- Ăn mũn kim loại ?
13.2.1.2.Tạo màng trong dung dịch muối kim loại mạ điệ n( nhắc lại)
Để bảo vệ kim loại (vớ dụ thộp) khỏi sự ăn mũn của mụi trường, ta thường mạ lờn thộp cỏc kim loại: Zn, Cd, Ni, Cu, Cr, Sn.
Nguyờn tắc mạ điện: Dựng nguồn điện một chiều để kết tủa trờn bề mặt vật mạ một hoặc nhiều lớp màng kim loại, màng này cú tỏc dụng chống ăn mũn và trang trớ cho vật mạ. Vật mạ được nối với catụt ( cực õm của nguồn điện). Anốt được nối với cực dương của nguồn điện. Với anot tan cung cấp ion kim loại được kết tủa trờn cực õm để giỳp cho nồng độ ion kim loại trong dung dịch chất điện li ớt bị biến đổi
Vớ dụ trong quỏ trỡnh mạ kẽm, anot kẽm hồ tan để cung cấp ion kẽm cho dung dịch chất điện li, hoặc trong quỏ trỡnh mạ niken, anot tan niken cung cấp ion Ni2+ cho dung dịch chất điện li nhờ tỏc dụng của dũng điện một chiều bờn ngồi đặt vào.
Cỏc yờu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ : - Độ sạch bề mặt vật mạ ;
- Hỡnh dạng kớch thước vật mạ - Thành phần dung dịch mạ - Nhiệt độ, độ pH của dung dịch - Thời gian mạ, chế độ khuấy trộn - Mật độ dũng điện
- Thành phần chất phụ gia
- Tỷ lệ Sa//Sk , khoảng cỏch giữa cỏc điện cực.
Cực õm cú phản ứng như sau: Men+ + ne ---> Me kết tủa. Lớp kết tủa trờn bề mặt kim loại bảo vệ nền kim loại. Vật mạ cần bảo vệ được nhỳng trong dung dịch mạ, nối vật mạ với cực õm nguồn điện, cực dương là kim loại cần mạ ( Zn, Cu, Ni…), hoặc điện cực trơ dẫn điện.
Vớ dụ: Lớp mạ kẽm ; Lớp mạ đồng, mạ Ni, Crụm , mạ vàng. Một số vớ dụ :
Vớ dụ 1: Mạ kẽm trờn kim loại đen thộp Thành phần dung dịch mạ (g/l):
ZnSO4.7H2O 200 ữ 250 g/l ; Na2SO4.10H2O 50 ữ 100 g/l Al2 (SO4)3.18H2O 20 ữ 30 g/l
Phụ gia đextrin 10 g/l. Nhiệt độ 25 ữ 300 C, pH = 3,5 ữ 4,5. Mật độ dũng catot DC = 1 ữ4 A/dm2. Anot - kim loại kẽm.
Bể mạ này chỉ dựng mạ cỏc chi tiết đơn giản.
Đối với những chi tiết phức tạp người ta sử dụng dung dịch phức cú thành phần sau (g/l): ZnO : 10 ữ 18; NaCN : 20 ữ 30 NaOH : 50 ữ 70; Na2S : 0,5 ữ 5
DC = 0,5 ữ 1 A/dm2, nhiệt độ phũng.
Dung dịch xianua cú độ phõn bố cao, mạ cỏc chi tiết phức tạp, cú thể dựng thay thế bằng dung dịch phức amoniacat (g/l):
ZnO : 12 ữ 15; NHH3BO3 : 20 ữ 25; gelatin : 1 ữ 2; DC = 0,8 ữ 1 A/dm2, pH = 7, nhiệt độ phũng. Sau khi mạ xong tiến hành thụ động húa bằng dung dịch sau:
H2SO4 : 8 ữ 12 g/l; Na2Cr2O7 : 150 ữ 200 g/l ; Nhiệt độ 15 ữ 300C, thời gian thụ động 0,1 ữ 0,3 phỳt.
Vớ dụ 2: Mạ đồng
Mạ đồng dạng sunfat với thành phần sau: CuSO4.5H2O : 200 ữ 300 g/l
H2SO4 : 50 ữ 70 g/l, nhiệt độ 20 ữ 30 0C và DC = 1 ữ 2 A/dm2, anot – Cu kim loai. Quỏ trỡnh mạ đồng lờn nền sắt xảy ra phản ứng: Cu2+ + 2e → Cu
Đồng bỏm trờn sắt dạng xốp, lớp mạ khụng bỏm dớnh. Cú thể mạ đồng lờn sắt trực tiếp bằng cỏch cho thờm chất hoạt động bề mặt. Ưu điểm của dung dịch này là khụng độc, khụng gõy ụ nhiễm mụi trường. Để tăng độ bỏm dớnh người ta mạ lờn sắt một lớp lút đồng từ dung dịch xianua với thành phần (g/l) sau:
Tỉ lệ CuCN/NaCN = 1/2 ứng với phức Na2[Cu(CN)2], CuCN 20 ữ 30, NaCN tự do 5 ữ 10, NaOH 5 ữ 10, DC = 0,2 ữ 2 A/dm2 , to = 15 ữ 550C, anot-Cu kim loại.
Vớ dụ 3: Mạ niken
Niken cú điện thế dương hơn so với sắt, lớp mạ niken trờn sắt đúng vai trũ là catot và khi xảy ra hiện tượng ăn mũn thỡ sắt là anot. Vỡ vậy, để bảo vệ sắt khụng bị ăn mũn (phụ tựng xe đạp, ụ tụ, cỏc cấu kiện khỏc…) thỡ lớp mạ niken phải phủ trờn sắt rất kớn, chặt sớt, cú độ bỏm dớnh cao, lớp mạ dày hoặc lớp mạ gồm nhiều lớp chồng lờn nhau. Cú hai loại mạ niken: Mạ Ni búng và mạ Ni mờ
+ Mạ niken mờ với thành phần (g/l) sau: NiSO4.7H2O - 230 ữ 300
H3BO3 - 35 NaCl - 15 ữ 40; pH = 3 ữ 5 DC = 0,8 ữ 2,5A/dm2 T0 = 25 ữ 300C ; Anot - Ni
Cú thể mạ tạo lớp niken cú chiều dày 15 ữ 25μm.
+ Mạ niken búng trực tiếp với thành phần g/l như sau: NiSO4.7H2O - 260 ữ 300 H H3BO3 - 30 ữ 35 ; NiCl2 .6H2O - 40 ữ 60 với chất làm búng và san nền 1,4-butylđiol 0,12 ữ 0,16 g/l, saccarin 0,7 ữ 1,3 g/l, ftalimid 0,08 ữ 0,1g/l, DC = 1 ữ 2 A/dm2, to = 45 ữ 500C, anot - Ni, khuấy liờn tục, thường xuyờn phải làm sạch dung dịch.
Ta cú thể mạ niken bằng phương phỏp hoỏ học theo phản ứng sau: NiCl2 + 2NaH2PO2 + 2H2O → Ni + 2NaH2PO3 + 2HCl + H2
Bề mặt vật mạ cần phải được hoạt hoỏ trước khi mạ, lớp mạ này cú độ cứng cao vỡ trong lớp niken cú lẫn phụtpho (3 ữ 15%). Mạ niken hoỏ học cú thể mạ lờn nền sắt hoặc cỏc chất dẻo, thuỷ tinh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vớ dụ 4: Mạ crụm
Dung dịch mạ crom cú thành phần sau: CrO3 - 250 g/l ; H2SO4 - 2,5 g/l
DC = 30 ữ 80 A/dm2; t0 = 40 ữ 700 C ; Anot - Pb
Điều chỉnh mật độ dũng thu được lớp mạ cú tớnh chất cơ học khỏc nhau. Để bảo đảm lớp mạ kớn trờn nền sắt, cú khả năng chống ăn mũn cao và trang trớ đẹp, với màu trắng ỏnh xanh người ta thường mạ nhiều lớp. Vớ dụ mạ trờn nền sắt cỏc lớp theo thứ tự sau:
Fe, Cu, Ni, Cr hoặc Fe, Ni (mờ), Ni (búng), Cr (búng) với chiều dày lớp mạ Cr 0,5 μm. Lớp mạ crom cú hiệu suất thấp và cú khớ độc bay lờn, cần phải cú thiết bị an tồn lao động.
Cỏc lớp phủ kim loại trờn kim loại là lớp phủ vừa trang trớ, vừa bảo vệ. Với kỹ thuật phỏt triển nờn chất lượng tớnh năng cỏc cỏc lớp phủ ngày càng được tăng cao hơn, sử dụng rộng rĩi hơn để chống ăn mũn kim loại.