Mạ điện

Mạ Điện_Bài 22: Mạ NIKEN thông thường

ma-neken-thong-thuong4m

MẠ NIKEN THÔNG THƯỜNG

Mạ niken thông thường gọi là mạ niken mờ, là lớp mạ bảo vệ, thường dùng rộng rãi để mạ lót lớp mạ trang trí nhiều lớp.

1. Thành phần dung dịch và chế độ công nghệ

Thành phần dung dịch và chế độ công nghệ xem bảng 8 – l.

ma-dong-dung-dich-photphat1

Chú ý:

–        Pha chế 1: Mạ niken nồng độ thấp, dùng để mạ lót.

–        Pha chế 2: Mạ niken nồng độ trung bình.

–        Pha ché’ 3: Mạ niken nhanh, nồng độ cao.

–        Pha chế 4: Mạ niken thông thường.

2. Tác động các thành phần dung dịch

a. NiS047H20

– NIS047H20 là muối chính trong dung dịch, đó cun 2 cấp ion Ni+. Phạm vi sử dụng hàm lượng NiS04 tương đối rộne. trong khoảng 100 – 350 e/l. Khi hàm lượng thấp, khả nâng phân bố tốt, lớp mạ kết tinh mịn. tốc độ két tủa chậm, hiệu suất dòng điện thấp. Hàm lượng cao cho phép sử dụng mặt đọ dòng điện cao, tốc độ kết tủa nhanh, hàm lượng quá cao khả năng phân bố kém. Vì vậy, dung dịch hàm lượng NiS04 cao dùng để mạ niken nhanh và mạ niken bóng.

b. NiCI26H20 hoặc NaCI

– Trong dung dịch mạ có ion clo, có tác dụng hoạt hóa anôt, là chất hoạt hóa anót. Chúng có tác dụng nâng cao độ dẫn điện và cải thiện khả năng phân bổ của dung dịch. Trong dung dịch mạ, hàm lượng hợp chất clo khống chế trong phạm vi quy định. Nếu hàm lượng thấp, anôt dễ thụ dộng hóa, hàm lượng niken trong dung dịch giảm, hiệu suất dòng điện và tốc độ kết tủa giảm. Nếu hàm lượng quá cao, anôt hòa tan nhanh, lóp mạ kết tinh thô, gai, nội ứng lực lớp mạ tăng, giảm chất lượng lớp mạ. Hàm lượng NaCl nên khống chế trong khoảng 7 – 20 2/l.

c. H3B03

– Trong dung dịch mạ niken, H3BO3 là chất đệm, có tác dụng làm ổn định độ pH. Tác dụng làm đệm mạnh, yếu của H3BO3 , có liên quan đến hàm lượng của nó. Khi hàm lượng H3BO3, là 30 g/l, tác dụng đệm có tác dụng rõ rệt nhưng độ hoà tan của H,EO, không lớn. Ở nhiệt độ thường chỉ hoà tan được 40 g/l, gia nhiệt có thể nâng cao độ hòa tan, nhưng khi nhiệt độ giảm xuống. H3BO3 đã hòa tan, kết tinh lại, ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ.

>> Vì thế, trong dung dịch mạ niken thông thường khống chế hàm lượng H3BO3 trong khoảng 30 – 40 g/l. Trong điều kiện mạ niken bóng, tốc độ nhanh, hàm lượng H,BO, có thể đạt đến 45 g/l.

d. NaF

– Trong dung dịch mạ nikcn có H,BO,, có một ít hàm lượng NaF có thể nâng cao tác dụng đệm. Nhưng NaF dễ tác dụng với các ion canxi, magic… đến từ nguồn nước, dễ sinh ra kết tủa, ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ.

>> Vì vậy. rất ít khi sử dụng NaF, chỉ sử dụng trong quá trình mạ niken nhanh.

e. Na2S04 và MgS04

– Chúng có tác dụng dần điện và nâng cao khả năng phân bố. Khi có muối dần điện Na2S04 hàm lượng ion natri trong dung dịch tăng cao, lớp mạ kết tinh mịn, nhưng do sự phóng điện của ion niken bị kiềm chế, làm cho ion hyđro dễ dàng phóng điện, giá trị pH ở vùng catôt lên cao, hình thành hợp chất hyđroxit hoặc muối kết tủa, chất lượng lớp mạ giảm. Vì thế, thường cho ít Na2S04. Khi mạ niken nhanh thường không cho Na2S04. Cho MgS04 làm cho lớp mạ trắng và mềm.

3. Ảnh hưởng của chế độ công nghệ

a. Giá trị pH

– Giá trị pH trong dung dịch mạ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng lớp mạ. Thông thường, dung dịch pH cao, khả năng phân bô’ tốt, hiệu suất dòng điện cao, nhưng nếu quá cao dễ sinh ra châm kim, kết tinh thô, giòn, độ bám chắc không tốt. Dung dịch pH thấp, anôt hòa tan nhanh, cặn bùn ít, có thể sử dụng mật độ dòng điện lớn. Khi pH quá cao, có thể điều chỉnh bằng H2S04 hoặc HCl 10% – 20%. Khi pH quá thấp, điều chỉnh bằng NaOH 3 – 5%.

b. Nhiệt độ

– Nhiệt độ dung dịch mạ có ảnh hưởng rất quan trọng đến ứng lực nội lớp mạ, tốc độ kết tủa và chất lượng lớp mạ. Nhiệt độ tăng cao, ứng lực nội giảm đi, có thể sử dụng mật độ dòng điện cao, nâng cao độ dẫn điện nhưng nếu quá cao muối niken bị thủy phân, sinh thành kết tủa hợp chất hiđrôxit, khả năng phân bố giảm, dễ sinh ra châm kim. Nhiệt độ dung dịch mạ niken thông thường trong khoảng 18 – 35°c.

c. Mật độ dòng diện

– Mật độ dòng điện có liên quan mật thiết với nồng độ ion niken, nhiệt độ, giá trị pH v.v. Thông thường, nồng độ muối chính cao, giá trị pH giảm, khi gia nhiệt và khuấy có thể sử dụng mật độ dòng điện lớn. Ngược lại, khi nhiệt độ thấp, dung dịch nồng độ muối chính thấp, chỉ sử dụng mật độ dòng điện thấp, nếu không lớp mạ sẽ cháy và thô.

4. Pha chế dung dịch mạ niken thông thường

a. Căn cứ vào thể tích bể mạ, tính toán các loại hóa chất cho vào bể;
b. Cho nước vào trong l/2 thể tích bể, cho NĨS04, NiCI2, NaCl, Na2S04, MgS04 vào bể, gia nhiệt, khuấy đều cho tan hoàn toàn;
c . Trong bể khác hòa tan H3BO3 trong nước nóng, nhiệt độ 80°c, khuấy đều hòa tan sau đó cho vào bể mạ;
d. Cho nước đến thể tích quy định, khuấy đều dùng NaOH 3% hoặc H2S04 3% để điều chỉnh pH trong phạm vi quy định;
e. Phân tích dung dịch, căn cứ vào kết quả phân tích, điều chỉnh dung dịch;
f. Điện phân dung dịch với catôt là tấm thép uốn hình lượn sóng, mật độ dòng điện 0,l – 0,2 A/dm2, điện phân 4-8 giờ có thể đưa vào sản xuất.

5. Bảo vệ dung dịch khử tạp chất

a. Bảo vệ dung dịch

– Mỗi tuần phân tích hàm lượng các hóa chất một lần, mỗi ngày đo pH một lần và kịp thời điều chỉnh trong phạm vi quy định.

-Yêu cầu sử dụng các hóa chất: Dùng H.SO4 tinh khiết, N1SO4, MgS04, NiCk H3BO3 v.v. là hóa chất công nghiệp cấp ]. NaCI tinh khiết, chất lượng anôt niken có hàm lượng niken trên 99.9%.

-Anôt niken phải bao bẳng vài chịu axit. móc treo đồng anôt không được cho ngập vào dung dịch mạ.

– Sau khi làm việc xong, phải kịp thời lấy chi tiết rơi vào bể mạ để đề phòng sự tích lũy các tạp chất.

-Cứ 3 – 6 tháng phải xử lý lớn một lần. phương pháp xử lý như sau: Cho H:0: (30%) 0,5 – 1 nil/1, gia nhiệt 60 – 65°C. khuấy 1 – 2 giờ, cho than hoạt tính 2 – 3 g/1, khuấy 1 giờ, để yên 12 giờ, lọc, phán tích và điều chinh dung dịch trong phạm vi quy định.

b. Khử tạp chất

– Tạp chất đồng, ch ì

Có thể điện phân dung dịch với catôt là tấm thép lớn uốn hình lượn sóng, mật độ dòng điện nhỏ 0,05 – 0,1 A/dnr (từ nhỏ đến lớn), thời gian nhiều giờ, cho đến khi hốt tạp chất.

– Tạp chất sắt

Khi hàm lượng Fe vượt quá 0,03 g/1, lớp mạ châm kim, thô, giòn, bong, đen. Phương pháp xử lý: Điều chỉnh pH = 3 – 3,5, vừa khuấy vừa cho H202 (30%) 0,5 – 1 ml/1, gia nhiệt dung dịch 60°c, khuấy 1 – 2 giờ, cho Ni(OH)2 hoặc NÌCO3, điểu chỉnh pH = 5.5, gia nhiệt 60°c, tiếp tục khuấy 1 – 2 giờ, đê yên 12 giờ, lọc. Cuối cùng, dùng H2S >4 loãng điều chinh pH trong phạm vi quy định.

– Tạp chất kẽm

Tạp chất kẽm làm lớp mạ châm kim, vệt đen. Phương pháp xử lý như sau:

+ Phương pháp hóa học: Điều chỉnh pH = 6,2 bàng CaCO, hoặc NaOH 5 – 10%, gia nhiệt 60 – 70°C, khuấy 1 – 2 giờ. để yên 4 giờ rồi lọc. Điện phân với mật độ dòng điện 0,2 -*0,4 A/dm2 trong nhiều giờ.
+ Phương pháp điện phân: Khi tạp chất kèm vượt quá 0,06 g/1, có thể khử bằng cách điện phân với mật độ dòng điện 0,05 – 0,1 Adnr.

– Tạp chất crôm

Khi hàm lượng của nó vượt quá 0,3 g/1, dòng điện nhỏ, không có lớp mạ. khả nâng phân bố giảm, lớp mạ giòn, xấu tối. Phương pháp khử như sau:

+ Phương pháp xử lý Na2s204: Điều chinh pH = 3, cho Na2s20, 0,2 – 0,4 g/1. Sau đó, dùng dung dịch Ni(OH)-> 5 – 10% để điểu chinh pH = 6,2, gia nhiệt 70 – 75″C, khuấy 1 – 2 giờ, dế yên 2-3 giờ, rồi lọc. Cho H;02 (30%) 0,2 – 0,4 ml/1 để khử Na2SiO, quá lượng, sau đó điều chinh đến pH bình thường, thí nghiệm sản xuất thử.
+ Phương pháp xử lý bằng sắt sunfat hóa trị hai: Dùng H,S04 điều chỉnh dung dịch mạ pH = 3 cho FeS04 1 g/l (căn cứ vào hàm lượn2 Cr^’ mà quyết định), khuấy 1 – 2 eiờ, cho H202 30% 1 ml/1, cho Ni(OH), hoặc NiC03 để điều chỉnh pH = 6,2; gia nhiệt 60 – 70uc, bảo đảm nhiệt độ và khuấy 4 giờ, để láng 2 – 3 giờ rồi lọc, dùna H3SO4 để điều chinh pH đến phạm vi quy dịnh, điện phân sản xuất thử.

– Tạp chất gốc N03

Khi hàm lượng của nó vượt quá 0,2 2/1 lớp mạ đen, độ giòn tăng, lỗ xốp tăng, hiệu xuất dòng điện giảm. Xử lý gốc NO3 bằng phương pháp điện phân: lúc đầu dùng mật độ dòng điện lớn (1 A/dnr) để điện phân sau đó giảm dần đến mật độ dòng điện thấp 0,2 A/dm2 điện phân dung dịch đến khi mạ đạt yêu cầu.

6. Những sự cố và phương pháp khắc phục

Những sự cố và phương pháp khắc phục xem bảng 8-2.

ma-neken-thong-thuong2