Tiểu luận mạ vàng công nghệ mạ điện

Tiều luận mạ vàng

Lời Nói Đầu
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ thì sự ứng
dụng của Vàng cũng được phát triển nhiều hơn. Trong bài tiểu
luận này, chúng tôi muốn tìm hiểu về công nghệ mạ Vàng được
sử dụng trong sản xuất công nghiệp trong nước cũng như ngoài
nước.
Vàng đã được biết đến và có giá trị cao từ thời tiền sử, có lẽ
đó là kim loại đầu tiên mà con người sử dụng có giá trị trao đổi
và sử dụng trong các lễ nghi, và được dùng để làm đồ trang sức.
Vàng (Au) là kim loại mềm, dễ cán , dát mỏng, rất bền về mặt
hóa học như không bị oxi hóa bởi không khí , axit, kiềm , H 2 S và
các hợp chất khác của lưu huỳnh cũng không tác dụng được với
Au, cho nên trong không khí Vàng không bị mờ đi. Vàng chỉ bị
hòa tan trong nước cường toan, trong dung dịch xianua, trong
hỗn hợp dung dịch HCl và H 2 CrO 4 . Ngoài ra vàng còn có khả
năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Nó có những ưu điểm như vậy
cho nên được ứng dụng nhiều, đặc biệt là công nghệ mạ vàng.
Mạ Vàng là phương pháp kết tủa lớp vàng mỏng lên trên bề
mặt của kim loại khác , thông thường thì kim loại nền để mạ
vàng là Cu hoặc Ag, bằng phương thức điện hóa.
Có nhiều phương thức để mạ Vàng, nhưng trong phạm vi của
bài tiểu luận này chúng tôi chỉ có thể giới thiệu một vài phương
pháp mạ Vàng được sử dụng phổ biến trong sản xuất công
nghiệp. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn còn có những thiếu sót, mong

1
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường

Tiều luận mạ vàng

mọi người đóng góp thêm để cho bài tiểu luận của chúng tôi có
thể hoàn thiện hơn.
Chúng Tôi Xin Trân Thành Cảm Ơn!

Phần 1:

Một số ứng dụng của vàng

Vàng nguyên chất quá mềm không thể dùng cho việc thông
thường nên chúng thường được làm cứng bằng cách tạo hợp kim
với bạc, đồng và các kim loại khác. Vàng và hợp kim của nó
thường được dùng nhiều nhất trong ngành trang sức, tiền kim loại
và là một chuẩn cho trao đổi tiền tệ ở nhiều nước. Vì tính dẫn
điện tuyệt vời, tính kháng ăn mòn và các kết hợp lí tính và hóa
2
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

tính mong muốn khác, vàng nổi bật vào cuối thế kỉ 20 như là một
kim loại công nghiệp thiết yếu.
Các ứng dụng khác:
•

Vàng có thể được làm thành sợi và dùng trong ngành thêu.

•

Vàng thực hiện các chức năng quan trọng trong máy tính,
thiết bị thông tin liên lạc, đầu máy máy bay phản lực, tàu
không gian và nhiều sản phẩm khác.

•

Tính dẫn điện cao và đề kháng với ôxi hoá của vàng khiến
nó được sử dụng rộng rãi để mạ bề mặt các đầu nối điện,
bảo đảm tiếp xúc tốt và trở kháng thấp.

•

Vàng được dùng trong nha khoa phục hồi, đặc biệt trong
phục hồi răng như thân răng và cầu răng giả.

•

Vàng keo (hạt nano vàng) là dung dịch đậm màu hiện đang
được nghiên cứu trong nhiều phòng thí nghiệm y học, sinh
học, v.v. Nó cũng là dạng được dùng làm nước sơn vàng lên
đồ gốm trước khi nung.

•

Axít clorauric được dùng trong chụp ảnh để xử lí ảnh bạc.

•

Aurothiomalat dinatri dùng để điều trị viêm khớp dạng

thấp.

•

Đồng vị vàng Au 1 9 8 , (chu kỳ bán rã: 2,7 ngày) được dùng
điều trị một số ung thư và một số bệnh khác.

•

Vàng được dùng để tạo lớp áo phủ, giúp cho các vật chất
sinh học có thể xem được dưới kính hiển vi điện tử quét.

3
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

Phần 2:

Quy Trình Công Nghệ Mạ Vàng

2.1:Giới Thiệu Tổng Quát Về Mạ Vàng
Chúng ta đã biết mạ Vàng là sử dụng công nghệ điện hóa để tạo
ra một lớp vàng mỏng trên bề mặt của vật liệu nhằm cho bề mặt
vật liệu có những đặc tính thay đổi.
Có một vài dạng mạ Vàng được sử dụng trong ngành công nghệ
điện tử:
-

Mạ Vàng tinh khiết ,mềm được sử dụng trong công nghiệp
bán dẫn. Một lớp Vàng dễ dàng được hàn và làm liên kết
trong cáp quang.

-

Vàng cứng, bóng trên các cầu nối với độ tính khiết từ 99,799,9% Au. Nó thường chứa một lượng nhỏ Nicken và
Coban. Các nguyên tố này cản trở kết nối vì thế chúng
không thể được sử dụng trong công nghiệp bán dẫn.

-

Vàng cứng, bóng trên bảng mạch in được mạ từ các bể mạ
có nồng độ Vàng thấp. Cũng thường chứa Niken và Coban.

-

Vàng tinh khiết, mềm được mạ từ dung dịch điện phân đặc
biệt. Hầu như các bản mạch in được mạ theo cách này.

Có 5 dạng trong ngành hóa học mạ Vàng:
-

Mạ vàng xianua bazo để mạ Au và mạ hợp kim Vàng.

-

Mạ vàng xianua trung tính để mạ Au có độ tinh khiết cao.

-

Mạ vàng axit để mạ vàng cứng bóng và các hợp kim của
vàng.

4
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng
-

Mạ vàng không xianua, thường là mạ từ phức sunfit dùng để
mạ vàng và hợp kim của Au.

-

Mạ vàng hỗn hợp.

Vàng có thể được mạ bằng dòng điện ( theo phương pháp điện
hóa) hoặc mạ không có dòng điện ( theo phương pháp hóa học )
tạo ra lớp phủ.

2.2

Mạ Vàng Theo Phương Pháp Điện Hóa

Đây là các phương pháp mạ vàng mà sử dụng phương pháp mạ
điện. Sau đây chúng tôi sẽ đi tìm hiểu về các phương pháp mạ có
sử dụng đến dòng điện này. Trong phần này chúng tôi trình bày 2
mảng mạ Au sử dụng dòng điện:

-

Mạ vàng từ dung dịch xianua.

-

Mạ vàng từ dụng dịch không xianua.

2.2.1 :
2.2.1a :

-

Mạ Vàng Từ Các dung dịch xianua
Mạ Vàng từ dung dịch xianua kiềm

Thành phần của dung dịch:

Bao gồm: phức xianua của Au + ở dưới dạng KAu(CN) 2 và thêm
KCN tự do.

5
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

Người ta dùng KCN để tăng độ dẫn điện cho dung dịch ( vì
KCN là chất điện ly mạnh ), KCN còn ngăn cản Au bị kết tủa
dưới dạng AuCN theo phương trình : Au + + CN − ↔ AuCN ↓

phản ứng dịch chuyển sang phía trái cho nên có thể ngăn kết
tủa AuCN. Ngoài ra KCN còn có khả năng tạo ra môi trường
pH duy trì trong phạm vi 11-12 ( môi trường bazo mạnh).
-

Chế độ mạ :

Dung dịch mạ được chuẩn bị : hòa tan KCN vào và KAu(CN) 2
vào nước mềm rồi rót vào bể mạ , thêm nước đến thể tích nhất
định và khuấy.
KAu(CN) 2 : nồng độ Au + là : 4-10 g/l
KCN tự do

10-20 g/l

Mật độ dòng catot : ở 18-30 0 C là D C = 0,1- 0,3 A/dm 2
ở 45- 55 0 C là D C = 0,2- 0,5 A/dm 2
pH của dung dịch được duy trì trong khoảng 11-12.
Anot dùng là thép không gỉ hoặc vàng tinh khiết (99,99%).
Nồng độ càng lớn, nhiệt độ càng cao thì D C cho phép và hiệu
suất dòng càng lớn. Muốn tăng thêm độ dẫn điện cho dung
dịch thì ta có thêm vào trong dung dịch một lượng K 3 PO 4 2530g/l.
-

Quá trình xảy ra ở catot:

Trong dung dịch có ion phức Au(CN) −2 có thể xảy ra sự phân ly
theo phương trình sau đây
Au(CN) −2 ↔ Au + + 2CN −

6
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

Ta có :
[Au(CN) −2 ]
= β2 ( hằng số bền)
[Au + ].[CN - ]2
Trong đó [Au(CN) −2 ] , [Au + ], [CN − ] là nồng độ của các ion
trong dung dịch. Hằng số β2 cho biết độ bền của ion phức ( chỉ
số 2 ở bên dưới để chỉ ra rằng ion phức này phân ly qua 2 giai
đoạn), theo tính toán thì giá trị của β2 = 10 3 8 , 3 đây là một giá
trị rất lớn, cho nên phức này rất bền. Nồng độ của Au + được
tính theo biểu thức sau:
[Au(CN)-2 ]
[Au ] =
. 10 - 3 8 , 3
- 2
[CN ]
+

Nồng độ Au + rất là nhỏ nhưng quá trình mạ vẫn xảy ra ở catot
như sau:
Catot hút các ion mang điện tích dương tới vùng gần bề mặt
của nó ( được gọi là lớp kép Helmholtz).
Thêm vào đó, các ion phức mang điện tích âm đó là Au(CN) 2 tiến đên lớp này và bị phân cực dưới điện trường của catot .
Sự phân phối của các ligan xung quanh kim loại vì thế mà bị
xáo trộn và giúp cho sự khuếch tán của ion phức vào trong lớp

Helmholtz được dễ dàng hơn.
Cuối cùng bên trong lớp Helmholtz thì các phức bị phá vỡ, các
ligan được giải phóng, còn kim loại được tách ra dưới dạng
cation kim loại và tiến đến và được nhận điện tử từ bề mặt của
catot và kết tủa trên bề mặt và tạo thành lớp mạ.
7
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

Sơ đồ sự hình thành lớp mạ Au trên điện cực catot
1- ion kim loại tạo phức ( Au + ) cùng với các phối tử trong
dung dịch
2- sự bóp méo phức ( trong lớp khuếch tán)
3- ion kim loại thoát khỏi trường phức trong lớp Helmholtz
4- ion kim loại được trung hòa
5- nguyên tử kim loại hình thành ở những điểm phát triển.
-Phương pháp này tạo ra lớp mạ có độ tinh khiết cao, tinh thể
mạ nhỏ mịn.
Tuy nhiên mạ bằng xianua này tương đối độc hại.

2.2.1.b.Mạ Vàng Từ Dung Dịch Xianua Trung Tính

8
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

-Thành phần dung dịch: dung dịch này chứa Au + dưới dạng
phức KAu(CN) 2 và KCN tự do với hàm lượng thấp.pH 6,5-7,5
và được điều chỉnh bằng H 3 PO 4 .
- Chế độ mạ:
KAu(CN) 2 tính ra nồng độ Au + là 8-12 g/l
Axit citric : C 6 H 8 O 7

Kali citrat
KH 2 PO 4 .3H 2 O
Tl 2 SO 4

18-20g/l

40-50 g/l
35g/l
0,0007- 0,0008

g/l
Mật độ dòng trên catot D C 0,5- 1,0 A/dm 2 , nhiệt độ mạ từ 6080 0 C
pH của dung dịch duy trì từ 6,5- 7,5. anot sử dụng là anot
không tan ( Ti mạ bạch kim). Nên khuấy liên tục.
-

Quá trình xảy ra ở catot cũng xảy ra tương tự theo cơ chế
như ở môi trường xianua bazo. Tuy nhiên, ở phương pháp
này thì có kèm theo sự thoát H 2 ở catot cho nên hiệu suất
dòng không thể đạt đến 100%.

-

Phương pháp này chủ yếu dùng để mạ lớp vàng dày , độ
tính khiết không cao, nhưng lớp mạ nhẵn hơn ở môi trường
kiềm.

2..2.1.c.Mạ Vàng Từ Dung Dịch Xianua Axit
9
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

-Thành phần dung dịch: dung dịch chứa Au + dưới dạng phức
KAu(CN) 2 . cho thêm axit hữu cơ là axit citric và axit tartric
(hay còn gọi là axit 2,3-dihydroxi succinic HOOC-CH(OH)CH(OH)-COOH) hai axit này để duy trì pH trong khoảng 4-6.
- Chế độ mạ: giới thiệu 2 dung dịch mạ trong xianua axit có
thành phần và chế độ mạ khác nhau như sau:
+ Dung dịch mạ 1: KAu(CN) 2 nồng độ Au + 8-12 g/l
Axit citric

50-140g/l

Nhiệt độ mạ của dung dịch này 20-60 0 C , pH được duy trì ở
4,5-6,0, mật độ dòng catot D C = 0,2- 1,0 A/dm 2 , anot sử dụng
là Titan mạ bạch kim. Dung dịch mạ này cần phải đu đưa
catot trong khi mạ. Dung dịch 1 này cũng có thể dùng để mạ
vàng cho dây kéo căng chạy liên tục qua bể.
+ Dung dịch mạ 2: KAu(CN) 2 nồng độ Au + là 1,5-2,0 g/l
Kali citrat

45-50 g/l

CoSO 4 .7H 2 O

0,3-0,4 g/l

Nhiệt độ

20-30 0 C
0,15- 0,5 A/dm 2

DC

Anot dùng là Titan mạ bạch kim. Dung dịch 2 này dùng để
mạ lót vàng trước khi mạ hợp kim vàng lên Đồng (Cu). pH duy
trì 4,0 -4,5.
-

Pha chế dung dịch:
Hòa tan kali citrate vào nước mềm, thêm axit citric rồi khuấy

cho tan hết , dùng KOH thêm vào để điều chỉnh pH đến 3,44,2. Cho KAu(CN) 2 vào khuấy tan rồi thêm nước, điều chỉnh

10
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

pH của dung dịch đến 4,0 -4,5 bằng axit citric hoặc axit
H 3 PO 4 .

-

Trong môi trường axit thì nồng độ của Au + tăng do có xảy
ra cân bằng sau đây:
H + + CN - ↔ HCN

HCN ít phân ly cho nên nồng độ của ion CN − tự do thấp vì thế
nồng độ Au + được tăng lên.
-

Trong bể mạ xianua axit thì chất chứa xianua chủ yếu là
Au(CN) −2 và axit HCN. Phản ứng điện cực xảy ra ở catot có
thể được viết như sau:
Au(CN) −2 + 2H + + e

↔ Au + 2HCN

HCN được hình thành nhưng sẽ được chuyển khối ra dung dịch
chứ không thoát ra ngoài không khí.
2.2.1.d.Mạ Vàng Từ Dung Dịch Phức Xianua Của Au(III)
Như đã trình bày ở trên thì các bể mạ sử dụng dung dịch phức
của Au(I) không thể hoạt động ở pH nhỏ hơn 3,5 bởi vì ở
những điều kiện đó thì Au(I) kết tủa dưới dạng AuCN. Hơn
nữa, lớp mạ từ các bể Au(I) xianua thì thường kém mềm dẻo vì
vậy các vật mạ sau này khi bị biến dạng thường có các vết nứt
ở trên bề mặt bao phủ. Hạn chế những khuyết điểm đó người ta
đã nghiên cứu mạ Vàng từ dung dịch phức xianua của Au(III).
Phương pháp điều chế HAu(CN) 4 và công thức các bể mạ dùng
phức chất này đã được đưa ra vào năm 1971. Các bể này cho
thấy đặc tính mạ tuyệt vời ở các giá trị pH từ 0,1 đến 5,0 và

11
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

cho hiệu suất tối ưu trong khoảng pH từ 1,0 -3,0. Thành phần
của các bể ấy chứa chủ yếu phức HAu(CN) 4 , muối của axit
citric, phosphoric, tatric, một axit hữu cơ yếu và một axit vô
cơ chẳng hạn như H 3 PO 4 .
Phức Au(III) xianua được điều chế bằng cách làm nóng dung
dịch có chứa KAuCl 4 , KNO 3 , và KCN tiếp theo đó là pH của
dung dịch được chỉnh bằng cách thêm axit HCl. Điều này sẽ
dẫn đến sự thoát khí Cl 2 tại anot và gây ra vấn đề về ăn mòn.
2.2.2. Mạ Vàng Từ Các Dung Dịch Không Xianua

-

Với các phương pháp sử dụng dung dịch xianua trong mạ
vàng thì độc

-

Người ta đã thay thế các dung dịch xianua bằng cách dung
dịch khác không độc hại hoặc ít độc hại hơn, tuy nhiên chất
lượng sản phẩm và tốc độ mạ thì không thể so sánh với mạ
bằng các dung dịch xianua

2.2.2.a. Mạ Vàng Từ Dung Dịch Feroxianua

-

Phương pháp này không độc, nhưng Au trong phức
feroxianua có hóa trị 3 cho nên tốc độ mạ chậm hơn Au(I).

-

Chất lượng mạ cũng tương đối tốt.

-

Thành phần của dung dịch mạ và chế độ mạ:
AuCl 3 .HCl.4H 2 O nồng độ Au 3 + là 1g/l
K 4 Fe(CN) 6 .3H 2 O

200 g/l

K 2 CO 3

65 g/l
12
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

KCNS

100 g/l

pH duy trì khoảng 11-12, mật độ dòng catot D C = 0,2- 0,3
A/dm 2
nhiệt độ từ 32- 62 0 C.
2.2.2.b. Mạ Vàng Trong Dung Dịch Muối Sunfit

-

Công nghệ mạ vàng bằng muối sunfit là công nghệ mạ
không độc, có giá trị thực tiễn cao.

-

Hiệu suất kết tủa nhanh, lỗ xốp nhỏ, lớp mạ bám chắc vào
kim loại nền Niken , Cu….

-

Trong dung dịch mạ vàng thì muối sunfit của Au ở dạng
phức có công thức như sau: KAu(SO 3 ) 2 , chất tạo phức là
(NH 4 ) 2 SO 3 hoặc Na 2 SO 3

-

Cho vào dung dịch CoSO 4 ,EDTA có thể thu được lớp mạ Au
cứng.

Chế độ công nghệ được xem trong bảng sau
Hàm

Pha

lượng
Thành

chế

1

:

2

3

150-250
5-25
25-35(ở

10-15

4

phần và
chề độ
(NH 4 ) 2 SO 3
Au

Na 2 SO 3 . H 2 O

8-15(ở

dạng AuCl 3 )

dạng

120-150

HAuCl 4 )
150-180

140-180

13
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

K3C6H5O7

80-120

80-100
70-90

(NH 4 ) 3 C 6 H 5 O 7
EDTA
CoSO 4 . 7H 2 O
KCl

50-70

40

2-5

0,5-1

0,5-1
60-100

0,5-1

K 2 HPO 4
CuSO 4 . 5H 2 O
pH
nhiệt độ( o C)
Khuấy

8.5-9.5 6,5-7,5
8-10
45-65
thường
40-60
Di động khuấy không

20-35
0,1-0,2
9,0-9,5
45-50

Di động

Mật độ dòng

catốt
0,1-0.8

khí
0,2-0,3

0,3-0,5

catốt
0,1-0,4

Au

Au

Au

Au

điện(A/dm 2 )
Anốt

Bảng: Chế độ mạ vàng từ muối sunfit
Xét trong pha chế hỗn hợp 1 làm ví dụ
(1)

Hoà tan AuCl 3 đã tính toán vào trong nước cất có hàm

lượng vàng 20-30%,sau đó dùng NaOH 50% trung hoà
Ph=8-10 phản ứng trung hoà có toả nhiệt,do đó trung hoà
phải chậm ,cần thiết phỉa giảm nhiệt độ (nhiệt độ dưới
14
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

25 o C) .Trong quá trình trung hoà dung dịch có mùa vàng
trong suốt (pH= 7 thì trong suốt ) có màu rượu
(2) Hoà tan (NH 4 )SO 3 trong nước cất 50-60 o C
(3) vừa khuấy vừa cho dần dần (1) vào (2) được dung dịch
màu vàng trong suốt ,gia nhiệt 55-65 o C dung dịch biến
thành dung dịch trogn suốt không màu.
(4) Cho K 3 C 6 H 5 O 7 và làm loãng đến thể tích quy định ,
điều chỉnh Ph=8,5.
Nếu không có AuCl 3 hoặc Au(NH 3 ) 3 (OH) 3 có thể hoà
tan vàng trong nước cường toan toa thành AuCl 3 hoặc
Au(NH 3 )3(OH) 3 .Chất Au(NH 3 ) 3 (OH) 3 có thể hoà tan trực
tiếp trong dung dịch (NH 4 ) 2 SO 3 .
- Duy trì công nghệ

(1) Khống chế PH

8 . Đây là nhân tố cơ bản bảo đảm ổn

đinh dung dịch mạ ,khi p H

6,5 dung dịch mạ đục ,lúc

này cần điều chỉnh bằng dung dịch NH 4 OH hoặc NaOH.khi
p

10 ,lớp mạ có màu nâu đen ,phải điều chỉnh bằng axit

citric.
(2) KC 6 H 5 O 7 là chất phức tạo phức phụ trợ, đông thời là
chất làm đệm,làm cho pH ổn định ,nâng cao độ bám chắc
giữa lớp nền niken vàng

15
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

(3) Anốt dung là vàng bạch kim hoặc là lưới bạch kim tian
không dùng thép không gỉ,bởi vì ion clo có thể làm cho
crôm thành Cr + 6 ,là bẩn dung dịch ,dung dịch có màu vàng
da cam.diện tích anốt .diện tích catot = 1:3 nếu axít thụ
động hoá,dung dich không ổn định.
(4) Anốt không hoà tan ,vì vậy hàm lượng vàng trong dung
dịch không ngừng tiêu hao,cần thường xuyên bổ sung hàm
lượng vàng.
(5) Để tránh bạc, đồng,niken.v.v…tác dụng với nitơ trong
dung dịch tạo nên ion phức làm bẩn dung dịch,khi mạ cần
có điện trong bể ,thanh đồng và móc treo có giá treo phải

được mạ vàng ,nếu không ảnh hưởng đến độ tinh khiết và
độ cứng của lớp mạ .khi mạ quay phải dung dong điện xung
gấp 3-5 lần dòng bình thường,thời gian một phút ,sau đó hạ
xuống dòng điện bình thường .Tốc độ quay của thùng là 20
vòng/phút
(6) Di động catốt hoặc khuấy bằng không khí nén để phòng
pH hạ xuống cục bộ,làm cho dung dịch không ổn định
(7)muối sunfit quá nhiệt phân hủy thành S - 2 tác dụng với
Au + tạo thành Au 2 S màu đen phản ứng của chúng như sau :
2SO 3 - 2

SO 4 - 2 + O 2 ↑ + S - 2

Gia nhiệt bể mạ gián tiếp để tránh quá nhiết cục bộ ,dung
dịch vẫn đục
(8) Định kỳ phân tích hàm lượng vàng và S O 3 - 2 bổ sung kịp
thời để làm việc ổn địng dung dịch
16
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

(9) Dung dịch mạ để lâu mât tác dụng,có thể cho HCl với
lượng thích hợp , điều chỉnh Ph=3-4 có kết tủa bột vàng
màu vàng .Lọc rửa bằng nước cất sau đó sấy khô.Bột vàng
thu hồi có thể chế thành Au(NH 3 ) 3 (OH) 3 để tiếp tục sử dụng

-

Trên đây là mạ vàng bằng dung dịch của phức sunfit của
Au(III).

-

Ta xét đến mạ vàng bằng dung dịch của phức sunfit của
Au(I)
Phức Au(I) sunfit là Au(SO 3 ) 2 3 - là thành phần chính của
dung dịch, phức Au(SO 3 ) 2 3 - phân ly thành Au + và ion sunfit
SO 3 2 - theo phương trình sau:
Au(SO 3 ) 2 3 - ↔ Au + + 2SO 3 2 Ion Au + tự do sẽ nhận electron ở điện cực catot, kết tủa lại
thành kim loại Au bám trên catot. Các ion sunfit cũng đóng
một vai trò quan trọng trong dung dịch. Khi dung dịch được
điều chế, thì các ion SO 3 2 - bắt đầu oxi hóa thành SO 4 2 - theo
phương trình phản ứng sau:
2SO 3 2 - + O 2 ↔ 2SO 4 2 Các ion Au + bị khử thành kết tủa Au và hình thành các
khuyết tật và các cục nhỏ trên lớp mạ khi nồng độ của ion
Au + không tạo phức bị tăng lên cục bộ bởi sự oxi hóa ở anot
của ion SO 3 2 - thành SO 4 2 - .
Đithionit (S 2 O 4 2 - ) hình thành từ sunfit ở catot cũng có thể
khử ion Au + thành kim loại Au kết tủa. Ion sunfat là sản
phẩm không thể tránh khỏi trong dung dịch mạ, nồng độ của
17
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

nó tăng liên tục đến khi trọng lượng riêng hoặc pH của
dung dịch vượt quá một giá trị xác định thì lúc đó dung

dịch mạ cần phải được thay thế. Để tránh nồng độ S 2 O 4 2 tăng cao, thì chất làm bền được cho vào để oxi hóa S 2 O 4 2 thành sunfit SO 3 2 - để có thể kéo dài tuổi thọ của dung dịch
mạ.
-

Ngoài ra người ta còn biết đến dùng phức của Au(I)
thiosunfit (Au(S 2 O 3 ) 3 - ) từ lâu rồi, phức này có độ bền lớn
hơn phức Au(SO 3 ) 2 3 - cho nên nó được mong đợi là có thể
thay thế cho phức Au sunfit được. Tuy nhiên chưa có bể mạ
nào dùng phức thiosunfit trong thực tế bởi vì ngay chính
bản thân của ion thiosunfit cũng không bền bị phân hủy
theo phương trình sau:
S 2 O 3 2 - ↔ S + SO 3 2 -

-

Như vậy trong dung dịch sẽ tồn tại đồng thời 2 ligan là
sunfit và thiosunfit.

18
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

-

Dùng dung dịch hỗn hợp sunfit và thiosunfit để mạ vàng
mềm , thêm ion thalium vào để làm giảm độ cứng của lớp
mạ Au.

2.3 Mạ Vàng Theo Phương Pháp Không Dòng Điện

-

Trong một số trường hợp thì quá trình mạ Vàng không điện
cực được sử dụng, yêu cầu sản phẩm là lớp Au mềm, tinh
khiết nhưng có chiều dày dày hơn là lớp Au thu được như
trong mạ điện.

19
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng
-

Mạ vàng không dòng điện hay còn gọi là mạ hóa học hoặc
là mạ tự xúc tác. Đó là một dạng mạ không có dòng điện nó
bao gồm các phản ứng xảy ra đồng thời trong dung dịch mà
không cần nguồn cung cấp bên ngoài

-

Người ta dùng các muối của Au hơn là phức Au(I) xianua,
trong các bể mạ vàng không dòng điện bao gồm :các phức
Au (I) sunfit, Au(I) – thiosunfit, Au(III)- clorua, Au(III)phosphate

2.3.1. Các Bể Sunfit

-

Các phức Au(I) –sunfit đã được sử dụng trong mạ Au mềm
theo phương pháp mạ dùng dòng điện, cũng được sử dụng
trong bể mạ không dùng điện.

-

Các tác nhân khử đã được kiểm duyệt bao gồm
hypophosphit, formaldehit, hydrazine, Borohydrua và
DMAB, cùng các hợp chất khử ít phổ biến hơn chẳng hạn
như thiourea, metyl thiourea, axetyl thiourea.

-

Các hệ này đòi hỏi phải có chất làm ổn định để sử dụng
trong thực tiễn. Các chất làm bền sau đây được cho nó có
hiệu quả : 1,2 diamino etan cùng với KBr , etylendiamin,
etylendiamin tetraaxetic axit (EDTA), trietanolamin,
nitrilotriaxetic axit, natri thiosunfat.
20
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng
-

Sử dụng axit ascorbic là tác nhân khử, cho thấy rằng phức
Au(I) sunfit có thể bị khử thành Au một cách tự xúc tác,
nhưng tốc độ kết tủa rất chậm. Người ta tìm thấy rằng tốc
độ kết tủa có thể được tăng mạnh bằng cách thêm thiosunfat

làm tác nhân tạo phức thứ 2.

2.3.2. Các Bể Thiosunfat

-

Sự sử dụng Au(I) –thiosunfat trong mạ Au không dòng điện
mới được phát triển gần đây. Người ta nghiên cứu sự khử
của Au(S 2 O 3 ) 3 - và sự oxi hóa của các tác nhân khử khác
nhau ở anot tại điện cực, cho thấy rằng trong số các tác
nhân khử được kiểm tra thì axit ascorbic là hợp chất duy
nhất là bị oxi hóa xúc tác điện tại một tốc độ thích hợp
trong vùng điện thế khử của phức Au(I) – sunfit với pH 6,49,2 ở nhiệt độ phòng.

-

Một bể mạ có thành phần như sau:

21
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng
-

Trong bể này sự tích tụ của ion S 2 O 3 2 - trong quá trình khử
phức Au(I)- thiosunfat sẽ làm giảm tốc độ mạ. Người ta
thấy rằng, H 2 O 2 có thể tác dụng với S 2 O 3 2 - để tạo ra ion
trithionat (S 3 O 6 2 - ) và ion sunfat (SO 4 2 - ), phản ứng này có thể
dùng để duy trì tốc độ mạ không đổi trong suốt giai đoạn

thêm H 2 O 2 và trong bể mạ.

2.4 Các Chất Làm Bóng

-

Mặc dù độ bóng thì không quan trọng với mạ Au ứng dụng
trong điện tử,nhưng nó được gắn với các chất lượng mong
muốn chẳng hạn như sự chống mài mòn và ít xốp.

-

Các chất tạo bóng cho mạ Au thì được chia thành 3 loại :

-

các chất hữu cơ : chẳng hạn như polyetylen imin và các
poly amin

có khối lượng phân tử cao. Chúng hoạt động

nhờ sự hấp phụ chọn lọc ở trong lớp kép Helmholtz, thường
gây ra sự tăng độ phân cực.Chúng thường bị hấp phụ lên
các điểm phát triển nhô cao hơn vì vậy Au được phát triển
ưu tiên lên các phần khác của catot tạo ra hiệu ứng san bằng
và bóng. Luôn luôn các chất phụ gia hữu cơ tham gia vào
cấu trúc của lớp kết tủa sẽ tạo ra các ảnh hưởng không tốt
đến lý tính, đặc biệt là tính chống mài mòn.Tuy nhiên, độ
chống mài mòn có thể được cải thiện bằng cách mạ đồng
thời với kim loại thứ hai chẳng hạn Cd (Cadmi).

22
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng
-

Các kim loại kết tủa đồng thời và các á kim chẳng hạn như
Asen, Thalium, Selen, chì v.v…Sử dụng chúng sẽ tạo ra sự
khử phân cực và chúng tạo ra các lớp mạ bóng từ bể xianua,
và hoàn toàn sáng bóng từ các bể sunfit. Chúng hoạt động ở
những nồng độ cực kỳ thấp cỡ vài ppm (phần triệu) điều
này dẫn tới có một số thuyết hoạt động của chúng nhưng chỉ
có một thuyết trụ lại được qua kiểm tra.Trong thuyết này
các á kim được coi như bị hấp phụ đều lên trên bề mặt của
catot ở đó chúng xúc tác làm tăng mầm tinh thể của Au. Khi
không có các chất làm bóng này thì Au tạo mầm ở những
điểm phát triển chẳng hạn như các xô lệch mạng tinh thể
trên catot, nhưng với hiệu ứng xúc tác này của các á kim
kích thích sự kết tủa bằng phẳng hơn bằng cách tạo ra các
nhiều điểm phát triển mầm hơn. Hiệu ứng này được gọi là
xúc tác bởi vì phần tử mang điện ( ví dụ Tl + ) có sẵn để tái
hấp phụ. Cơ chế này hiệu quả hơn với bể Au sunfit.

-

Các kim loại chuyển tiếp đồng kết tủa chẳng hạn như Co,
Ni, Fe…cũng là những chất tạo bóng quan trọng.

2.5. Thu Hồi Vàng Từ Các Dung Dịch Cũ Hỏng
- Dung dịch xyanua cũ hỏng thu hồi bằng bột kẽm hay bột
nhôm để kết tủa nó kết tủa thu được cho HCl vào để hoà tan kẽm
hay nhôm dư,gạn rửa rồi cho HNO 3 vào để hoà tan hợp chất bạc
và đồng .rủa sạch bột vàng thu được rồi hoà tan trong nước
23
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

cường toan để được vàng clorua cách làm như sau cho dung dịch
vàng vào thùng sứ ,làm trong điều kiện có quạt hút,gia nhiệt bay
hơi đến trạng thái bột nhão,cho 5 phần thể tích nước cất vừa
khuấy vừa cho HCl cho đến khi không sinh ra kết tủa thì dừng
lại,kết tủa bột màu đen của vàng dưới đáy thùng ,lấy kết tủa đun
sôi với HCl,sau đó đun sôi với HNO 3 ,rửa sấy khô.Nung kết tủa ở
nhiệt độ 700-800 o C,thời gian 30 phút.
-Trong điều kiện có quạt hút,dung HCl để điều chỉnh pH của
dung dịch ,pH=1,gia nhiệt 70-80 o C,vừa khuấy vừa cho bột kẽm
vào, đến khi dung dịch có mùa vàng trắng bán trong suốt,nhiều
bột vàng kết tủa xuống dưới trong quá trình làm phải luôn đảm
bảo pH=1 sau đó xử lý như trên
- Pha dung dịch xyanua bằng các cho dư H 2 SO 4 ,sau đó thu
hồi vàng bằng bột kẽm hay bột nhôm như đã nói ở trên .Dung
dịch này được xem là hết vàng khi nhúng lá kẽm vào dung dịch
không thấy xuất hiện vết đen nữa.
- Pha dung dịch chứa bằng dung dịch NaOH 10

,đun nóng

đến 60 o C rồi kết tủa vàng bằng nhôm.Dung dịch được xem là hết
vàng khi lá nhôm bong sang nhúng vào vẫn khô thay đổi màu sắc
và độ bóng theo phương pháp này tổng thất không thể thu được là
0,012-0,022% tổng lượng vàng có trong dung dịch cần thu hồi
- Phương pháp trao đổi ion cũng dung để thu hồi vàng từ dung
dich cũ hỏng và đặc biệt hữu hiệu đối với việc thu hồi vàng từ
nước rửa.
Phần 3:

Tài Liệu Tham Khảo
24
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường


Tiều luận mạ vàng

1.GS.TSKH Nguyễn Đức Hùng- Sổ Tay Mạ Nhúng PhunNXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội-2001.
2.Nguyễn Thành Lộc3. Peter Wilkinson – Understanding Gold plating –Engelhard
Limited, Cinderford, Gloucestershire, United Kingdom -1986.
4.Thầy Hoàng
5. S.J. Huang, H.C.Chou,T.C.Lee, B.Lin, D.W.Tu, P.C.Chao,và
C.S.Wu
- the study of Dendrites formation Mechanism to enhance gold
plating process yield, throughput, and solution lifetime-WIN
semiconductors Corporation.( email:
).
6. />7. />
25
Lê Xuân Linh – Bùi Đức Cường