Nghiên cứu công nghệ mạ hợp kim Au-Cu trang sức, bảo vệ

Nghiên cứu công nghệ mạ hợp kim Au-Cu trang sức, bảo vệ
Mở đầu 3
Chương I : Tổng quan 6
1.1. Lý thuyết mạ hợp kim 6
1.1.1. Điều kiện tạo thành líp mạ hợp kim [1], [8] 6
1.1.1.1. Thay đổi hoạt độ a của các ion phóng điện 7
1.1.1.2. Thay đổi quá thế phóng điện 10
1.1.2. Sự phóng điện đồng thời của các ion trong hệ có tương tác 13
1.1.2.1. ảnh hưởng của bản chất và trạng thái nền 13
1.1.2.2. ảnh hưởng do sự biến đổi của líp điện tích kép 14
1.1.2.3. ảnh hưởng của chế độ điện phân 15
1.1.3. Quá trình anốt trong mạ hợp kim 15
1.1.3.1. Anốt hoà tan 16
1.1.3.2. Anốt trơ 16
1.1.3.3. Anốt hỗn hợp 17
1.1.2. CÊu trúc của hợp kim điện giải [21], [26] 17
1.2. Mạ hợp kim Au-Cu trang sức 18
1.2.1.Quá trình mạ Au nguyên chất 18
1.2.2 Mạ đồng nguyên chất 21
1.2.3. Mạ hợp kim Au-Cu ứng dụng 22
1.2.3.1. Líp mạ hợp kim trên cơ sở vàng và ứng dụng 22
1.2.3.2 Phân loại các líp mạ vàng và hợp kim vàng [11], [12] 23
1.2.3.3 ứng dụng của líp mạ vàng và hợp kim vàng 25
1.2.3.4. Mạ vàng trong công nghiệp điện tử [12] 29
1.2.4. Líp mạ hợp kim Au-Cu 33
1.2.4.1 Ứng dụng của líp mạ hợp kim Au-Cu[1.2.3], [1.2] 33
1.2.4.2 Công nghệ mạ hợp kim Au-Cu [20], [22], [25],[13] 33
Chương II : Các phương pháp nghiên cứu 37
2.1. Cách pha chế dung dịch mạ 37
2.1.1 Các hoá chất cần thiết cho nghiên cứu 37

2.1.2. Điều chế KAu[CN]2 [6]. [5], [1] 38
2.1.3 Điêù chế phức Cu(HEDTA) 38
2.2. Phương pháp phân tích bổ sung dung dịch mạ 39
2.2.1. Xác định nồng độ Au+ trong dung dịch 39
2.3. Phương pháp xác định thành phần hợp kim kết tủa trên catốt [9]. 39
2.3.1. Chuẩn bị mẫu : 39
2.3.2. Sơ đồ mạch điện nghiên cứu [8] 40
2.3.3. Xác định thành phần của hợp kim 40
2.3.3.1. Phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS ) [4]. 40
Hiện nay, các hệ máy đo AAS mới và hoàn chỉnh đều có hệ thống máy tính được cài đặt chương trình
đo và xử lý số liệu, vẽ đồ thị, tính nồng độ của mẫu phân tích nhằm mục đích tối ưu hoá quá trình
phân tích 42
2.3.3.2 .Xác định thành phần của đồng và vàng trong hợp kim 42
2.3.4. Xác định hiệu suất dòng điện thoát kim loại và hợp kim 43
2.3.4.1. Hiệu suất dòng điện thoát kim loại ( Hkl , %). 43
2.3.4.2. Hiệu suất dòng điện thoát hợp kim ( Hhk , % ) 43
Hiệu suất dòng điện thoát hợp kim xác định theo công thức 43
2.4. Đo đường cong phân cực (đcpC ) tổng và riêng. 44
2.4.1. Đo đường cong phân cực ( i - E ) trên gavanostatic 44
2.4.1.1. Sơ đồ nguyên lý đo đường cong phân cực 44
1

2.4.1.2 . Chuẩn bị điện cực nghiên cứu 44
2.4.1.3. Đo đường cong phân cực : 45
2.4.2. Vẽ các đường cong phân cực riêng phần của Au, Cu, H2.[8]. [7] 45
2.5. Phương pháp nghiên cứu tính chất của líp mạ 46
2.5.1. Phương pháp đo độ bóng líp mạ [9]. 46
2.5.2. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc của líp mạ 47
2.5.2.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét ( SEM ) 47
2.5.2.2. Phương pháp nhiễu xạ Rơngen 49

Chương III. Kết quả và thảo luận 52
3.1.Giới thiệu các dung dịch nghiên cứu 52
3.2.Các yÕu tố ảnh hưởng tới thành phần và tính chất líp mạ. 53
3.2.1 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến thành phần và tính chất líp mạ 53
3.2.1.1 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến màu sắc và độ bóng của líp mạ 54
3.2.1.2 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hàm lượng Au – Cu trong hợp kim 56
3.2.1.2 Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hiệu suất dòng điện 58
3.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ nồng độ Au+/ Cu2+ đến thành phần và tính chất líp mạ 59
3.1.3. Ảnh hưởng của pH đến thành phần hợp kim và tính chất líp mạ 61
3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thành phần hợp kim và tính chất líp mạ 63
3.3. Quá trình phóng điện của các ion trên điện cực 64
3.3.1 Quá trình phóng điện của các ion Au+, H+ trong dung dịch. 64
3.3.1.1. Quá trình phóng điện các ion trong dung dịch So và S1. 65
3.3.1.2 Quá trình phóng điện của các ion trong dung dịch So và S2 68
3.3.1.1. Quá trình phóng điện các ion trong dung dịch So và S3. 69
3.3 Nghiên cứu một số tính chất cơ lý của líp mạ 72
3.3.1. Đo độ cứng của líp mạ 72
3.3.2 Kết quả nhiễu xạ Rơnghen 72
3.3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh SEM 74
2

Mở đầu
Mạ điện là phương pháp phủ một líp kim loại hoặc hợp kim lên bề mặt catốt
bằng cách điện phân. Líp mạ thường là vật liệu bền ăn mòn, có tác dụng ngăn cản
sự tiếp xúc của kim loại nền với môi trường vì vậy có tác dụng bảo vệ kim loại
khỏi bị ăn mòn. Hơn nữa líp mạ còn có ưu việt là màu sắc đẹp, đa dạng, có độ
cứng, độ bền mài mòn cao,…vì vậy líp mạ còn được sử dụng với các mục đích
khác nhau như: mạ chống ăn mòn, mạ phục hồi kích thứơc, mạ trang sức tăng vẻ
đẹp…Bằng công nghệ mạ có thể tạo ra líp mạ có một hay nhiều nguyên tố kim
loại. Líp mạ có hai hay nhiều nguyên tố kim loại gọi là líp mạ hợp kim.

Mạ hợp kim đã mở rộng phạm vi ứng dụng của công nghệ mạ, tạo ra không
chỉ phong phú về chủng loại líp mạ mà còn tạo ra nhiều tính chất quý giá mà líp
mạ đơn nguyên không có như: màu sắc phong phú, độ cứng, độ bền mài mòn
cao, hoặc có tính chất từ tính cao… đáp ứng nhu cầu ngày càng cao và đa dạng
của nền kinh tế và xã hội.
Vàng là một kim loại có nhiều tính chất hoá lý rất quý nh:Bền hoá học, độ
dẫn điện, dẫn nhiệt cao, màu sắc đẹp và bền vững. Ngay từ xa xưa vàng đã được
phát hiện và sử dụng. Ngày nay vàng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và
trong đời sống. Trong công nghiệp vàng được sử dụng làm các tiếp điểm điện có
độ tin cậy cao, có điện trở tiếp xúc nhỏ. Vàng chiếm vị trí quan trọng trong ngành
công nghiệp điện tử, hàng không. Trong đời sống vàng được sử dụng với mục
đích trang sức bảo vệ, chế tác các đồ trang sức, hàng lưu niệm, mạ trang sức các
sản phẩm cao cấp: Huân huy chương, đồng hồ, kính, bót Tuy nhiên líp mạ vàng
có nhược điểm là có độ cứng, độ bền mài mòn thấp, màu sắc đơn điệu, nên không
thoả mãn nhu cầu đa dạng của xã hội. Việc đưa vào líp mạ vàng dù một lượng rất
nhỏ các yếu tố hợp kim nh: Cu, Ni, Ag, Cu, Sn cũng đã cải thiện rất nhiều tính
chất cơ lý, màu sắc của líp mạ mà vẫn không thay đổi những tính chất quý giá
vốn có của nó. Mỗi nguyên tố hợp kim tạo với vàng một líp mạ có những tính
3

chất rất riêng tạo nên tính đa dạng của líp mạ hợp kim vàng, đáp ứng nhu cầu
phong phú và biến đổi của thời trang. Đến nay đã tạo thành và sử dụng líp mạ
hợp kim của vàng với 13 nguyên tố kim loại khác nhau và có hàng trăm loại bể
mạ hợp kim vàng đã và đang được sử dụng.[19]
Các líp mạ vàng và hợp kim vàng được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực
thời trang và chính những nhu cầu đa dạng về thời trang đã thúc đẩy sự nghiên
cứu, phát triển công nghệ mạ này. Trong số các líp mạ hợp kim của vàng, líp mạ
hợp kim vàng - đồng (Au-Cu) là hợp kim của vàng được ứng dụng đầu tiên và
rất rộng rãi. Do đồng và vàng cùng nhóm nên dễ dàng hợp kim hoá với thành
phần dao động trong khoảng rộng mà vẫn giữ được độ bền hoá học như vàng

nguyên chất lại có màu vàng hồng rất hấp dẫn, độ cứng độ bền mài mòn cao,
giảm được giá thành, được nhiều người tiêu dùng ưa chuộng. Vì vậy líp mạ hợp
kim Au-Cu đã thu hót rất nhiều sự chú ý nghiên cứu.Trải qua 148 năm phát triển
của ngành thời trang đã có tới hơn 300 loại bể mạ vàng và hợp kim vàng ở Mỹ và
hơn 100 loại ở châu Âu, trong số đó khoảng 1/4 là các bể mạ hợp kim Au-Cu
[11], [12]. Ngày nay việc nghiên cứu nhằm hoàn thiện công nghệ, giảm giá
thành, nâng cao chất lượng phù hợp với nhu cầu đa dạng của ngành thời trang
vẫn đang cuốn hót các nhà nghiên cứu. Điều này cho thấy sức hấp dẫn của líp mạ
hợp kim Au-Cu.
Ở nước ta hợp kim vàng - đồng đã được ưa chuộng sử dụng với tên gọi
“vàng Tây”, chủ yếu chế tác các hàng trang sức ( dây chuyền, nhẫn…) từ vàng
hợp kim nhập ngoại, vì vậy giá thành còn cao. Trong nước chưa có nghiên cứu
còng nh ứng dụng công nghệ mạ này. Trước đây vàng là loại tiền tệ đặc biệt nên
việc sử dụng vàng trong công nghiệp, đời sống còn hạn chế. Ngày nay ngoài vai
trò tiền tệ vàng được sử dụng rộng rãi với mục đích công nghiệp và dân dông nh
mét loại vật liệu. Vì vậy nghiên cứu công nghệ mạ hợp kim vàng - đồng nhằm
4

thay thế cho líp mạ vàng nguyên chất và hợp kim vàng - đồng là một nhu cầu cần
thiết có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn.
Trong khuôn khổ luận văn “Nghiên cứu công nghệ mạ hợp kim Au-Cu
trang sức, bảo vệ”, chúng tôi thực hiện một số nội dung nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu các ảnh hưởng của thành phần dung dịch và chế độ mạ tới
thành phần và tính chất của líp mạ từ đó lùa chọn được thành phần và chế độ mạ
tối ưu.
- Nghiên cứu quá trình kết tủa đồng thời của ion Au
+
và ion Cu
2+
tạo hợp

kim Au-Cu bằng phương pháp đo đường cong phân cực
- Nghiên cứu một số tính chất của líp mạ Au-Cu nhận được ở các điều kiện
kỹ thuật đã đề xuất.
5

Ch ương I : Tổng quan
1.1. Lý thuyết mạ hợp kim
1.1.1. Điều kiện tạo thành líp mạ hợp kim [1], [8]
Mạ hợp kim là quá trình phóng điện đồng thời hai hay nhiều ion kim loại
khác nhau trên catốt. Các kim loại được sắp xếp theo một cấu trúc và qui luật
nhất định tạo thành hợp kim.
Để quá trình phóng điện đồng thời trên catốt thành líp mạ hợp kim như
mong muốn, điều quan trọng nhất là hai ion kim loại phải có cùng điện thế
chung. Giả sử có hai kim loại M
1
và M
2
phóng điện trên catốt, kim loại M
1
có
điện thế tiêu chuẩn là ϕ
0
M1
, kim loại M
2
có điện thế tiêu chuẩn là ϕ
0
M2
. Để hai ion
kim loại phóng điện đồng thời trên catốt trong quá trình điện phân thì điện thế

phóng điện của hai kim loại phải bằng nhau:
ϕ
*
M1
= ϕ
*
M2
(1) (1)
hay ϕ
cb M1
- η
M1
= ϕ
cb M2
- η
M2
(2)
Với η
M1
,

η
M2
lần lượt là độ phân cực của ion kim loại M
1
và M
2
.
Biến đổi (2) theo phương trình Nernst, ta có:
222112

lnln
00
MMMMMM
a
nF
RT
a
nF
RT
ηϕηϕ
−+=−+
(3)
ϕ
0
M1
, ϕ
0
M2
là các đại lượng cố định chỉ phụ thuộc vào bản chất của từng kim
loại. Muốn hai vế bằng nhau thì ta chỉ có thể thay đổi các thông số liên quan trực
tiếp đến điện thế (ϕ
*
) của từng kim loại, nh điện thế cân bằng (ϕ
cb
điều kiện nhiệt
động) lẫn độ phân cực (η điều kiện động học). Cụ thể hơn từ phương trình (3) ta
có thể thay đổi:
- Hoạt độ của các ion tham gia phóng điện (a
M1
, a

M2
).
- Độ phân cực của các ion kim loại (η
M1
, η
M2
).
6

- Nhiệt độ điện phân (T) .
1.1.1.1. Thay đổi hoạt độ a của các ion phóng điện.
Hoạt độ a là đại lượng phụ thuộc vào nồng độ của các ion trong dung dịch
theo công thức: a = f. C
Trong đó:- f là hệ số hoạt độ, thực tế thường là f<1. - f lµ hÖ sè ho¹t ®é,
thùc tÕ thêng lµ f<1.
- C là nồng độ ion kim loại (ion g/l)
Nh vậy thực chất thay đổi hoạt độ chính là thay đổi nồng độ của các ion kim
loại bằng nhiều phương pháp.
- Thay đổi nồng độ bằng cách tăng giảm nồng độ ion kim loại tạo thành
hợp kim.
Ta có thể tăng nồng độ ion kim loại có điện thế âm hơn và giảm nồng độ ion
kim loại có điện thế dương hơn. Khi đó đường cong phân cực của các ion kim
loại sẽ thay đổi nh sau:
Hình 1: Sơ đồ đường cong phân cực khi giảm nồng độ ion kim loại có điện
thế dương hơn và tăng nồng độ kim loại có điện thế âm hơn (M
1
, M
2
) sang (M
1

’,
M
2
’) thành hợp kim (M
1
’- M
2
’).
7

Từ đồ thị đường cong phân cực ta thấy quá trình tăng hoặc giảm nồng độ là
trường hợp không được tối ưu. Mặt khác nồng độ không thể tăng đạt đến độ quá
bão hoà và cũng không thể giảm quá loãng.
Nếu nồng độ quá đặc, quá bão hoà sẽ làm cho líp mạ kết tủa to, thô, chủ yếu
kết tủa trên catốt là ion kim loại có điện thế dương hơn, không đạt yêu cầu mạ
hợp kim.Ngược lại nếu nồng độ quá loãng thì sẽ làm mất ý nghĩa kỹ thuật, khi đó
dòng giới hạn sẽ quá thấp nên tốc độ mạ xảy ra quá chậm, líp mạ sẽ thô thậm chí
bột bở.
Mặt khác quá trình thay đổi nồng độ làm thay đổi điện thế của các ion kim
loại rất Ýt, vì điện thế phóng điện của ion kim loại và nồng độ có quan hệ với
nhau qua hàm logarit. Nên phải thay đổi rất nhiều giá trị của hoạt độ a mới thay
đổi đáng kể điện thế phóng điện (ϕ
*
). Khi tăng hoạt độ a lần lượt lên 10, 10
2
,
10
3
lần thì thừa sè (RT/ nF)lna = (2,3RT/ nF)lga ở 20
o

C và n = 1 sẽ lần lựot
tăng bằng 0,058V; 0,116V; 0,188V nghĩa là thay đổi nồng độ rất nhiều mà điện
thế không chuyển dịch được bao nhiêu.
Nh vậy biện pháp thay đổi điện thế (ϕ
*
) của các ion kim loại khi mạ hợp kim
bằng cách thay đổi nồng độ không thể áp dụng được áp dụng rộng rãi , mà chỉ
mang tính chất điều chỉnh thêm.
- Phương pháp thay đổi điện thế phóng điện
ϕ
bằng cách dùng phức chất
Thay đổi điện thế phóng điện ϕ
*
bằng cách dùng phức chất là hiệu quả nhất
[1]. Trong dung dịch muối đơn, khi cho thêm chất tạo phức thì các ion kim loại
kết hợp với các ligan tạo phức thành các ion phức. Ion kim loại là ion trung tâm
trong nội cầu phức, nó bị phân li rất Ýt và đạt đến cân bằng với hằng số bền rất
lớn. Điều này không chỉ làm thay đổi hoạt độ a của các ion kim loại trong dung
dịch mà còn làm thay đổi cả động học của quá trình phóng điện, nghĩa là làm
thay đổi cả điện thế cân bằng ϕ
cb
và độ phân cực η. Trong dung dịch muối đơn
điện thế cân bằng của ion kim loại phóng điện trên catốt là:
8

Mcb
C
nF
RT
ln.

0
+=
ϕϕ
nhưng khi tạo phức thì điện thế cân bằng catốt dịch về
phía âm một giá trị đúng bằng
[ ]
1
/
ln.
−
XK
nF
RT
bk
[1].
Trong đó:
K
k/b
- Hằng số không bền của phức, thường <<1.
[X] - Nồng độ ligan tù do.
Trong dung dịch muối đơn ion kim loại chỉ bị hyđrat hoá, còn trong dung
dịch phức ion kim loại nằm trong nội cầu của phức, vì vậy hoạt độ của nó giảm
đi rất nhiều so với khi ở dạng muối đơn, làm điện thế dịch chuyển về phía âm rất
nhiều có khi đến (0,6 ÷ 0,8 V). Điều đó làm thay đổi vị trí tương đối của kim loại
khác so với vị trí của kim loại đã xác định ở dãy điện thế tiêu chuẩn, nên đã khắc
phục được các hiện tượng mà quá trình thay đổi nồng độ không thực hiện được.
Có nghĩa là ta có thể tạo ra điện thế phóng điện của hợp kim xảy ra đồng thời,
mặc dù hai kim loại có điện thế tiêu chuẩn rất khác xa nhau.
Các ligan tạo phức thường sử dụng là: cyanua (CN
-

), pyrophotphat (P
2
O
7
)
4-
,
amoniăc (NH
3
) Trong công nghệ mạ hợp kim hay sử dụng nhất là phức cyanua,
vì cyanua có khả năng tạo phức bền vững với nhiều kim loại và làm chuyển dịch
điện thế phóng điện của kim loại về phía âm rất nhiều, nhờ sự phân cực catốt
tăng nên líp mạ thu được khá mịn và đều ở mọi chỗ trên kim loại nền. Phức
cyanua đã đợc dùng để mạ hợp kim của các kim loại có điện thế rất khác xa nhau
nh: Cu-Zn, Cu-Sn, Sn-Zn, Au-Cu
Thay đổi điện thế phóng điện ϕ của hợp kim bằng cách dùng phức chất là
hiệu quả nhất, nhưng cũng cần phải lưu ý giống như trường hợp thay đổi nồng
độ, trong quá trình mạ hợp kim phải chọn ligan tạo phức bền với kim loại có điện
thế dương hơn và Ýt bền với kim loại có điện thế âm hơn sẽ dễ dàng đạt được
điện thế phóng điện đồng thời của chúng. Ví dụ minh hoạ theo hình 2
9


Hình 2: Sơ đồ đường cong phân cực khi chuyển từ dung dịch đơn (M
1
’, M
2
’)
sang dung dịch phức (M
1

, M
2
) để kết tủa đồng thời thành hợp kim M
1
-M
2
.
Theo hình vẽ, trong dung dịch muối đơn hai ion kim loại có điện thế phóng
điện cách xa nhau nên không tạo hợp kim. Khi chọn chất tạo phức có khả năng
tạo phức bền với M
1
,
hơn với M
2
,
thì hai đường cong phân cực dịch chuyển về
gần nhau hơn và có thể tạo được hợp kim.
Nếu dùng ligan tạo phức bền với ion kim loại có điện thế âm hơn và Ýt bền
với ion kim loại có điện thế dương sẽ làm cho quá trình kết tủa trên catốt không
có lợi cho mạ hợp kim.
1.1.1.2. Thay đổi quá thế phóng điện.
Quá thế phụ thuộc vào nhiệt độ nên thay đổi nhiệt độ T sẽ thay đổi cả ϕ
cb
và
quá thế η. Kim loại nào vốn có quá thế lớn, khi tăng nhiệt độ (T), quá thế sẽ giảm
được nhiều hơn do đó sẽ làm ảnh hưởng đến điện thế phóng điện đồng thời của
chúng.
- Thay đổi quá thế bằng phương pháp cho kim loại có điện thế dương hơn
phóng điện ở dòng giới hạn.
10

D
x
D
gh
M
2

Giả sử xét quá trình phóng điện của hai kim loại M
1
và M
2
, đường cong
phân cực của chúng có thể có các vị trí tương đối như hình vẽ sau

Hình 3: Sơ đồ đường cong phân cực khi kết tủa kim loại dương hơn (M
1
) tại
dòng giới hạn (D
gh
) của nó để thành hợp kim M
1
-M
2
Trên đường cong phân cực ta thấy điện thế phóng điện của hai kim loại M
1
và M
2
rất khác xa nhau. Kim loại M
1
có điện thế phóng điện ϕ

1
dương hơn rất
nhiều điện thế phóng điện ϕ
2
của kim loại M
2
. Quá trình điện phân ở điện thế ϕ
1
trên catốt chỉ có kim loại M
1
bắt đầu phóng điện, tiếp tục tăng phân cực catốt,
điện thế phóng điện tăng đến giá trị ứng với mật độ dòng D
x
thì quá trình phóng
điện trên catốt vẫn chỉ có kim loại M
1
phóng điện. Kim loại M
2
vẫn chưa đạt đến
điện thế phóng điện. Tiếp tục tăng phân cực catốt đến điện thế phóng điện ϕ
2
thì
ion kim loại M
2
bắt đầu phóng điện trên catốt, ion kim loại M
1
có sự phóng điện
ở dòng giới hạn. Nếu tiếp tục tăng phân cực catốt M
1
vẫn phóng điện với giá trị

không đổi D
gh
, trong khi mật độ dòng điện của kim loại M
2
tăng dần lên. Quá
trình kết tủa của kim loại M
1
ở mật độ dòng giới hạn thường cho líp mạ hợp kim
không tốt, líp mạ dễ bị gai, cây, bột. Cũng có một số hợp kim mạ được bằng phư-
11

ơng pháp này, đó là hợp kim Zn-Cd, Cu-Pb, từ dung dịch muối đơn của chúng,
với điều kiện là điện thế phóng điện của chúng chênh lệch nhau rất Ýt.
- Thay đổi phân cực bằng cách sử dụng chất hoạt động bề mặt.
Chất hoạt động bề mặt khi hấp phụ lên điện cực sẽ làm thay đổi phân cực
của ion kim loại. Tuy nhiên ảnh hưởng của nó tới các ion khác nhau không giống
nhau ( hình 4 ). Vì vậy có thể sử dụng chất hoạt động bề mặt chọn lọc để thay đổi
độ phân cực theo chiều hướng có lợi tạo thành hợp kim.
Đối với phương pháp dùng chất hoạt động bề mặt để làm thay đổi điện thế
phóng điện của ion kim loại cũng bị hạn chế vì nó chỉ dùng được trong quá trình
mạ bằng dung dịch muối đơn, khi kết tủa hai kim loại có điện thế chênh lệch
nhau quá xa thì phương pháp này khó có thể thực hiện được.

Hình 4: Đường cong phân cực khi cho chất hoạt động bề mặt làm cho đường
cong phân cực của kim loại M
1
dịch chuyển về phía âm hơn để kết tủa đồng thời
thành hợp kim M
1
’

-M
2
’
.
Từ sơ đồ đường cong phân cực khi cho chất hoạt động bề mặt ta thấy: đường
cong phân cực của kim loại có điện thế dương hơn phân cực về phía âm nhiều
hơn, còn đường cong phân cực của ion kim loại có điện thế âm hơn giảm phân
cực. Nh vậy trên đường cong phân cực chất hoạt động bề mặt làm cho kim loại
có điện thế âm hơn phân cực nhiều thì sẽ không có vùng điện thế chung cho hợp
12

kim. Chất hoạt động có thể sử dụng trong mạ hợp kim phải có tính chọn lọc, phải
tác dụng nhiều vào ion kim loại có điện thế dương hơn, làm tăng phân cực nhiều
hơn. Khi dùng chất hoạt động bề mặt có tính chọn lọc đối với ion kim loại có
điện thế dương hơn, nó sẽ làm tăng phân cực η của ion kim loại này khi phóng
điện trên catốt. Chất hoạt động tác dụng lên catốt và can thiệp có chọn lọc đến
tốc độ phóng điện của từng loại ion kim loại. Ví dụ: quá trình kết tủa hợp kim
Cu-Sn từ dung dịch sunfat có thêm gelatin, naphtol, tunol hoặc điphenyl amin thì
Cu
2+
sẽ bị ngăn cản mạnh hơn Sn
2+
[23].
1.1.2. Sự phóng điện đồng thời của các ion trong hệ có tương tác.
Quá trình phóng điện đồng thời của hai ion kim loại có ảnh hởng lẫn nhau,
vì vậy quá trình điện cực xảy ra nhiều khi không theo đúng như quy luật phóng
điện của ion dung dịch riêng rẽ.
Trong quá trình mạ hợp kim Ni-Fe, Cu-Ni, Cu-Zn các ion có điện thế âm
hơn phóng điện dễ dàng hơn so với khi phóng điện một mình và tốc độ phóng
điện cũng lớn hơn. Trong khi đó ion có điện thế dương hơn phóng điện trở nên

khó khăn hơn.
Trong quá trình mạ hợp kim Ni-Cu cả hai kim loại cùng bị kìm hãm khó
phóng điện, ngược lại khi mạ hợp kim Sn-Ni lại thấy cả hai ion đều phóng điện
dễ dàng hơn. Vì vậy không thể chỉ dùa vào sự phóng điện riêng rẽ của ion khi mạ
kim loại để phán đoán tốc độ phóng điện của nó khi mạ hợp kim mà phải xét đến
các yếu tố ảnh hưởng khác.
1.1.2.1. ảnh hưởng của bản chất và trạng thái nền.
Khi các ion kim loại phóng điện đồng thời trên catốt để tạo thành líp mạ hợp
kim M
1
-M
2
thì hợp kim này có thể là dung dịch rắn, hợp chất hoá học, hỗn hợp
cơ học và thành phần của nó có thể thay đổi nếu điều kiện điện phân biến động.
Khi mạ hợp kim M
1
-M
2
, các ion kim loại M
1
,M
2
thời gian đầu phóng điện trên
kim loại nền. Sau khi trên bề mặt kim loại nền hình thành một líp mạ hợp kim
13

M
1
-M
2

, kim loại M
1
và M
2
bắt đầu phóng điện lên nền mới là hợp kim M
1
-M
2
.
Khác với mạ kim loại đơn nguyên (lúc đầu kim loại mạ kết tủa trên bề mặt kim
loại nền, sau đó kim loại mạ kết tủa lên chính các tinh thể của nó), mạ hợp kim
gặp nhiều thay đổi khi từng ion kim loại hợp kim kết tủa lên bề mặt hợp kim làm
cho
212
21
1
/
/
MMM
MMM
−
−
≠
ηη
luôn có khả năng biến động về thành phần tỷ lượng,
do bản chất nền thay đổi nên đã làm cho η thay đổi. Vì η của từng ion kim loại
trên bề mặt nền hợp kim thay đổi nên hậu quả là làm cho kim loại có điện thế dư-
ơng hơn dễ phóng điện hơn gọi là quá trình khử phân cực, hoặc là khó phóng
điện hơn (phân cực thêm) hay gọi là siêu phân cực.
Mặt khác hiện tượng siêu phân cực có thể xảy ra đối với một hoặc hai cấu tử

nhưng ở mức độ khác nhau. Nhìn chung do bản chất nền thay đổi khi mạ hợp kim
đã làm thay đổi quá thế và tốc độ phóng điện tương đối của các cấu tử so với khi
mạ kim loại riêng biệt.
1.1.2.2. ảnh hưởng do sự biến đổi của líp điện tích kép.
Tốc độ phóng điện của ion kim loại hoặc hợp kim phụ thuộc vào lượng ion
trong líp điện tích kép. Nhưng quá trình phóng điện của ion kim loại trong líp
điện tích kép khi mạ kim loại khác với quá trình phóng điện của ion kim loại
trong líp điện tích kép khi mạ hợp kim. Mặc dù cùng một nồng độ M
1
+
nh nhau
nhưng khi mạ hợp kim nồng độ M
1
+
trong líp kép lại nhỏ hơn khi mạ kim loại,
nguyên nhân là do trong mạ hợp kim có các ion kim loại M
2
+
chiếm chỗ. Chính
điều này đã làm giảm tốc độ phóng điện của các ion khi phóng điện đồng thời và
làm thay đôỉ mối quan hệ giữa tốc độ phóng điện với điện thế điện cực. Khi điện
phân, nồng độ M
1
+
và M
2
+
trong líp kép giảm đi với tốc độ không bằng nhau và
được khuếch tán từ dung dịch vào để bù lại với tốc độ cũng không bằng nhau.
Nghĩa là thành phần líp kép luôn biến động và thay đổi. Khi trong líp kép ion kim

loại M
1
phóng điện với tốc độ lớn hơn ion kim loại M
2
thì nồng độ của ion kim
14

loại M
1
sẽ nghèo đi nhanh hơn, còn ion kim loại M
2
phóng điện chậm hơn nên
trong dung dịch ion kim loại M
2
vẫn còn nhiều. Kết quả là M
1
có thể sẽ siêu phân
cực khi kết tủa đồng thời. Ngoài ra sù thay đổi nồng độ của ion trong líp kép còn
chịu ảnh hưởng của kích thước ion, điện tích ion, khả năng hyđrat hoá của các
ion kim loại tham gia vào líp kép và khả năng thay đổi điện tích điểm không của
bề mặt khi tạo hợp kim.
1.1.2.3. ảnh hưởng của chế độ điện phân.
Mật độ dòng điện, nhiệt độ, khuấy đều ảnh hưởng đến chất lượng và thành
phần líp mạ trong quá trình điện phân.
- Tăng nhiệt độ thường làm giảm phân cực catốt (η
c
giảm), tăng khuếch tán,
khử hấp thụ, khử hyđrat hoá tăng hoạt tính bề mặt điện cực, hệ số không bền tăng
(K
kb

tăng ) Nhưng sự tăng giảm không giống nhau đối với từng ion kim loại,
cho nên khi tăng nhiệt độ, ion nào có khả năng khử phân cực nhiều hơn thì tốc độ
phóng điện sẽ tăng nhanh hơn và thành phần của nó trong hợp kim sẽ tăng lên.
Đường cong phân cực của từng kim loại có độ dốc khác nhau nên khi tăng
D
k
lên, tốc độ phóng điện của từng cấu tử tăng không bằng nhau. Cấu tử nào Ýt
phân cực hơn tức là đường cong phân cực dốc hơn khi tăng mật độ dòng điện mạ
sẽ phóng điện nhanh hơn và thành phần của nó trong hợp kim tăng lên. Khi kết
tủa đồng thời, ion nào dương hơn sẽ phóng điện với tốc độ lớn hơn nên trong líp
kép luôn nghèo ion này. Vì vậy nó thường bị khống chế bởi khuếch tán. Nh vậy
khuấy ảnh hưởng lớn đến kim loại có điện thế dương nhiều hơn.
1.1.3. Quá trình anốt trong mạ hợp kim
Trong mạ điện thờng dùng anốt hoà tan. Khi mạ hợp kim yêu cầu điện cực
anốt có khác so với khi mạ kim loại, vì thành phần của hợp kim kết tủa trên catốt
còn phụ thuộc vào tỷ lệ nồng độ ion kim loại trong dung dịch. Để giữ cho tỷ lệ
nồng độ ion kim loại trong dung dịch không bị biến động thì thường xuyên bổ
15

sung dung dịch hoặc dùng anốt hoà tan. Trong mạ hợp kim thường dùng ba loại
anốt.
1.1.3.1. Anốt hoà tan
Trong mạ hợp kim dùng anốt hoà tan phải có yêu cầu sau: anốt tan là anốt có
thành phần hợp kim giống nh hợp kim kết tủa trên catốt. Loại này rất thuận tiện
cho sản xuất, nó luôn giữ cho dung dịch ổn định về thành phần hợp kim. Nó có
nhược điểm là chỉ áp dụng được cho các hợp kim đồng thể (dung dịch rắn) còn
các hợp kim dị thể thường tan không đều làm cho tỉ lệ của các loại ion trong
dung dịch bị biến đổi dần. Trong quá trình hoà tan anốt hợp kim dị thể, kim loại
nào có điện thế âm hơn sẽ hoà tan trước do vậy dung dịch có xu hớng nghèo dần
ion kim loại có điện thế dương hơn làm sai lệch tỉ lệ nồng độ của hai ion kim

loại. Mặt khác hiệu suất dòng điện trên catốt không đồng đều trên mọi chỗ vì vậy
nồng độ dung dịch sẽ bị thay đổi.
Một số anốt có hiện tượng tự hoà tan trong dung dịch nên thờng cho hiệu
suất lớn hơn 100% làm cho nồng độ dung dịch đặc dần.
Trong nhiều trường hợp không thể chế tạo được hợp kim làm anốt hoặc quá
trình hoà tan anốt quá mất tương xứng với quá trình phóng điện trên catốt, nên
phải dùng anốt trơ.
1.1.3.2. Anốt trơ.
Anốt trơ trong mạ điện là anốt không hoà tan, trên anốt quá trình phóng điện
chính là quá trình thoát khí O
2
. Anốt trơ phải bền vững trong môi trường dung
dịch mạ, bền với quá trình ôxy hoá và dẫn điện tốt.
Khi sử dụng anốt này nồng độ ion kim loại trong dung dịch sẽ bị hao hụt, do
nó liên tục phóng điện trên catốt khi không có lượng ion kim loại nào từ anốt
được bù vào làm mất cân bằng trong dung dịch, dung dịch loãng dần, líp mạ sẽ bị
thay đổi cả về thành phần và tính chất Vì vậy cần phải định kỳ kiểm tra nồng
16

độ ion trong dung dịch để bổ sung các hoá chất để các ion kim loại luôn giữ
đúng tỷ lệ nồng độ giữa chúng theo yêu cầu.
Các loại anốt trơ thường được sử dụng là: anốt Pb, grafit, Pt, Ti mạ Pt Tuỳ
theo tính chất của dung dịch điện phân mà chọn anốt cho phù hợp.
Trong công nghệ mạ vàng và hợp kim vàng chủ yếu sử dụng anốt trơ vì
vàng rất đắt, các hợp kim vàng nhiều loại không phải là hợp kim đồng thể.
1.1.3.3. Anốt hỗn hợp.
Khi sản xuất anốt hợp kim gặp nhiều khó khăn thì có thể sử dụng anốt hỗn
hợp. Anốt hỗn hợp là anốt gồm hai kim loại nguyên chất có trong thành phần hợp
kim. Để đảm bảo nồng độ dung dịch hai ion kim loại trong bể mạ ổn định, tốt
nhất nên dùng hai hệ thống điều khiển riêng biệt. Hai hệ thống này điều khiển

dòng điện hoà tan của từng kim loại anốt, sao cho tỉ lệ hoà tan của chúng luôn ổn
định. Cũng có thể sử dụng anốt tan phối hợp với anốt không tan trong cùng một
bể mạ, khi đó ion của kim loại dùng anốt không tan được bổ sung bằng cách pha
thêm muối hoặc axit của nó. Ví dụ: Mạ hợp kim Ni-Cu thường dùng anốt Ni tan,
còn Cu
2+
được bổ sung vào dung dịch dưới dạng đồng sunfat để ổn định dung
dịch.
1.1.2. CÊu trúc của hợp kim điện giải [21], [26].
Cấu trúc của hợp kim điện giải có nhiều tính chất khác với hợp kim được
sản xuất bằng phương pháp hoả luyện. Hợp kim điện giải thường có cấu trúc nhỏ
mịn, độ cứng cao, độ lệch mạng lớn. Hợp kim điện giải và hợp kim hoả luyện
mặc dù có thành phần giống nhau nhưng tính chất cơ lý có thể hoàn toàn khác
nhau. Cấu trúc của hợp kim điện giải chỉ tương ứng với hợp kim hoả luyện khi
trong nó có dạng tinh thể phù hợp với giản đồ trạng thái của hợp kim hoả luyện.
Khi kết tinh tạo thành hợp kim hoả luyện còng nh điện giải có thể xảy ra kết
tinh riêng biệt hai kim loại hay tạo thành dung dịch rắn và pha trung gian. Nhưng
sù khác biệt căn bản là ở chỗ hợp kim điện giải luôn được tạo ra ở điều kiện xa
17

cân bằng nên thường ở trạng thái không tương ứng với cân bằng nhiệt động đó là
những pha không ổn định, vì vậy có thể có sự khác nhau hoàn toàn trên giản đồ
trạng thái của hợp kim tương ứng.
Hợp kim điện giải có khả năng tạo thành dung dịch rắn quá bão hoà mà hợp
kim hoả luyện không có. Các dung dịch rắn quá bão hoà có độ sai lệch mạng rất
lớn do sù thay đổi hằng số mạng khi tạo thành chúng.
Khi mạ hợp kim ngoài sự phóng điện của hai ion kim loại luôn xảy ra đồng
thời quá trình phóng điện của ion H
+
. Tuy phần lớn phân tử H

2
tạo thành được
thoát khỏi dung dịch bay vào không khí và một phần rất nhỏ hoà tan vào dung
dịch, nhưng vẫn có một lượng hyđro hoà tan vào hợp kim hay liên kết với chúng
tạo thành các hyđrit. Nguyên tử H hoà tan vào mạng tinh thể của kim loại như
mét proton, chúng nằm giữa các mạng, đặc biệt nhiều ở những mạng bị lệch lớn.
Những líp mạ có hyđro hoà tan hoặc có mặt các hydrit thường có ứng suất lớn,
độ cứng cao. Tuỳ thuộc vào bản chất kim loại mà khả năng tạo thành hợp chất
hyđrit và mức độ khuếch tán của nguyên tử H khác nhau. Vì vậy sự phóng điện
của ion H
+
trong mạ hợp kim sẽ làm tăng thêm sự sai lệch mạng của hợp kim đó.
Tóm lại, khi điện kết tủa hợp kim, quá thế trên catốt có ảnh hưỏng rất lớn
đến cấu tạo pha của kết tủa, hợp kim điện giải có khả năng chứa tất cả các pha
mà không phụ thuộc vào trạng thái cân bằng nh hợp kim hoả luyện. Điều đó làm
cho tính chất của líp mạ hợp kim nhiều khi rất khác với hợp kim hoả luyện tương
ứng. Nghiên cứu cơ chế tạo thành hợp kim phụ thuộc vào điều kiện điện hoá hình
thành ra nó là một hướng đi cần thiết và đúng đắn.
1.2. Mạ hợp kim Au-Cu trang sức.
1.2.1.Quá trình mạ Au nguyên chất
Có 3 loại dung dịch cyanua để mạ vàng: dung dịch kiềm, dung dịch trung
tính và dung dịch axit.
18

Các dung dịch mạ vàng cyanua đều có đặc điểm là Au
+
tạo phức với cyanua ở
dạng Au(CN)
2
-

làm nguyên liệu ban đầu để pha bể mạ. Ion Au
+
tạo phức bền
vững với nhóm CN
-
ngay cả trong môi trừơng axit:
Ngoài muối KAu(CN)
2
trong dung dịch thường có thêm K
2
CO
3
để tăng độ
dẫn điện và chống phân huỷ KCN. Trong dung dịch ion Au
+
ở dạng KAu(CN)
2
được phân ly hoàn toàn thành Au(CN)
2
-
.
KAu(CN)
2
-
= K
+
+ Au(CN)
2
-
Au(CN)

2
↔ Au
+
+ 2CN
-
K
Cb
= 10
-38,2
Vì vậy mạ vàng trong phức cyanua thường xảy ra với phân cực lớn, líp mạ mịn
và có thể mạ trực tiếp lên các nền: Cu, Ni, Ag mặc dù những kim loạI này có
điện thế âm hơn vàng.
Đã có nhiều nghiên cứu về cơ chế của quá trình mạ vàng trong dung dịch
cyanua, nhưng đều thống nhất là vàng phóng điện trực tiếp từ ion phức Au(CN)
2
-
,
quá trình xảy ra theo hai giai đoạn và kèm theo hấp phụ chất trung gian trên bề
mặt điện cực như sau. [13], [23].
Au(CN)
2
-
= Au(CN)
hấp phô
+ CN
-
Au(CN)
hấp phô
+ 1e = (AuCN)
-

hấp phô

(AuCN)
-
hấp phô
+ H
+
= Au + HCN↑
Quá trình catốt xảy ra theo phản ứng tổng như sau:
Au(CN)
2
-
+ 1e + 2H
+
= Au + 2HCN↑
Mét sè dung dịch mạ vàng nguyên chất được trình bày ở bảng 1

19


Bảng 1: Một số dung dịch mạ vàng nguyên chất [11], [12], [22], [5].
(Nồng độ các chất đều tính theo g/l)
Loại bể mạ
Tên hoá chất
Môi
trường
kiềm
Môi
trường
trung

tính
Môi
trường
axit
Bể vàng
Bohydri
d
Bể vàng
sunfit
Au
+
trong
KAu(CN)
2
2-20 8-20 2-7,5 5,8
Au
+
trong
K
2
AuSO
3
1,2-2,5
K
2
SO
3
90
KCN 10-15 6,5
K

2
CO
3
30
KOH 10-15 11,2
KBH
4
10,8
KH
2
PO
4
80
Kali citrat 70
Natri citrat 90
Citric axit 90
pH 12-13 6-8 4-4,5
Nhiệt độ mạ,
o
C
65-70 55 55 70 70
Mật độ dòng,
D
K
0,3-2 1-3 0,4-1 0,4-1 0,3-0,5
20

1.2.2 Mạ đồng nguyên chất
Trong công nghiệp đồng chủ yếu được kết tủa từ hai loại dung dịch là axit
và cyanua kiềm.

Trong dung dịch axit ion Cu
2+
nằm ở dạng muối đơn CuSO
4
, điện thế
tiêu chuẩn của đồng rất dương ϕ
o
Cu
2+
/Cu = +0,34V dương hơn cả hyđrô nên khi
mạ trong dung dịch này hiệu suất dòng điện đạt 100%. Do mạ trong dung dịch
muối đơn nên líp mạ thô, khả năng phân bố kém và không thể mạ trực tiếp lên
nền sắt. Những năm gần đây dung dịch mạ đồng trong môi trường axit đã được
sử dụng phối hợp với các phụ gia mạ bóng cho líp mạ rất bóng.
Để khắc phục phản ứng thế của Cu
2+
khi mạ đồng trong môi trường axit
với thép, người ta đã nghiên cứu các chất tạo phức với ion đồng. Trong số đó đầu
tiên phải kể đến là cyanua ( tạo thành phức Cu(CN)
3
2-
), pyrôphôtphát ( tạo phức
với Cu
2+
) hoặc các chất tạo phức khác như: EDTA, Etylendiamin (En), tatrat…
Các dung dịch mạ này cho líp mạ mịn, bóng (nêu sử dụng phụ gia mạ bóng), khả
năng phân bố tốt, đặc biệt có thể mạ trực tiếp lên nền sắt, làm líp mạ lót để mạ
các líp tiếp theo. Một số dung dịch mạ đồng được trình bày ở bảng 2
Bảng 2: Một số dung dịch mạ đồng ( Nồng độ tính theo g/l)
Hoá chất

Bể axít
Bể
pyrôphôtphá
t
Bể cyanua
CuSO
4
200-250 80-90
H
2
SO
4
70-80 350-370
CuCN 50-55
NaCN
tù do
20-25
NaCN
tổng
90-100
NaOH 15-20
K
4
P
2
O
7
NH
4
NO

3
20-25
Phô gia UBAC-1000 2-4
Nhiệt độ mạ,
o
C Thường 50-55 50-55
Mật độ dòng điện,
A/dm
2
1-3 0,5 0,5-0.8
21

1.2.3. Mạ hợp kim Au-Cu ứng dụng.
1.2.3.1. Líp mạ hợp kim trên cơ sở vàng và ứng dụng.
Sự phát triển và thay đổi của ngành thời trang, nhu cầu về màu sắc của các
mặt hàng trang sức đã thúc đẩy việc nghiên cứu đa dạng líp mạ vàng Để đạt được
nhiều tính năng của líp mạ vàng người ta đã nghiên cứu chuyển líp mạ vàng
thành líp mạ hợp kim vàng để mở rộng khả năng sử dụng. Đến nay đã có hơn 300
loại bể mạ vàng và hợp kim của vàng khác nhau đợc sử dông [12. Với mục đích
tăng vẻ đẹp, tăng độ chịu mài mòn người ta đã đưa vào líp mạ vàng các nguyên
tố như: Cu, Ni, Ag với hàm lượng khác nhau để tạo đợc líp mạ có gam màu
thay đổi từ vàng đỏ (hợp kim Au-Cu) đến vàng kim loại nguyên chất (Au-Cu),
vàng chanh (Au-Ni), thậm chí có màu trắng giống màu của Pt. Ngoài ra hợp kim
Au-Ni, Au-Cu màu vàng có độ cứng cao hơn, chịu mài mòn tốt hơn. Chỉ 1%
Co hay Ni tăng chống mài mòn lên 8-10 lần; 10% Cu hay Ni dùng trong vô
tuyến, tiếp điểm và nhóm mạ hợp kim Au-Co, Au-Ni được gọi chung là mạ
“vàng cứng”. Tính chất của một số líp mạ vàng hợp kim so sánh với líp mạ vàng
nguyên chất đợc giới thiệu ở bảng 3.
22

Bảng 3: Tính chất cơ lý của líp mạ vàng hợp kim [22].
% Au trong hợp kim
Độ cứng tế vi
(kG/mm
2
)
Độ bền mài mòn
100% Au 105 1
95% Au ( hk Au- Cuo) 290 10
90% Au ( hk Au-Cuo) 300 15
95%Au ( hk Au-Ag ) 140 3
90% Au ( hk Au-Ag ) 150 4
95% Au ( hk Au-Ni ) 200 7
90% Au ( hk Au-Ni ) 220 10
94% Au ( hk Au-Cu ) 150 1,3
73% Au ( hk Au-Cu ) 250 3,27
50% Au ( hk Au-Cu ) 250 4,1
Từ bảng 3 cho thấy nếu chỉ quan tâm đến yếu tố độ cứng, độ chịu mài mòn
thì líp mạ hợp kim của vàng với niken và coban có ưu việt hơn hẳn. Ngoài ra các
líp mạ này cũng cho màu vàng sáng bóng hấp dẫn. Vì vậy các líp mạ hợp kim
Au-Cu, Au-Ni, Au-Cu đang rất được các nơi trên thế giới nghiên cứu ứng dông.
1.2.3.2 Phân loại các líp mạ vàng và hợp kim vàng [11], [12].
Líp mạ vàng và hợp kim vàng được sử dụng trong các mục đích khác nhau,
tuy nhiên có thể phân chia làm 8 loại nh sau:
- A- vàng 24K với mục đích trang trí ( chiều dày líp mạ 0,5-1µm)
- B - vàng hợp kim trang trí các màu khác nhau ( chiều dày líp mạ 0,5-1 µm )
- C- líp mạ vàng hợp kim trang trí dày ( chiều dày líp mạ 5-100 µm ) hàm
lượng líp mạ có thể 19K - 18K
- D líp mạ vàng mềm có độ tinh khiết cao trong công nghiệp điện tử ( chiều
dày líp mạ 5-50 µm )

- E- líp mạ vàng dày, cứng, bóng trong công nghiệp điện tử 99,5% Au ( chiều
dày 5-50µm )
23

- F- líp mạ vàng hợp kim dày trong công nghiệp điện tử (chiều dày líp mạ 5-
100 µm )
- G- líp mạ vàng mạ lại, sửa chữa gồm vàng nguyên chất hoặc hợp kim bóng
( chiều dày 1- 20µm )
- H- hỗn hợp của các loại trên gồm líp mạ vàng và hợp kim vàng sử dụng
trong điêu khắc và kiến trúc.
Ngoài ra cũng có thể chia các líp mạ vàng và hợp kim vàng thành 5 nhóm
chính nh sau:
- Nhóm 1: mạ vàng và hợp kim trong dung dịch kiềm cyanua ( loại A-D một
số trường hợp từ F-H theo cách phân loại trên )
- Nhóm 2: mạ vàng cyanua trung tính cho líp mạ tinh khiết chất lượng cao
( loại D và G )
- Nhóm 3: mạ vàng axit cho líp mạ vàng và hợp kim bóng, cứng ( thường là
các loại B, C, E-G )
- Nhóm 4: dung dịch mạ không cyanua, dung dịch sunfit nói chung ( loại A-
D và F-H )
- Nhóm 5: hỗn hợp của các nhóm trên
Có hàng trăm công thức, thành phần dung dịch mạ thuộc các loại dung dịch
mạ nói trên. Việc lùa chọn một công thức mạ tùy thuộc vào tính chất vật lý, công
nghệ, yêu cầu thẩm mỹ của líp mạ. Tuy nhiên yếu tố kinh tế luôn luôn là yếu tố
quyết định vì vàng là một kim loại quý và đắt. Để quyết định lùa chọn một dung
dịch mạ cần thiết phải cân bằng các yếu tố sau:
- Giá của dung dịch mạ: gồm chi phí cần thiết cho phương pháp mạ và nồng
độ vàng của dung dịch.
- Tốc độ mạ và chi phí cho việc duy trì sản phẩm theo chất lượng mong
muốn.

24

- Tổn hao dung dịch: phụ thuộc vào nồng độ vàng trong dung dịch, thiết kế
dây chuyền ( mạ treo, thùng quay, dây chuyền liên tục hay mạ chọn lọc ) và
phụ thuộc vào thiết bị thu hồi vàng điện phân hoặc trao đổi ion.
- Chi phí cho việc kiểm tra và bảo dưỡng bể mạ: một số bể mạ có tốc độ cao
và hiệu suất dòng cao yêu cầu một chế độ phân tích kiểm tra rất nghiêm
ngặt.
- Chi phí cho việc ổn định lâu dài của bể mạ: các bể tốc độ cao và líp mạ có
độ tinh khiết đặc biệt cao thường mất mát dung dịch khá nhiều cho việc
định kỳ làm sạch do nhiễm bẩn.
- Giá của thiết bị và chi phí quản lý duy trì hoạt động của thiết bị, trong một
vài trường hợp phương pháp mạ quay hoặc thủ công lại có hiệu quả kinh tế
hơn cả dây chuyền tốc độ cao hoàn toàn tự động.
Giá của vàng luôn luôn biến động hàng ngày, hàng giê trong khi chi phí kim
loại này trong sản xuất chiếm tỷ trọng lớn vì vậy phải luôn theo dõi giá vàng trên
thị trường.
1.2.3.3 ứng dụng của líp mạ vàng và hợp kim vàng
*. Mạ hợp kim vàng cho mục đích trang trí [12], [11]
Mét phần rất lớn mạ vàng trang trí được ứng dụng trong lĩnh vực kim hoàn,
đồng hồ, các dụng cụ cá nhân, huân huy chương. Hầu hết các mặt hàng kim hoàn
( thường được gọi là “vàng nhẹ” ) được mạ một líp hợp kim vàng dày 0,5-1,5µm
trên líp mạ lót bóng thường là niken hoặc bạc. Các líp mạ này không cần sử dụng
bất kỳ một chất bóng nào, cấu trúc mịn bóng của líp mạ hợp kim và chiều dày líp
mạ mỏng trên một nền đã mạ bóng tạo nên sản phẩm có độ bóng cao. Là sản
phẩm mang tính thời trang và mốt nên loại sản phẩm này thay đổi liên tục theo
từng mùa và năm. Sự thay đổi lớn nhất là màu sắc líp mạ, có tới 30 sắc màu của
líp mạ hợp kim vàng đã được sử dụng. Điều đó đã dẫn tới có hàng trăm loại bể
25