Công nghệ mạ điện mạ bạc

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
KHOA HÓA –LÝ KỸ THUẬT

MẠ BẠC
Giáo viên hướng dẫn:
Ths. Lê Văn Toán.
Nhóm sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Phương
Phí Trọng Đức
Nguyễn Phú Cường
Nguyễn Hoàng Tuấn
Lê Xuân Quỳnh
Tạ Huy Ánh


I

II

III

IV

Tổng quan
Các phương pháp mạ
Quy trình mạ
Tổng Kết

2


I

Tổng quan

-Bạc là kim loại màu trắng, rất dễ dát mỏng, kéo dài, dễ
đánh bóng, có độ phản quang tốt, dẫn nhiệt, dẫn điện tốt
và tính hàn tốt. Bạc có tính ổn định hóa học cao, không
tác dụng oxy trong không khí và nước, nhưng dễ hòa tan
trong HNO3 và H2SO4 đặc nóng.
-Mạ bạc được dùng làm trang sức, vật trang trí, làm tăng
phản quang cho các thiết bị chiếu sang và các dụng cụ
quang học khác ( pha đèn, gương,...)
- Mạ bạc còn được dùng rộng rãi trong nghề kim hoàn
( nghề đậu bạc), trong chế tạo huân chương, huy
chương,..
3


Một số hình ảnh mạ bạc


II

Các phương pháp mạ

Mạ bạc từ dung dịch xyanua
Dung dịch
mạ bạc
Mạ hóa học

II

Các phương pháp mạ

1. Mạ bạc từ dung dịch xyanua ( phương pháp truyền thống)

-Cấu
Nồng
độ không
KCNảnh
tự hưởng
do càng
nhiều,
Ion NO3gì đến
tử chính của phương pháp này là
dung dịch
thậmlớp
chí còn
thiếtmịn,
khi
phức
càngmạ,
bền,
mạcần
càng
AgCN.nKCN
(n=2-4)
và xyanua
tự do KCN
mạ NaCN.

với tốc độ cao có nông độ xyanua
hoặc
gắn
chắc, dày đều trên catot,
thấp.bám AgNO
3 + KCN = AgCN + KNO3
nhưng
dòng
điện
giảm
theo.
KCN

- Dung
dịchtrắng,
xyanua
lượng
AgCN
kết tủa
hòacó
tanchứa
trong1KCN
dư tạo
CO32-tăng
do taphức:
thêm
vàođiện,
hoặc do
hấpcho
thụ

làm
độ
dẫn
làm
thành
muối
CO2 AgCN
từ
khí.
Kdễ
làmbóng
tăng2độ
+ KCN
=mạ
2CO
3KAg(CN)
anot
dễkhông
hòa
tan,(dư)
hơn.
-22
dẫn điện, tăng khả
KBnăng
=8.10phân bố ( giới
-Phức
Thường
dùng
KCN
hơn

hạn:
110g/l)
cao hơn
thì lớp
mạ sẽNaCN
này
bền, điện
ly kém,
Ag thoát
rathô,
trực
do
nó
có độ
tốt, 2độ
dẫnlớpđiện
nhám.
tiếp
từ anion
phứctan
Ag(CN)
thành
mạ:

Ag(CN)
=mật
Ag
2CNdòng
- Tất
các

kimdùng
loại
nền
đều+độ
phải
mạ lót
lớn
vàcảcó
thể
2 + e
nhanhcao
(20-60s)
dung
dịch
điện
hơn trong
-> lớp
mạ
cóbạc
lýloãng
tính
và dư xyanua để đảm bảo độ gắn bám.
tốt hơn.
-


Các phương pháp mạ

II

2. Mạ bạc không dùng điện (mạ hóa học)
2.1

Khái niệm

Quá trình kết tủa kim loại hay hợp kim lên bề mặt vật rắn nhờ các
phản ứng hóa học mà không cần dùng đến dòng điện bên ngoài gọi là
quá trình mạ hóa học hay còn gọi là mạ không dùng điện


Các phương pháp mạ

II

2.2

Phân loại
Mạ tiếp xúc

Mạ hóa học

Nội điện phân

Tự xúc tác


II

Các phương pháp mạ

- Mạ bạc thường dùng phản ứng tự xúc tác.
- Tự xúc tác: quá trình mạ dựa vào phản ứng oxi hóa – khử, trong đó
chất khử R là một hóa chất nằm trong thành phần của dung dịch mạ và
kim loại kết tủa M phải có tác dụng xúc tác cho phản ứng ấy.
Động lực của quá trình này là khả năng xúc tác của kim loại kết tủa M
đối với phản ứng oxi hóa chất khử:
Phản ứng ở cation: Mn+ + ne = M
Phản ứng ở anion: R
O + ne


II

Các phương pháp mạ

2. 3 Thành phần của bể mạ
Có 2 bể mạ: bể ion bạc (A) và bể dung dịch khử (B). Khi mạ kết
hợp A với B.
 Phương pháp Rochelle
 A: AgNO3 450g, dung dịch amoniac bão hòa 350ml trong 5.5l
nước
 B: Muối Rochelle: 1600g muối Epsom, 110g nước trong 3.6l
 Phương pháp tráng gương
 A: AgNO3 3,5g, dung dịch amoniac, 60ml nước, dung dịch
NaOH 2,5g/ 100ml
 B: glucose 45g, axit tartic 4g, 1l nước, 100ml etanol.


II

Các phương pháp mạ

Sự ổn định của lớp mạ còn phụ thuộc vào giá trị pH.
Ta có phức giữa ion bạc với etylen diamin (en):

Trạng thái cân bằng của phản ứng cho thấy:
pH thay đổi với nông độ của Ag+ và en. Trong trường hợp, bể mạ
ổn định (sử dụng 3,5- diiodotyrosine ) để mạ tát cả, nhưng sau
24h độ pH của bể giảm.
Chất ổn định bao gồm: các kim loại Co2+ , Ni2+, Na-2-3
mercaptopropane sunfat ( NaBH4, N2H4, CN- ) và các chất khác.


Sự thay đổi pH theo nồng độ ion bạc


II

Các phương pháp mạ

2.4 Quy trỉnh mạ
- Đánh bóng bề mặt thủy tinh.
- Tẩy sạch dầu, mỡ bằng dung dịch NaOH 15 – 20% đã đun
nóng, sao cho be mặt
thủy tinh thấm ướt 100%
- Rửa sạch thủy tinh trong nước cất
- Ngâm thủy tinh trong dung dịch HNO3 loãng (1:1) trong 510ph.


- Rửa sạch bằng nước cất.

- Làm khô bề mặt kính bằng luồng không khí nóng.
- Xử lí thủy tinh trong dung dịch NaOH 15-20% trong 1ph
- Rữa thủy tinh bằng dòng nước chảy mạnh
- Nhúng thủy tinh vào dung dịch Sn 0,05-0,1% đã axit hóa
bằng HCl
- Rửa lại thủy tinh trong nước cất
- Nhúng thủy tinh vào dung dịch tráng gương


Quy trình mạ

III

1.Xử lý trước khi mạ
Gia công bề mặt

Hỗn hống hóa

Mạ lót bạc

Thấm bạc

Mạ lót bạc


III

Quy trình mạ

 Tại sao khi mạ (video) nối điện bên ngoài cho anot trước ?

Vì: điện thế tiêu chuẩn của Cu, Fe âm hơn so với Ag nên khi
không nối điện vào trước, trên bề mặt vật cần mạ sẽ xảy ra phản
ứng trao đổi.
Cu + 2e -> Cu2+
-> ảnh hưởng đến độ bám của lớp mạ, làm bẩn dung dịch mạ.
 Giải thích tác dụng của công đoạn hỗn hống hóa, thấm bạc
hoặc mạ lót bạc?
Công đoạn hỗn hống hóa, thấm bạc hoặc mạ lót bạc là để làm
sạch bề mặt mạ -> tránh hiện tượng các ion kim loại khác bám lên
lớp mạ -> lớp mạ không được bám chắc.


Quy trình mạ

III

Hỗn hống hóa
Chế độ hỗn hống thường dùng như trong bảng
Pha chế
Hàm lượng (g/l)
Thành phần và chế độ
Hg2Cl2

1

2

5-8

3-5

Na2SO3

80-100

EDTA

3-5

Na2S2O35H2O

3

230-250

KCN

60-70

AgNO3

3-5

HgO

6-8

Nhiệt độ (oC)

10-35

10-35

thường

Thời gian ( giây)

3-5

3-5

3-5


Quy trình mạ

III

Thấm bạc
Pha chế
Hàm lượng (g/l)
Thành phần và chế độ
AgNO3

1
15-20

Ag ( ở dạng Ag2SO3)
CS(NH2)7

2

0,5-0,6
200-220

Na2SO3

100-200

pH

4

Nhiệt độ (0C)

15-30

Thời gian ( giây)

60-120

15-30
3-10


Quy trình mạ

III

Mạ lót bạc

Công nghệ mạ lót như trong bảng
Pha chế
Hàm lượng (g/l)
Thành phần và chế

(sắt, thép) ( kim loại
màu)

độ
AgCN

2-3

KCN (tổng)

65-75

K2CO3
CuCO3Cu(OH)2

3-5

( Sắt thép và
kim loại
màu )
0,7-1

60-70
5-10

10-20

10-15

K4Fe(CN)6

100-140

Nhiệt độ ( 0C)

18-30

18-30

25-48

Mật độ dòng điện ( A/dm2)

0,3-0,5

0,3-0,5

0,3-0,6


III

Quy trình mạ

2. Xử lý sau khi mạ

Phương pháp chống sự biến màu bạc

Xử lý sau
khi mạ

Thụ động điện hóa

Thu hồi bạc trong dung dịch mạ hỏng


Phương pháp chống sự biến màu bạc
- Chi tiết bạc trong quá trình vận chuyển hoặc dự trữ khi tiếp
xúc những chất ăn mòn như SO2, H2S, Cl- … trong không khí,
bạc biến màu rất nhanh do tạo thành bạc clorua, bạc sunfua,
bạc sunfat …, làm mất độ bóng, dần dần biến thành màu vàng
nhạt → xanh tím → nâu đen.
- Sự biến màu của bạc có quan hệ với nhiều nhân tố như độ
tinh khiết của bạc môi trường xung quanh lớp mạ bạc như nhiệt
độ, độ ẩm, nồng độ các chất ăn mòn….
- Sự biến màu bạc không những ảnh hưởng đến bề mặt còn
ảnh hưởng nghiêm trọng đến tình năng hàn, độ dẫn điện của
lớp mạ.
Dù áp dụng phương pháp chống sự biến màu nào cần phải
đạt yêu cầu sau đây:
- Có khả năng chống biến màu nhất định.
- Có tính năng hàn.
- Có điện trở tiếp xúc nhỏ.


Phương pháp thụ động hóa

Công nghệ thụ động hóa muối cromat như trong bảng sau.Quy
trình công nghệ cụ thể tạo màng như sau: Khử màng → Trung
hòa → Thụ động hóa học. Công nghệ trước 3 giai đoạn này là
công nghệ làm bóng. Thụ đông muối cromat giá thành thấp,
thao tác đơn giản, duy trì dễ dàng, nhưng hiệu quả chống biến
màu thấp.
Pha chế
Hàm lượng (g/l)
Thành phần và chế độ

1

2

K2Cr2O7

10-15

40

HNO3

10-15 ml/l

CH2COOH

0,2 ml/l

Ag2O

5

pH

4,0-4,2

Nhiệt độ (0C)

10-15

Thời gian ( giây)

20-30


Chế độ công nghệ làm bóng thường dùng
Pha
Chế

1

Pha chế
Hàm lượng (g/l)
Thành phần và chế
độ

Tạo màng

CrO3

30-50

NaCl

1-2,5

Cr2O7

3-5

Tẩy
màng

K2Cr2O7

10-15

HNO3(1,42)

5-10

Trung hòa

5%10%

pH

1,5-1,9

Nhiệt độ (0C)

thường

thường

thường

Thời gian (giây)

10-15

10-20

3-5


Thụ động điện hóa
Chi tiết mạ bạc qua tẩy bóng ( hoặc chưa tẩy bóng) tiến hành thụ động
hóa trên catot, tạo màng thụ động. Lớp màng này có bề mặt đẹp, chống
sự thay đổi màu, đảm bảo mối hàn chi tiết.
Pha chế
Hàm lượng (g/l)
Thành phần và chế

1

2

3

45-67

30-40

4

độ
K2CrO4

8-10

K2Cr2O7
K2CO3

25-35

6-8

KNO3

10-15

Al(OH)3

0,5-1

pH

9-10

7-8

5-6

Nhiệt độ (0C)

10-35

10-35

10-35

Mật độ dòng điện (A/dm2)

0,5-1

2-3,5

0,05-0,1

6-9
0,1


Thu hồi bạc trong dung dịch mạ hỏng
Phương pháp khác là kết tủa bạc dưới dạng AgCl bằng HCl,
sau đó hòa tan kết tủa bằng HNO3 để được AgNO3
Có thể thu hồi bạc bằng bột kẽm hay bột nhôm vì chúng có
khả năng đẩy bạc ra khỏi muối dung dịch. Kết tủa bạc thu được
còn lẫn bột kim loại cần hòa tan chúng trong HCl nóng nếu

dùng bột kẽm hay trong NaOH nếu dùng bột nhôm.
Tách chiết bạc bằng dung dịch kiềm amon bậc bốn 0,5M
trong tetracloetylen có them một ít rượu decilic là Phương pháp
rất tiện lợi. Sau đó rút bạc ra bằng dung dịch KCN và KOH sẽ
thu được dung dịch KAg(CN)2 bão hòa