM LOẠI VÀ HỢP k im TẬP : MẠ ĐIỆN Chịu trách nhiệm xuất GS TS TÔ ĐĂNG HẢI Biên tập PHẠM THỊ THANH HIỀN Phụ biên tập NGUYỄN THANH QUANG Sủa VIỆT HUƠNG Bìa NGUYÊN KHOA Trình bày THỤY VŨ NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 70 Trần Hưng Đạo, Hà Nội CHI NHÁNH NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 28 Đồng Khởi - 12 Hồ Huấn Nghiệp, Quận 1, TP Hồ Chí Minh ĐT : 8225062 - 8296628 - 8290228 Mã số : 6C4.5 - 136 - 2006/CXB/556.1 - 06/KHKT KHKT - 2006 In 800 cuốn, khổ 14.5 X 20.5 cm, Công ty cổ Phần In Tổng Hợp Liksin Số 701/6 Kinh Dương Vương, Q.6, TP.HCM Giấy phép xuất số 136-2006/CXB/556.1-06/KHKT cấp ngày 22/02/2006.số in 0146/HĐ/2006 In xong nộp lưu chiểu tháng năm 2006 246 ... 58,69 11 8,70 dịch axit dịch kiềm 11 8,70 10 7, 21 52, 01 65,38 Bạc Crơm Kẽm Ìg/Ah) 2 55,85 19 7,20 19 7,20 14 2, 41 63,54 Đương lượng điện hóa 1, 042 7,357 2,452 2,097 2,372 1, 186 1, 095 2, 214 1, 107 4,025... Cotơt : Điện cực nối với cực âm nguồn điện chiều catôt Trong mạ điện catôt vật mạ Trên bề mặt vật mạ diễn phản ứng khử cation kim loại mạ Ví dụ : 15 MẠĐIỆNT .1 Mạ niken : N i2+ + 2e~-» N i'l Mạ kẽm... cấp Ví dụ, để mạ niken thường dùng điện th ế 6V hay 12 V; để mạ crơm dùng điện V; để đánh bóng điện hóa nhơm thường dùng điện th ế 12 - 15 V Để mạ bạc, vàng hay điện phân dung dịch KC1 để clorat