Tìm hiểu chi tiết về công nghệ mạ điện từ A – Z chính xác nhất

Công nghệ mạ điện không còn quá xa lạ đối với ngành cơ khí tại Việt Nam hiện nay. Cùng Cơ Khí TT tìm hiểu kỹ hơn về khái niệm, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của công nghệ mạ điện trong bài viết sau đây nhé!

Công nghệ mạ điện là gì?

Công nghệ mạ điện là hình thức thay đổi bề mặt vật liệu kim loại. Mạ điện không những có tác dụng trang trí mà còn giúp bảo vệ kim loại tối ưu nhất.

Mạ điện là quá trình điện kết tủa kim loại để tạo ra một lớp phủ có tính hóa, cơ, lý để đáp ứng những điều kiện cần. Khi vận hành mạ điện cần đảm bảo được các điều kiện như nồng độ, nhiệt độ ở mức cho phép.

Đặc điểm công nghệ mạ điện cho kim loại

Sau khi được mạ điện thì kim loại sẽ có độ bám dính tốt, độ cứng cao. Khi sử dụng công nghệ này thì không cần nung nóng kim loại gốc nên giữ được hình dạng và tính cơ học của kim loại.

Ứng dụng công nghệ mạ điện kim loại

• Lĩnh vực viễn thông: Ứng dụng nhằm mạ anten cùng các thiết bị phụ trợ.
• Lĩnh vực xây dựng: Mạ điện được sử dụng để mạ những thiết bị chịu lực như đường sắt, ống nước.
• Dân dụng: Sử dụng để mạ lư đồng, trang sức… và một số vật dụng khác.
• Kỹ thuật cao: Dùng để sản xuất tên lửa, robot…

Cơ chế mạ điện kim loại

Cơ chế mạ điện kim loại được thực hiện với các thành phần sau:

• Dung dịch mạ với ion kim loại, muối dẫn điện, chất đệm và các loại phụ gia
• Vật cần được mạ là catot dẫn điện.
• Anot dẫn điện có thể không tan hoặc tan.
• Bể chứa, nó phải làm bằng những vật liệu chịu được dung dịch mạ như PP, PVC …
• Nguồn điện:cần đảm bảo nguồn điện ổn định để quá trình mạ điện diễn ra đạt chất lượng tốt nhất.

Ion kim loại sẽ thực hiện phản ứng tạo kết tủa lên bề mặt catot. Cần lưu ý tới các yếu tố trong quá trình mạ điện như: nồng độ dung dịch, tạp chất, thấm ướt, độ PH, nhiệt độ, mật độ dòng điện, hình dạng vật mạ,…

Quy trình gia công bề mặt kim loại trước khi mạ

Để bề mặt kim loại sau khi mạ được bền đẹp, sáng bóng thì cần gia công bề mặt trước khi thực hiện mạ.

Gia công cơ học

Gia công cơ học giúp cho bề mặt cần mạ có độ vân đồng đều, độ nhẵn cao giúp lớp mạ sau này bám chắc và đẹp hơn. Cách gia công chủ yếu là đánh bóng, quay xóc,…

Tẩy dầu mỡ

Sau khi sản xuất cơ khí thì kim loại dễ bị dính dầu mỡ. Lớp dầu mỡ này sẽ khiến bề mặt kim loại kị nước và không tiếp xúc được với dung dịch mạ. Bạn có thể tẩy lớp dầu mỡ này bằng dung môi hữu cơ như tricloetylen C2HCl3, tetracloetylen C2Cl4, cacbontetraclorua CCl4…

Tẩy gỉ

Kim loại sau thời gian sử dụng sẽ có gỉ sét. Để tẩy lớp gỉ sét này thì bạn cần sử dụng H2SO4 hoặc HCl để tẩy sạch.

Quy trình mạ điện

Dưới đây là quy trình mạ điện mà bạn có thể tham khảo:

Điều kiện tạo thành lớp mạ điện

Trên anot sẽ xảy ra quá trình hòa tan kim loại anot: M – ne → Mn+.

Trên catot sẽ xảy ra quá trình cation phóng điện để tạo thành kim loại mạ Mn+ + ne → M.

Quá trình trên sẽ có nhiều bước liên tiếp nhau như quá trình khuếch tán, quá trình phóng điện. Các nguyên tử kim loại sẽ hình ảnh mầm tinh thể mới.

Mọi trở lực của các quá trình trên đều làm điện thế  catot dịch về phía âm hơn một lượng so với cân bằng

ηc = φcb – φ = ηnđ + ηđh + ηkt.

Trong đó:

• ηc: quá thế tổng cộng ở catot.
• φcb: điện thế cân bằng của catot.
• φ: điện thế phân cực catot (đã có dòng i).
• ηnđ: quá thế nồng độ (phụ thuộc vào quá trình khuếch tán).
• ηđh: quá thế chuyển điện tích.
• ηkt: quá thế kết tinh.

Điều kiện xuất hiện tinh thể

Yếu tố quyết định tốc độ tạo mầm tinh thể là tỷ số giữa mật độ dòng điện catot là atot Dc và mật độ dòng trao đổi i0:

β = Dc / i0

Mặt khác, theo phương trình Tafel:

η = a + b.log Dc

Thành phần chất điện giải

Thành phần điện giải khi mạ điện là dạng muối đơn và muối phức:

• Muối đơn tan trong nước phân ly hoàn toàn thành các ion tự do. Ở dung dịch này sẽ cho lớp mạ thô, dày mỏng không đồng đều.
• Dung dịch muối đơn cho hiệu suất dòng điện cao nên thường sử dụng để mạ dạng tấm, hộp.
• Dung dịch muối phức được tạo thành khi pha chế dung dịch từ ion kim loại, cấu tử thành phức với những ligan thành ion phức.

Trên đây là những thông tin chi tiết nhất về công nghệ mạ điện kim loại. Hy vọng bài viết đã cung cấp được nhiều kiến thức hữu ích cho bạn đọc. Trân trọng!