Chương 3 CƠ SỞ Lí THUYẾT VỀ MẠ ðIỆN
3.2.8. Thành phần dung dịch và chế ủộ mạ
Dung dịch mạ giữ vai trũ quyết ủịnh về năng lực mạ (tốc ủộ mạ, chiều dày tối ủa, mặt hàng mạ,...) và chất lượng mạ. Dung dịch mạ thường là một hỗn hợp khỏ phức tạp gồm ion kim loại mạ, chất ủiờn li, và cỏc loại phụ gia nhằm ủảm bảo thu ủược lớp mạ cú chất lượng và tớnh chất mong muốn
a) Ion kim loại mạ: trong dung dịch chỳng tồn tại ở dạng ion hydrat hoỏ
hoặc ion phức, nhưng núi chung ủều cú nồng ủộ lớn là ủể tăng giỏ trị của dũng ủiện giới hạn, tạo ủiều kiện nõng cao hơn giải mật ủộ dũng ủiện thớch hợp Dc cho lớp mạ tốt. Dung dịch ủơn thường dựng ủể mạ với tốc ủộ cao cho cỏc vật cú hỡnh thự ủơn giản, cũn dung dịch phức dựng cho trường hợp cần cú khả năng phõn bố cao ủể mạ cho vật cú hỡnh dạng phức tạp .
b) Chất ủiện ly: chất ủiện ly ủược ủưa vào dung dịch với nồng ủộ cao ủể tăng ủộ dẫn ủiện cho chỳng và cũng ủúng vai trũ là chất ủệm, khống chế pH luụn ổn ủịnh,
c) Chất tạo phức: dựng phức chất ủể làm cho ủiện thế kết tủa trở nờn
õm hơn nhằm trỏnh hiện tượng tự xảy ra phản ứng hoỏ học giữa katot và ion kim loại mạ và cũng dựng ủể làm thay ủổi phản ứng khử kim loại nhằm cải thiện khả năng phõn bố của dung dịch mạ. Nú cũng cú vai trũ làm hoà tan anot vỡ chỳng ngăn cản ủược sự thụ ủộng anot.
d) Phụ gia hữu cơ: chất hữu cơ ủược cho vào bể mạ với nồng ủộ tương
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp .............36
Chỳng thường cú khả năng hấp phụ lờn bề mặt catot, và cú trường hợp chất hữu cơ bị giữ lại và kết tủa. Nhiều chất cũng làm tăng quỏ thế ủiện kết tủa. Một số chất phụ gia thường dựng:
ủ) Chất búng: chất búng thường ủược dựng với liều lượng tương ủối lớn và cú thể bị lẫn vào lớp mạ khỏ nhiều. Chỳng cho lớp mạ nhẵn, mịn và cú thể làm thay ủổi quỏ trỡnh tạo mầm.
e) Chất san bằng: cỏc chất này cho lớp mạ nhẵn, phẳng trong phạm vi
khỏ rộng. Nguyờn nhõn là chỳng hấp phụ lờn những ủiểm cú tốc ủộ mạ lớn và làm giảm tốc ủộ ở ủú xuống
Biến ủổi cấu trỳc: cỏc phụ gia là thay ủổi cấu trỳc lớp mạ và thậm chớ cú thể ưu tiờn ủịnh hướng tinh thể hay ưu tiờn sinh ra kiểu mạng tinh thể nào ủú. Một số chất ủược dựng ủể tạo ra cỏc tớnh chất ủặc biệt cho lớp mạ, số khỏc dựng ủể ủiều chỉnh ứng suất trong lớp mạ
Chất thấm ướt:cho vào ủể thỳc ủẩy cỏc bọt khớ, bột hydro mau chúng tỏch khỏi bề mặt ủiện cực.
g) Mật ủộ dũng ủiện catot Dc: mật ủộ dũng ủiện giữ vai tro rất quan trọng trong khi mạ. Nếu mật ủộ dũng ủiện thấp, tốc ủộ chuyển ủổi ủiện tử trong cỏc phản ứng ủiện cực sẽ nhỏ, cỏc nguyờn tử mới hỡnh thành cú ủủ thời gian gia nhập cú trật tự vào mạng tinh thể, vỡ vậy mạng lưới và cấu trỳc tinh thể ủược duy trỡ, khụng bị biến ủổi.
Khi tăng mật ủộ dũng ủiện, tốc ủộ ủiện tăng nhanh, cỏc nguyờn tử kim loại sinh ra ồ ạt, khụng chịu gia nhập vào vị trớ cõn bằng trong mạng tinh thể. Mặt khỏc do quỏ thế lỳc ủú lớn, nờn nhiều mầm tinh thể mới tiếp tục sinh ra. Do vậy mà tinh thể trở nờn mất trật tự và ủược thể hiện ra là lớp mạ cú nhiều lớp, nhiều gợn súng, và nhiều khối ủa tinh. Nếu tiếp tục tăng mật ủộ dũng ủiện lờn cao hơn nữa, tốc ủộ phúng ủiện quỏ nhanh, làm cho ion kim loại gần catot quỏ nghốo, quỏ trỡnh ủiện cực bị lõm vào tỡnh trạng bị chi phối bởi sự
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp .............37
khuếch tỏn: những ủiểm lồi, mũi nhọn,…ủược ion kim loại chuyển ủến dễ dàng hơn, ủồng thời ủiện thế rơi từ cỏc ủiểm này ủến anot lại dễ hơn, nờn tại ủú sẽ ủược ưu tiờn phúng ủiện, kết tủa là kết tủa cú sần sựi hoặc cú dạng hỡnh nhỏnh cõy. Nếu tăng tiếp mật ủộ dũng ủiện thỡ nú sẽ khuếch tỏn ion hoàn toàn khụng kịp cho quỏ trỡnh ủiện cực thỡ kết tủa thu ủược thỡ sẽ là bột kim loại.
Vỡ vậy, ủể cú lớp mạ ủạt yờu cầu buộc phải dựng dải mật ủộ dũng ủiện tương ủối thấp. Hơn nữa ở Dc thấp kim loại mạ dễ bắt chước lặp lại ủỳng kiểu mạng lưới của kim loại nền và cho ủộ gắn bỏm rất cao, lớp mạ nhẵn, ủa tinh, rất bền, ủược dựng nhiều nhất.
h) Khuấy: Khuấy ủể tăng chuyển ủộng tương ủối giữa catot và dung dịch nờn ủược phộp dựng mật ủộ dũng ủiện Dc cao hơn, tốc ủộ mạ sẽ nhanh hơn, ngoài ra nú cũn làm cho bọt khớ hydro dễ tỏch khỏi bề mặt ủiện cực; san bằng pH và nhiệt ủộ trong toàn khối dung dịch cũng như tại nơi gần ủiện cực.
Một số cỏch khuấy: Chuyển ủộng catot: cho catot ủu ủưa theo chiều dọc và chiều ủứng; quay catot; mạ trong thựng quay; catot là dõy, băng cho chạy liờn tục qua bể mạ; Chuyển ủộng dung dịch: bằng cỏch sục khớ nộn vào bể ; bơm tuần hoàn dung dịch ra vào bể hay phun dung dịch vào khe hẹp giữa anot và catot
Tuy nhiờn khuấy phải luụn kốm theo lọc dung dịch ủể loại hết cặn bẩn
k) Anot: Anot thường làm bằng kim loại cựng loại với lớp mạ và chọn cỏch sử dụng sao cho nồng ủộ ion kim loại trong dung dịch thay ủổi chậm nhất. Muốn vậy phải làm cho hiệu suất dũng ủiện catot và anot phải bằng nhau trong suốt thời gian phục vụ của anot. Phải ủảm bảo cho anot khụng bị thụ ủộng, anot phải luụn dễ tan và tan ủều; muốn thế diện tớch bề mặt anot phải lớn ủể mật ủộ dũng ủiện ủủ nhỏ, tức là giữ anot nằm trong vựng hoạt ủộng.
Phải khống chế cỏc ủiều kiện kỹ thuật ủể anot tan thành cỏc ion cú hoỏ trị mong muốn. Anot phải ủược chế tạo sao cho khi hoà tan ớt tạo thành bựn cặn nhất, ớt tạp chất nhất và khú bị tơi ró nhất.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp .............38