CÔNG NGHỆ MẠ KIM LOẠI KẼM

Công Nghệ Mạ Kẽm
1.Tổng quan về kim loại
1.1 Khái niệm về sự ăn mòn kim loại
1.2 Phân loại các quá trình ăn mòn kim loại
1.2.1 Ăn mòn hóa học
1.2.2 Ăn mòn điện hóa
1.3 Tốc độ ăn mòn kim loại
1.4 Nhưng nhân tố ảnh hưởng đến sự ăn mòn kim loại
1.5 Những phương pháp bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn
1.5.1 Cách li kim loại với môi trường
1.5.2 Dùng hợp kim chống gỉ
1.5.3 Dùng chất chống ăn mòn
1.5.4 Dùng phương pháp điện hóa
2.Công nghệ mạ kẻm
2.1 Giới thiệu chung về kẻm và mạ kẻm
2.2 Cơ chế của quá trình mạ kẻm
2.3 Bản chất và yêu cầu của lớp mạ
2.4 Chuẩn bị bề mặt trước khi mạ
3 Quy Trình Công nghệ mạ kẻm
3.1 Quy trình mạ kẻm nóng
3.1.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào.
3.1.2 Cấp nguyên liệu liên tục vào dây chuyền.


3.1.3 Tẩy dầu mỡ và rỉ sét.
3.1.4 Gia nhiệt băng tôn trước khi xuống chảo.
3.1.5 Quá trình mạ kẽm
3.1.6 Quá trình làm nguội.
3.1.7 Thụ động hóa bề mặt.
3.2 Quy trình mạ kẻm lạnh ( Mạ điện)
3.3 Quy trình

3.3 Cơ sở của quá trình mạ điện
3.3.1 Mạ điện
3.3.2 Nguyên lí chung của quá trình mạ điện
3.4 Các dung dịch mạ kẻm
3.4.1 Dung dịch mạ kẻm cyanua
3.4.2 Dung dịch mạ kẻm zincat
3.4.3 Dung dịch mạ kẻm muối Amon
3.4.4 Dung dịch mạ kẻm không có Amon
4 Phương hướng phát triện công nghệ mạ hiện nay
5 Kết luận


Lời nói đầu
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, thiệt hại gây nên bởi sự ăn mòn kim loại ngày
càng lớn. Vi dụ, năm 1949 thiệt hại do ăn mòn tại Mỹ là 5 tỷ đô la tương đương với 2,1%
tổng sản phẩm quốc nội, năm 1975 là 70 tỷ đôla tức 4,2% tổng sản phẩm quốc nội, năm
1982 là 126 tỷ đôla. Những số liệu kể trên chỉ là thiệt hại kinh tế trực tiếp. Thiệt hại kinh tế
gián tiếp còn hơn nhiều đó là:
- Nhà máy phải ngưng sản xuất để thay thế chi tiết hoặc thiết bị hư hỏng do ăn mòn.
Thiệt hại này lớn hơn giá trị của thiết bị hư hỏng rất nhiều. Ví dụ ngừng nhà máy
điện nguyên tử có thể gây thiệt hai tới hàng triệu đôla/ngày.
- Rò rỉ các thùng chứa, đường ống làm mất sản phẩm và mất an toàn vận hành phá
hủy môi trường.
- Giảm hiệu suất làm việc của thiết bị. Ví dụ, sự tích tụ của sản phẩm trong các ống
trao đổi nhiệt làm giảm hiệu quả truyền nhiệt.
- Các sản phẩm ăn mòn có thể làm bẩn các sản phẩm cần điều chế.
- Nhiều khi phải thiết kế các thiết bị lớn hơn mức cần thiết vì chưa có các số liệu tin
cậy về ăn mòn.
Sơn và mạ điện là một phương phương pháp rất có hiệu quả để bảo vệ kim loại khỏi
sự ăn mòn trong môi trường xâm thực và trong khí quyển. Trong đó mạ kẽm là một ứng

dụng quan trọng của mạ điện để bảo vệ vật liệu khỏi bị ăn mòn. Vì thế, trong bài báo cáo
này sẽ trình bày chi tiết về kỹ thuật Mạ kẽm
1.Tổng quan về kim loại
1.1. Khái niệm về sự ăn mòn kim loại
Sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hóa học hoặc điện hóa của kim loại với môi
trường xung quanh gọi là sự ăn mòn kim loại.
Kết quả là kim loại sẽ bị oxi hóa thành các ion dương và sẽ mất đi những tính chất quý báu
của kim loại
M – ne

Mn+

1.2. Phân loại các quá trình ăn mòn kim loại
Phân loại các quá trình ăn mòn kim loại, người ta có thể phân loại ăn mòn theo nhiều
cách khác nhau. Có cách phân loại ăn mòn ở nhiệt độ cao và ở nhiệt độ thấp hoặc có cách
phân loại ăn mòn khô và ăn mòn ướt.
Trong bài báo cáo này, nhóm chúng em phân loại ăn mòn theo cơ chế phản ứng và sự
ăn mòn kim loại được chia làm hai loại chính:
1.2.1. Ăn mòn hóa học
Ăn mòn hóa học còn gọi là ăn mòn khô gây ra bởi phản ứng hóa học của kim loại với
môi trường xung quanh. Ví dụ, kim loại được nung ở nhiệt độ cao trong môi trường chưa
chất xâm thực như O2,S2,Cl2…
Me+1/2O2

MeO

Trong đó Me là kim loại
Bản chất của ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa khử, trong đó các electron của kim loại
được chuyển trực tiếp sang môi trường tác dụng.

1.2.2. Ăn mòn điện hóa
Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại do hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện
ly tạo nên dòng điện.
Ví dụ: Phần vỏ tàu biển chìm trong nước, ống dẫn đặt trong lòng đất kim loại tiếp xúc với
không khí ẩm…Do vậy, ăn mòn điện hóa là loại ăn mòn kim loại phổ biển và nghiêm trọng
nhất.
*Các điều kiện ăn mòn điện hóa
- Các điện cực phải khác chất nhau: Có thể là cặp kim loại khác nhau, cặp kim loại- phi kim
(C ), cặp kim loại- hợp chất hóa học ( Fe3C). Trong đó kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ là
cực âm.Như vậy kim loại nguyên chất khó bị ăn mòn điện hóa.
- Các điện cực phải tiếp xúc với nhau ( hoặc trực tiếp hoăc gián tiếp qua dây dẫn).
- Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện ly
*Cơ chế ăn mòn điện hóa
Sự ăn mòn điện hóa của kim loại gồm 3 quá trình cơ bản:
- Quá trình anot: quá trình Anot là quá trình oxi hóa điện hóa, trong đó kim loại chuyển vào
dung dịch dưới dạng cation Mez+ và giải phóng điện tử: kim loại bị ăn mòn.
Mez+ + ze

Me

- Quá trình catot: quá trình catot là quá trình khử điện hóa, trong đó chất oxi hóa nhận điện
tử do kim loại bị ăn mòn nhường cho điện tử.
Ox + ze

Red

Red: dạng khử liên hợp của Ox
Trong môi trường nước Ox thường là H+ hoặc O2. Nếu Ox là H+ thì quá trình catot sẽ là :
H+ + e

H hấp phụ

H hấp phụ + H hấp phụ

H2

Trong trường hợp này ta gọi là sự ăn mòn với chất khử phân cực Hydro
Nếu Ox là O2 thì
-Trong môi trường axit, quá trình catot sẽ là
O2 + 4H+ + 4e

H2 O

-Trong môi trường trung tính hoặc kiềm, quá trình catot sẽ là


O2 + H2O + 4e

4OH-

-Quá trình dẫn điện:
Các điện tử do các kim loại bị ăn mòn giải phóng sẽ đi từ anot đến catot,còn các ion
di chuyển trong dung dịch.
Như vậy, quá trính ăn mòn kim loại xảy ra đồng thời với sự xuất hiện dòng điện giửa hai cực
khác nhau của kim loại. Vùng kim loại bị hòa tan đóng vai trò là cực âm (-) anot, vùng kia
đóng vai trò là cực dương (+) catot.
1.3. Tốc độ ăn mòn kim loại
Tốc độ ăn mòn có thể đo bằng các đại lượng sau:
* Tổn thất trọng lượng:

Tổn thất trọng lượng là trọng lượng kim loại trên đơn vị bề mặt trong đơn vị thời gian:
P=

m1 − m2
S .t

m1, m2 là mẫu kim loại trước và sau bị ăn mòn (mg)
S: diện tích bề mặt kim loại (dm2)
t: thời gian (s)
Độ thâm nhập P: Tính bằng chiều sâu trung bình kim loại bị ăn mòn trong một năm.
P = 8.76

G
ρ

Trong đó, G: khối lượng vật liệu bị ăn mòn (g/m2.h)
ρ : khối lượng riêng của kim loại (kg/m3)
1.4. Những nhân tố ảnh hưởng đến sự ăn mòn kim loại
* Ảnh hưởng của bản chất kim loại
Tính chống ăn mòn kim loại liên quan đến điện thế tiêu chuẩn, hoạt độ hóa học của
kim loại. Điện thế tiêu chuẩn của kim loại càng âm thì hoạt độ hóa học càng cao, kim loại
càng dễ bị ăn mòn. Tuy nhiên có những kim loại (như crom, niken), điện thế tiêu chuẩn càng
âm, hoạt độ hóa học cao nhưng tính bền ăn mòn tốt. Đó là do trên bề mặt hình thành lớp
màng oxi hóa kín, rất mỏng, có thể bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn. Như vậy gọi là sự thụ
động hóa kim loại.
Tính chống gỉ của kim loại còn liên quan đến hàm lượng tạp chất và độ bóng của nó.
Tạp chất của kim loại càng nhiều tính chống gỉ của nó càng kém. Độ bóng của kim loại càng
cao, tính chống gỉ càng tốt.
* Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn tới sự ăn mòn. Nhiệt độ càng cao, hoạt độ hóa học của

kim loại và dung dịch tăng, do đó làm tăng sự ăn mòn.
* Ảnh hưởng của môi trường ăn mòn.
Tính chống gỉ của nguyên liệu có quan hệ trực tiếp tới môi trường ăn mòn. Trong
những môi trường khác nhau, tính ổn định của kim loại cũng khác nhau.
Ví dụ: Vàng ổn định trong nhiều dung dịch nhưng bị ăn mòn trong nước cường toan.
1.5. Những phương pháp bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn
1.5.1. Cách li kim loại với môi trường


Dùng những chất bền vững với môi trường để phủ ngoài mặt những vật bằng kim
loại. Những chất phủ ngoài thường dùng là:
- Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, men, hợp chất polime
- Một số kim loại như crom, niken, đồng , kẽm, thiếc…(Phương pháp tráng hoặc mạ
điện).
- Một số hợp chất hóa học bền vững như oxit kim loại,photphat kim loại( phương
pháp tạo màng )
1.5.2. Dùng hợp kim chống gỉ
- Chế tạo những hợp kim không rỉ trong môi trường không khí môi trường hóa
chất như Fe-Cr-Ni
1.5.3. Dùng chất chống ăn mòn
- Thêm một lượng nhỏ chất chống ăn mòn vào dung dịch axi có thể làm giảm
tốc độ ăn mòn kim loại xuống hàng trăm lần
1.5.4. Dùng phương pháp điện hóa
Người ta nối kim loại này với kim loại khác có tính khử mạnh hơn
2. Công nghệ mạ kẽm
2.1. Giới thiệu chung về kẽm và mạ kẽm
Kẽm (Zn) là kim loại trắng xám, trọng lượng nguyên tử 65,38 trọng lượng riêng γ=7,2,
đương lượng điện hóa của Zn2+ 1,219, nhiệt độ nóng chảy 419,50C. Giòn ở nhiệt độ thường,
dẻo ở 100-150 0C ; Giòn và dể tán thành bột ở nhiệt độ lớn hơn 250 0C. Kẽm là kim loại hoạt
động, là chất khử mạnh; nhưng bền trong nước, trong không khí ẩm vì khi đó chúng được

che kín bằng các hợp chất oxyt và cacbonat. Điện thế tiêu chuẩn -0,763 V nên là lớp mạ
anod đối với thép, đồng, kền và bảo vệ chúng rất tốt. Tốc độ ăn mòn kẽm mỗi năm khoảng
1-1,5 µm ở nông thôn, 1,5-2 µm ở vùng nhiệt đới ẩm, 6-8 µm ở vùng công nghiệp; Ở vùng
biển kẽm bị ăn mòn rất mạnh. Vì vậy thường mạ kẽm để bảo vệ sắt, thép dùng trong khong
khí, dưới đất, trong nước ngọt. Khi cần chiều dày lớp mạ lớn hơn 100 µm nên dùng phương
pháp phun, phun nóng,.. chỉ khi cần chiều dày nhỏ hơn 100 µm mới nên dùng phương pháp
mạ điện. Chiều dày lớp mạ điện kẽm được qui định trong các tiêu chuẩn nhà nước hoặc tiêu
chuẩn của nhà sản xuất và thường dao động trong giới hạn sau:
-

Làm việc môi trường ăn mòn rất mạnh (RM) phải mạ dày 36-42 µm
Làm việc môi trường ăn mòn mạnh (M) phải mạ dày 25-30 µm
Làm việc môi trường ăn mòn trung bình (V) phải mạ dày 12-15 µm
Làm việc môi trường ăn mòn yếu (Y phải mạ dày 3-5 µm
Mạ kẽm cho ốc vít và các bộ phận lắp ghép chỉ nên dày 4-7 µm
Mạ kẽm cho các công trình vĩnh cửu có quy định riêng.
Thường mạ kẽm từ dung dịch đơn: sunfat, floborat,…hoặc dung dịch phức: xyanua,
zincat, amoniacat,pyrophotphat,…khả năng phân bố của chúng được xếp theo
thứ tự sau: xyanua( 25 ) > polyetylenpolyamin > pyrophotphat (pH 3,3; 50 ) >
amoniacat (pH 6,8; 20

) > floborat ( 20

) > sunfat( 25

).


2.2. Cơ chế của quá trình mạ kẽm
* Sắt – kẽm là một cặp điện cực

* Zn có tính khử mạnh hơn nên lớp kẽm là cực âm, cực dương lúc này là tấm sắt, hai
điện cực này tiếp xúc trực tiếp với nhau và tiếp xúc với môi trường chất điện ly. Như vậy Zn
sẽ bị ăn mài điện hóa:
Ở cực âm: Các nguyên tử Zn bị oxy hóa thành Zn2+
Zn – 2e

Zn2+

Các ion này tan vào dung dịch điện li và kết hợp với OH − tạo thành hidroxit
kẽm Zn(OH)2.
ở cực dương: các ion hidro của dung dịch điện li chuyển đến cực dương, tại
đây chúng bị khử thành hidro tự do, sau đó thoát ra khỏi dung dịch điện li:
2H+ + 2e

H2

Ngoài ra trong nước còn một lượng O2 bị khuếch tán vào nên ta còn có quá trình catot
là: O2 + 4H+ 4e
2H2O
Và cứ như thế lớp kẽm bị ăn mòn kể cả khi lớp kẽm bị trầy xước để lộ lớp sắt
ra ngoài
2.3. Bản chất và yêu cầu của lớp mạ
- Lớp mạ phải bám chắc vào kim loại nền, không bị bong ra
- Lớp mạ có kết tủa mịn
- Lớp mạ bong dẻo, độ cứng cao.
- Lớp mạ có đủ độ dày nhất định
3. Quy trình công nghệ mạ kẽm
3.1. Quy trình mạ kẽm nóng

Kiểm tra nguyên liệu
đầu vào

Lưu kho

Cung cấp nguyên liệu
vào dây chuyền

Kiểm tra sản phẩm

Tẩy dầu mỡ rỉ sét

Sấy khô

Gia nhiệt

Thụ động hóa bề mặt

Mạ kẽm

Làm nguội

3.1.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào.
Cân cuộn tôn đen, ghi và lưu các số liệu như: trọng lượng cuộn lý thuyết (của nhà sản
xuất) và thực tế (trọng lượng khi đem cân), trọng lượng bao bì, qui cách và loại tôn ( tôn
mềm hay tôn cứng) vào sổ theo dõi chất lượng tôn đen.
Kiểm tra chất lượng tôn đen:
Kiểm tra sơ bộ: qui cách, nguồn gốc xuất xứ.
Tháo bỏ bao bì và kiểm tra bên trong nguyên liệu, đối với các cuộn không đạt tiêu chuẩn
như bị méo, bị giản biên, giản bụng, rỉ sét nặng.

Trong quá trình mạ phải thường xuyên theo dõi chất lượng tôn đen (mức độ dầu mỡ, giãn
biên, giãn bụng, đứt nối giữa cuộn,…).
3.1.2 Cấp nguyên liệu liên tục vào dây chuyền.
Sau khi nguyên liệu đã đạt tiêu chuẩn để mạ, nguyên liệu được đưa vào thiết bị xả cuộn và
nối vào cuộn cũ để cấp tôn liên tục cho dây chuyền.
3.1.3 Tẩy dầu mỡ và rỉ sét.
Trước khi tôn được đưa vào mạ phải qua công đoạn tẩy dầu mỡ và rỉ sét, công đoạn này bao
gồm 4 phần:
Dùng hóa chất tẩy dầu mỡ: Trước tiên băng tôn được đi qua 1 bể nhúng có nồng độ từ 23-40
điểm, được kích hoạt nhiệt độ bằng hơi nước đạt từ 60 – 80 0C, sau đó qua hai buồng phun.
Buồng phun được phun bằng hệ thống bơm nước áp lực cao kết hợp với một hàm lượng nhỏ
chất tẩy dầu kéo từ bể nhúng qua, phun lên lên cả 2 mặt của băng tôn và dung cặp trục chà
bằng cước để tẩy sạch phần dầu mỡ trên bề mặt tôn.
Sau khi đã đi qua hai buồng phun, băng tôn tiếp tục qua 1 buồng phun nước nóng ở nhiệt độ
từ 60 – 800C để rửa sạch dầu mỡ cùng hóa chất trên băng tôn.
Kết thúc công việc tẩy dầu mỡ, băng tôn được đi vào 1 bể dung dịch HCl với nồng độ từ 10
– 20% tùy theo mức độ rỉ sét của tôn để tiến hành tẩy rỉ sét.
Qua 3 vị trí tẩy rửa trên, lúc này băng tôn tiếp tục đi qua một bể nước để tráng rửa thành
phần acid còn lại, sau đó qua buồng phun bằng nước nóng rồi lại qua 1 bể nước để tráng rửa
lần cuối và được vắt khô bằng một cặp trục cao su trước khi qua công đoạn sấy.
3.1.4 Gia nhiệt băng tôn trước khi xuống chảo.
Sau khi tẩy rửa sạch sẽ bề mặt, băng tôn được đưa qua một lò sấy nhiệt trực tiếp nhằm mục
đích nâng nhiệt độ băng tôn lên khoảng 2000C để tránh sự mất nhiệt gây hại cho chảo mạ.
3.1.5 Quá trình mạ kẽm
Đây là công đoạn quan trọng nhất của dây chuyền.
Băng tôn sau khi đạt đến nhiệt độ 180~2000C sẽ đi qua ngăn chứa trợ dung (Ammonium
Chloride và một số kim loại khác như Antimon, Alummium,…) để tẩy sạch bề mặt lần cuối,
làm tăng độ bóng sáng của bề mặt kẽm và cơ tính lớp mạ kẽm…

Sau đó băng tôn đi qua ngăn chứa kẽm và cuối cùng là đi qua cụm thiết bị dao gió để hoàn
tất quá trình mạ kẽm. Độ dày mỏng của lớp mạ kẽm được kiểm soát thông qua cụm thiết bị
dao gió này.
3.1.6 Quá trình làm nguội.


Khi băng tôn được mạ phủ một lớp kẽm theo yêu cầu, lúc này băng tôn còn nóng và được
làm nguội nhờ hệ thống ống gió và quạt nguội gắn ở phía trên dàn làm nguội. Sau khi qua
công đoạn làm nguội bằng gió, lúc này nhiệt độ của băng tôn vẫn còn khá cao.
Vì vậy băng tôn được chạy qua một bể nước làm nguội để giảm nhiệt xuống còn khoảng 60
– 800C, đồng thời tráng rửa nhừng hỗn hợp muối, bụi kẽm và các tạp chất khác bám trên bề
mặt tôn mạ nhằm giữ cho bề mặt tôn mạ được sạch sẽ trước khi qua công đoạn thụ động hóa.
3.1.7 Thụ động hóa bề mặt.
Sau khi được làm nguội và rửa sạch bằng bể nước, băng tôn được vắt khô bằng một cặp trục
cao su và tiếp tục qua bể thụ động hóa, tại đây băng tôn được nhúng trong bể dung dịch
cromat với nồng độ từ 3 – 7 điểm (3% - 7%), nhiệt độ từ 55 0 – 650C. Băng tôn đã mạ kẽm
khi đi qua bể thụ động được phủ một lớp chromate vô định hình trên bề mặt tôn để tăng khả
năng chống gỉ cho bề mặt tôn, sau đó được vắt khô nhờ cặp trục cao su trước khi đi qua công
đoạn làm khô.
*Ưu và nhược điểm của phương pháp.
Ưu điểm.
Tấm kim loại được bảo vệ hoàn toàn, thời gian sử dụng lâu tới 50 năm, lớp kẽm này chịu
được lực va đập lớn, chống thấm, chống được tia cực tím.
Nhược điểm.
Phương pháp này đòi hỏi phải đầu tư dây truyền khép kín với chi phí khá cao, lượng kẽm
lớn gây lãng phí nên chỉ áp dụng cho một số loại tôn đặc biệt.
3.2. Quy trình mạ kẽm lạnh (mạ điện)


Xử lý bề mặt

Pha dung dịch kẽm

Phun phủ lần 1

Phun phủ lần 2

Sấy

Thành phẩm
3.3. Cơ sở của quá trình mạ điện
3.3.1 Chuẩn bị về mặt trước khi mạ
Trước khi đưa vào bể mạ chi tiết phải hoàn toàn sạch, nghĩa là làm sao để bề mặt lộ cấu trúc
của nó, và lớp mạ tiếp theo sắp xếp, liên kết chặt chẽ vào cấu trúc đó. Như ta đã biết, cấu
trúc bề mặt thường bị xô lệch đi, khác với cấu trúc bên trong của kim loại, liên kết ở bề mặt
khác ở bề trong, thường hình thành oxit kim loại trên bề mặt, lớp oxit dù dày hay mỏng cũng
cản trở cho sự phóng điện, giảm khả năng liên kết và dẫn đến lớp mạ không bám chắc vào
kim loại nền. Mặt khác bề mặt kim loại dễ hấp phụ nước, dầu mỡ và các chất hoạt động bề
mặt khác dẫn đến khả năng liên kết lớp mạ với kim loại nền kém. Do đó chất lượng lớp mạ
phụ thuộc nhiều vào khả năng làm sạch bề mặt chi tiết. Qui trình gia công bề mặt thông
thường theo các bước sau:
3.3.1.1 Gia công cơ học
Tùy theo chi tiết ban đầu có thể tiến hành gia công cơ học khác nhau:
Mài thô: làm sạch hoàn toàn lớp gỉ (đặc biệt là thép có lớp gỉ dày, lớp oxit nhân tạo
khi chế tạo) sử dụng đá mài, hay phớt mài có gắn bột mài cứng có kích thước hạt khác nhau,
độ cứng khác nhau tùy theo chi tiết mạ, nếu không thực hiện mài thì có thể thực hiện phun
hạt (phun cát) mài vào chi tiết để lớp gỉ bong ra. Sau khi mài thô, chi tiết đã sạch rỉ song bề
mặt vẫn còn thô.
Mài tinh: hạt mài mịn hơn làm cho các chi tiết bằng phẳng hơn và độ chính xác cao
hơn.

Đánh bóng: dùng các phớt đánh bóng để bề mặt chi tiết bóng sáng lên, tùy theo yêu
cầu phải đạt được độ bóng cần thiết. Ngoài đánh bóng cơ học còn có các phương pháp đánh
bóng khác như: đánh bóng điện hóa, hay hóa học cũng cho độ bóng cao. Đối với các chi tiết
nhỏ, dạng hình học khác nhau thì có thể dùng thùng quay kết hợp cơ học (các chi tiết va đập
vào nhau, hay các hạt mài) và hóa học.
3.3.1.2 Gia công hóa học và điện hóa học:
Các chi tiết đã đánh bóng thật kĩ rồi sẽ tiến hành gia công hóa học hay điện hóa học.
Mục đích để làm sạch dầu mỡ bám lên vật mạ, hay làm sạch lớp gỉ mỏng hình thành trong
quá trình gia công cơ học.
Tẩy dầu mỡ
- Tẩy dầu mỡ hóa học trong dung dịch kiềm (xem sổ tay mạ). Mỡ có gốc thực vật
(các axit béo) khi kết hợp với kiềm sẽ xà phòng hóa và dễ tan trong dung dịch.
Ví dụ:
C17H35COOH + NaOH = C17H35COONa + H2O
Axit stearic
Xà phòng
(C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH = 3(C17H35COONa) + C3H5(OH)3
Stearic
Xà phòng
Glyxerin
- Nếu dầu mỡ có nguồn gốc khoáng (từ chế biến dầu mỏ) sẽ không tham gia phản ứng
trên, hiệu quả làm sạch không cao do đó phải dùng dung môi hữu cơ, để hòa tan dầu mỡ. Chi
tiết được nhúng vào dung môi, lấy ra, dung môi sẽ bay hơi và kim loại hoàn toàn sạch. Tùy
theo kim loại mà chọn dung môi khác nhau. Người ta có thể đưa hơi dung môi vào thiết bị
kín chứa các chi tiết cần tẩy, hơi dung môi ngưng tụ trên bề mặt chi tiết, hòa tan dầu mỡ và
chảy xuống. Dầu mỡ và cặn bẩn được tách ra ở thiết bị bay hơi. Thực hiện theo phương pháp
này bề mặt sạch, ổn định, có thể tự động hóa hoàn toàn.
Tẩy dầu mỡ theo phương pháp điện hóa

Dung dịch sử dụng là dung dịch kiềm, chi tiết có thể treo ở catot hay anot nhưng catot
phổ biến hơn.
Cơ chế tách dầu mỡ như sau:
* Theo lí thuyết hấp phụ: các chất hữu cơ trung tính hấp phụ ở vùng điện thế điểm
không tích điện EZ khi phân cực catot hay anot, nghĩa là điện thế khá xa với điện thế E Z thì
hấp phụ phân tử nước mạnh hơn và các chất hữu cơ sẽ bị đẩy ra dung dịch.
* Theo lí thuyết về sức căng bề mặt: khi phân cực catot hay anot thì sức căng bề mặt
sẽ giảm và các chất hữu cơ sẽ bị đẩy ra kết hợp thành giọt, các bọt khí thoát ra nhanh chóng
nổi lên bề mặt kéo theo các giọt dầu mỡ li ti và đưa đi theo dung dịch chảy tràn.
* Theo phản ứng điện hóa hữu cơ: một số chất có thể bị phá hủy trên điện cực thành
chất có mặt cacbon thấp bay hơi hay hòa tan có thể phản ứng tạo thành các chất trung gian,
tác dụng với oxi hay hydro mới sinh, H + hay OH − ở sát điện cực và thay đổi tính chất hóa
của dầu mỡ, dẫn đến khả năng hấp phụ trên kim loại giảm.
Tẩy gỉ
Tẩy gỉ theo phương pháp hóa học hay điện hóa học:
Sau khi đánh bóng và tẩy dầu mỡ, thì bề mặt kim loại có lớp gỉ rất mỏng, trước khi
mạ phải làm sạch hoàn toàn hay làm hoạt hóa bề mặt để mạng lưới tinh thể kim loại nền
nhận nguyên tử mới vào mạng tinh thể của mình mà không qua một lớp trung gian nào.
Người ta gọi là tẩy nhẹ, thường tiến hành trong dung dịch axit loãng thời gian rất ngắn 510s. Sau khi tẩy, rửa kĩ phải mạ ngay. Có thể tiến hành tẩy trên anot rửa và mạ ngay, nếu chi


tiết có lớp gỉ dầy không thực hiện được bằng gia công cơ học như trên, người ta có thể lấy
lớp gỉ đi bằng phương pháp hóa học trong dung dịch axit.
Phản ứng hóa học xảy ra giữa oxit hydroxit với axit đồng thời kim loại nền cũng tác
dụng với axit, hydro thoát ra khá nhiều tiêu hao axit lớn và gây ô nhiễm môi trường. Trong
dạng tẩy axit có thể cho các chất ức chế khác nhau (xem chất ức chế ăn mòn trong sách “Ăn
mòn và bảo vệ kim loại”).
Tác dụng của chất ức chế ngăn cản quá trình hòa tan kim loại thoát H 2, nhầm giải
quyết các vấn đề:
* Giảm độ dòn hydro cho vật liệu

* Tiết kiệm axit, và giảm độ ô nhiễm môi trường
3.3.1.3 Vấn đề rửa
Sau mỗi lần gia công hóa học đều phải rửa nước lạnh hay nước nóng. Mục đích rửa:
- Làm sạch các hóa chất mang theo lên bề mặt chi tiết làm tiêu hao và ảnh hưởng đến
dung dịch phía sau.
- Chi tiết mạ phải hoàn toàn sạch các tạp chất cơ học và hóa học.
- Các loại nước rửa và hình thức rửa.
- Nước rửa được thu hồi, tái sử dụng hay thải bỏ thông qua hệ thống xử lý. Thông
thường, sau khi mạ (crôm, vàng, bạc,...) nước được xử lý thu hồi hóa chất, xử lý và thải.
- Có thể nhúng, chảy tràn, phun nước, lượng nước sử dụng khá lớn.
3.3.1.4 Các phương pháp gia công khác.
- Trong công nghệ mạ hiện nay, thường dùng phương pháp siêu âm để làm sạch bề
mặt chi tiết mạ. Phương pháp này có thể làm sạch dầu mỡ, làm sạch oxit mỏng, hay các hạt
rất nhỏ nằm trong khe hẹp. Sóng siêu âm do dao động cơ học với tần số rất cao tạo nên (dao
động biến thành dao động cơ qua chất điện môi đặc biệt).
3.3.2. Mạ điện
Mạ điện là phủ một lớp kim loại có tính chất mong muốn ( Cu,Ag,Ni,Cr ) lên kim loại nền,
hay các vật liệu khác theo phương pháp điện hóa. Sơ đồ nguyên tắc như hình sau

N: Nguồn điện một chiều


A:anôt (+)
C:catôt (-)
M:lớp mạ
Với : A- kim loại cần mạ anôt hòa tan (Cu,Zn,Ni,…) hay không hòa tan (Cr)
C- vật cần phủ
E- dung dịch có chứa ion phù hợp với kim loại cần mạ có thể là dung dịch
muối đơn ( NiSO4), muối phức [Au(CN)2]-2
3.3.3. Nguyên lý chung của quá trình mạ điện

- Chuyển chất phóng điện đến bề mặt catôt do các hình thức chuyển chất ( Khuếch tán, điện
di đối lưu)
- Hấp phụ các chất lên bè mặt catôt
- Thực hiện quá trình phóng điện
- Sắp xếp và hoàn thành mạng lưới tinh thể kim loại
Quá trình điện xảy ra có thể tóm tắt như sau”
Quá trình catôt
Mn+ + ne

M

M(CN)42-

M2+ + 4CN-

M2+ + 2e

M

Mn+ có thể phóng điện nhiều giai đoạn; ngoài ra có thể có các quá trình phụ khác trên catôt,
thường là ion H+ phóng điện
Quá trình anôt:
Hòa tan : M – ne

Mn+

Anôt không tan: H2O - ne

½ O2 + 2H+

3.4. Cơ chế tạo thành lớp phủ
* Cơ chế phóng điện
Khi thực hiện phản ứng trên ca tôt, cation hydrat hóa tiệm cận đến bề mặt lớp khuếch tán
( mặt phẳng ngoài của hemlmholtz) theo các cơ chế sau:


- Ion kim loại hydrat hóa chuyển đến vị trí thích hợp nhất hấp phụ, thay đổi cấu trúc, phóng
điện và kết tinh ngay tại chỗ:
Mhpn+.mH2O

Mhpn+.(m-n)H2O

Mhpn+.(m-n)H2O + ne

Mhp

MM

- Ion kim loại hydrat hóa chuyển đến bề mặt kim loại hấp phụ
thay đổi cấu trúc
phóng điện thành kim loại
chuyển kim loại đến vị trí thích hợp nhất
kết tinh trong mạng lưới.
Mhpn+.mH2O

Mhpn+.(m-n)H2O

Mhpn+.(m-n)H2O + ne

Mhp

Mhp chuyển đến vị trí thích hợp Mhp

MM

Mn+.mH2O
Mhpn+.mH2O Mn+.mH2O
Mhpn+.(m-n)H2O phóng điện và kết tinh.
Mn+.mH2O

Mhpn+.(m-n)H2O

Mhpn+.(m-n)H2O + ne

Mhpn+.mH2O đến vị trí thích hợp nhất
vị trí thích hợp phóng điện

Mhp + (m - n)H2O

Mhp kết tinh ngay tại chỗ.
- Ion kim loại hydrat hóa phóng điện từng phần chuyển đến vị trí thích hợp
điện thành kim loại kết tính.
Mn+.mH2O

Mn+.(m-n)H2O

M(n-x) + (m-n)H2O + (n-x)e

phóng

M(n-x) + (m-n)H2O
Mhp

Mhp

3.5. Các dung dịch mạ kẽm
3.5.1 Mạ kẽm từ dung dịch sunfat
Dung dịch này chỉ mạ cho các đồ vật có hình dạng đơn giản như tấm băng, dây,.. cho
tốc độ mạ cao, hiệu suất dòng điện lớn, lớp mạ ít bị giòn hydro, dung dịch không độc.
Chiều dày lớp mạ

(3.1)

Trong đó H- hiệu suất dòng điện, ( thường từ 0,96-0,98), (%);
t- thời gian mạ, (h);


mật độ dòng điện, A

.

Bảng 1.1 giới thiệu một số dung dịch hiện đang dùng. Dung dịch 1 mạ kẽm mờ. Dung
dịch 2-4 mạ kẽm bóng. Dung dịch 2 và 4 chủ yếu để mạ quay. Dung dịch 3 mạ treo.
Dung dịch 5 mạ liên tục cho dây, băng, tấm,..
Tỷ lệ điện tích anod/catot

.

Anod bằng kẽm có độ sạch cao và trung bình.
Nhôm sunfat và phèn nhôm có thể thay thế cho nhau bằng lượng tương đương; chúng

làm ổn định pH và tăng độ dẫn điện. Na2SO4, K2SO4 và (NH4)2SO4 cũng làm tăng độ
dẫn điện cho dung dịch.
Bảng Một số dung dịch mạ kẽm sunfat thường dùng

Dung dịch mạ kẽm sunfat số

Thành phần (g/l) và
chế độ mạ kẽm

1

2

3

4

5

ZnSO4.7H2O

200- 220

200- 220

-

250-300

430-500

ZnO

-

-

17,5

-

-

Al2(SO4)3.18H2O

30

0

-

-

30

Na2SO4.10H2O

30-100

-

60-70

50

CH3COONa
K2SO4

-

75-80

-

-

70-80

15-20
-


(NH4)2SO4

-

Phèn nhôm
-

-

-

20

-

-

-

50-60

-

Dextrin

10

10

-

2

-

Urotropin

-

0,2-0,3

-

-

-

Polyacrilamit

-

-

5-10

-

-

U-2

-

-

-

1,5-2

-

DSU

-

-

-

1-2,0

-

1-2

1-1,5

2-3

2-2,5

8-10

1,9-3,5

4-4,2

3,5-4,6

Phòng

Phòng

18-14

Dc, A

pH

Nhiệt độ,

3,5-4,5

Phòng

3,5-4,5

Phòng


Khuấy

không

-

-

-

-

Dextrin, urotropin, polyacrilamit, U-2, DSU,… là các chất hoạt động bề mặt, chất
bóng. Khi pha chế dung dịch chúng được pha riêng rồi cho vào cuối cùng sau khi dung dịch
đã được xử lí thật tốt. U-2 và DSU là các chất cầm màu dùng trong công nghiệp dệt. DSU là
sản phẩm ngưng tụ của dixyandiamit với formaldehyt; ở dạng sirô màu vàng hay nâu, hòa
tan tốt trong nước. U-2 là sản phẩm ngưng tụ của dixyandiamit với urotropin trong axit
axetic; ở dạng sirô đục. Dùng đồng thời U-2 và DSU sẽ cho lớp mạ bóng và gắn bám tốt.
Trước đây hay dùng chất bóng là axit 2,6-2,7 – disunfonaphtalic (2g/l), keo da, glucoza,…
Ngày nay các chất bóng được nghiên cứu khá nhiều và các nhà chế tạo cung cấp chúng dưới
những tên thương mại, mã hóa, trong số đó có nhiều chất cho kết quả rất tốt.
Có thể mạ kẽm sunfat bằng dòng điện đổi chiều: chu kì T= tc+ta = 6 s; tỉ lệ

trong những dung dịch trên và được phép tăng mật độ dòng điện lên 2-3 lần;
có thể mạ treo hoặc mạ quay; hiệu suất dòng điện anod không vượt quá 100%.
Pha chế dung dịch: pha riêng từng chất trong nước ấm 50- 60

, để lắng và lọc vào

bể mạ, thêm nước đến thể tích đã tính. Điều chỉnh pH bằng H2SO4 hay NaOH 2-3%; xử lí

điện cho dung dịch ở thế 1-1,5V và

đến khi được lớp mạ sáng,

nhẵn. Thêm phụ gia, chất bóng (đúng theo chỉ dẫn) và bắt đầu khai thác. Định kì phân tích
và điều chỉnh dung dịch.
Tạp chất có hại là những kim loại dương hơn kẽm, chúng thoát ra tại dòng giới hạn,

làm cho lớp mạ bị sùi, xám hoặc đen. Nồng độ tối đa cho phép: As 0,005 g/l, Sb 0,05 g/l, Cu


0,08 g/l, Fe 0,6 g/l, không được có mặt ion Mn, Cr, nitrat. Loại bỏ chúng bằng cách xử lí

điện ở điện thế 1-2V, và

, hoặc bằng cách ngâm anod (hay lá kẽm,

bột kẽm) không điện trong dung dịch để kẽm hòa tan và đẩy chúng ra ở dạng bột bám trên
anod (hay lá kẽm), sau đó cọ sạch anod (hay vớt bỏ lá kẽm) và lọc sạch dung dịch. Loại sắt
bằng H2O2 ( 0,5 ml cho 1 lít dung dịch) để oxi hóa Fe2+ thành Fe3+, sau đó kết tủa dưới dạng
Fe(OH)3 nhờ NaOH hay Na2CO3. Dextrn kém chất lượng có thể gây các chấm đen trên lớp
mạ, khắc phục bằng cách xử lí điện pH 2-3, khuấy bằng khí nén và thêm 0,5-1 ml/l H 2O2
vào. Chất hữu cơ nhiều quá ( kể cả keo và gelatin) lớp mạ sẽ giòn, khắc phục bằng cách mạ
xử lí và lọc qua than hoạt tính hoặc dùng tanin. pH cao và mật độ dòng điện lớn sẽ sinh ra
Zn(OH)2 làm lớp mạ tối, xùi và bở. Nồng đọ kẽm loãng dể sinh cây, nhất là khi dùng mật độ
dòng điện lớn.

3.5.2 Mạ kẽm từ dung dịch floborat
Chỉ mạ cho vật có hình dạng đơn giản; tốc độ mạ cao.
Chế floborat kẽm từ kẽm oxyt và axit floboric:
ZnO + 2HBF4 = Zn(BF4)2 + H2O
Để tăng độ dẫn điện phải cho thêm NH4Cl vào dung dịch, NH4BF4 được sinh ra có tác
dụng tăng phân cực catod. Dùng H3BO3 để duy trì độ axit cho dung dịch. Chất hoạt động bề
mặt để cải thiện cấu trúc lớp mạ.
Khối lượng hydro hấp phụ ít hơn 6-8 lần so với lớp mạ thu từ dung dịch xyanua. Hiệu
suất dòng điện tăng khi giảm mật độ dòng điện và tăng nhiệt độ. Bảng 1.2 giới thiệu một số
dung dịch floboric mạ kẽm.
Tăng pH bằng cách thêm NH4OH, ZnO, ZnCO3. Giảm pH bằng cách thêm axit

floboric HBF4 49%. Kiểm tra phụ gia bằng mắt (nhìn vật mạ) hay bằng bình Hull.
Bảng 3.2 Một số dung dịch mạ kẽm floboric

Thành phần dung dịch

Dung dịch số

(g/l) và chế độ mạ kẽm
1

2

3


Zn(BF4)2

300

200

250-300

NH4BF4

35

35

25-30

NH4Cl

27

54

-

H3BO3

-

-

15-30

Cam Thảo

1

1

-

Tiore

-

-

4-5

OC-20

-

-

1,5-2

2,5-8,5

2,5-8,5

4-5

Nhiệt độ,

27-38

27-38

Phòng

pH

3,5-4

3,5-4

3,0-4,5

Không hay khuấy

Không hay khuấy

Dc,

khuấy
Dung dịch 1 mạ tĩnh; dung dịch 2 mạ quay; dung dịch 3 vạn năng, nếu tăng nhiệt độ

từ 20

lên 40

cho phép tăng mật độ dòng mạ từ 4-5

mạ nhanh và liên tục cho dây, băng, tấm,… rất tốt.

lên 10

nên dùng để


Anod : kẽm đúc 99,9%. Tỉ lệ
Pha chế dung dịch:
HBF4 có thể tự chế tạo lấy bằng cách cho HF tác dụng với H3BO3:
H3BO3 + 4HF = HBF4 + 3 H2O
(1.3)

Ví dụ, để có 180 gam HBF4 cần 300g HF kỹ thuật (40%) và 106g H3BO3 (cho dư một tí).
Chú ý phản ứng (1.3) tỏa nhiều nhiệt, dễ gây bỏng. Cần thực hiện phản ứng này trong bể
nhựa hoặc chì. HBF4 thu được cho tác dụng với ZnO mới chế ở dạng sệt để có Zn(BF4)2 theo
phản ứng (1.2); Hoặc tác dụng với dung dịch amoniac 25% để có NH4BF4 theo phản ứng
(1.4):
NH4OH + HBF4 = NH4BF4 + H2O
(1.4)
H3BO3 cho vào dung dịch 3 phải hòa tan trước vào nước nóng.
Dung dịch pha xong phải xử lí điện đến khi được lớp mạ đạt yêu cầu. Sau đó thêm phụ gia
hoặc chất bóng và bắt đầu sản xuất.
3.5.3 Mạ kẽm từ dung dịch xyanua
Mạ được các vật có hình dạng phức tạp; lớp mạ mịn, kín. Tốc độ mạ chậm; độc hại;
dể bị cacbonat hóa; đắt.
Chiều dày lớp mạ

, µm (1.5)

Trong đó H- hiệu suất dòng điện, ( thường từ 0,6-0,85), (%);
t- thời gian mạ, (h);
mật độ dòng điện, A

.

Mật độ dòng điện càng cao thì hiệu suất dòng điện càng bé.
Một số dung dịch mạ kẽm xyanua được trình bày trong bảng 1.3. Tỷ lệ điện tích các
điện cực Sa: Sc=2 riêng dung dịch 5 có thể là 0,5-1,5).
Bảng Một số dung dịch mạ kẽm xyanua

Thành phần (g/l) và

Dung dịch số

chế độ mạ kẽm

ZnO

1

2

3

4

5

4-10

30-40

40-45

10-45

22,4


NaCN tổng

15-40

90-100

75-85

20-90

40

NaOH

10-24

70-80

70-85

60-85

85

Na2S

-

2-4

0,5-5

-

-

Glyxerin

-

-

3-5

-

-

BSU

-

-

-

3-4ml/l

-

ZB-ATZ

-

-

-

-

4ml/l

Dc , A

0,5-2

5-6

2-2,5

1-6

0,5-5

Nhiệt độ,

38-40

18-30

15-25

18-35

20-40

Dòng đổi chiều

-

-

-

-

-

tc, ta, s

-

10:1

-

-

Anod là kẽm có độ sạch cao; thường có mặt 0,3% Hg và 0,5% Al dể tăng độ hòa tan cho
anod, ngược lại nếu anod tan quá nhiều ( dư Zn2+) cần thay một phần anod kẽm bằng anod
thép (trơ).
Dung dịch 1 mạ cho vật có hình dạng khá phức tạp. Dung dịch 2 cho tốc độ mạ cao. Dung
dịch 3 trước đây dùng để mạ bóng, Dung dịch 4 và 5 là các dung dịch mạ bóng hiện đại.

Chất bóng BZ-ATZ cho lớp mạ rất mịn, bóng đều.; sau khi cromat hóa sẽ sáng bóng như lớp
mạ crom (đã có bán ở thị trường Việt Nam).
Tạp chất: Những ion dương hơn kẽm như: Sn2+, Cu2+, Pb2+, As3+,… là những tạp chất có hại,
nhất là đối với dung dịch mạ bóng, chúng làm cho lớp mạ bị xám, kém bóng, sau khi tẩy
bóng lại xấu đi, tốn nhiều chất bóng,… khi đó cần được loại bỏ bằng cách thêm 3-4g/l Na2S
vào dung dịch để kết tủa chúng dưới dạng sunfua, hoặc 2-5 g/l bột kẽm hay phoi kẽm vào
dung dịch ngâm một thời gian để đẩy chúng ra dưới dạng bột kim loại, hoặc xử lí điện với

A

. Sau đó cần lắng, gạn hay lọc sạch dung dịch sẽ làm giảm tốc độ mạ

rất nhiều, khí thoát ra rất mạnh, rất khó loại bỏ chúng ( xử lí điện thật lâu để có thể khắc
phục đối với trường hợp nhiễm rất ít các chất này).
Chất hữu cơ lẫn nhiều trong dung dịch sẽ làm lớp mạ bị giòn, sọc và màu sắc không đều.
Loại bỏ nó bằng cách cho thêm 1-2g/l than hoạt tính vào dung dịch, khuấy và lọc liên tục
trong vài ba giờ. Sau đó mạ xử lí đến khi đạt yêu cầu.
Thành phần dung dịch: Cần giữ đúng tỉ lệ NaCN và NaOH trong dung dịch mới thu được
lớp mạ tốt và hiệu suất dòng điện cao. Thừa NaCN, khí sẽ thoát ra nhiều, mạ ăn chậm, nồng
độ kẽm đặc dần lên.Thừa nhiều NaOH và thiếu NaCN, khí thoát ra ít, mạ ăn nhanh, nhưng
lớp mạ thô và khó ăn mạ trong khe kẻ, lổ khuất,… nếu thiếu cả NaCN và NaOH, nồng độ
kẽm giảm dần, anod dễ bị thụ động ( có màng trắng bao phủ lầm chúng khó tan), lớp mậ thô.
Khi nồng độ Na2CO3 tích tụ quá 100g/l sẽ kết tinh lên thành bể, làm giảm hiệu suất dòng
điện, mật độ dòng điện và chất lượng lớp mạ. Loại bỏ nó bằng cách thêm 1,5g Ba(OH) 2 hay
CaO vào dung dịch để kết tủa 1g Na2CO3, Sau đó phải lắng, gạn khỏi dung dịch.
Nhiệt độ và mật độ dòng điện cần giữ đúng như quy định mới cho lớp mạ mịn, nhẵn,
kín nhất là đối với dung dịch mạ bóng.
Pha chế dung dịch:NaCN và NaOH hòa tan riêng. ZnO pha nước thành hồ rồi đổ từ từ vào

dung dịch NaCN và khuấy cho tan gần hết ZnO. Thêm nước cho đủ thể tích, cho dung dịch
Na2S vào để lắng, gạn vào bể mạ. Xử lý điện cho đến khi được lớp mạ sáng, thêm chất bóng
và đưa vào khai thác. Chú ý tuân thủ các quy định về an toàn lao động khi pha chế, làm việc
với NaCN.
3.5.4 Mạ kẽm trong dung dịch amoniclorua


Dung dịch phức không độc này do S.Ia. Popov tìm ra đầu tiên. Cấu tử chính của nó là
muối phức Zn(NH3)nCl2, được tạo thành khi hòa tan kẽm vào NH4Cl dư (n=2 trong môi
trường axit, n=4 trong môi trường kiềm):
ZnO + nNH4Cl

Zn(NH3)nCl2 + H2O

(1.6)

Trong dung dịch chúng phân ly thành cation phức [Zn(NH3)n]2+ bền trong mọi môi
trường:
Zn(NH3)nCl2

[Zn(NH3)n]2+ + n H2O

[Zn(NH3)n]2+ + 2Cl-

Zn2+ + nNH4+ + nOH-

(1.7)

(1.8)

Hằng số không bền của (1.8) là 2.10-10 khi n = 2; vì vậy quá trình phóng điện của kẽm diễn
ra với phân cực catot lớn và càng lớn khi tăng pH dung dịch lên. Độ dẫn điện của dung dịch
lại khá cao. Nhờ hai lí do đó mà khả năng phân bố của dung dịch này khá cao và cao nhất
trong số các dung dịch phi xyanua. Cho lớp mạ sáng, mịn, dầy đều trên các vật mạ có hình
dạng phức tạp, vì vậy dùng để mạ quay trong chuông hay thùng quay cho các vật bé rất tốt,
dùng được dòng điện cao mà điện thế nguồn chỉ cần 6V.
Độ hòa tan của ZnO trong NH4Cl phụ thuộc vào độ axit, ở pH 6,3 – 7,0 hòa tan được
14 -15 g/l ZnO. Trong môi trường kiềm hơn hay axit hơn thì độ hòa tan tăng lên rất nhiều.
Các dung dịch công nghiệp thường dùng nồng độ ZnO từ 15 – 100g/l tùy thuộc vào pH và
nồng độ NH4Cl.
Để ổn định pH thường dùng chất đệm là H3BO3 ( 20 – 30g/l) hoặc NaCH3COO (80-100g/l);
để lớp mạ được mịn phải cho thêm chất hoạt động bề mặt như gelatin, keo da,….; để lớp mạ
bóng phải dùng chất bóng như benzaldehyt, Liconda ZnSR A, ZnSR B… Người ta còn cho
theemm urotropin vào dung dịch để tạo thành phức kẽm thứ 2, làm tăng khả năng phân bố
của nó xấp xỉ với dung dịch xyanua. Để chống thụ động anot thường dùng CH3COONH4
(80-100g/l)
Sau khi mạ kẽm từ các dung dịch này cần chú ý rửa thật kỹ cho hết ion Cl -, nếu còn sót, lớp
mạ mau bị mờ, xỉn và dễ bị mòn sau này.
Một số dung dịch amon clorua mạ kẽm dùng trong công nghiệp, có hiệu suất dòng điện 90
-98%, được trình bày trên bảng 1.4
Dung dịch 1 chủ yếu để mạ các vật bé trong thùng quay, chuông quay. Dung dịch 2 cho phép
mạ với mật độ dòng điện lớn, thường dùng để mạ tĩnh và mạ trong các thiết bị tự động; nếu
sử dụng dòng điện đổi chiều với tỉ lệ tc : ta = 8 : 1 (s) thì có thể nâng mật độ dòng điện lên
đến 6 A/dm2. Dung dịch 3 dùng để mạ các vật như nhíp, lò xo, và các vật đã thấm than.


Dung dịch 4 và 5 cho lớp mạ bóng; riêng dung dịch 4 dùng để mạ quay: chiều dày lớp mạ
kẽm có thể lên đến 18 µm. Các dung dịch amon clorua không nên khuấy bằng khí nén. Hiệu
suất dòng điện của chúng từ 92-98%
Bảng Thành phần dung dịch mạ kẽm amon clorua

Thành phần (g/l) và

Dung dịch số

chế độ mạ kẽm
1

2

3

4

5

12-15

100

35-40

-

-

-

-

-

20-80

40-120

NH4Cl

240-260

300

200-220

180-240

180-220

H3BO3

20-25

-

-

-

-

-

-

80-100

-

-

-

-

20-25

-

-

1-2

5-6

-

-

-

-

-

-

30-70ml/l

30-70ml/l

-

-

-

5-15ml/l

3-5 ml/l

0,5-1,5

2-4

1-3

0,5-1,5

0,5-5,0

ZnO
ZnCl2

CH3COONH4

Urotropin C6H12N4
Gelatin
Licoda ZnSR A

Licoda ZnSR B

Dc , A