Công nghệ mạ điện ppsx

CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN
Giảng viên: Nguyễn Thị Ánh Hồng
Nhóm thực hiện:
Thi Công Toại (2096800)
Võ Thị Hồng Tươi (2092175)
Lê Thành Tấn (2096798)
Ngô Tường Vi (2096802)
Hứa Tuyết Ngân (2096791)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
Bộ Môn Hoá
Nội dung báo cáo

Giới thiệu chung.

Quy trình mạ điện.

Vấn đề ô nhiễm và
xử lí chất thải.

Ứng dụng.

Bước phát triển
mới.
MẠ ĐIỆN

Mạ điện là gì?

Mạ điện là một công
nghệ điện phân,tạo ra
một lớp phủ lên bề mặt

vật cần mạ.

Tại sao phải mạ điện?


Có mấy cách mạ điện?
Mạ tinh và mạ thô

Phân loại các lớp mạ điện:

Lớp mạ trang trí

Lớp mạ bảo vệ.

Lớp mạ trang trí bảo vệ.

Lớp mạ kĩ thuật.
Thẩm mỹ
Bảo vệ,Độ bền
LỊCH SỬ

Ngành mạ điện được nhà hóa học Ý Luigi V.
Brugnatelli khai sinh vào năm 1805.

Cuối thế kỉ 19 máy phát điện ra đời thì ngành công
nghiệp mạ điện đã bước sang một kỉ nguyên mới.

Ở Việt nam,công nghệ mạ điện đã phát triển mạnh trong
vài chục năm gần đây và tiếp thu được kỹ thuật của
nhiều nước trên thế giới.


Là một trong ba quá trình trong chu trình LIGA - được
sử dụng trong sản xuất robot điện tử siêu nhỏ (MEMS).
Quy trình mạ điện

Quá trình xử lí bề
mặt

Gia công cơ học

Tẩy dầu mỡ

Tẩy gỉ

Tẩy bóng điện hóa
và hóa học

Tẩy nhẹ

Mạ điện

Những yêu cầu.

Tiến hành mạ điện

Mạ vàng.mạ kẽm,…

Công thức tính trong
mạ điện


Hoàn thiện bề mặt,đánh
giá sản phẩm.
Gia công cơ học

Làm bề mặt vật mạ có độ
đồng đều,độ nhẵn cao,bóng
sáng, bong lớp gỉ, giúp lớp
mạ bám chắc và đẹp.

Thực hiện gia công cơ học
bằng nhiều cách: mài, đánh
bóng, quay bóng, phun
cát,chải sạch.Vật liệu mài
và đánh bóng:Hạt mài,bánh
mài, bột mài,vật liệu đánh
bóng (Cr
2
O
3
,vôi tôi, Al
2
O
3

marsalit,Tripoli,sắt oxit).
Thuốc đánh bóng: tùy vật
liệu cần mạ mà có thuốc
khác nhau. VD: nếu kim loại
cần đánh bóng là nhôm,đồng
thì dùng hỗn hợp gồm:

Cr
2
O
3
,Fe
2
O
3
,Vôi.

Quá trình gia công cơ học
làm lớp kim loại bề mặt sản
phẩm bị biến dạng, làm giảm
độ gắn bám của lớp mạ sau
này. Vì vậy trước khi mạ cần
phải hoạt hóa bề mặt trong
axit loãng rồi đem mạ ngay.
Tẩy dầu mỡ

Cách 1: Tẩy trong dung
môi hữu cơ như
tricloetylen C
2
HCl
3
,
tetracloetylen C
2
Cl
4

,
cacbontetraclorua CCl
4
,
benzen,toluen… rồi sau
đó tẩy tiếp trong dd kiềm.

Cách 2: Tẩy dầu mỡ siêu
âm:dùng máy phát kiềm
truyền sóng dao động có
tần từ 20-1000KHz vào
dung môi hay dd rửa.

Cách 3: Tẩy trong dung dịch
kiềm nóng NaOH có bổ sung
thêm một số chất nhũ tương
hóa như: Na
2
SiO
3,
Na
3
PO
4
…

Cách 4: Phương pháp điện
hóa: dd tẩy giống như phương
pháp hóa học nhưng dung dịch
có nồng độ loãng hơn.Gồm

tẩy anod, catod, hỗn hợp.

Cách 5: Tẩy dầu mỡ thủ công:
dùng CaO, hoặc hỗn hợp
đolomit MgO.CaO).
Tẩy gỉ

Gỉ là gì?
Là một lớp oxit hay lớp
muối bazơ của kim loai đó
phủ trên bề mặt kim loại
nền.

Cách tẩy gỉ:
Phương pháp cơ khí: mài,
chải, phun cát.
Dùng thùng quay.
Tẩy gỉ hóa học: thường
dùng axit loãng H
2
SO
4
hay
HCl hoặc hỗn hợp của
chúng. Khi tẩy thường diễn
ra đồng thời 2 quá trình: hòa
tan oxit và kim loại nền.

Tẩy gỉ điện hóa: tẩy gỉ catot
và tẩy gỉ anot.


Tẩy gỉ catod: sinh ra H, có tác
dụng khử một phần oxit, làm
tơi cơ học màng oxit và nó sẽ
bị bong ra.Dễ gây giòn hidro.

Tẩy gỉ anod: lớp bề mặt sẽ rất
sạch và hơi nhám nên lớp mạ
sẽ gắn bám rất tốt.

Đặt biệt sau khi tẩy xong phải
đem thụ động (nếu chưa gia
công ngay): trong dung dịch
NaNO
2
, Na
2
CO
3
, HNO
3
.
Tẩy bóng điện hóa và hóa học

Cho độ bóng cao hơn gia
công cơ học,lớp mạ trên nó
gắn bám tốt, tinh thể nhỏ, ít
lỗ thủng và tạo ra tính chất
quang học đặc biệt.


Khi tẩy bóng điện hóa
thường mắc vật tẩy với anot
đặt trong một dung dịch đặc
biệt. Do tốc độ hòa tan của
phần lồi lớn hơn của phần
lõm nên bề mặt được san
bằng và trở nên nhẵn bóng.

Cơ chế tẩy bóng hóa học
cũng giống tẩy bóng điện
hóa. Khi tẩy bóng hóa học
cũng xuất hiện lớp màng
mỏng cản trở hoặc kìm hãm
tác dụng xâm thực của dung
dịch với kim loại tại chỗ lõm.
Ví dụ: dung dich tẩy bóng đối
với thép,đồng gồm:H
3
PO
4
,
H
2
SO
4
, HNO
3
, HCl,
CH
3

COOH, H
3
PO
3
, Chất
màu,nhiệt độ,thời gian,…
Tẩy nhẹ

Tẩy nhẹ hay còn gọi là hoạt hóa bề
mặt, nhằm lấy đi lớp oxit rất mỏng,
không nhìn thấy được, được hình thành
trong quá trình gia công ngay trước khi
mạ.

Khi tẩy nhẹ xong, cấu trúc tinh thể của
nền bị lộ ra, độ gắn bám sẽ tăng lên.
Mạ điện

Chuẩn bị trước khi mạ:

Anod

Catod

Bể mạ

Dung dịch mạ (2 thành phần)
Cơ bản: muối,hợp chất ion kim
loại mạ.
Chất phụ gia: làm bóng,đệm

pH,thấm ướt,giảm sức căng
nội,san bằng,tăng độ dẫn
điện,thụ động hóa anod.

Trong quá trình mạ.

Tiến hành mạ điện:

Vật cần mạ được
gắn với cực âm
(catôt).

Kim loại mạ gắn
với cực dương
(anôt) của nguồn
điện trong dung
dịch điện môi.

Phân biệt mạ điện
và mạ hoá học.
Sự hình thành lớp mạ điện

Tại anod: xảy ra quá trình oxi
hóa kim loại.Kim loại tan dần.

Tại catod: xảy ra quá trình
khử,tạo ra lớp kim loại kết tủa
trên bề mặt:

M – ne → M
n+
M
n+
+ ne → M
ANOD
C
A
T
O
D
-
e
e
e
e
+
+
+
+

-
-
-
-
-
+
+
+
+

+
+ -
ANOD
C
A
T
O
D
-
-
e
e
e
e
e
e
Dung dịch mạ KẼM Thành phần dung dịch mạ
Dung dịch sunfat: mạ với vật liệu đơn
giản,tốc độ mạ cao,hiệu suất dòng điện
lớn,lớp mạ ít bị giòn hidro,dd không
độc.
CH
3
COONa,K
2
SO
4
,NH
4
Cl,(NH

4
)
2
SO
4
C
6
H
12
N
4
, U-2, USD, ZnO, ZnSO
4
.7H
2
O
Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O,Na
2
SO
4
.10H
2

O,
glucoza,Dextrin vang, polyacrylamit.
Dung dịch zincat: cấu tử chính là muối
phức Na
2
ZnO
2
hay K
2
ZnO
2
.Lớp mạ
xám, sần sùi nếu không phụ gia và
nhiệt độ thấp.
ZnO, NaOH, SnCl
4
( hay Na
2
SnO
3
),
Polietilenimin,trilon B,Fufurol.
Dung dịch pyrophophat:cấu tử chính
là phức chất tạo thành từ Zn
2
SO
4
với
nartri hay kaili pyrophotphat. Dung
dịch phân cực catod lớn,độ dẫn điện

cao nên khả năng phân bố lớp mạ
tốt,mạ được với các vật có câu hình
phức tạp.
Na
2
HPO
4
,(NH
4
)
2
HPO
4
,dextrin,axit
sunfanilic, ZnSO
4
.7H
2
O, NH
4
Cl,
K
4
P
2
O
7
.3H
2
O,,Na

4
P
2
O
7
.10H
2
O.
2ZnSO
4
+ Na
4
P
2
O
7
= Zn
2
P
2
O
7
+
2Na
2
SO
4
Zn
2
P

2
O
7
+ 3 Na
4
P
2
O
7
=
Na
6
[Zn(P
2
O
7
)
2
].
Dung dich xyanua: mạ được các vật
có hình thù phức tạp,lớp mạ kín,tốc độ
mạ chậm,độc hại,dễ bị cacbonat
hoá,đắt.
ZnO, NaCN, NaOH,C
3
H
5
(OH)
3
,

Na
2
S.
Dung dịch amon clorua: dung dịch
không độc cấu tử chính là
Zn(NH
3
)
4
Cl
2.

NH
4
Cl, H
3
BO
3
,CH
3
COONH
4
,
NaCl, Urotropin, gelatin, ZnO
licondaZnSRA, licondaZnSR B,
ZnCl
2
.
Dung dịch mạ thiếc Thành phần dung dịch
Dung dịch stanat: có sự phân cực

catod lớn.khả năng phân bố lớn,
lớp mạ kín mịn,cấu tử chính là
Na (K) stanat, tốc độ mạ chậm,
phải dun nóng dung dịch,anod dễ
bị thụ động.
Na
2
SnO
3
.3H
2
O,SnCl
4
,KOH
Na
2
Sn(OH)
6
.3H
2
O,NaOH
Na
2
Sn(OH)
6
.3H
2
O,
CH
3

COONa.
Dung dịch mạ VÀNG
Thành phần dung dịch.
Dung dịch xyanua kiềm: chứa KAu(CN)
2
,
KCN tự do. Dd này có điện thế catod rất
âm nên không có hiện tượng vàng thoát
ra,do đó không cần mạ lót,độ tinh khiết
cao.Tinh thể nhỏ mịn.
KAu(CN)
2
,
KCN tự do
Anod: vàng (99,99%) hoặc
thép không gỉ.
Dung dịch xyanua trung tinh : KCN tự do
ít. Dd này dùng để mạ dày,độ tinh khiết
thấp, nhưng lớp mạ nhẵn hơn.Ít ổn định
nếu khuấy lọc liên tục.
KAu(CN)
2
, axit nitrix, kali
xitrat, KH
2
PO
4
.3H
2
O,

TL
2
SO
4
.Anod: titan mạ
bạch kim.
Dung dịch xyanua axit : Dd không có
xyanua tự do nên ít độc hại,nhưng khả
năng phân bố sẽ kém hơn
KAu(CN)
2
, axit nitrix, kali
xitrat,CoSO
4
.7H
2
O.
Dung dịch feroxyanua: Dd không độc hại
thay cho dd xyanua,chất lượng lớp mạ,khả
năng phân bố,hiệu suất kém hơn đôi chút.
AuCl
3
.HCl.4H
2
O,
K
4
Fe(CN)
6
.3H

2
O,K
2
CO
3
,
KCNS.
MẠ HỢP KIM (mạ đồng thau Cu-Zn)

Thành phần dd: CuCN,Zn(CN)
2
,NaCN tự do, Na
2
CO
3
,
Na
2
SO
3
, NH
4
OH, NaOH, Natri kali tatrat.

Tính chất dd: Nồng độ dd xyanua tự do, pH,nhiệt độ
quyết định chất lượng và tỉ lệ thành phần hợp
kim.Amoniac làm cho lớp mạ đẹp hơn, thành phần hợp
kim ổn định.

Điều chỉnh dd: Tăng nồng độ của dd bằng cách tăng

NaCN,tăng pH bằng cách thêm Na
2
CO
3
.
Máy móc thiết bị,sơ đồ và một số
nhà máy mạ điện ở nước ta
Công thức tính bề dày lớp mạ điện
d
DqtH
=
δ

D:mật độ dòng(A/dm
2
)

q:đương lượng điện
hóa(g/Ah)

t:thời gian mạ(h)

H:hiệu suất dòng điện(%).

d:tỷ trọng khối lượng lớp
mạ(g/cm
3
).

S:diện tích điện cực(cm

3
).

g:trọng lượng lớp mạ(g).
S
I
D =
Sdg
δ
=
Hoàn thiện lớp mạ

Sau khi mạ,lớp mạ chưa hoàn toàn hoàn chỉnh,còn nhiều
lỗ xốp, dễ bị oxy hoá, độ bền, độ cứng …. chưa đạt yêu
cầu,do đó cần có khâu hoàn thiện lớp mạ bằng nhiều
phương pháp tuỳ theo mục đích cụ thể.

Người ta có thể dùng phương pháp thụ động hoá bề mặt
sau khi mạ hoặc phương pháp gia công cơ khí như mài
bavia, đánh bóng bề mặt.
Kiểm tra chất lượng lớp mạ

Kiểm tra hình dáng bên
ngoài

Đo chiều dày lớp mạ

Đo độ xốp lớp mạ

Đo độ kín lớp nhôm oxit


Đo độ bền ăn mòn của
mạ kim loại

Đo độ gắn bám của lớp
mạ

Đo độ cứng lớp mạ
Lớp mạ đạt yêu cầu :

Bám chắc với kim loại
nền không bong tróc.

Lớp mạ mịn,độ xốp nhỏ.

Lớp mạ bóng dẻo,có độ
cứng cao.

Bề dầy đúng tiêu chuẩn
Vấn đề ô nhiễm và xử lí

Ô nhiễm tiếng ồn: nút bịt tai.

Ô nhiễm khí thải: thông gió xưởng mạ.

Ô nhiễm chất thải: tùy loại mà có biện pháp.

Và đặc biệt ô nhiễm nguồn nước: vì chứa xyanua, crom,
niken, đồng, kẽm…: phương pháp kết tủa hoá học,
phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion, phương

pháp điện hoá, phương pháp sinh học…
Ứng dụng

Trong lĩnh vực xây dựng: mạ
ống nước,đường sắt,các thiết
bị ngoài trời, mạ các thiết bị
chịu lực,mạ kẽm cho tôn…

Trong sản xuất dân dụng:
làm đồ trang sức,lư đồng,huy
chương,bát đĩa,vòi nước…

Trong ngành kĩ thuật cao:
sản xuất robot,tên lửa…

Trong công nghiệp đóng tàu:
thường mạ một lớp kẽm lên
bề mặt vỏ tàu.

Trong các công trình thủy
(ở Tôkiô): các trụ cầu của
cầu dẫn qua cảng Tokyo,
lớp phủ titanium (1mmTi
+ 4mm thép tấm).

Trong lĩnh vực khác: mạ
vàng điện thoại,xe hơi,
laptop….
Bước phát triển mới ?
+

Mạ tổ hợp
Ứng dụng công nghệ CNTs