Mở đầu Như chúng ta đã biết nguyên lý giáo dục của đảng đã chỉ rõ học đi đôi với hành , lý luận đi đôi với thực tiễn. nhà trường gắn liển với xã hội. Là sinh viên nghành hóa sư phạm , ngoài những kiến thức cơ bản và nghiệp vụ sư phạm tiếp thu được trong quá trình đào tạo ở nhà trường , việc nắm chic được một công nghệ sản xuất gan lién với chuyên môn sẽ giúp các giáo viên chúng ta hoàn thành các nhiệm vụ giáo dục và thực hiện nguyên lý giáo dục ở trường phổ thông. Trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa khoa học , công nghệ ngày càng trở nên phát triển mạnh và gắn lién với các trung tâm thị xã , huyện thành pho.
trong đó bao gồm cả trường phổ thông trung học. Việc người giáo viên dạy hóa nắm bat được một công nghệ hóa học nói chung và công nghệ mạ nói riêng , đổng thời làm chủ được các kỹ thuật của một xưởng ma sẽ có ý nghĩa sau : 1. Xưởng mạ là nơi giúp giáo viên vừa nghiên cứu khoa học , vừa để sản xuất ra của cải vật chất và cải thiện đời sống. Xưởng là nơi thực hành , thực tập của học sinh trung học về phương diện ứng dụng điện phân trong công nghiệp.
Xưởng mạ là nơi phát huy tính tích cực việc nhà trường gắn liển với địa phương , xã hội. Gắn lién học đi đôi với hành. Xưởng mạ còn là nơi giáo dục hướng nghiệp , giáo dục lòng yêu nghề , yêu khoa học cho học sinh phổ thông trung học khi đang học và sau khi tốt nghiệp. Vì lý do trên , trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu công nghệ mạ ba lớp Cu-Ni-Au trên hợp kim Sn-Pb là hợp kim đang được dùng phổ biến đời sống và trong khoa học.
Nhờ kỹ thuật đúc chân không hoàn thiện nên nhiều chỉ tiết máy trong ô tô honda , các loại võ đây đồng hồ , chốt cửa các loại , tômine , các huy hiệu , đổ nữ trang , vòi bom nước , các đổ dùng trang trí nội thất khác đang được dùng rộng rải. Hợp kim Sn-Pb là hợp kim lưỡng tính tan mạnh trong axít lẫn bazơ và luôn tái lập lớp oxít bên ngoài. Nếu không nghiên cứu đẩy đủ và chỉ tiết quá trình loại chất điện giải đặt chế thích hợp trong công nghệ mạ sẽ dẫn đến lớp mạ bị bong tróc hoặc bị phá huỷ không đảm bảo chất lượng. Vấn để xử lý bể mặt như tẩy dầu mở , tẩy rỉ cho hợp kim lưỡng tính Sn-Pb là rất khó khăn.
Vì hợp kim tan mạnh trong axit và bazơ. Can nghiên cứu đẩy đủ thành phan và các tham số dung dịch xử lý , điểu kiện xử lý thích hợp để bảo đảm bể mặt hợp kim nền Sn-Pb không bị rỗ và lớp mạ bám tốt. Cụ thể trong luận vã này chúng tôi tập trung nghiên cứu các vấn để sau : SVTH : BACH THANH LUA I GVHD : T§. NGUYÊN KHƯƠNG 1.
Thiết bị toàn bộ cho một phân xửơng mạ ba lớp Cu-Ni-Au trên hợp kim Sn-Pb , hệ thống này có thể mạ liên tục. Khảo sát : thành phan dung dịch đồng xyanua , dung dịch đồng sunfat bóng với chất tạo bóng UBAC do hing EFCO(Anh) sản xuất. Khảo sát lớp mạ niken bóng trên lớp mạ đồng bóng. 4, Mạ vàng 24K trên lớp mạ niken bóng 5.
Khảo sát và để xuất biện pháp xử lý nước thải trong công nghệ mạ đồng xyanua , niken , vàng. Trên cơ sở đó xây dựng một mô hình thí nghiệm mạ ba lớp Cu-Ni-Au ở phòng thí nghiệm trường phổ thông trung học và một số phân xưởng sản xuất. SVTH : BACH THANH LUA : GVHD : TS. NGUYÊN KHƯƠNG Phần I CƠ SỞ LÝ THUYẾT SVTH : BACH THANH LUA GVHD: TS.
NGUYÊN KHƯƠNG 1 Sự điện phân: a. Theo lý thuyết điện ly : các axit , bazơ , muối khi tan trong nước phân ly thành các cation và anion. Dưới tác dụng của điện trường các cation chuyển về catod (cực âm ) các anio chuyển về anod (cực dương ). Quá trình điện ly là quá trình thuận nghịch — |^ N C n,c :số tiểu phân hoặc nồng độ phân ly thành ion.
N,C : sốtiểu phân hoặc néng độ chất điện ly có mặt trong dung dịch. a: độ điện ly 0<œ <1, a = | đô điện ly hoàn toàn. ví dụ : CuSO, + Cu?" + SO¿Ÿ (a =1) b. Sự điện phân dựa trên sy phân ly của các tiểu phân trong dung dịch dưới tác dụng của đòng điện một chiều : GO anod (cực dương) có hai loại : + Anod hoà tan : tại đây xắy ra quá trình oxy hóa phản ứng điện cực : M -ne >M”' Ví dụ: Ni-2e ->Ni?" Các cation hoà tan vào dung dich và khuếch tán tới catod.
+ Anod không hòa tan: Phản ứng điện cực có thể lá quá trình oxy hóa nước , Cl” hoặc OH. 40H” -4c ->H,Ø+O, † 2cr - 2e Ct, † Ở catod (cực âm) : trên bể mặt catod xảy ra quá trình khử các cation bị khử bám trên bể mặt các điện cực. Nếu điện cực âm là vật cin mạ thì chi tiết mạ sẽ được phủ một lớp kim loại lên trên bể mặt Ví dụ ; Ni?* +2e +> Ni | Cu'" + 2e =» Cu Ì 1. Định luật faraday : a, Công thức : gu nF m:khối lượng chất thoát ra ở điện cực.
1: cường độ dòng điện. A: nguyên tử gam của chất phan ứng. n: số electron trao đổi. F: hằng số Faraday ( F = 96500 (c) ).
SVTH : BẠCH THANH LỤA 4 GVHD : TS. NGUYÊN KHƯƠNG b. Ứng dụng của định luật Faraday : Xác định được độ dày lớp mạ sau thời gian điện phân t. d= = =Vi= = V d Tinh được thời gian cắn thiết để mạ : Khối lượng mạ sau thời gian t.
Ngoài ra dựa vào định luật ta điều chỉnh cường độ dòng điện cho phù hợp. Sự phân cực : Trong khi điện phân mạch điện được khép kín bằng một hệ vật dẫn ở catod thế điện cực dịch chuyển về phía âm so với cân bằng : An, =H, =H, : sự phân cực catod Tương tự: Ap, =u, =4 ,: sự phân cực anod. Sự phân cực có ý nghĩa lớn đối với mạ nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng lớp ma. Sự phân cực càng lớn lớp mạ thu được càng mịn hạt , sự phân bố kim loại càng đồng đều , 3.
Mật độ dòng điện : Mật độ dòng anod là tỷ số giữa cường độ dòng điện trong mạch và tổng diện tích của anod. / tạ = Lx Tương tự: J, kệ 5, I: cường độ dòng điện qua mach. Sa , Sy : tổng diện tích anod , catod , Mật độ dòng điện thường tập trung ở chổ Idi , cạnh , mép , góc nhọn. Nếu là anod thi tại đó tốc độ tan lớn hon , tại catod tại đó tốc độ kết tủa mạnh hơn.
Mật độ dòng là một tham số quan trọng của mạ điện , mỗi một dung dịch mạ có một I, tối ưu, nhờ đó có thể điều chỉnh S, thu được lớp mạ đồng nhất , đều. Hiệu suất dòng điện : Trong quá trình điện phân luôn luôn kèm theo các phản ứng phụ như thoát ra khí hidro ở catod và khí oxi ở anod , điểu này làm cho lượng kim loại ở điện cực nhỏ hơn lý thuyết. nạ : hiệu suất dòng điện. m, : khốilượng kim loại thực tế thu được ở catod.
mạ : khối lượng kim loại thu được ở catod theo lý thuyết. SVTH : BACH THANH LUA 5 GVHD : TS, NGUYEN KHƯƠNG 5. Sự phân bố dòng điện va kim loại : a. Sự phân bố sơ cấp mật độ dong : Ky = _ : hệ số xác định sự phân bố sơ cấp của mật độ dòng.
lạ : khoảng cách lớn nhất của một đơn vị bể mặt catod đến anod , I, : khoảng cách nhỏ nhất của một đơn vị bể mặt catod đến anod. Sự phân bố sơ cấp phụ thuộc vào yếu tố hình học của vat. So đổ mink bog cự gháa bố sơ cấp b. Sự phân bố thứ cấp : Phụ thuộc vào yếu tế hình học , mật độ dòng , nhiệt độ , sự khuấy trộn.
1; K, : hệ số xác định sự phân bố thứ cấp mật độ dòng I, : mật độ dòng catod ở phan điện tích vật mạ gần anod nhất. 1, : mật độ dòng catod ở phần kim loại mạ xa anod nhất. c, Sự phân bố kim loại : m, : khối lượng kim loại thoát ra trên một đơn vị diện tích gần anod nhất. m; : khối lượng kim loại thoát ra trên một đơn vị điện tích xa anod nhất Sự phâ bố thứ cấp : k,»i 2% l; '› SVTH : BẠCH THANH LỤA 6 GVHD : TS.
NGUYÊN KHƯƠNG nị,.n,: hiệu suất dòng ở vùng gần , xa anod nhất. Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu tạo lớp mạ điện : + Dung dịch điện phân : Dung dịch điện phân sử dụng dạng muối phức , càng nhỏ thì câu tạo lớp ma có cấu tạo tinh thể càng mịn hat. + Néng độ ion H* có ảnh hưởng một phan đến lớp mạ điện do sự thoát khí hidro trên catod là giòn , bon , tróc lớp mạ. Ánh hưởng các tham số lên quá trình điện phân : a.
Mật độ dòng catod : Mật độ dòng catod nhỏ làm cấu tạo tinh thể lớp mạ thé. Tăng mật độ dòng catod trong một giới hạn nhất định làm cấu tạo tính thể lớp mạ mịn hạt hơn. Anh hưởng của khuấy trộn và nhiệt độ : Tăng nhiệt độ làm cấu tạo lớp mạ thô nhưng đồng thời tăng sự khuếch tán ion về catod làm tăng độ dẫn điện , Nếu sử dụng dòng l, lớn hơn sẽ thu được lớp mạ mịn hạt. Sự khuấy trộn có tác dung là san bằng néng độ ion , sử dụng | lớn làm tăng tốc độ kết tủa kim loại.
Phương pháp đổi chiều dòng điện : Làm bé mặt lớp mạ bằng phẳng hơn , đổi chiều dòng điện định kỳ chỗ lồi là anod nên kim loại tan ra làm lớp mạ bằng phẳng trở lại. SVTH : BẠCH THANH LỤA 7 GVHD : TS. NGUYÊN KHƯƠNG. Khái quát chung một phân xưởng mạ SVTH : BACH THANH LUA GVHD: TS.
NGUYEN KHUONG Thiết bi máy móc trong một phân xưởng mạ đáp ứng được ba công nghệ : Chuẩn bị bể mặt , mạ và sau khi mạ .