TỔNG HỢP VỀ CÔNG NGHỆ XI MẠ, NGUYÊN LÝ, QUY TRÌNH XI MẠ

Trong sản xuất công nghiệp, công nghệ xi mạ thường được ứng dụng rất phổ biến.

Gia Công Xi Mạ Chi Tiết trên kim Loại

XI MẠ LÀ GÌ?

Xi mạ là phương pháp lắng đọng hay kết tủa một chất liệu trên vật liệu nền.

Có hai phương pháp kết tủa tượng trưng cho 2 phương pháp xi mạ:

• Phương pháp xi ma Điện phân kim loại
• Phương pháp xi mạ không điện.

1. Xi Mạ Điện Phân kim loại:

• Mạ điện phân kim loại có ứng dụng rất phổ biến trong cuộc sống, 95% mặt hàng được sử dụng phương pháp xi ma điện phân để hoàn thiện bề mặt.
• Xi mạ điện phân kim loại được hình thành từ nhiều thế kỷ trước và không ngừng cải tiến và được nghiên cứu để hoàn thiện tạo ra nhiều lớp phủ đa tính năng.

Xi Mạ Điện Phân Kim Loại là gì?

• Mạ Điện phân kim loại là tạo ra một lớp phủ kim loại lắng đọng trên một bề mặt dẫn điện.

Xi mạ điện đã và đang được ứng dụng phổ biến trong hàng trăm năm qua, và đóng vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp sản xuất chế tạo.

Công nghệ xi mạ không ngừng được nghiên cứu và cải tiến để tạo ra các lớp phủ đa dạng cũng như những lớp xi  hiện đại có ứng dụng tối ưu cho các dòng sản phẩm từ phổ thông đến cao cấp.

• Phương pháp này  được sử dụng để tạo ra các lớp phủ mang tính thẫm mỹ mà kim loại nền không có.
• Chống ăn mòn, chống oxy hóa, chống xuống màu, cải thiện độ bóng.
• Cải thiện để hàn, Gia tăng độ cứng, Cải thiện tính mài mòn, giảm ma sát.
• Tăng cường độ bám dính cho sơn, Tăng khả năng dẫn điện, Cải thiện độ phải xạ, Che chắn bức xạ… và các mục đích khác.
• Đồ trang sức thường được sử dụng các lớp  Bạc Hoặc  Vàng để tăng tính thẩm mỹ.
• Một lớp màng mỏng được tạo ra để có thể sử dụng trong công nghệ nano.

• Xi mạ không điện ngày càng được ứng dụng rộng rãi, hệ Thống này tạo ra các lớp phủ trên vật liệu nền đa tính năng và đồng đều.
• Điều này cho thấy giá trị trong tương lại cho phương pháp này, đặc tính phương pháp này được đánh giá là tốt song chi phí của việc mạ không điện là tương đối cao nên chưa được áp dụng rộng rãi.

Xi mạ không điện là gì?

Là phương pháp tạo một lớp phủ trên vật liệu nền mà không sử dụng điện, phương pháp này các lớp phủ được tạo ra gắn kết nhờ các phản ứng hóa học kết tủa. Do đó các thiết bị khá đơn giản và dễ thao tác.

3.Một số phương pháp Xi Ma Khác:

Trong thực tế có một số phương pháp xi mạ như:

• Phun phủ
• Phun Mạ

Song các phương pháp này chỉ được ứng dụng nhỏ lẻ hoặc tương đối cho một số ngành nghê nhất định.

Hệ thống Xi Mạ Điên Kim Loại

Trong xi mạ điên, một ion kim loại được cung cấp một điện thế để tạo thành lớp phủ trên một ion kim loại nền. Hệ thống xi ma điện bao gồm nhiều bộ phận nhưng có thể được tóm tăt qua một số thiết bị xi mạ sau sau:

 Hệ thống xi mạ điện:

Một hệ thống xi mạ điện phân  phổ biến được biết đến với các bộ phận sau:

Dung dịch xi mạ điện:

Là các dung dịch hóa chất xi mạ, chưa các ion kim loại cần xi mạ..

Hóa chất Xi Mạ Cơ Bản:

Dung dịch xi mạ điên có các loại hóa chất cơ bản và các loại hóa chất bổ sung,trong đó hóa chất cơ bản là loại hóa chất chính để cung cấp Ion Kim Loại.

Các loại hóa chất cơ bản cung cấp các ion kim loại trong dung dịch mạ:

• Ion Crom dùng để Xi Mạ Crom
• Ion Niken Được dùng trong dung dịch xi mạ niken
• Kim Loại Đồng được dùng trong Xi Ma Đồng
• Thành phần kim loại Bạc được sử dụng trong Xi mạ bạc
• Các kim loại Vàng được sử dụng trong hệ thống xi mạ vàng
• Kim Loại thiếc được sử dụng trong lớp phủ Thiếc
• Hỗn hợp kim Loại được sử dụng trong Xi Ma hợp kim
• Kim Loại Cadimi trong dung dịch Xi mạ cadimi….

Phu Gia Xi Mạ Điện:

Một số loại hóa chất bổ sung với hàm lượng nhỏ được cho vào dung dịch Xi Mạ Điện Phân được gọi là Phụ Gia Xi Mạ Điện.

Các loại Phụ Gia xi Mạ Điện này múc đích cho vào dung dịch Xi Mạ để kiểm soát một số vấn đề trong hệ thống mạ điện nói chung và Bể xi mạ nói riêng.

Các Loại phụ gia xi ma phổ biến trong dung dịch mạ điện phân:

• Phụ gia xi Mạ Crom Cứng
• Phụ gia Xi Mạ Niken Bóng
• Tính Chất phụ gia xi mạ điện
• Các Loại Phụ gia tăng độ bóng, bám dính, chống tụ khí, san phẳng…
• Mỗi Bể chứ Dung dịch xi mạ đều được thiết kế để bổ sung các loại phụ gia vào dung dịch xi mạ.

Cực Dương trong hệ thống Mạ điện

Cực dương hay Anode trong xi mạ điện

Cực dương trong bể mạ là nơi tích điện dương, có thể là kim loại được mạ hoặc các kim loại không hòa tan.

Cực dương tích điện dương và phóng điện vào dung dịch xi mạ tạo ra phản ứng điện phân, đẩy ion kim loại trong dung dịch xi Ma điện và kết tủa lên Vật Mạ. Hay còn gọi là cực âm.

Cực âm trong hệ thống mạ điện

Cực âm hay cathode hay là vật mạ.

Vật Mạ được nối với nguồn điện một chiều và mang cực âm. Đây là nới xảy ra phản ứng lắng đọng kim loại mạ lên kim loại nền.

Nguồn Xi Mạ Điện:

Nguồn xi mạ điện phân là nơi phát ra dòng điện một chiều. một số nơi còn gọi là Máy Xi Mạ

Thông thường nguồn một chiều được chế tạo và lắp đặt có công suất từ 100 A cho đến vài chục ngàn Ampe.

Nguồn xi ma đòi hỏi ổn định và hiệu quả, sử dụng tiết kiệm điện.

Xi Mạ không điện hay còn được gọi là xi Ma hóa học. Đây là phương pháp không sử dụng dòng điện trong dung dịch mạ, mà chỉ có phản ứng kết tủa kim loại trên vất liệu nền nhờ phản ứng hóa học.

Ở đây sự kết tủa Kim loại trên vật liệu nền dựa vào phản ứng hóa học, do đó bắt buộc phải tạo điều kiện tốt nhất để phản ứng được xảy ra nhanh chóng và thuận lợi.

1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xi mạ không diện

Các phản ứng hóa học kết tủa kim loại trên vật liệu nên được xác định bới các yếu tố về:

• Thành phần hóa học của dung dịch xi mạ không điện
• Nhiệt độ dung dịch xi mạ không điên
• Áp suất, và vật liệu nền.

Mạ không điện, còn được gọi là mạ hóa học hoặc tự động xúc tác, là phương pháp mạ không mạ điện liên quan đến một số phản ứng đồng thời trong dung dịch nước xi mạ không điện, việc này xảy ra mà không cần sử dụng năng lượng điện bên ngoài.

Phản ứng xi mạ không điện:

Phản ứng được thực hiện khi hydro được giải phóng bởi một chất khử, thường là natri hypophosphite

(Lưu ý: hydro để lại dưới dạng ion hydride) hoặc thiourea , và bị oxy hóa, do đó tạo ra điện tích âm trên bề mặt của vật mạ.

Phương pháp mạ điện không điện phổ biến nhất là xi mạ niken không điện ( niken electroless plating) ,

Ngoài ra các lớp bạc, vàng và đồng cũng có thể được áp dụng theo cách này, như trong kỹ thuật của Xi Mạ Vàng trang trí.

Các trường phương pháp xi mạ phổ biến:

1. Xi Mạ vàng :

Xi Ma vàng là phương pháp lắng đọng một lớp vàng mỏng trên bề mặt thủy tinh hoặc kim loại,

thường là kim loại đồng hoặc kim loại bạc.

Xi Mạ vàng thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử,

mục tiêu cung cấp lớp dẫn điện chống ăn mòn trên đồng, thường là trong các đầu nối điện và bảng mạch in .

Với lớp xi mạ vàng trực tiếp trên đồng, các nguyên tử đồng có xu hướng khuếch tán qua lớp vàng,

gây xỉn màu bề mặt của nó và hình thành lớp oxit / sunfua.

Do đó, một lớp kim loại được xi mạ lót thích hợp (thường là xi mạ lót niken)  phải được mạ lót trên vật liệu đồng trược,

sau đó tiến hành kết thúc bằng lớp mạ vàng mỏng.

Cách mạ vàng

Phương pháp này gọi mà lớp mạ 3 lớp Đồng – niken – vàng.

Kim loại và thủy tinh cũng có thể được phủ vàng cho mục đích trang trí, sử dụng một số quy trình khác nhau thường được gọi là xi ma vàng .

Sapphires, nhựa và sợi carbon là một số vật liệu khác có thể được mạ bằng kỹ thuật mạ trước.

Các chất nền có thể được sử dụng để xi mạ vàng rất phổ biến.

2. Xi Mạ bạc

Trong phần này chúng ta đề cập về phương pháp sử dụng một lớp bạc mỏng được đắp lên một vật.

Xi Ma bạc đã được sử dụng từ thế kỷ 18, để đưa ra một phương án tối ưu chi phí cho các vật dụng gia đình được làm bằng bạc nguyên chất.bao gồm dao kéo , các loại tàu và nến.

Hình thức mạ bạc đầu tiên là Tấm kim loại, trong đó các tấm bạc mỏng được hợp nhất với một lớp hoặc lõi của kim loại cơ bản, nhưng trong thế kỷ 19, phương pháp sản xuất mới (bao gồm mạ điện) đã được giới thiệu.

Britannia kim loại là một hợp kim của thiếc, antimon và đồng được phát triển như một kim loại cơ bản để mạ bạc.

Một phương pháp khác có thể được sử dụng để áp dụng một lớp bạc mỏng cho các vật thể như thủy tinh,

là đặt thuốc thử của Tollens vào ly, thêm glucose / dextrose và lắc chai để thúc đẩy phản ứng.

Phản ứng xi Mạ bạc

AgNO 3 + KOH → AgOH + KNO 3

AgOH + 2 NH 3 → [Ag (NH 3 ) 2 ] + + [OH] – (Lưu ý: xem thuốc thử của Tollens )

[Ag (NH 3 ) 2 ] + + [OH] – + aldehyd (thường là glucose / dextrose) → Ag + 2 NH 3 + H 2 O

[Ag (NH 3 ) 2 ] + + [OH] – + aldehyd (thường là glucose / dextrose) → Ag + 2 NH 3 + H 2 O

Đối với các ứng dụng trong điện tử, bạc đôi khi được sử dụng để mạ đồng, vì điện trở của nó thấp hơn nhiều hơn ở tần số cao hơn do hiệu ứng bề mặt

Nên sử dụng cẩn thận cho các bộ phận tiếp xúc với môi trường độ ẩm cao vì trong các môi trường như vậy, khi lớp bạc bị xốp hoặc có vết nứt, đồng bên dưới trải qua quá trình ăn mòn điện nhanh , bong ra khỏi lớp mạ và lộ ra đồng.

Đồng mạ bạc được duy trì trong môi trường không có độ ẩm sẽ không trải qua loại ăn mòn này.

Xi Mạ đồng là quá trình hình thành điện hóa một lớp đồng trên bề mặt sản phẩm.

Có nhiều phương pháp xi mạ đồng để tạo các loại màu sắc trên vật liệu nền.

Có thể kể ra một số dung dịch xi mạ đồng sau.

Là cách tạo ra lớp Mạ Đồng đỏ trên vật liệu kim loại.

Lớp đồng đỏ có thể dày từ 5 đến 500 um tùy vào các yêu cầu và ứng dụng.

Phương pháp xi mạ đồng vàng

Xi mạ đồng vàng được sử dụng khá phổ biến cho các sản phẩm trang trí.

Xi mạ đồng vàng được thực hiện trên nền inox là ứng dụng phổ biến nhất.

Mạ đồng vàng giúp sản phẩm tăng tính thẩm mỹ và trở nên sang trọng.

Thông thường các vật trang trí như Loa, Đèn, Lan Can, Khung Bàn đều được mạ Vàng.

Mà Phương pháp chủ yếu ở đây là Mạ đồng vàng để giảm giá thành và chi phí thực hiện.

3.2 Xi mạ Đồng Kỹ Thuật

Là lớp phủ ứng dụng trong kỹ thuật chế tạo máy móc thiết bị để đáp ứng những nhu nhu cầu mà các kim loại thông thường không có được.

Ở đây lớp phủ đồng tạo ra tính năng giảm ma sát, tăng độ dày, chống mài mòn, chống ăn mòn đối với chi tiết máy.

Tùy vào môi trường làm việc mà chúng ta lựa chọn độ dày và thành phần lớp đồng được phủ lên cho kim loại nền.

Một phương pháp khác là sử dụng lớp đồng giả cổ trên vật liệu nền.

Lớp đồng giả cổ là lớp động bị oxy hóa.

Lớp này có màu cũ kỹ nên mang tính cổ xưa. Mang màu sắc thời gian cho các họa tiết trang trí cao cấp.

4. Xi Mạ Rhodium

Xi Mạ Rhodium đôi khi được sử dụng trên vàng trắng, bạc hoặc đồng và hợp kim của nó.

Một lớp mạ lót niken thường được lắng đọng trên bạc trước tiên,

mặc dù trong trường hợp này không phải là để ngăn chặn sự di chuyển của bạc qua rhodium,

mà là để ngăn chặn sự nhiễm bẩn của dung dịch rhodium với bạc và đồng,

chúng hơi tan trong axit sulfuric thường có trong Thành dung dịch xi mạ Rhodium

Xi mạ Crom kim loại là một phương pháp hoàn thiện bề mặt kim loại bằng cách kết tủa kim loại Chrome trên vật mạ bằng phương pháp Xi Mạ Điện

Đặc tính phổ biến nhất của lớp Phủ Crom (hay còn gọi Lớp Mạ Crom) là lớp mạ crôm sáng bóng ,

lớp mạ mỏng trang trí , thường là một lớp 10um trên một lớp mạ lót niken bên dưới .

Khi mạ chrome trên sắt hoặc thép, lớp mạ đồng bên dưới cho phép niken bám dính.

Các vết nứt nhỏ trong lớp mạ lót niken và crom có tác dụng làm giảm căng thẳng gây ra bởi sự không phù hợp giãn nở nhiệt nhưng cũng làm tổn thương khả năng chống ăn mòn của lớp phủ.

Xem thêm: Nguyên lý mạ crom

Chống ăn mòn phụ thuộc vào cái được gọi là lớp thụ động,

được xác định bởi thành phần hóa học và pha trộn, và bị hư hỏng bởi các vết nứt.

Trong trường hợp đặc biệt, micropores có thể giúp phân phối tiềm năng điện hóa làm tăng tốc độ ăn mòn điện giữa các lớp niken và crom.

Tùy thuộc vào ứng dụng, các lớp phủ có độ dày khác nhau sẽ đòi hỏi sự cân bằng khác nhau của các đặc tính nói trên.

Chrome mỏng, sáng bóng cho sản phẩm một bề mặt như gương đối với các mặt hàng như khung đồ nội thất bằng kim loại và và các sản phẩm trang trí trên oto.

Lớp Mạ Chrome dày hơn lên đến 1000 μm, được gọi là Mạ Crom Cứng ( Mạ chrome cứng)

và được sử dụng trong các thiết bị công nghiệp để giảm ma sát và mài mòn.

Trong dung dịch Mạ crom cung cấp các ion kim loại Crom và các loại phụ gia tang cứng, tang độ bám cũng như độ bóng cho lớp mạ.

Xem thêm: Đặc Tính lớp Mạ Crom cứng

Xi Mạ kẽm

Xi Ma Kẽm là phương pháp tạo ra lớp kim loại kẽm trên bề mặt ngoài cùng của kim loại

Lớp phủ kẽm ngăn chặn quá trình ô xy hóa kim loại nền.

Có các lớp xi mạ kẽm phổ biến như:

Xi ma kẽm trắng xanh ( Mạ Kẽm điện phân trắng xanh)

Mạ Kẽm bảy màu ( Xi Mạ Kẽm bảy màu)

Xi Mạ Kẽm Đen ( Mạ Đen Kim Loại)

Mạ Kẽm nhúng nóng.

Mạ kẽm-niken là một trong những biện pháp hoàn thiện chống ăn mòn tốt nhất hiện nay.

Có khả năng bảo vệ hơn 5 lần so với mạ kẽm thông thường và hiệu suất thử nghiệm phun muối trung tính lên đến 1.500 giờ.

Được sử dụng để bảo vệ thép, gang, đồng thau, đồng và các vật liệu khác,

Lớp mạ axit này là một lựa chọn an toàn với môi trường không khí.

Xi Mạ thiếc

Quá trình xi ma thiếc được sử dụng rộng rãi để bảo về kim loại màu

Thiếc là một kim loại hữu ích cho ngành chế biến thực phẩm vì nó không độc hại, dễ uốn và chống ăn mòn.

Độ dẻo tuyệt vời của thiếc cho phép một tấm kim loại cơ bản tráng thiếc được tạo thành nhiều hình dạng khác nhau mà không làm hỏng lớp thiếc bề mặt.

Nó cung cấp một lớp bảo vệ đồng, niken và các kim loại màu khác, nhưng không tốt cho thép .

Thiếc cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện tử vì khả năng bảo vệ kim loại cơ bản khỏi quá trình oxy hóa do đó bảo tồn tính hàn của nó.

Trong các ứng dụng điện tử, chì 3% đến 7% có thể được thêm vào

Mục đích để cải thiện khả năng hàn và để ngăn chặn sự phát triển của “râu ria” kim loại trong các lớp trầm tích bị nén, nếu không sẽ gây ra chập điện.

Xi Mạ hợp kim

Trong một số trường hợp, mong muốn có một lớp mạ hai hoặc nhiều kim loại để tạo ra các tính chất hóa lý đặc trưng.

Do đó phương pháp Xi Ma Hợp kim được nghiên cứu ra để đáp ứng các yêu cầu trên.

Tùy thuộc vào hệ thống hợp kim, một hợp kim mạ điện có thể là dung dịch rắn được tăng cường hoặc kết tủa được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt để cải thiện tính chất vật lý và hóa học của lớp mạ.

Lớp phủ Niken-Coban là một hợp kim mạ điện phổ biến.

Xi Mạ Cadmium

Xi Mạ Cadmium được sử dụng rộng rãi trong một số ứng dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, quân sự và hàng không.

Tuy nhiên phương pháp này đang bị loại bỏ do độc tính của nó.

Phương Mạ Cadmium cung cấp một loạt ưu thế kỹ thuật như chống ăn mòn tuyệt vời.

Ngay cả ở độ dày tương đối thấp và trong môi trường muối, Chống dính.

Có thể được nhuộm với nhiều màu sắc và rõ ràng, có bôi trơn tốt

Xi Ma niken

niken được phủ lên vật mạ là ứng dụng rộng rãi nhất đang được thực hiện cho rất nhiều sản phẩm.

Phản ứng hóa học cho mạ niken

Ở cực âm: Ni → Ni 2+ + 2 e –

Ở cực dương: H 2 PO 2 + H 2 O → H 2 PO 3 + 2 H +

So với mạ cadmium, mạ niken mang lại độ sáng bóng và cứng hơn,

nhưng khả năng chống ăn mòn, bôi trơn và dễ uốn thấp hơn , dẫn đến xu hướng nứt hoặc bong tróc

Mạ niken không điên hay là mạ hóa học niken, còn được gọi là xi mạ niken- photpho (NiP) , mang lại nhiều ưu điểm: độ dày lớp đồng nhất trên hầu hết các bề mặt phức tạp,

Mạ trực tiếp kim loại màu (thép), chống mài mòn và ăn mòn vượt trội so với niken hoặc crôm trong dung dịch mạ điện.

Phần lớn mạ crôm được thực hiện trong ngành hàng không vũ trụ.

Hạng mục này có thể được thay thế bằng lớp mạ niken không điện.

Mạ niken không điện là quá trình tự xúc tác tạo ra phản ứng.

Lớp niken kết tủa trên kim loại với thành phần của hợp chất NiP,

với hàm lượng photpho 7% 11%.

Đặc tính lớp mạ niken không điên (electroless nikel)

Các đặc tính của độ cứng của lớp tổng hợp và khả năng chống mài mòn bị thay đổi rất nhiều với thành phần bể và nhiệt độ lắng, cần được điều chỉnh với độ chính xác 1 ° C, thường là ở 91 ° C.

Trong quá trình mạ, bất kỳ hạt nào trong đó cũng sẽ được mạ niken

Mặc dù vượt trội so với nhiều quy trình mạ khác, nhưng phương pháp này đắt tiền vì quy trình này phức tạp.

Hơn nữa, quá trình này kéo dài ngay cả đối với các lớp mỏng.

Các lớp mạ niken không điện được biết đến là khả năng bám dính của lớp phủ niken cực cao trên kim loại nền.

Xi Mạ niken không điện là tạo ra lớp phủ không từ vô định hình.

Tổng Kết:

Hiện nay, các phương pháp xi ma không ngừng được nghiên cứu và phát triển thành các sản phẩm thương mại.

Các lớp phủ hiện đại đa tính năng đang dân được thay thế băng những công nghệ xi mạ cũ kỹ.

Công ty XI MẠ THỦY LỰC SÀI GÒN không ngừng nghiên cứu phát triển sản phẩm, tạo ra các lớp phủ đặc biệt, các hợp kim siêu cường siêu cứng để phục vụ quý khách hàng.