Đồ án quá trình và thiết bị sinh viên năm năm 3 kì 2

Lời cảm ơn
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn TS. Phạm
Thị Thu Giang đã bổ sung và góp ý những kiến thức quan trọng và giúp em
hoàn thiện bài khóa luận.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo bộ môn trong khoa
Công nghệ hóa đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong suốt thời gian em
học tập tại trường, nhờ sự chỉ bảo, tạo điều kiện và hướng dẫn tận tình của các
thầy cô đã giúp em từng bước hoàn thành khóa luận của mình.
Đồng thời Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc của
mình tới TS. Lê Bá Thắng, Ths. Trương Thị Nam, cùng các chú, anh, chị đang
công tác tại phòng ăn mòn và bảo vệ kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện
Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo,
giúp đỡ em trong suốt thời gian em thực tập và làm khóa luận.
Em cũng xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, những
người luôn bên cạnh em giúp đỡ, ủng hộ và động viên tinh thần, giúp em hoàn
thành bài khóa luận tốt nghiệp này.
Do thời gian nghiên cứu đề tài còn hạn hẹp, các vấn đề nghiên cứu rộng
và phức tạp, bài khóa luận này của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em
rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô trong viện kỹ thuật nhiệt
đới và thầy cô trong khoa Công nghệ hóa của trường Đại học Công nghiệp Hà
Nội để bài khóa luận của em được đầy đủ hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC
Lời cảm ơn.....................................................................................................2
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58.......................................................................5
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58.......................................................................6
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................58

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước Việt Nam chúng ta đang trên đà phát triển, thực hiện chủ
trương công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, việc sản xuất và gia công các
sản phẩm từ cơ khí để phục vụ cho xây dựng, sản xuất và sinh hoạt là hết sức
cần thiết. Nhưng đối với khí hậu nhiệt đới như ở nước ta thì kim loại rất dễ bị
ăn mòn làm cho tuổi thọ của công trình hay các loại máy móc thiết bị xuống
cấp nhanh chóng. Tại những vùng bị xâm thực tạo ra lớp rỉ điểm, rỉ lỗ làm
giảm chất lượng và khả năng chịu tải trọng của công trình. Trong điều kiện
xâm thực cao, để nâng cao tuổi thọ của các vật liệu kim loại, ưu tiên hàng đầu
là sử dụng các hợp kim có độ bền lớn, nhưng giá thành cao, không kinh tế.
Cách giải quyết tốt hơn là tạo hệ phủ trên nền thép thông dụng rẻ tiền, các lớp
phủ này có khả năng làm việc trong các điệu kiện mài mòn, ăn mòn, hóa chất,
nhiệt độ…
Hiện nay, lớp phủ kim loại là một trong những phương pháp bảo vệ
chống ăn mòn được tập trung nghiên cứu, sử dụng khá phổ biến trên thế giới


và Việt Nam. Lớp mạ kẽm là một trong các lớp phủ kim loại được sử dụng
nhiều nhất để bảo vệ cho thép cacbon nhờ giá thành thấp, có khả năng bảo vệ
catôt cho thép. Lớp mạ kẽm có thể tạo được từ nhiều phương pháp khác nhau:
mạ điện, nhúng nóng, phun phủ…, trong đó, mạ điện chiếm ưu thế với các chi
tiết nhỏ, sử dụng trong điều kiện khí quyển, không yêu cầu tuổi thọ quá cao.
Lớp mạ kẽm điện phân có thể nhận được từ nhiều dung dịch khác nhau
như dung dịch sunphat, dung dịch xyanua, dung dịch clorua, dung dịch zincat,
… Trong đó, dung dịch mạ kiềm không xyanua (zincat) là tiến bộ mới nhất
của công nghệ mạ kẽm đáp ứng được yêu cầu bảo vệ môi trường. Với các thế
hệ chất tạo bóng mới : năm 2002 hãng ENTHONE đã đưa vào thị trường Việt
Nam hệ phụ gia NZC DIMENSION [22], năm 2004, hãng COLOMBIA đưa
vào hệ COLZINC ACF2 [23]... Ưu điểm của các dung dịch này là khả năng
phân bố cao, chiều dày lớp mạ đồng đều hơn ở mọi vị trí, vì vậy giảm đáng kể
chi phí nguyên liệu. Lớp mạ tuy không bóng như lớp mạ nhận được từ dung

dịch clorua nhưng có độ bền ăn mòn cao, khả năng tiếp nhận lớp thụ động rất
tốt và đặc biệt rất phù hợp với các dung dịch thụ động Cr 3+, dung dịch mạ lại
không độc, xử lý nước thải đơn giản.
Tuy nhiên, nếu bể mạ kẽm kiềm không xyanua không có phụ gia sẽ cho
lớp mạ xám, sần sùi ngay cả khi dùng mật độ dòng điện nhỏ [2]. Vì vậy, cần
phải sử dụng phụ gia trong bể mạ kẽm kiềm không xyanua. Nhiều loại phụ
gia hữu cơ được cho vào với nồng độ tương đối thấp có thể làm thay đổi cấu
trúc, hình thái và tính chất lớp mạ [10,9,27]. Các phụ gia không những thay
đổi cấu trúc lớp mạ mà còn có thể ưu tiên định hướng tinh thể hay ưu tiên
sinh ra kiểu mạng tinh thể nào đó [2]. Trong dung dịch dùng tổng hợp nhiều
phụ gia cho lớp mạ nhẵn, phẳng, tăng khả năng phân bố, có độ bóng đẹp, làm
việc được ở khoảng mật độ dòng rộng, dễ thụ động trong các dung dịch thụ
động.
Với hi vọng góp phần bảo vệ môi trường, đưa ra giải pháp để bảo vệ,
nâng cao tuổi thọ của các vật liệu, chi tiết máy sử dụng nhiều trong công


nghiệp... Vì vậy, em lựa chọn đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia
polyamin đến quá trình mạ kẽm trong bể mạ kẽm kiềm không xyanua” là cơ
sở ban đầu cho nghiên cứu hệ phụ gia cho bể mạ kẽm kiềm không xyanua
công nghiệp, đồng thời thêm những hiểu biết để hỗ trợ các doanh nghiệp mạ
kẽm trong nước.
Mục đích nghiên cứu của khóa luận
- Vận dụng được các phương pháp nghiên cứu khoa học.
- Nắm được phương pháp để giải quyết một vấn đề cụ thể trong khoa học.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến quá trình mạ kẽm từ bể mạ kiềm
không xyanua.
- Bước đầu đề xuất một phụ gia có thể dùng được trong dung dịch mạ kiềm.

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Lời cảm ơn.....................................................................................................2
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58.......................................................................3
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58.......................................................................6
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................58


DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ
Lời cảm ơn.....................................................................................................2
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58.......................................................................3
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58.......................................................................5
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................58


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1. Giới thiệu.
Mạ điện là một trong những phương pháp rất có hiệu quả để bảo vệ kim
loại khỏi ăn mòn trong môi trường xâm thực và trong khí quyển.
Mỗi năm, hơn 40 triệu tấn thép được mạ kẽm hoặc kẽm hợp kim và
hơn 2,2 triệu tấn kẽm được sử dụng để tạo lớp phủ bảo vệ trên toàn thế giới.
Tại các nước phương Tây, khoảng 37% kẽm được sử dụng cho mục đích mạ
bảo vệ kim loại.
Mạ kẽm được coi là một trong những phương pháp kinh tế nhất và hiệu
quả bảo vệ chống ăn mòn thép cacbon. Lớp mạ kẽm bảo vệ cho thép theo hai
cơ chế. Thứ nhất, kẽm là màng ngăn cách thép với môi trường xâm thực. Bản
thân kẽm có độ bền ăn mòn lớn hơn nhiều lần so với thép.Ví dụ, tốc độ ăn
mòn của kẽm chỉ vào khoảng 1/25 so với thép cacbon trong khí quyển biển.

Trong không khí, kẽm dễ dàng bị ôxi hóa để tạo thành một lớp màng oxit.
Lớp oxit kẽm sẽ trở thành kẽm hyđroxit khi tiếp xúc với hơi ẩm hoặc mưa.
Trong quá trình làm khô, hyđroxit kẽm phản ứng với CO 2 trong khí quyển và
tạo ra màng bảo vệ mỏng sít chặt và có độ bám dính cao với bề mặt kẽm mà
thành phần cơ bản là cacbonat. Thứ hai, lớp mạ kẽm bảo vệ thép theo cơ chế
điện hoá. Khi lớp mạ bị khuyết tật hoặc một phần lớp mạ bị phá huỷ, nền thép
bị lộ ra và tiếp xúc với các tác nhân ăn mòn, do điện thế tiêu chuẩn của kẽm (0,76 V) âm hơn nhiều so với thép (-0,44 V), kẽm sẽ đóng vai trò là anốt hy
sinh, bị ăn mòn và bảo vệ cho nền thép (bảo vệ catốt). Tuy nhiên, điều này
không đúng trong mọi điều kiện, vì trong môi trường nóng ẩm (nhiệt độ lớn
hơn 60oC) hoặc nước nóng, có sự đảo phân cực giữa kẽm và sắt và khi đó
kẽm sẽ thể hiện tính chất của lớp phủ catot.


Mạ kẽm có thể được thực hiện ở nhiệt độ thường, thời gian mạ có thể
được điều chỉnh để đạt được độ dày mong muốn và chiều dày của lớp mạ kẽm
khá đồng đều.
Có nhiều loại dung dịch dùng để mạ kẽm: ZnSO 4 (pH 1,5-5,5), ZnCl2
(pH 4,0-5,5), Zn(BF4)2 (pH 1,5-3,5), Zn2P2O7 (pH 7-10), xyanua và mới đây
dung dịch kiềm không xyanua với nhiều tính năng tốt như xyanua nhưng thân
thiện môi trường hơn cũng đã được đưa vào sản xuất.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Vấn đề chống ăn mòn đã trở thành nhu cầu cấp thiết đối với tất cả các
quốc gia trên thế giới, đặc biệt đối với Việt Nam là quốc gia nằm trong vùng
khí hậu nhiệt đới gió mùa: nhiệt độ, độ ẩm không khí cao[22].
Trong điều kiện xâm thực cao, để nâng cao tuổi thọ của các vật liệu kim
loại, ưu tiên hàng đầu là sử dụng các hợp kim có độ bền cao, nhưng giá thành
cao, không kinh tế. Cách giải quyết tốt hơn là tạo hệ phủ trên nền thép thông
dụng, lớp phủ này có khả năng làm việc trong các điệu kiện mài mòn, ăn mòn,
hóa chất, nhiệt độ[22].
Phủ kim loại là một trong những phương pháp bảo vệ chống ăn mòn

được tập trung nghiên cứu, sử dụng khá phổ biến trên thế giới và Việt Nam.
Trong số đó, lớp mạ kẽm là một trong các lớp phủ kim loại được sử dụng
nhiều nhất để bảo vệ cho các linh kiện, chi tiết, phụ tùng máy và kết cấu thép
cacbon nhờ giá thành thấp, có khả năng bảo vệ catôt cho thép. Lớp mạ kẽm có
thể tạo được từ nhiều phương pháp khác nhau: mạ điện, nhúng nóng, phun
phủ, trong đó mạ điện chiếm ưu thế với các chi tiết nhỏ, sử dụng trong điều
kiện khí quyển, không yêu cầu tuổi thọ quá cao.
Có một số dung dịch mạ kẽm đã được nghiên cứu sử dụng như: mạ kẽm
từ dung dịch sunfat, floborat, xyanua, pyrophotphat, clorua và kiềm không
xyanua. Trong đó, các dung dịch được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp là
xyanua, clorua và kiềm không xyanua.


Trước những năm 1990, bể mạ xyanua được sử dụng phổ biến. Ưu điểm
của dung dịch này là đơn giản, dễ vận hành, chịu tạp tốt, không cần xử lý bề
mặt thật tốt. Dung dịch có khả năng phân bố cao, lớp mạ mịn, kín, khả năng
tiếp nhận cromat tốt. Tuy nhiên, tốc độ mạ chậm, đắt, dung dịch dễ bị
cacbonat hóa, đặc biệt rất độc hại.
Từ những năn 1990, nhờ các tiến bộ kỹ thuật, bể mạ clorua được đưa vào
sử dụng và chiếm được thị phần cao. Ưu điểm của dung dịch này là mạ được
chi tiết có hình thù phức tạp, có thể mạ treo và mạ quay, lớp mạ có độ bóng
cao, hiệu suất catot lớn. Tuy nhiên, bể mạ này đòi hỏi phải xử lý bề mặt ban
đầu tốt, lớp mạ giòn do lẫn chất tạo bóng hữu cơ, lớp mạ không thật sự thích
hợp với một số dung dịch thụ động như dung dịch thụ động Cr(VI) đen, cầu
vồng, khả năng chống ăn mòn thấp hơn lớp mạ từ hai loại dung dịch kiềm, ăn
mòn thiết bị mạnh, đặc biệt nước thải có ion NH4+ rất khó xử lý gây ô nhiễm
môi trường[23].
Dung dịch mạ kẽm kiềm không xyanua trên thế giới đã được thương mại
hóa rất sớm từ những năm 1960[2]. Tuy nhiên, gần đây nhờ sự ra đời của các
hệ phụ gia tạo bóng mới cũng như do các yêu cầu về bảo vệ môi trường, bể

mạ này mới thực sự được quan tâm, chấp nhận và trở thành giải pháp tốt nhất
để thay thế bể mạ xyanua. Dung dịch mạ kẽm kiềm không xyanua có một số
ưu điểm nổi trội như: kinh tế hơn, không độc, chất lượng lớp mạ tốt, dễ thụ
động, đặc biệt rất thích hợp với các dung dịch thụ động Cr(III), khả năng phân
bố tốt, đặc biệt nước thải dễ xử lý [23,10], bể mạ kiềm không xyanua rất thân
thiện với môi trường, là vấn đề rất được quan tâm hiện nay. Nhược điểm là
phức tạp hơn, yêu cầu xử lý bề mặt tốt.
Tuy nhiên, nếu bể mạ kiềm không xyanua không có phụ gia sẽ cho lớp
mạ chất lượng kém không thể sử dụng trong công nghiệp[2-4,26-8]. Nhiều
loại phụ gia hữu cơ và vô cơ được đưa vào với nồng độ tương đối thấp có thể
làm thay đổi quá trình kết tủa kẽm, cấu trúc, hình thái, và tính chất lớp mạ.
Một phụ gia cho vào có thể ảnh hưởng tới nhiều tính chất của lớp mạ, nhưng


trong thực tế người ta vẫn cho đồng thời nhiều phụ gia vì cần tới tác động
tổng hợp của chúng. Chúng làm cho lớp mạ nhẵn, phẳng, tăng khả năng phân
bố, có độ bóng đẹp, làm việc được ở khoảng mật độ dòng rộng.
Năm 1973, Robert Leonard Adelman và Wilmington [12] đã sử dụng kết
hợp polyvinyl rựu, các sản phẩm polyvinyl rượu biến tính bởi axit periodic
hoặc muối natri perionat như một tác nhân làm bóng cho bể mạ kẽm kiềm
không xyanua, cải thiện tính chất lớp mạ ở khoảng mật độ dòng thấp. Các
polyvinyl rượu biến tính cũng được sử dụng với các tác nhân làm bóng khác
đặc biệt là các hợp chất nitơ dị vòng có ít nhất 1 nhóm thế để cải thiện tính
chất lớp mạ. Năm 1979, trong sáng chế của mình, Josep A Zehnder và Tery K
Stevens [15] sử dụng các polyaminsulpho với các hàm lượng rất khác nhau từ
0,1÷ 100g/lit, kết hợp với các hợp chất pyrydin hoặc nicotin hàm lượng
khoảng vài g/lit để cải thiện tính chất lớp mạ kẽm, trong bể mạ kiềm không
xyanua. Tuy nhiên, các hợp chất pyrydin được biết đến là những chất bay hơi
rất độc hại, ảnh hưởng đến sức khoẻ những người làm việc trong môi trường
xung quanh. Những năm gần đây, khá nhiều những sáng chế, công trình công

bố về phụ gia cho bể mạ kẽm kiềm [23-4,26-8] các chất được sử dụng làm
phụ gia cho bể mạ kẽm kiềm thuộc các dòng như: các polime rượu, polime
của các amin từ bậc 1 đến bậc 4, hợp chất dị vòng, chất hoạt động bề mặt,
benzanđehit, các poly rượu hoặc các hợp chất chứa nitơ dị vòng có một nhóm
thế là nhóm sunpho, đường khử, muối natri, một số chất tạo phức được sử
dụng kết hợp với nhau, theo từng trường hợp có tác dụng cải thiện tính chất
lớp mạ, thay đổi tính chất kết tủa, làm mịn tinh thể, chất thấm ướt, tác nhân
làm bóng.
Các loại chất hoạt động bề mặt khác nhau cũng được sử dụng làm phụ
gia cho bể mạ kẽm kiềm không xyanua [5]. Các chất hoạt động bể mặt làm
tăng quá thế, giảm quá trình thoát khí hidro tăng hiệu suất quá trình mạ.
Các dòng polyamin với bậc và khối lượng phân tử khác nhau đã được sử
dụng làm phụ gia cho các hệ bể mạ amoni clorua cũng như bể mạ kẽm kiềm.


Polyamin từ bậc 1 đến bậc 3, các hợp chất amin dị vòng được sử dụng nhiều
làm phụ gia cho bể mạ kẽm kiềm [11, 20 , 28, 13-25]. Các loại phụ gia này
không chỉ làm mịn tinh thể mà còn có tác dụng làm bóng. Các polyamin có
thể cải thiện chất lượng lớp mạ ở cả khu vực mật độ dòng cao trên 10A/dm 2.
Ảnh hưởng của các loại polyamin đến quá trình mạ kẽm trong bể mạ kiềm
không xyanua là rất khác nhau. Mức độ ảnh hưởng không chỉ phụ thuộc vào
cấu tạo phân tử, bậc, nồng độ mà còn bởi khối lượng phân tử của các
polyamin. Trên thế giới, đã có công trình công bố về ảnh hưởng của cấu tạo
phân tử, bậc amin đến quá trình mạ kẽm trong bể mạ kiềm không xyanua
[11]. Các kết quả cho thấy, ảnh hưởng của các polyamin cùng bậc nhưng khác
cấu tạo phân tử và cùng loại polyamin nhưng khác về bậc đến quá trình mạ
kẽm kiềm là rất khác nhau. Tuy nhiên, ảnh hưởng của cùng một dòng
polyamin nhưng có trọng lượng phân tử khác nhau thì chưa được chỉ ra rõ
ràng. Để có thể làm phụ gia, các polyamin cần phải hòa tan tốt trong dung
dịch kiềm. Các loại polyamin có trọng lượng phân tử thấp và trung bình đáp

ứng được điều kiện này.
Thực tế tại Việt Nam, để đáp ứng yêu cầu phụ gia cho quá trình mạ kẽm
của các hãng sản xuất ôtô, xe máy, một số hệ phụ gia đã được giới thiệu và
đưa vào sản xuất. Từ đầu những năm những năm 2000, hãng ENTHONE đã
đưa vào thị trường Việt Nam hệ phụ gia NCZ DIMENSION, hãng
COLOMBIA đưa vào hệ COLZINC ACF2 v.v.. Tuy nhiên, khả năng ứng
dụng của chế phẩm này còn hạn chế do giá thành cao, ảnh hưởng tới giá thành
sản phẩm mạ, chất lượng có những hạn chế nhất định. Nhìn chung, các sản
phẩm thương mại sử dụng tốt, hệ ổn định không nhiều, thành phần hệ khá
phức tạp thường gồm tới 4 thành phần.
Trong nước, việc nghiên cứu các phụ gia và hệ phụ gia cho quá trình mạ
kẽm và mạ kẽm kiềm chưa được quan tâm đúng mức. Chưa có một kết quả
nghiên cứu chính thức nào công bố về sự ảnh hưởng của các phụ gia, các yếu
tố cũng như ảnh hưởng của khối lượng phân tử và hàm lượng poly amin tới


quá trình mạ kẽm và mạ kẽm kiềm không xyanua, chưa có nhà cung cấp nào
đưa ra được hệ phụ gia cho bể mạ kẽm kiềm không xyanua.
1.2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH MẠ KẼM

1.2.1. Tính chất vật lý của kẽm
Kẽm là kim loại màu trắng xanh, sáng với nhiệt độ nóng chảy 419,5ºC
và nhiệt độ sôi 907ºC. Hằng số mạng a và c tương ứng là 0,2664 và 0,4947
nm [27]. Kẽm giòn, dễ vỡ ở nhiệt độ thường và trở nên dễ dát, dễ uốn ở nhiệt
độ 100oC - 150°C. Kẽm là chất dẫn điện trung bình có tỷ trọng 7,14 g/cm 3 ở
nhiệt độ thường.
Kẽm nguyên chất không được sử dụng nhiều trong các ứng dụng kỹ
thuật do bị hạn chế bởi tính chất vật lý của nó nhưng lại được sử dụng nhiều ở

dạng hợp kim. Ví dụ như nó tạo thành một chuỗi hợp kim đúc áp lực rất tốt
với nhôm (4%) [9]. Việc thêm tới 45% kẽm vào đồng tạo ra một loạt các hợp
kim đồng- kẽm hay còn gọi là đồng thau. Hợp kim Zn-Fe là yếu tố cơ bản tạo
nên độ bền ăn mòn cao của thép được mạ nhúng nóng.
Kẽm là kim loại lưỡng tính rất dễ tan trong dung dịch axit và dung dịch
kiềm mạnh. Trong không khí kẽm luôn bị bao phủ bởi màng tạo ra từ muối
cacbonat và bazơ kẽm: ZnCO3.Zn(OH)2.
Số ôxi hóa của kẽm là +2. Ion Zn2+ có khả năng tạo phức mạnh. Một
22số ion phức có vai trò lớn trong quá trình mạ kẽm như: Zn(CN)4 ; ZnO2 ;
Zn(NH3) 2+.
Điện thế tiêu chuẩn của kẽm là φ0(Zn2+/Zn) = -0,76V nhỏ hơn điện thế
tiêu chuẩn của sắt là: φ0(Fe2+/Fe) = -0,44V nên lớp mạ kẽm trên thép là lớp
mạ anôt có tác dụng bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn điện hóa.
Cấu trúc tinh thể: lục phương nén chặt, hằng số mạng: a=0,2664 nm;
c=0,4947 nm [26]. Mỗi nguyên tử kẽm có 12 điện tử xung quanh, trong đó 6


điện tử có khoảng cách 0,2664 nm và 6 điện tử khác là 0,2907 nm, sự liên kết
giữa các nguyên tử trong lớp sáu cạnh cơ bản mạnh hơn các lớp giữa chúng.
Điểm này xác định tính biến dạng và tính chất không đẳng hướng của tinh thể
kẽm.
Do tính chất vật lí của kẽm còn tồn tại những hạn chế, nên kẽm nguyên
chất ít được sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật nhưng lại được sử dụng
nhiều ở dạng hợp kim. Ví dụ hợp kim đúc áp lực Zn - Al (4%), hợp kim của
kẽm với đồng, thiếc [11], hợp kim Zn - Fe là yếu tố căn bản tạo nên độ bền
ăn mòn cao của thép được mạ nhúng nóng…. Kẽm được sử dụng rộng rãi
trong công nghiệp xây dựng và công nghiệp mạ.
1.2.2. Đặc điểm của lớp mạ kẽm
Mạ kẽm là lớp mạ anôt, có độ rắn tế vi rất nhỏ 60 kg/mm 2, khả năng bảo
vệ sắt thép của lớp mạ kẽm phụ thuộc vào tính chất môi trường ăn mòn và độ

dày lớp mạ. Mạ kẽm được xem là một trong những biện pháp kinh tế và hiệu
quả nhất để bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon.
1.2.3. Cơ chế hình thành lớp mạ kẽm
Mạ điện chính là công nghệ điện kết tủa kim loại. Sau khi kim loại được
giải phóng sẽ tạo thành lớp mạ phủ lên bề mặt vật liệu khác.
Vật cần mạ được gắn với cực âm (catot).
Kim loại mạ gắn với cực dương (anot) của nguồn điện trong dung dịch
điện môi.
Sự hình thành lớp mạ điện:
- Tại anot: xảy ra quá trình oxi hóa kim loại. Kim loại tan dần.
- Tại catot: xảy ra quá trình khử, tạo ra lớp kim loại kết tủa trên bề mặt.
Quá trình mạ điện :
- 2e = Zn2+

Tại Anot :

Zn

Tại Catot :

Zn2+ + 2e = Zn


Mạ kẽm trên chất nền là gang, thép là lớp mạ anot do điện thế tiêu chuẩn
của Zn nhỏ hơn điện thế tiêu chuẩn của Fe. Trong đó Zn đóng vai trò anot hy
sinh và bị ăn mòn trước, chất nền đóng vai trò catot.
Quá trình điện cực xảy ra với nhiều giai đoạn phức tạp, tốc độ kết tủa
kim loại phụ thuộc vào các bước, các giai đoạn và mọi trở lực của quá trình
kết của đều được thể hiện qua đại lượng phân cực catot.( còn gọi là quá thế
catot: ηo).

Nguyên nhân gây ra phân cực catot là do : yếu tố dung dịch, yếu tố điện
hóa…
+ Nếu quá thế lớn hay nói cách khác là tăng được phân cực catot thì có thể
thu được lớp mạ có cấu trúc nhỏ mịn.
+ Nếu phân cực catot làm tăng khả năng phân bố của kim loại thì sẽ thu
được lớp mạ đồng đều hơn.
Không phải tất cả các mầm tinh thể đều trở thành tinh thể. Chỉ có các
mầm có kích thước đủ lớn đạt hoặc vượt ngưỡng nào đó mới có khả năng trở
thành tinh thể. Để đạt hoặc vượt ngưỡng nào đó phải có quá trình bổ sung.
Khi tinh thể lớn lên không cần phải có quá trình đó nữa.
Lớp mạ là do vô vàn tinh thể hợp thành. Sự sắp xếp của chúng và kích
thước tinh thể sẽ quyết định đến chất lượng lớp mạ.
Các tinh thể đạt ngưỡng sắp xếp vào mạng lưới tinh thể ưu tiên vào vị trí
thuận lợi nhất về mặt năng lượng và tổ chức để hình thành lớp mạ [5].
Sự di chuyển của các hạt điện tích là theo hình vòng cung do đó nó sẽ ưu
tiên sắp xếp vào phía ngoài cạnh của vật mạ hơn là vào phần trong và phần
giữa. Muốn tạo lớp mạ đồng đều cần bổ sung thêm chất hoạt động bề mặt.
1.2.4. Cơ chế bảo vệ thép của lớp mạ kẽm
• Sự ăn mòn của kẽm trong khí quyển :


Sự ăn mòn của kẽm trong khí quyển là do tác động của các điều kiện
môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ô nhiễm không khí, mưa, gió và bức xạ mặt
trời. Tác động của các yếu tố ăn mòn kẽm có liên quan nhiều đến tác động
ban đầu của chúng đến sự hình thành và phát triển của các màng bảo vệ.
Trong điều kiện khô và nhiệt độ thường, kẽm bị ăn mòn rất chậm, tạo ra
sản phẩm ăn mòn là oxit kẽm ZnO. Trong môi trường ẩm, các tầng nước hấp
thụ trên bề mặt kẽm, tạo ra các ion kẽm. Màng mỏng kẽm hyđroxit được tạo
thành rất nhanh trên bề mặt kẽm. Sự ăn mòn kẽm trong môi trường ẩm có thể
được mô tả như sau [1]:

Zn → Zn2+ + 2e-

(1)

Được cân bằng bởi:
O2 + 4H3O+ + 4e- → 6H2O (trong môi trường axit)

(2)

2H3O+ + 2e- → 2 H2O + H2 (trong môi trường axit)

(3)

Hoặc:
O2 + 2 H2O + 4e- → 4OH- (trong môi trường trung tính và kiềm) (4)
Kẽm hyđroxit phản ứng tiếp với khí CO2 hấp thụ trong nước, tạo thành
kẽm cacbonat tương đối ít hòa tan. Kẽm hyđroxit kết hợp với kẽm cacbonat
để tạo thành kẽm cacbonat bazơ (hyđrozincite) Zn5(CO3)2(OH)6 [3]:
Zn(OH)2 + 4Zn2+ + 4OH- + 2CO32- → Zn5(CO3)2(OH)6

(5)

Kẽm cacbonat bazơ (hyđrozincite) là một sản phẩm giả bền. Trong các
điều kiện môi trường khác nhau, sản phẩm của quá trình ăn mòn có thể bị
thay đổi thành các hợp chất khác nhau, như Zn 4SO4(OH)6.nH2O trong khí
quyển nông thôn, NaZn4Cl(OH)6SO4.6H2O trong khí quyển biển và
Zn4Cl2(OH)4SO4.5H2O trong khí quyển thành phố và công nghiệp [3].
• Sự ăn mòn của kẽm trong môi trường xâm thực:
Kẽm có hoá trị +2 trong tất cả các hợp chất của nó. Giá trị điện thế tiêu
chuẩn của kẽm là -0,76V, thấp hơn điện thế tiêu chuẩn của Fe (-0,44V) [4].

Giản đồ cân bằng điện thế - pH của kẽm trong nước ở 25ºC biểu diễn ở hình 1
[26]. Kẽm không ổn định về mặt nhiệt động trong nước và chất lỏng. Khi kẽm
tiếp xúc với nước, các ion kẽm tích điện dương đi vào dung dịch và xảy ra
phản ứng khử oxi hoà tan trên bề mặt Zn. Chỉ khi oxi hoà tan trở nên cạn kiệt
hoặc sự khuếch tán không cung cấp đủ oxi cho phản ứng catot, thì sự thoát
khí H2 mới chiếm ưu thế trong phản ứng catot:
2H+ + 2e- → H2

(6)

Trong nước không lưu thông, kẽm có thể bị tấn công nhanh chóng một
cách cục bộ do oxi ở khu vực gần bề mặt kẽm bị tiêu thụ trong quá trình ăn
mòn và hình thành các pin phân cực nồng độ oxi. Khi oxi nhiều hơn ăn mòn
trở nên đồng nhất hơn [9].

Hình 1.1. Giản đồ cân bằng điện thế pH của hệ nước-kẽm ở 25 º C
Tuy nhiên, từ giản đồ cân bằng điện thế pH (hình 1.1), trong dung dịch
pH xấp xỉ 8,5 – 10,5, màng hyđroxit có thể hình thành trên bề mặt kẽm. Màng
này có tác dụng ức chế sự hoà tan của kẽm. Độ bền của kẽm oxit và hyđroxit
trong dung dịch tuỳ thuộc vào pH. Kẽm oxit và hyđroxit là chất lưỡng tính.
Chúng hòa tan trong dung dịch axit tạo ion Zn 2+ và trong dung dịch kiềm tạo
các ion HZnO- và ZnO2-. Ở nhiệt độ phòng, ε-Zn(OH)2 là hợp chất bền vững
nhất, trong khi Zn(OH)2 vô định hình kém bền nhất.


Hơn nữa, kẽm có thể tạo hợp chất không tan với một số chất hoá học như
cacbonat và sunphat. Kẽm cacbonat là hợp chất quan trọng bởi nó được tạo
thành sẽ bảo vệ chống ăn mòn cho kẽm trong môi trường khí quyển. Sự tạo

thành kẽm cacbonat có thể xuất hiện trong dung dịch chứa cacbonat và
bicacbonat tuỳ theo phản ứng dưới đây [11]:
ZnO + 2H+ → Zn2+ + H2O
Zn2+ + H2CO3→ ZnCO3 + 2H+

(7)
(8)

5Zn2++ 2HCO3- + 6H2O → Zn5(OH)6(CO3)2 + 8H+

(9)

2H+ + 2HCO3- + H2O + 5ZnO(s) → Zn5(OH)6(CO3)2

(10)

• Lớp mạ kẽm bảo vệ thép dựa trên 2 cơ chế:
- Thứ nhất: Ngăn cách thép với môi trường xâm thực
Trong hầu hết các loại môi trường tự nhiên kẽm có độ bền ăn mòn cao
hơn thép, kẽm bị oxi hoá dễ dàng hơn trong không khí và tạo nên một lớp oxit
kẽm chống lại sự ăn mòn. Lớp oxit kẽm này sẽ trở thành hyđroxit kẽm khi
tiếp xúc với độ ẩm hay mưa. Trong quá trình sấy khô, hyđroxit kẽm sẽ phản
ứng với CO2 trong không khí và chuyển thành một lớp cacbonat bazơ
ZnCO3.Zn(OH)2 mỏng, sít đặc và bám chặt, có khả năng bảo vệ.
- Thứ hai: Bảo vệ catôt
Là anôt hi sinh giúp bảo vệ điện hoá cho thép khi nền thép tiếp xúc với
môi trường xâm thực, tuy nhiên, trong môi trường nóng ẩm (t o> 60oC) hoặc
nước nóng, có sự đảo phân cực giữa kẽm và sắt và khi đó kẽm sẽ thể hiện tính
chất của lớp phủ catôt [20,21].
Với các ưu điểm như vậy lớp mạ kẽm ngày càng được sử dụng rộng rãi.

Tuy nhiên để tạo ra một lớp mạ đạt yêu cầu cần phải quan tâm nhiều yếu tố:
ảnh hưởng thành phần dung dịch, chế độ điện phân, chất phụ gia…
1.3.

MẠ KẼM, THÀNH PHẦN DUNG DỊCH MẠ VÀ CHẾ ĐỘ MẠ

1.3.1. So sánh một số phương pháp mạ kẽm


Lớp mạ kẽm có thể nhận được từ nhiều dung dịch khác nhau như dung
dịch sunphat, dung dịch xyanua, dung dịch clorua, dung dịch zincat…
Mạ kẽm xyanua được sử dụng phổ biến trước những năm 1990. Ưu điểm
của dung dịch này là dễ sử dụng, độ phân bố cao, lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn,
khả năng tiếp nhận các lớp thụ động tốt, dễ làm bóng, bể mạ chịu tạp chất tốt.
Tuy nhiên hiệu suất dòng điện thấp, dung dịnh dễ bị cacbonat hóa, đặc biệt rất
độc, chi phí xử lý nước thải cao.
Các dung dịch clorua cổ điển không cho phép thu được lớp mạ bóng và
ứng dụng công nghiệp bị hạn chế. Tuy nhiên, thời gian gần đây, nhờ các tiến
bộ khoa học kỹ thuật với sự ra đời của hàng loạt chất tạo bóng, bể mạ này trở
nên phổ biến, là phương án hữu hiệu để thay thế bể mạ xyanua trong các dây
truyền mạ quay và các bể mạ treo thủ công. Ưu điểm của bể mạ này là có độ
phân bố cao, hiệu suất dòng cao, bóng, tuy nhiên do bị lẫn chất tạo bóng hữu
cơ nên lớp mạ giòn, khả năng tiếp nhận lớp thụ động bị hạn chế, lớp thụ động
dễ bị đổi mầu, dung dịch mạ ăn mòn thiết bị mạnh [24].
Ở nước ta, trong khoảng 1 thập kỷ gần đây, dung dịch kẽm kiềm không
xyanua đã được đưa vào sử dụng và ngày càng trở nên phổ biến. Dung dịch
này có một số ưu điểm nổi trội như : không tốn kẽm, không độc, chất lượng
lớp mạ tốt, dễ thụ động trong các dung dịch thụ động, khả năng phân bố tốt,
đặc biệt nước thải dễ sử lý. Bể mạ kiềm không xyanua rất thân thiện với môi
trường, đây là vấn đề rất được quan tâm hiện nay.

Thành phần, điều kiện, tính chất và yêu cầu của các bể mạ kẽm thông
dụng được so sánh trong các bảng 1 đến 4.


Bảng 1.1.Thành phần các dung dịch mạ kẽm [28]
Zn(1)

NaOH

NaCN

NH4Cl

KCl

Axit
boric

pH

Mạ kẽm clorua
Toàn bộ
14,98

119,84

37,45

NH4Cl
Amoni

÷29,96
14,98

÷149,8
29,96

119,84

÷44,94
37,45

nồng độ

÷29,96

÷44,94

÷149,8

÷44,94

thấp, KCl
Không

22,47

187,25

22,47

37,45

amoni,

÷37,45

÷224,7

÷37,45

÷41,2

toàn bộ
KCl
Mạ kẽm kiềm không xyanua
Nồng độ
5,99
74,9
thấp
Nồng độ

÷8,99
13,48

÷104,86
119,84

cao
÷22,47

Mạ kẽm xyanua
Nồng độ
7,49

÷149,8
74,9

11,24

thấp
Nồng độ

÷89,88
74,9

÷18,73
126,22

trung bình ÷18,73
Nồng độ
26,22

÷89,88
74,9

÷44,94
82,39

cao

÷89,88

÷104,86

÷11,235
13,48

÷33,71

Chú thích:
Tất cả đơn vị: g/l
(1)

Nguồn kim loại kẽm: Kẽm clorua-clorua
Kẽm kiềm không xyanua – ZnO ( không chứa chì)
Kẽm xyanua – ZnO hoặc kẽm xyanua.
Bảng 1.2.Các tham số của bể mạ [28]
Mạ kẽm (axit)

Mạ kẽm kiềm

Mạ kẽm xyanua


clorua

không xyanua

Chất thấm ướt, chất

2,0- 5,0 %

1,0 -3,0 %

mang (tải bóng)

thể tích
0,05 – 0,2%

thể tích
0,05 -0,2%

thể tích
(15 -55 oC)(1)

thể tích
(15 -43oC)

Chất tạo bóng
Nhiệt độ

Không áp dụng
0,2 -0,5%
thể tích
(15 -43 oC)(1)

Chú thích:
Ảnh hưởng tích cực và tiêu cực được quan sát thấy khi bể được hoạt
động trên nhiệt độ phòng (25°C):
- Do dung dịch bay hơi, vấn đề tích tụ hóa chất trong bể mạ có thể phải

tính đến.
- Ở nhiệt độ cao hơn, độ dẫn điện cao hơn có nghĩa là tiêu thụ ít điện
năng hơn.
- Tốc độ mạ cao hơn ở nhiệt độ cao hơn. Điều này có nghĩa là cần thời
gian mạ ít hơn.
- Mạ ở nhiệt độ cao hơn có nghĩa là tiết kiệm chi phí làm lạnh.
- Độ hòa tan của các phụ gia hữu cơ có thể gây ảnh hưởng tiêu cực.
- Khi nhiệt độ cao, tiêu thụ chất tạo bóng có thể cao hơn so với ở nhiệt
độ phòng.
(1)

Các hệ mạ kẽm clorua làm việc ở nhiệt độ cao có thể làm giảm bớt

thời gian mạ từ 10-50% và tăng năng suất 30-100%.

Bảng 1.3.Các yêu cầu kỹ thuật [28]


Phân cực Anot

Mạ kẽm (axit)

Mạ kẽm kiềm

Mạ kẽm

clorua

không xyanua

xyanua

Hiếm khi

Có

Có

Độ dẫn điện của dung
dịch mạ (độ dẫn điện
cao làm giảm tổn hao

Tuyệt vời

LC– kém

năng lượng)
Đảo trộn dung dịch ở
bể treo

Khá tốt

HC – tốt

Không yêu

Yêu cầu

Không yêu cầu

Có

Có

Có

Có

Có

Không

Có

Không

Không

Không

Có

Có

cầu

Hệ thống gia nhiệt và
làm mát.
Lọc dung dịch
Điều chỉnh pH cần

thiết
Sử dụng chất xử lý tạp
Tiếp nhận cromat
Tốt
Xử lý chất thải

LC – khá tốt
HC – tuyệt vời

Tuyệt vời

Đơn giản

Đơn giản

Phức tạp

Có

Không

Không

Xử lý sắt bởi quá trình
oxi hóa(1)
Chú thích:
LC: Nồng độ thấp
HC: Nồng độ cao
(1)

: H2O2 thường được sử dụng với nồng độ 30-35%. Khi cần thiết bổ

sung thêm khoảng 100ml/1.000 lít vào bể mạ. Trước khi bổ sung nên pha với
nước tạo thành dung dịch 10%. KMnO4 cũng có thể được sử dụng.

Bảng 1.4. Tính chất của bể mạ [28]


Độ dẻo ở chiều

Hiệu suất catôt

Mạ kẽm kiềm

(axit)

không xyanua
LC
HC

clorua
1

(1)

dày cao.

Mạ kẽm

(>25µm)

95-97

Bị vỡ
Phân bố chiều dày
Yêu cầu độ dày mạ
thương mại

%
Có(2)
1(4)
5

Mạ kẽm xyanua
LCN

MCN

HCN

1

3-4

4

4

4

70-75

70-95

65-70

70-75

70-75

%
%
%
%
%
Không Không Không Không Không
2-3
5
4-5(5) 4-5(5)
4-5(5)
2

4

2

2-3

3-4

Chú thích:

Thang điểm từ 1 đến 5 thể hiện mức độ thấp đến cao
HC: nồng độ cao

LC: nồng độ thấp

HCN: xyanua cao LCN: xyanua thấp
(1)

MCN: xyanua trung bình

Tính dẻo là khả năng uốn cong, đúc, hoặc được tạo hình mà không nứt,

bong tróc, hoặc sứt mẻ.
(2)

Các hệ mạ kẽm clorua mới hơn có thể giảm thiểu hoặc loại bỏ sự vỡ

thành mảnh hoặc bụi.
(3)

Khả năng phân bố là tỷ lệ của khối lượng kẽm kết tủa ở mật độ dòng cao

so với khối lượng kẽm kết tủa ở mật độ dòng thấp.
(4)

Các hệ thống mới làm việc ở bể treo có khả năng phân bố bằng hoặc tốt

hơn so với mạ kẽm kiềm không xyanua nồng độ thấp.
(5)

Phân bố được cải thiện khi tăng tỷ lệ xyanua/kẽm.

1.3.2. Thành phần dung dịch


Dung dịch mạ giữ vai trò quyết định về năng lực mạ (tốc độ mạ, chiều
dày tối đa, mặt hàng mạ, ...) và chất lượng mạ, cho nên phải dùng loại hóa
chất do các hãng chuyên sản suất và cung cấp vật tư riêng cho ngành mạ mới
đảm bảo được yêu cầu trên.
Dung dịch mạ thường là một hỗn hợp khá phức tạp gồm ion kim loại mạ,
chất điện ly (dẫn điện), và các loại phụ gia nhằm đảm bảo thu được lớp mạ có
chất lượng và tính chất mong muốn.
a. Ion kim loại mạ
Trong dung dịch chúng tồn tại ở dạng ion đơn hydrat hóa hoặc ion phức,
nhưng nói chung đều có nồng độ lớn, cỡ 1-3 mol/l. Lý do là để tăng giá trị của
dòng điện giới hạn, tạo điều kiện nâng cao hơn dải mật độ dòng điện thích
hợp cho lớp mạ tốt. Dung dịch đơn thường dùng để mạ với tốc độ cao cho các
vật có hình thù đơn giản, còn dung dịch phức dùng cho trường hợp cần có khả
năng phân bố cao để mạ cho vật có hình dạng phức tạp.
b. Chất điện ly
Nhiều chất điện ly được đưa vào dung dịch với nồng độ cao để tăng độ
dẫn điện cho chúng. Các chất này cũng có thể kiêm thêm vai trò chất đệm,
khống chế pH luôn ổn định, cho dù hydro hay oxy thoát ra có làm thay đổi độ
axit ở sát các điện cực đi nữa. Vì thế pH lớn quá, hydroxit kim loại sẽ kết tủa,
lẫn vào lớp mạ. Điều này đặc biệt khó khăn cho các trường hợp mạ các kim
loại có tính xúc tác thoát hydro và dễ bị thủy phân. Khi dung dịch có pH > 2
thì hầu như hydro rất khó thoát ra nên hiện tượng giòn hydro hoặc sinh các
hydrua sẽ giảm đi rất nhiều.
c. Phụ gia hữu cơ
Nhiều loại chất hữu cơ được cho vào bể mạ với nồng độ tương đối thấp

nhằm làm thay đổi cấu trúc, hình thái và tính chất của kết tủa catot. Lựa chọn
chất nào và cách thức sử dụng ra sao phần lớn là dựa vào thực nghiệm. Tuy
nhiên vẫn có thể khái quát hóa những điều có liên quan đến việc sử dụng phụ


gia này như sau: các chất hữu cơ thường dùng có khả năng hấp phụ lên bề mặt
catot, và có trường hợp chất hữu cơ bị giữ lại trong kết tủa, đặc biệt là khi mạ
các kim loại có năng lượng bề mặt lớn (điểm nóng chảy cao). Nhiều nhất
cũng làm tăng quá thế điện kết tủa và thay đổi độ nghiêng Tafel. Điều này có
thể là do cần phải chuyển điện tử qua lớp hấp phụ hoặc do sự hình thành phức
chất trên bề mặt điện cực.
Một phụ gia tuy có thể ảnh hưởng đến nhiều tính chất của lớp mạ, nhưng
dung dịch vẫn thường dùng đồng thời đến nhiều phụ gia vì cần đến tác động
tổng hợp của chúng. Các phụ gia này thường được phân loại như sau:
- Chất làm mịn tinh thể: cho lớp mạ kẽm bán bóng đồng đều, có thể điều
khiển bằng cách tính toán lượng tổn thất do rút ra ngoài.
- Chất làm bóng : làm tăng độ bóng cho lớp mạ và được bổ sung dựa trên
chỉ số dòng điện, thời gian làm việc (Ah). Cho phép thu được lớp mạ có độ
bóng cao, không cần thiết phải đánh bóng hay tẩy bóng sau khi mạ.
Chất bóng thường được dùng với liều lượng tương đối lớn (vài ba g/l) và
có thể bị lẫn vào lớp mạ khá nhiều. Chúng cho lớp mạ nhẵn mịn và có thể làm
thay đổi quá trình tạo mầm.
Chất bóng loại 1: Là chất bóng cho lớp mạ thật bóng khi nền có độ nhẵn
cao, có khả năng làm giảm ứng suất nội của lớp mạ.
Chất bóng loại 2 : Còn gọi là chất san bằng cho bề mặt rất nhẵn bóng và
thậm chí nhẵn hơn cả bề mặt trước khi mạ. Chất bóng này có tác hại làm tăng
ứng suất nội, tăng độ giòn của lớp mạ.
Trên thực tế thường kết hợp 2 loại chất bóng với nhau để đạt hiệu quả
hơn
Hiện nay, có rất nhiều hệ tạo bóng cho các bể mạ khác nhau được cung

cấp bới các hãng hoá chất trong và ngoài nước, rất tiện sử dụng và đạt hiệu
quả cao.


- Chất san bằng: các chất này cho lớp mạ nhẵn, phẳng trong phạm vi khá
rộng (vĩ mô).
Nguyên nhân là chúng hấp phụ lên những điểm có tốc độ mạ lớn và làm
giảm tốc độ ở đó xuống. Vậy là các phụ gia này đã ưu tiên hấp phụ lên các
điểm lệch là chỗ có năng lượng tự do lớn hơn và lên các đỉnh lồi là chỗ có tốc
độ khuếch tán lớn các phụ gia đến đó, các phụ gia hấp phụ này sẽ làm giảm
tốc độ chuyển dịch điện tử. Trong thực tế, nhiều phụ gia có cả tác dụng của
chất bóng và chất san bằng.
- Biến đổi cấu trúc: các phụ gia làm thay đổi cấu trúc lớp mạ và thậm chí
có thể ưu tiên định hướng tinh thể hay ưu tiên sinh ra kiểu mạng tinh thể nào
đó. Một số chất được dùng để tạo ra các tính chất đặc biệt cho lớp mạ, số khác
dùng để điều chỉnh ứng suất trong lớp mạ (ứng suất là do mạng tinh thể bị xô
lệch) nên được gọi là chất giảm ứng suất.
- Chất làm sạch: xử lý kim loại nặng và chất bẩn từ anot kẽm và kiềm, nó
cũng ảnh hưởng tới độ bóng ở mật độ dòng thấp.
Bởi vì trong dung dịch không tránh khỏi tạp chất, tạp chất có thể tồn tại
ở dạng vô cơ, hữu cơ, dạng tan hoặc dạng không tan. Các tạp chất này có thể
phóng điện cùng với các cation kim loại, lẫn vào lớp mạ một cách cơ học gây
ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ.
Nguyên nhân có tạp chất là do: do hóa chất, nước không đủ sạch; do anot
khi tan ra thành mùn; do ăn mòn thiết bị; do vật mạ đem vào; do pH không
đúng; ...
Hiện tại, có một số cách khắc phục thông thường như sau:
+ Nếu là chất hữu cơ thì phải dùng KMnO4, H2O2 để oxi hóa nó đi hoặc dùng
than hoạt tính hấp thị.
+ Nếu có cation lạ có điện thế phóng điện dương hơn so với cation kim loại

mạ thì dùng dòng điện để khử hoặc cho một kim loại có điện thế âm hơn vào
để loại bỏ, hoặc có thể điều chỉnh pH để đưa về dạng kết tủa nếu được.


+ Đối với các tạp chất không tan thì phải tiến hành lọc để loại bỏ ra khỏi dung
dịch.
- Chất thấm ướt: chất này được cho vào để thúc đẩy các bọt khí, bọt
hydro mau chóng tách khỏi bề mặt điện cực. Thiếu chúng, bọt khí, nhất là
hydro sinh ra từ phản ứng phụ sẽ gây rỗ và giòn hydro do chúng thấm vào
kim loại. Nếu hiđro bám lâu sẽ ngăn cản sự kết tủa kim loại tạo ra lỗ rỗ, xốp
trên bề mặt kim loại gây ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ.
Chất thấm ướt thường sử dụng là hợp chất hữu cơ có độ nhớt cao như :
Ankylsunfat.
Trong thực tế ngày nay có nhiều chất thấm ướt tổng hợp được cung cấp
bởi các nhà hóa chất.
Tất cả những phụ gia này tác động tổng hợp, tác động của từng cá thể.
Muối cacbonat (Na2CO3): Natricacbonat có trong bể mạ làm ảnh hưởng
xấu đến quá trình mạ. Hàm lượng natricacbonat ( lớn hơn 60 g/l) có thể gây
điện trở cao trong bể mạ, và trong bể kẽm kiềm không xyanua nồng độ cao,
chúng làm giảm độ hòa tan của phụ gia, giảm hiệu suất của quá trình mạ.
1.3.3. Polyamin (Epomin) và giới thiệu chung về amin
a.

Polyamin
Polyamin

Là polime hữu cơ chứa nhóm Amino bậc 2
Công thức phân tử: (C2H5N)n
Khối lượng phân tử đang được sử dụng trong đề tài là 2000 đvC.
Là chất lỏng đặc sệt, mầu trắng, tan tốt trong nước.