Công nghệ xi mạ trong sản xuất bình điện

電電電電 Công nghệ mạ điện

Người báo cáo: Nguyễn Thị Thảo
Đơn vị:
Kiểm Nghiệm


I/ 概概概概概概概概
Khái niệm và mục đích. Phân loại lớp xi mạ
II/ 概概概概
Sự hình thành lớp mạ
III/ 概概概概概概概概概
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ
IV/ 概概概概
Quy trình xi mạ


I.
-

-

-

電電電電 Các khái niệm cơ bản
概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概
Mạ điện là công nghệ điện kết tủa kim loại . Sau khi kim loại được giải
phóng sẽ tạo thành lớp phủ trên bề mặt vật liệu khác.
概概概概概概概概概概概概概概 概概概概概概概概概概概概概概概
Mục đích để chống sự ăn mòn,trang sức bề mặt,tăng tính dẫn điện,tăng
kích thước,tăng độ cứng bề mặt

概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概
Trong kỹ thuật mạ , người ta áp dụng rộng rãi là các dung dịch axit , bazơ
và muối. Khi hòa tan cho dung dịch thì phân ly thành những ion và gọi
chung là dung dịch điện ly
Acid:
H2SO4 → 2H+ + SO42Bazo:
NaOH → Na+ + OHMuối:
CuSO4 → Cu2+ + SO42Muối phức:Na2[Zn(CN)4] → 2Na+ +Zn(CN)42Zn(CN)42- → Zn2+ + 4CN-


- 概概概概概概概
Anot: cực nối với cực dương của nguồn điện
- 概概概概概概概
Catot: cực âm với cực âm của nguồn điện
- Điện thế điện cực: Từ bề mặt kim loại sang dung dịch sẽ có bước nhảy điện
thế tại bề mặt tiết xúc. Độ chênh lệch điện thế giữa bề mặt kim loại với dung
dịch gọi là điện thế điện cực của kim loại. Hiện nay chưa có phương pháp tính
toán và xác định trị số tuyệt đối nên người ta chỉ xác định trị số tương đối của
nó bằng cách chọn điện cực chuẩn hidro và quy ước điện thế điện cực chuẩn
của hidro bằng không.
Điện thế kim loại càng âm thì kim loại ấy có tính hoạt động điện hoá cao ,kim
loại có thế điện cực chuẩn âm hơn thì có thể đẩy kim loại có điện thế chuẩn
dương hơn ra khỏi muối của nó.
Ví dụ:Nhúng sắt vào dung dịch đồng sunfat,vì sắt có điện thế âm hơn (-0.44V)
so với đồng (0.521 V) nên có thể đẩy được đồng ra khỏi muối của nó.
Fe + CuSO4 → FeS04 + Cu



2. 概概 Phân loại:

+ 概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概
Tùy thuộc vào chức năng của lớp mạ mà chia thành: lớp mạ bảo vệ, lớp mạ trang sức, lớp
mạ đặc biệt.
+ 概概概概概概概概概概概概
Màu sắc lớp mạ phụ thuộc vào bản chất kim loại
概概概概概概概概概概概概概 Ví dụ: lớp mạ màu trắng: thiếc, cadimi, bạc, bạch kim…
概概概概概概概概概 Lớp mạ màu hồng: đồng, vàng…
Hình thức lớp mạ: mạ bóng, mạ mờ, mạ nhám, mạ nhẵn.
+ Tính chất lớp mạ:
Tính chất cơ lý: độ bám chắc, độ chịu mài mòn, độ cứng bề mặt cao
Tính chất vật lý: độ chịu nhiệt, độ dẫn điện, độ cách điện,
Ví dụ: để tăng độ chịu nhiệt cho thép khi phải làm việc ở 1000 oC, cần phải mạ Crom
Để tăng độ dẫn điện, cần mạ đồng, bạc.
Tính chất hóa lý; tính hấp phụ, ví dụ: lớp mạ Crom xốp có khả năng hấp phụ chất độn,
dầu…


II. 電電電電 Sự hình thành lớp mạ
Anot (+): là quá trình hòa tan kim loại
M – ne → Mn+
4OH- - 4e- → 2H20 + O2
2H20 - 4e → 4H+ + O2
Catot (-): xảy ra quá trình cation phóng điện
trở thành kim loại mạ
Mn+ + ne → M
2H+ + 2e → H2
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. Cực dương sẽ
hút các electron trong quá trình oxi hóa và

giải phóng các ion kim loại dương,dưới tác
dụng của lực tĩnh điện, các ion dương này sẽ
di chuyển về phía cực âm, tại đây chúng nhận
lại electron trong quá trình oxi hóa khử hình
thành nên lớp kim loại bám trên bề mặt vật
được mạ.


Theo quan điểm về sự ăn mòn,lớp mạ chia làm 2 loại:Lớp mạ anot và catot.
- Nếu kim loại được mạ có điện thế âm hơn so với kim loại nền thì gọi là lớp mạ
anot.Như vậy lớp mạ sẽ bị ăn mòn,kim loại nền được bảo vệ. Vì vậy, chiều dày lớp
mạ quyết định tuổi thọ lớp mạ
VD: Điện thế tiêu chuẩn của Kẽm là (Zn2+/Zn) = -0,76V nhỏ hơn điện thế tiêu chuẩn
của Sắt là: (Fe2+/Fe) = -0,44V nên lớp mạ kẽm trên thép là lớp mạ anot có tác dụng
bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn điện hóa. (a)
-Nếu kim loại được mạ có điện thế dương hơn so với kim loại nền thì gọi là lớp
mạ catot,Khi bị xâm thực, kim loại nền bị ăn mòn tại các vi pin làm lớp mạ mất chân
bám, bị bong ra. Do đó, độ kín của lớp mạ sẽ quyết định tuổi thọ lớp mạ chứ
không phải chiều dày.
VD: Mạ thiếc trên sắt,thiếc có điện thế (Sn2+/Sn )= -0.13 V cao hơn sắt cũng lý luận
như trên sắt sẽ bị ăn mòn (b)




IV. 概概概概概概概概概 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ
1.概概概概 Thành phần chất điện giải.
-Dung dịch mạ: giữ vai trò quan trọng , quyết định tốc độ mạ, chiều dày và chất lượng
lớp mạ. Gồm muối kim loại dẫn điện, chất dẫn điện, chất đệm, chất hoạt động bề mặt,
chất làm bóng… Tùy vào từng loại dung dịch mà thành phần và hàm lượng, nồng độ

các thành phần khác nhau.
-Dung dịch muối đơn là muối của các acid vô cơ, hòa tan nhiều trong dung dịch thành
các ion tự do. Các dung dịch muối đơn phân cực nồng độ và phân cực hóa học không
lớn lắm nên thu được lớp mạ thô, to, dày. Nhưng cho hiệu suất dòng điện cao.
Dung dịch đơn thường để mạ với tốc độ cao, cho các chi tiết có hình dạng đơn giản.
- Dung dịch muối phức được tạo thành khi pha chế dung dịch từ các cấu tử ban đầu,
ion kim loại sẽ tạo phức với các ligan thành ion phức, do đó điện thế tiêu chuẩn dịch về
phía âm rất nhiều, làm cho lớp mạ mịn, phủ kín, đồng đều.
Dung dịch phức chất sử dụng cho các chi tiết có hình dạng phức tạp, cần khả năng phân
bố cao.
Ví dụ: Muối đơn: ZnCl2, ZnSO4…
Muối phức: Na2[Zn(CN)4]…


- Chất dẫn điện
Dung dịch có độ dẫn điện thấp làm cho điện thế bể điện phân cao, tiêu tốn nhiều
điện năng, dung dịch mau nóng lên, phân bố kim loại kém đồng đều trên bề mặt
kim loại. Để khắc phục điều này người ta bổ sung thêm chất dẫn điện vào bể mạ.
Chất này không tham gia vào phản ứng catot và anot, chỉ tham gia chuyển dòng
điện qua dung dịch.
Ví dụ: Na2SO4, (NH4)2SO4…
-Chất đệm
Nhiều dung dịch mạ chỉ cho phép làm việc ở 1 khoảng pH nhất định. Nếu pH
thấp sẽ làm hydro thoát ra nhiều, làm giảm hiệu suất quá trình, phá hủy phức
chất. Nếu pH lớn thì gây kết tủa, ảnh hưởng đến độ bền của dung dịch. Lựa chọn
chất đệm phải đảm bảo phù hợp với khoảng đệm, thành phần dung dịch, không
gây tác dụng phụ.
Ví dụ: CH3COOH, HBO3,….

-Chất bóng: cơ chế tác dụng của chúng là hấp phụ lên bề mặt điện
cực, can thiệp vào quá trình khuếch tán và phóng điện, làm tinh thể
kim loại nhỏ mịn, tổ chức tinh thể hoàn chỉnh hơn, lớp mạ sáng bóng
hơn.
Ví dụ: DUS, U-2, ZB-ATZ.
-Chất tạo bọt: hạn chế hơi độc hại từ quá trình mạ, chúng tạo thành
màng ngăn trên mặt thoáng.
-Chất hoạt động bề mặt: là loại cation có khả năng hấp phụ lên catot,
có tác dụng tăng phân cực catot, tăng khả năng phân bố và cấu tạo
tinh thể, lớp mạ sáng bóng hơn.


2. pH: mỗi dung dịch mạ làm việc trong 1 khoảng pH nhất định. Khi pH thay
đổi sẽ làm cho lớp mạ giòn, dễ gãy, dễ bong tróc. pH không phù hợp có khả
năng hòa tan lớp mạ.
3. 概概概概概概概 Nồng độ ion chất điện giải.
Nồng độ ion kim loại mạ trong dung dịch có ảnh hưởng nhiều đến độ mịn của
tinh thể.Muốn thu được lớp mạ tốt cần phải bảo đảm nồng độ dung dịch thích
hợp.
Nếu nồng độ dung dịch quá cao sẽ làm giảm phân cực catot,lớp mạ kết tinh
thô,xấu.Dung dịch tương đối loãng thì lớp mạ mịn,vì phân cuc catot tăng.Nhưng
nếu dung dịch loãng quá thì mật độ dòng giới hạn bé,tốc độ kết tinh giảm,hiệu
xuất thấp,lớp mạ xấu thô,có khi hình thành nhánh cây.Ngoài nồng độ dung dịch
quá loãng,độ dẫn điện kém,điện thế cao,tốn nhiều năng lượng.


4. 概概概概 Nhiệt độ dung dịch.
Đây là nhân tố ảnh hưởng rất phức tạp.Bởi vì nhiệt độ cao có thể làm thay đổi tính chất
của dung dịch,thay đổi độ dẫn điện,hoạt độ ion,quá thế hidro...Nói chung nhiệt độ cao
thì làm giảm sự phân cực catot, làm cho lớp mạ thô.

Nhưng trong thực tế sản xuất thường nâng cao nhiệt độ. Bởi vì tăng nhiệt độ làm tăng
độ làm tăng độ hòa tan của các loại muối, tăng độ dẫn điện, giảm sự thấm hidro, được
lớp mạ mềm. Nâng cao nhiệt độ có thể nâng cao được mật độ dòng điện, cho nên vẫn
đảm bảo thu được lớp mạ kết tinh nhỏ, min, năng suất mạ tăng.
5. 概概 Tạp chất
Ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mạ và chất lượng lớp mạ. Các ion tạp chất có điện thế
dương hơn kim loại mạ như Ag, Cu, Sn… dễ dàng phóng điện trên catot lẫn vào lớp
mạ, trong khi quá thế H2 trên chúng lại thấp nên H2 tập trung phóng điện tại các điểm
có mặt các kim loại này, làm giảm hiệu suất dòng điện, để lại các vết rỗ, sần sùi, làm
hỏng lớp mạ, tác dụng với kim loại mạ hình thành những vi pin ăn mòn làm giảm tuổi
thọ lớp mạ.


6. 概概概概概概概 Ảnh hưởng của mật độ dòng:
•Mật độ dòng điện biểu thị tốc độ kết tủa trên catot, mật độ lớn thì kết tinh nhanh. Mật
độ dòng điện ảnh hưởng đến cấu trúc lớp mạ,mật độ dòng nhỏ,mầm tinh thể sinh ra
ít,lớp mạ thô, mật độ dòng điện tăng thì phân cực catot tăng,lớp mạ mịn,kín.
•Nhưng mật độ dòng quá cao thì sự phóng điện của ion ở lớp giáp catot cao,khuếch tán
không bù kịp,chỗ nhọn,lồi hay ở biện vật mạ,mật độ dòng điện tập trung,tinh thể lớn
lên rất nhanh,hình thành nhánh cây,dễ bị bong ra,có khi sinh thành dạng kết tủa sần sùi
trên toàn bộ bề mặt,rời ra như bọt.
•Tăng mật độ dòng điện có thể tăng năng suất thiết bị,nhưng không thể tăng tùy ý được.
Đối với mỗi loại dung dịch có một khoảng mật độ dòng điện nhất định thích hợp,tương
ứng với nồng độ ion kim loại mạ,pH của dung dịch,nhiệt độ và chế độ đối lưu của dung
dịch.Nói chung ở nhiệt độ cao,nồng độ dung dịch đặc,khuấy trộn ạnh thì có thể sử dụng
được mật độ dòng điện cao.
7. 概概 Khuấy trộn
Khuấy dung dịch có tác dụng san bằng nồng độ giữa lớp catot và toàn bộ khối dung
dịch. Vì vậy có thể mạ ở dòng điện lớn, tốc độ tăng, hiệu suất dòng cao, mà vẫn đảm
bảo chất lượng mạ tốt. Nhung khi khuấy phải thường xuyên lọc, Nếu không tạp chất sẽ

kết tủa trên lớp mạ, sinh thành nhánh cây.


10. Phân cực catot
Thực ra quá trình hình thành lớp mạ trải qua nhiều bước liên tiếp nhau như quá trình
khuếch tán , quá trình hấp phụ cation lên bề mặt kim loại, giai đoạn kết tinh mầm
tinh thể mới… Mọi trở lực của các quá trình trên đều gây nên 1 độ phân cực catot.
(quá thế catot). Nghĩa là điện thế catot dịch về phía âm hơn 1 lượng so với cân
bằng.
Do đó điện kết tủa kim loại trên catot chỉ xảy ra khi nào điện thế catot dịch chuyển
khỏi vị trí cân bằng về phía âm một lượng đủ lớn để khắc phục các trở lực trên.
Mọi yếu tố làm tăng phân cực catot đều cho lớp mạ tinh thể nhỏ mịn và ngược lại
11. 概概概概 Cấu trúc mạng tinh thể
Nếu kim loại nền và kim loại kết tủa có cấu trúc mạng tương đối giống nhau về
hình dạng, cấu trúc thì cấu trúc lớp mạ được bảo tồn, kim loại kết tủa sẽ phát triển
theo cấu trúc đó => làm cho lớp mạ có độ bám tốt, ngược lại sẽ làm cho lớp mạ dễ
bong tróc.


12.Quá thế H2
Muốn có kim loại kết tủa trên catot phải có điện thế âm hơn điện thế tiêu chuẩn của nó.
Ví dụ khi mạ Ni, điện thế tiêu chuẩn của Ni = -0.23V, cần phải có điện thế -0.6V mới
có lớp mạ được. Lượng điện thế tăng lên so với điện thế tiêu chuẩn gọi là quá thế.
Trên catot, ngoài ion kim loại thoát ra còn có H2. H2 thoát ra nhiều hay ít là do quá thế
quyết định. Quá thế hidro có ý nghĩa rất lớn trong kỹ thuật mạ.Những kim loại như
kẽm,sắt,crom….có điện thế tiêu chuẩn âm hơn so với hidro.Vì vậy hidro sẽ thoát ra
trước,kim loại không kết tủa được.Nhưng do tồn tại quá thế hidro nên có thể mạ các
kim loại này.Đồng thời quá thế hidro làm giảm sự thoát hidro,làm giảm tính giòn lớp
mạ,nâng cao hiệu xuất dòng điện,dung dịch ổn định,lớp ma bám chắc.
Hidro thoát ra làm cho lớp mạ không tốt,vì vậy phải dùng mọi biện pháp nâng cao

quá thế hidro
Quá thế hidro tăng khi mật độ dòng tăng và giảm khi nhiệt độ tăng.
Quá thế hidro phụ thuộc vào tính chất của dung dịch,độ pH của dung dịch, trạng thái bề
mặt điện cực,bề mặt gồ ghề,xù xì quá thế hidro nhỏ.


4. 電電電電 Quy trình mạ
4.1 概概概概 Xử lý bề mặt
- 概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概
Gia công bề mặt: Gia công bề mặt làm cho vật mạ được nhẵn bóng, không có các vết
sướt, sần sùi, lớp mạ bóng đẹp. Gia công bề mặt còn để khử sạch các lớp gỉ, các
màng oxit mỏng hoặc các chất bẩn,dầu mỡ bám trân bề mặt vật mạ, tạo điều kiện cho
vật mạ gắn chắc với kim loại nền.
Ví dụ: mài, đánh bóng, phun cát, …
-概概概概概概概概概概概 - 概概概概概概概概概概概概概概概
Tẩy dầu mỡ: Màng dầu mỡ này ngăn trở quá trình điện kết tủa kim loại, gây ra
bong lớp mạ, đồng thời còn làm bẩn dung dịch.
Dầu chia làm hai loại: Dầu mỡ động thực vật và thực vật có thể xà phòng hóa: dầu
mỡ không thể xà phòng hóa như dầu mỏ, vazdolin , parafin…
Có ba phương pháp tẩy dầu : Tẩy dầu hóa học, tẩy dầu điện hóa và tẩy dầu thủ công.
+ tẩy dầu hóa học:
(C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH → 3C17H35COONa + C3H5(OH)3
(Dầu )
(muối axit béo)
( glixerin


- 概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概概
Tẩy gỉ: Tùy theo lớp oxit dày hay mỏng và kim loại nền mà chọn dung dịch
tẩy gỉ là khác nhau.

Ví dụ: Tẩy gỉ cho đồng và hợp kim đồng thường dùng hỗn hợp H2SO4,
HCl,HNO3
Tẩy axit thép không gỉ có thể áp dụng 1 trong 3 dung dịch sau: HNO3 và HF,
CrO3 và HF, H2SO4 và HNO3.


-Tẩy nhẹ: Trước khi đem chi tiết vào mạ, cần phải tẩy trong dung dịch axit loãng gọi
tẩy nhẹ. Mục đích là tẩy đi lớp oxit mỏng sinh ra khi vật mạ di chuyển ngoài không
khí, khi chờ mạ, hoặc khi tẩy dầu điện phân. Lớp oxit được tẩy sạch tạo điều kiện lớp
mạ bám chắc với kim loại nền.
Tẩy nhẹ tiến hành trong các dung dịch sau:
- H2SO4: 15%
-H2SO4 : 10%, HCl: 5%
Tẩy nhẹ ở nhiệt độ thường, thời gian 0,5-1 phút. Thời gian không được quá dài: nếu
không sẽ sinh ra lớp màng đen. Tẩy nhẹ xong cần rửa nhanh và mau chóng đem mạ
ngay, để tránh sinh ra màng oxit trên bề mặt kim loại.
4.2 Tiến hành mạ điện trong dung dịch đã pha sẵn.
- Dây chuyền công nghệ mạ: Tùy vào yêu cầu lớp mạ, hình dạng vật mạ, tình trạng bề
mặt mà chọn dây chuyền mạ treo, mạ quay…


Công nghệ mạ treo

Công nghệ mạ quay


Thankyou for your
attention!

The end.