intTypePromotion=1

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mạ niken hóa học trên kim loại nhôm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

0
6
lượt xem
0
download

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mạ niken hóa học trên kim loại nhôm

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong nghiên cứu này, với cùng quy trình mạ niken hóa học nhưng được thực hiện trên đối tượng nền khác là kim loại nhôm ở nhiệt độ 68ºC và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mạ. Nồng độ thích hợp của chất hoạt hóa làm tăng tốc độ mạ niken, cải thiện tính năng của lớp mạ như độ bám dính, độ bóng sáng hay độ bền màu. Khi chọn axit aminoaxetic làm chất tạo phức chính đã cải thiện rõ rệt khả năng chống ăn mòn của lớp mạ, nâng cao thế ăn mòn, giảm mật độ dòng ăn mòn. Khi nồng độ của chất hoạt hóa là 1,5g/L và nồng độ của axit aminoaxetic là 8g/L, lớp mạ niken trên nền kim loại nhôm thu được có những tính năng tốt nhất.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mạ niken hóa học trên kim loại nhôm

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN SAIGON UNIVERSITY TẠP CHÍ KHOA HỌC SCIENTIFIC JOURNAL ĐẠI HỌC SÀI GÒN OF SAIGON UNIVERSITY Số 71 (05/2020) No. 71 (05/2020) Email: tcdhsg@sgu.edu.vn ; Website: http://sj.sgu.edu.vn/ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH MẠ NIKEN HÓA HỌC TRÊN KIM LOẠI NHÔM Factors influencing the processing of electroless nickel plating on aluminum metal TS. Trần Tấn Nhật Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM TÓM TẮT Quy trình mạ niken hóa học trực tiếp trên hợp kim nhôm ở nhiệt độ trung bình đã được chúng tôi thực hiện và công bố trước đây. Trong nghiên cứu này, với cùng quy trình mạ niken hóa học nhưng được thực hiện trên đối tượng nền khác là kim loại nhôm ở nhiệt độ 68ºC và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mạ. Nồng độ thích hợp của chất hoạt hóa làm tăng tốc độ mạ niken, cải thiện tính năng của lớp mạ như độ bám dính, độ bóng sáng hay độ bền màu. Khi chọn axit aminoaxetic làm chất tạo phức chính đã cải thiện rõ rệt khả năng chống ăn mòn của lớp mạ, nâng cao thế ăn mòn, giảm mật độ dòng ăn mòn. Khi nồng độ của chất hoạt hóa là 1,5g/L và nồng độ của axit aminoaxetic là 8g/L, lớp mạ niken trên nền kim loại nhôm thu được có những tính năng tốt nhất. Từ khóa: kim loại nhôm, mạ niken hóa học, chất hoạt hóa, chất tạo phức chính Abstract The processing of direct electroless nickel plating on aluminum alloys at medium temperature was reported in our previous work. In this study, the same nickel plating technique has been effectuated on aluminum metal at the low temperature of 68oC in a plating medium containing an activator of F- and the main complexing agent of amino acetic. The appropriate concentration of the activator increases the speed of nickel plating, improves the properties of plating such as adhesion, bright shine, and colorfastness. When amino acetic acid was used as the main complexing agent, the corrosion resistance of the coating was enhanced, the corrosion potential increased, and the corrosion current decreased. The suitable conditions selected for the good property of Ni-P coating are the activator concentration of 1,5g/L KF and the amino acetic concentration of 8g/L. Keywords: aluminum metal, electroless nickel plating, activator, main complexing agent 1. Giới thiệu phức tạp nhất (như phanh thắng, hệ thống Mạ hóa học kim loại niken có những bơm xăng, cần số hay van hơi trong xe đặc tính tốt như chịu mài mòn (bề mặt có hơi), được ứng dụng rộng rãi trong công khả năng bôi trơn giúp làm giảm mài mòn nghiệp hàng không, vũ trụ, hóa dầu (hệ các chi tiết) và chống ăn mòn, không thống phân phối dầu và khí ga), linh kiện nhiễm từ khi có nhiều phot pho, có thể mạ điện tử [2]. ngay cả trên những chi tiết có cấu trúc Mạ hóa học niken trên nền hợp kim và Email: nhattt@hufi.edu.vn 61
  2. SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 71 (05/2020) kim loại nhôm là một công nghệ cải tiến bề chống ăn mòn của lớp mạ. Phần lớn mạ mặt lí tưởng, nó không những chống được niken hóa học thực hiện trong môi trường sự ăn mòn, chịu mài mòn, có thể hàn, tăng axit với nhiệt độ thường là 80ºC – 95ºC khả năng dẫn điện mà còn thông qua mạ [6]. Việc lựa chọn nhiệt độ mạ niken hóa hợp kim niken khác nhau làm cho hợp kim học ở 80ºC – 95ºC cho tốc độ rất cao, tuy nhôm và nhôm kim loại có những tính nhiên chất nền bị ăn mòn nhiều, dung dịch năng mới như tính bôi trơn, từ tính [2], [3], mạ bay hơi nhanh làm phát sinh quá trình [4]. Tuy nhiên, nhôm là kim loại nền rất tự phân giải. Nhưng nếu quá trình mạ thực khó mạ. Do nhôm có ái lực rất mạnh với hiện ở nhiệt độ thấp (< 60ºC) thì tốc độ rất oxi, trên bề mặt nhôm dễ tạo thành lớp chậm, rất khó đạt tới 10µm/h [11]. Vậy nên màng oxit, nên phải dùng phương pháp hóa các nghiên cứu tập trung tới quy trình mạ học để loại bỏ lớp màng oxit này trước khi niken hóa học ở nhiệt độ trung bình từ mạ. Lớp màng oxit và lớp mạ có độ bám 68ºC – 72ºC nhằm đem lại những công dính rất kém [5]. Vì vậy, công nghệ xử lí nghệ mạ có giá trị về mặt khoa học và thực bề mặt kim loại nền trước khi mạ được tiễn cao. quan tâm và nghiên cứu trong những năm Trong nghiên cứu trước đây, mạ niken gần đây. Hiện tại, trong nước cũng như hóa học đã được thực hiện trên nền hợp trên thế giới, việc xử lí bề mặt vật liệu kim nhôm [1], các yếu tố liên quan đến trước khi mạ niken hóa học trên hợp kim thành phần dung dịch và quy trình mạ như nhôm và kim loại nhôm chủ yếu bằng các tác nhân hoạt hóa, chất tạo phức đã được kĩ thuật sau: (1) nhúng kẽm trước khi mạ khảo sát và đánh giá. Kết quả cho thấy, khi [6], [7], [8]; (2) mạ lót niken [2], [8], [9]; nồng độ chất hoạt hóa F- là 2g/L và nồng (3) mạ trực tiếp niken hóa học. độ chất tạo phức aminoaxetic là 8g/L cho Hiện nay, việc sử dụng phương pháp lớp mạ niken trên nền hợp kim nhôm với nhúng kẽm trước khi mạ tương đối nhiều. chất lượng tốt nhất. Phương pháp nhúng kẽm thường thực hiện Trong nghiên cứu này, với cùng quy hai lần, hạn chế của phương pháp này là trình công nghệ mạ niken hóa học nhưng thực hiện quá nhiều công đoạn, thao tác được khảo sát trên nền kim loại nhôm rườm rà; lớp mạ niken sẽ bị ăn mòn trong nguyên chất, các thông số về chất hoạt hóa, môi trường ẩm ướt, bởi vì so với lớp mạ chất tạo phức, các nồng độ là tương tự như niken thì kẽm là cực dương, kẽm sẽ bị ăn ở nghiên cứu trước nhằm đánh giá độ lặp mòn, cuối cùng dẫn đến lớp mạ bị bong ra. của quy trình công nghệ khi thực hiện trên Phương pháp mạ lót niken so với phương đối tượng mạ khác là kim loại nhôm. Đặc pháp nhúng kẽm, đơn giản hóa công đoạn, biệt, tính chất quan trọng của lớp mạ là mật giảm thiểu ô nhiễm, có giá trị thực tiễn độ dòng ăn mòn được đánh giá và phân tích nhất định, tuy nhiên số công đoạn vẫn còn qua phép đo thế ăn mòn và mật độ dòng ăn nhiều, đồng thời còn tồn tại các vấn đề như mòn, qua đó đánh giá được mức độ bền của độ bám dính và khả năng kháng ăn mòn. lớp mạ trong môi trường ăn mòn. Chính vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ 2. Thực nghiệm mạ niken hóa học trực tiếp có ý nghĩa rất 2.1. Xử lí vật liệu trước khi mạ và lớn như có thể giảm đáng kể số công đoạn, công nghệ mạ niken hóa học làm tăng độ bám dính cũng như khả năng Mẫu kim loại nhôm nguyên chất với 62
  3. TRẦN TẤN NHẬT TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN kích thước 30 × 20 × 2mm được lựa chọn  rửa kiềm (NaOH, 10g/L, 1 phút)  rửa trong nghiên cứu này. nước cất  rửa axít (HNO3 50%, 1 phút) 2.1.1. Quy trình công nghệ  rửa nước cất  mạ niken hóa học (1 Dùng axeton rửa sạch vật liệu bằng giờ, 68ºC)  rửa nước nóng  hong khô sóng siêu âm (5 – 10 phút)  rửa nước cất  thử nghiệm. 2.1.2. Hóa chất và thành phần dung dịch mạ được miêu tả theo bảng sau đây Hàm lượng và điều Thành phần Độ tinh khiết Nhà cung cấp kiện tiến hành NiSO4.6H2O 25g/L NaH2PO2.H2O 25g/L Chất tạo phức chính 0 – 10g/L CH3COOH, CH3COONa 10g/L ≥ 98,0% Merck (CH2COOH)2 0 – 10g/L Chất hoạt hóa lượng thích hợp (NH2)2CS 1,0mg/L C12H25SO4Na 5mg/L pH 4,5 ± 0,2 - - Nhiệt độ (68 ± 2)ºC - - Lượng tải 2 1dm /L - - 2.2. Kiểm tra tính năng của lớp mạ thời gian từ khi bắt đầu thêm dung dịch 2.2.1. Tính tốc độ mạ BaCl2 cho tới khi dung dịch bắt đầu đục Tốc độ mạ (v: µm/h) được tính theo [13]. 10 (wt - w0) 2.2.3. Kiểm tra khả năng chống ăn mòn công thức sau [12]: v = Ast Dùng phương pháp dán giấy lọc. Dùng Trong đó: w0 và wt là khối lượng của dung dịch chứa 10g/L K3Fe(CN)6 và dung vật trước và sau khi mạ (mg);  là trọng dịch NaCl 20g/L thấm ướt giấy lọc, dán lên lượng riêng của lớp mạ,  = 7,9 (g/cm3); As bề mặt lớp mạ đã được rửa sạch khoảng 5 là diện tích bề mặt của vật mạ (cm2); t là phút, lấy vật liệu rửa sạch, sấy khô sau đó thời gian mạ (h). tính toán độ xốp [14]. 2.2.2. Kiểm tra độ ổn định của dung Độ xốp = n (số vết rỗ bị ăn mòn/cm2), dịch mạ s Phương pháp dùng dung dịch BaCl2 để trong đó n là tổng số vết rỗ bị ăn mòn; s là tăng tốc độ phản ứng: lấy 25mL dung dịch diện tích của lớp mạ thực nghiệm. mạ cho vào ống nghiệm 50mL rồi nhúng 2.2.4. Kiểm tra độ bền màu vào nước nóng (60ºC ± 1 ºC), bơm vào ống Nhúng vật liệu mạ vào dung dịch nghiệm này 1mL dung dịch BaCl2; ghi lại HNO3 pha loãng với nước theo tỉ lệ 1:1 ở 63
  4. SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 71 (05/2020) nhiệt độ phòng, nếu trong khoảng thời gian hóa học với tốc độ quét thế là 10 mV/s. 20 giây mà lớp mạ chuyển thành màu đen Hệ điện hóa này được nối với một máy đo thì màu sắc lớp mạ được cho rằng không điện thế PGS-HH10 (hệ máy potentio bền [15]. galvanostat do Viện Hóa học – Viện hàn 2.2.5. Độ bám dính lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam chế Dùng phương pháp uốn thử nghiệm và tạo). Thiết bị này được ghép nối với máy dũa để kiểm tra độ bám dính của lớp mạ tính cá nhân (PC) qua cổng USB. [14]. Thí nghiệm uốn cong: kẹp vật liệu cố 3. Kết quả và thảo luận định vào kìm, dùng lực để uốn cong, quan Để thực hiện việc mạ trực tiếp niken sát bề mặt lớp mạ nếu lớp mạ không có hóa học trên kim loại nhôm, bắt buộc phải hiện tượng bong, tróc chứng tỏ độ bám thêm chất hoạt hóa, loại bỏ kịp thời lớp dính của lớp mạ rất tốt. Thực nghiệm dũa: màng oxit trên bề mặt kim loại, làm cho bề để vật liệu mạ và cái dũa ở góc 45º, tiến mặt kim loại nhôm luôn ở trạng thái hoạt hành dũa lớp mạ. Quan sát mặt cắt của lớp hóa. Điều chỉnh tỉ lệ chất tạo phức nhằm mạ, nếu lớp mạ không bị bong rộp chứng cải thiện chất lượng lớp mạ, làm cho các tỏ độ bám dính tốt. tính năng của lớp mạ tốt hơn. 2.2.6. Phương pháp đo đường cong 3.1. Ảnh hưởng chất hoạt hóa tới quá phân cực trình mạ niken hóa học và cơ chế tác dụng Sử dụng hệ điện hóa 3 điện cực trong Trong dung dịch mạ, vẫn dùng axít đó điện cực calomel bão hòa (E = 0,21V) xitric với nồng độ là 15 g/L. Chất hoạt hóa làm điện cực so sánh và điện cực làm việc (KF) được thêm vào dung dịch mạ với các là điện cực nhôm, điện cực đối là platin, hệ nồng độ khác nhau, kết quả được thể hiện điện hóa được đo trong dung dịch mạ niken ở Hình 1. Hình 1. Sự ảnh hưởng của nồng độ chất hoạt hóa tới tốc độ mạ 64
  5. TRẦN TẤN NHẬT TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN Hình 1 cho thấy: khi không có chất Quá trình mạ niken hóa học ở 68C, hoạt hóa thì tốc độ quá trình mạ thấp, chỉ cũng được chia thành ba giai đoạn như mạ đạt khoảng 5,70µm/h; khi có chất hoạt hóa trên hợp kim nhôm [1]: giai đoạn thứ nhất với nồng độ 1,5g/L thì tốc độ mạ đạt cực là giai đoạn hòa tan màng oxit trên bề mặt đại ở giá trị 10µm/h. Tiếp tục tăng nồng kim loại nhôm, quá trình này xảy ra trong độ chất hoạt hóa thì tốc độ mạ lại giảm thời gian rất ngắn, từ vài giây cho tới vài xuống. chục giây; giai đoạn hai là quá trình tích tụ Hình 2 biểu diễn sự phụ thuộc điện thế niken trên bề mặt vật liệu [16]. Giai đoạn mạch hở của điện cực kim loại nhôm theo một và hai diễn ra gần như đồng thời, khi thời gian trong quá trình mạ với nồng độ màng oxit bị hòa tan, điện thế của chất nền chất hoạt hóa khác nhau. Khi thêm ion F chuyển dịch rất nhanh về phía âm, một vào dung dịch mạ thì lớp màng oxit nhôm phần bề mặt chất nền kim loại nhôm được bị loại bỏ hoàn toàn, điện thế của chất nền thay thế bởi niken (Hình 3A), tạo thành các thay đổi và làm cho bề mặt kim loại nhôm trung tâm xúc tác; giai đoạn ba, là giai ở trạng thái hoạt hóa. Ion F có tác dụng đoạn tăng trưởng của các hạt tinh thể Ni – làm tăng tốc độ mạ niken hóa học. P (Hình 3B, C). Hình 2. Sự phụ thuộc điện thế mạch hở của kim loại nhôm theo thời gian ứng với nồng độ ion F khác nhau trong dung dịch mạ Như vậy, bề mặt kim loại nhôm hình các trung tâm xúc tác, sự phát triển của các hạt thành các nguyên tử niken cũng đồng thời là bắt đầu xung quanh các trung tâm xúc tác đó. Hình 3. Ảnh SEM của lớp mạ khi dung dịch mạ chứa 1,5g/L KF 65
  6. SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 71 (05/2020) Khi dung dịch mạ không có chất hoạt sau 15 phút vẫn chưa kết thúc. Khi thêm hóa, giai đoạn màng oxit bị hòa tan kéo dài một lượng nhất định chất hoạt hóa thì sau khoảng 30 giây, điện thế của chất nền 1 phút phần lớn nguyên tử Ni và một nhôm thấp nhất: E1 = – 0,415V. (Cách xác lượng nhỏ các hạt Ni – P được hình thành định E1: từ đoạn thẳng có điện thế ổn định và phủ kín toàn bộ chất nền, sau đó là bắt trên đường 0 g.dm-3 ta chiếu thẳng tới trục đầu của quá trình hình thành nhiều hơn các tung (biểu thị điện thế của hệ điện hóa) và hạt Ni – P. Điều này cho thấy, khi thêm cắt trục tung tại điểm – 0,625V; theo lý chất hoạt hóa sẽ làm tăng tốc độ quá trình thuyết điện hóa, ta có: – 0,625V = điện thế mạ niken. nền nhôm + điện thế điện cực calomen. Kết quả đạt được so với mạ hóa học Điện thế calomen là 0,21V, do đó điện thế niken trên hợp kim nhôm: nhiệt độ thực nền nhôm là – 0,415V). Nếu dung dịch mạ hiện quá trình mạ thấp hơn từ 2- 3 độ; hàm có thêm chất hoạt hóa thì giai đoạn một lượng chất hoạt hóa dùng ít hơn (1,5g); các xảy ra chỉ vài giây, khi tăng nồng độ chất thông số khác gần như không thay đổi. hoạt hóa lên 1g, 1,5g, 4g và 6g thì điện thế 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất của chất nền nhôm tương ứng bị dịch hoạt hóa tới tính năng của lớp mạ chuyển về phía âm, với các giá trị: E2 = – 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất 0,53V; E3 = – 0,62V; E4 = – 0,64V; E5 = – hoạt hóa tới tính năng của lớp mạ 0,67V (Hình 2). Khi nồng độ chất hoạt hóa Vật liệu mạ niken thu được trong quá tăng lên, tốc độ thay thế màng oxit bằng trình mạ niken hóa học ở các nồng độ khác các trung tâm xúc tác niken càng nhanh. nhau của chất hoạt hóa, được tiến hành Nếu không có chất hoạt hóa thì hoạt tính kiểm tra các tính năng của lớp mạ như độ của chất nền không đủ mạnh, giai đoạn hai bám dính, độ xốp, độ bền màu. Kết quả của quá trình mạ tiến hành chậm, phản ứng được thống kê ở Bảng 1. Bảng 1. Sự ảnh hưởng của chất hoạt hóa tới các tính năng của lớp mạ Chất hoạt hóa Độ bám Độ bền màu Độ bóng, sáng Độ xốp (lỗ/cm2) KF (g/L) dính (giây) 0 Thường Xám tối 0,30 12 1 Thường Trắng xám 0,15 15 1,5 Tốt Bóng, sáng 0 32 4 Tốt Không hoàn toàn 0 22 6 Kém Không hoàn toàn 0,13 13 Khi dung dịch mạ không có chất hoạt mạ dễ bị oxi hóa trong không khí biến hóa thì tính năng của lớp mạ không tốt, bởi thành màu xám tối, khi tiếp xúc với axít vì tốc độ mạ quá nhỏ, hoạt tính của chất nitric bề mặt lớp mạ rất dễ bị oxi hóa, độ nền không đủ mạnh nên vật liệu được mạ bền màu rất kém. Sau khi thêm chất hoạt không đều (do chảy trôi) [1]. Vì vậy tính hóa thì hoạt tính của chất nền tăng lên làm năng của lớp mạ không ổn định, bề mặt lớp cho tốc độ mạ tăng, lớp mạ phủ đều toàn 66
  7. TRẦN TẤN NHẬT TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN bộ bề mặt chất nền, lớp mạ trở nên bóng cứu trước đây [1]. sáng, độ bền màu được cải thện, độ xốp 3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của chất giảm xuống. Khi nồng độ của ion F- là hoạt hóa tới cấu trúc hình thái học của bề 6g/L, lớp mạ thu được không tốt. mặt lớp mạ So sánh với mạ trên hợp kim nhôm Hình 4 là ảnh SEM của các lớp mạ niken thấy rằng: ở 1,5g chất hoạt hóa lớp mạ thu ở các nồng độ ion F- khác nhau. Khi không có được có tính năng vượt trội, còn ở các hàm chất hoạt hóa, tương tự như mạ trên hợp kim lượng khác của chất hoạt hóa thì tính năng nhôm [1], lớp mạ không đều, khả năng chống lớp mạ không thay đổi nhiều so với nghiên ăn mòn và độ bám dính thấp. Hình 4. Ảnh SEM của các lớp mạ ứng với nồng độ khác nhau của ion F- Kết quả phân tích EDX ở Bảng 2 cho thấy hợp với thí nghiệm về độ bền màu chứng tỏ rằng, lượng oxi ở bề mặt lớp mạ rất nhỏ, kết lớp mạ bị oxi hóa một phần trong không khí. Bảng 2. Phân tích EDX bề mặt lớp mạ Ni Chất hoạt hóa KF (g/L) Ni (wt%) P (wt%) O (wt%) 0 87,97 8,11 3,92 1 88,95 7,17 3,88 1,5 92,45 7,55 0 4 92,60 7,40 0 Từ Hình 4 và Bảng 2, nhận thấy: khi đồng đều và bóng sáng hơn. nồng độ chất hoạt hóa là 1,5g/L, hoạt tính 3.3. Ảnh hưởng của chất tạo phức của chất nền vừa phải, tốc độ mạ rất cao, axít amino axetic tới tốc độ và tính năng bề mặt lớp mạ rất đều đặn, bóng sáng, cấu của lớp mạ trúc tinh thể đồng đều; ở các hàm lượng Khi mạ niken hóa học ở nhiệt độ trung khác của chất hoạt hóa, lớp mạ thu được có bình trên nền kim loại nhôm với axit xitric thành hình dạng và thành phần tương tự là chất tạo phức chính, lớp mạ thu được có như nghiên cứu trước đây [1]. các hạn chế như: độ bền màu kém; khả Như vậy, so với nghiên cứu đã công năng kháng ăn mòn thấp [17]. Vì vậy, để bố [1], khi hàm lượng chất hoạt hóa là nâng cao khả năng chống ăn mòn và oxi 1,5g, lớp mạ thu được có cấu trúc tinh thể hóa, chúng tôi tiến hành thay đổi chất tạo 67
  8. SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 71 (05/2020) phức chính. quả biểu thị ở Hình 5. 3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ axít Do cấu trúc đặc biệt của axít aminoaxetic amino axetic tới tốc độ mạ [1], làm cho nó và ion Ni2+ rất dễ tạo phức, Thêm 1,5g/L chất hoạt hóa vào dung hình thành phức càng cua rất bền, làm cho dịch mạ, sau đó thêm chất tạo phức chính khả năng tách khỏi phức của ion Ni2+ rất kém, axít aminoaxetic với nồng độ khác nhau. vì vậy nếu thêm quá nhiều axít aminoaxetic Vật liệu được mạ ở 68ºC trong 60 phút, kết thì sẽ làm tốc độ mạ giảm xuống. Hình 5. Sự ảnh hưởng của nồng độ aminoaxetic tới tốc độ mạ Kết quả thực nghiệm trên Hình 5 cho amino axetic tới quá trình mạ niken hóa thấy sự ảnh hưởng của chất tạo phức axit học trên kim loại nhôm tương tự như mạ aminoaxetic tới tốc độ mạ rất lớn. Tương hợp kim nhôm [1]. tự [1] khi nồng độ axít aminoaxetic tăng 3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ amino lên thì tốc độ mạ giảm xuống. Khi nồng axetic đến tính năng của lớp mạ độ axít aminoaxetic 4g/L thì tốc độ mạ Vật liệu mạ thu được ở các nồng độ lớn nhất; 6g/L – 8g/L thì tốc độ mạ aminoaxetic khác nhau được đo lường các không thay đổi và khi nồng độ 14g/L tốc chỉ tiêu tính năng của chúng như độ bám độ thấp nhất. dính, độ xốp, độ bền màu. Kết quả biểu thị Vậy, sự ảnh hưởng của nồng độ axit ở Bảng 3. Bảng 3. Ảnh hưởng của nồng độ axít amino axetic tới các tính năng của lớp mạ Aminoaxetic (g/l) Độ bám dính Độ bóng, sáng Độ xốp (lỗ/cm2) Độ bền màu(s) 4 Thường Thường 0,05 30 6 Thường Thường 0,08 26 8 Tốt Bóng, sáng 0 68 10 Tốt sáng 0 38 12 Thường Thường 0 23 68
  9. TRẦN TẤN NHẬT TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN Từ Bảng 3 nhận thấy rằng, khi nồng nhôm. Tuy nhiên, khi mạ trên kim loại độ của axít aminoaxetic là 8g/L thì lớp mạ nhôm với nồng độ axít amino axetic 8g/L thu được có những tính năng tốt nhất, hình thu được lớp mạ có cấu trúc tinh thể đồng thái bề mặt thể hiện ở Hình 6. Tuy nhiên đều hơn và độ bền màu cũng tốt hơn. khi nồng độ của nó  10g/L thì những tính Tiến hành đo đường cong phân cực năng của lớp mạ kém hơn. (như mục 2.2.6) trong môi trường ăn mòn gồm dung dịch NaCl 1M và H2SO4 1M (đánh giá định lượng về khả năng chống ăn mòn mà nghiên cứu trước đây [1] chưa làm). Kết quả thể hiện trên Hình 7. Từ Hình 7 xác định được dòng ăn mòn và thế ăn mòn của mỗi đường cong phân cực bằng phương pháp ngoại suy Tafel. Đối với đường cong B, ngoại suy Tafel tính được logi = –2,54A/cm2 và điện thế ăn Hình 6. Ảnh SEM của lớp mạ niken khi mòn là – 0,49V. Làm tương tự với đường nồng độ axit aminoaxetic 8g/L cong A thu được logi = –2,0A/cm2 và điện Sự ảnh hưởng của nồng độ axít amino thế ăn mòn là – 0,59V; đường cong C tính axetic tới các tính năng của lớp mạ cũng được logi = – 2,25V và điện thế ăn mòn là tương tự như quá trình mạ trên hợp kim – 0,53V. Điện thế ăn mòn (E/VSCE) Mật độ dòng ăn mòn (logi/(A/cm2) Hình 7. Đường cong phân cực của lớp mạ niken ứng với nồng độ axit aminoaxetic khác nhau A: đường cong phân cực của lớp mạ khi không cho axit aminoaxetic vào dung dịch mạ; B: đường cong phân cực của lớp mạ khi thêm 8g/L axit aminoaxetic vào dung dịch mạ; C: đường cong phân cực của lớp mạ khi thêm 10g/L axit aminoaxetic vào dung dịch mạ. 69
  10. SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 71 (05/2020) Như vậy đường cong B có mật độ dòng dung dịch mạ sẽ làm cho điện thế điện cực ăn mòn nhỏ nhất và điện thế ăn mòn lớn của chất nền âm hơn và làm tăng tốc độ nhất, do đó khả năng chống ăn mòn của lớp quá trình mạ niken hóa học. Axít mạ tốt nhất. Vậy khi thêm axit aminoaxetic aminoaxetic làm chất tạo phức cải thiện vào dung dịch mạ sẽ cải thiện được khả đáng kể khả năng chống ăn mòn và độ bền năng chống ăn mòn của lớp mạ, khi nồng màu của lớp mạ. Khi nồng độ chất hoạt hóa độ axit aminoaxetic là 8g/L thì khả năng là 1,5g/L và nồng độ axít aminoaxetic là chống ăn mòn của lớp mạ là tốt nhất. 8g/L, lớp mạ Ni thu được có những tính 4. Kết luận năng vượt trội so với mạ niken hóa học Sự có mặt của chất hoạt hóa trong trên hợp kim nhôm. Lời cảm ơn: Nghiên cứu này do Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh bảo trợ và cấp kinh phí theo hợp đồng số 77/HĐ-DCT. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T. N. Tran, Y. Gang, L. Kaiyun, L. Lingshong and H. Bonian, “Direct electroless nickel plating on aluminium alloys at medium temperature”, Hunan University, 39(7), 60 – 64, 2012. [2] S. Alirezaei, S. M. Monirvaghefi, and M. Salehi, “Wear behavior of Ni–P and Ni–P– Al2O3 electroless coatings,” Wear, 262(8), 978 – 985, 2007. [3] O. A. Leon, M. H. Staia and M. H. Hintermann, “High temperature wear of an electroless Ni–P–BN (h) composite coating”, Surface and coatings technology, 163(1), 578-584, 2003. [4] H. A. Sorkhabi and S. H. Rafizadeh, “Effect of coating time and heat treatment on structures and corrosion characteristics of electroless Ni–P alloy deposits”, Surface and coatings technology, 176(3), 318-326, 2003. [5] F. J. Monteiro, and M. A. Barbosa, “Pretreatments to Improve the Adhesion of electrodeposits on Aluminium”, Surface and interface analysis, 17(7), 519-528, 1991. [6] T. Tannhat, X. Zhihui, and Y. Gang, “ A new route for direct electroless Ni-P plating on magnesium alloys”, The conference proceedings of 9th international conference on magnesium alloys and their applications, 1183-1190, 2012. [7] W. X. Zhang and J. G. He, “Electroless Ni–P layer with a chromium-free pretreatment on AZ91D magnesium alloy”, Surface & coatings technology, 201(3), 4594 – 4600, 2007. 70
  11. TRẦN TẤN NHẬT TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN [8] S. G. Robertson and L. M. Ritchie, “The Role of iron (Ⅲ) and tartrate inthe zincate immersion process for plating aluminium”, Applied Electrochemistry, 27(4), 799- 804, 1999. [9] J. R. Logsdon, P. C. Smith and C. P. Steinecker, “Electroless nickel plating of a 23- foot diameter aluminum mirror”, Metal Finishing, 92(12), 22-25, 1992. [10] H. Watanabe and H. Honma, “Fabrication of nickel microbump on aluminium substrate using electroless nickel plating”, Transactions of the institute of metal finishing, 74(4), 138-141, 1996. [11] H. Friedrich and S. Schumann, “Research for a new age of magnesium in the automotive industry”, Journal of materials science & technology, 177, 276-281, 2001. [12] S. K. Tien, J. G. Duh and Y. I. Chen, “Thermal stability and mechanical properties of electroless Ni–P–W alloy coatings during cycletest”, Sunface & coating technology, 17, 530 -532, 2004. [13] K. D. Bouzakis, I. Mirisidis and S. G. Pantelakis, “Fatigue induced alteration of the superficia strength properties of 2024 aluminum alloy”, Journal of materials science & technology, 27(9), 776 -784, 2011. [14] H. Xiang, B. Hu and X. K. Liu, “A study on surface state during the pretreatment of electroless nickel plating on magnesium alloys”, Transactions of the institute of metal finishing, 79(1), 27-29, 2001. [15] T. Nhat, Y. Gang, H. Bonian and T. Ruy, “Effects of pretreatments of magnesium alloys on direct electroless nickel plating”, Transactions of the institute of metal finishin, 90(4), 209-214, 2012. [16] L. Ben, L. Tung and N. John, “An investigation on the coating of 3003 aluminum alloy”, Surface & coatings technology, 176, 341– 343, 2014. [17] Y. Pan, G. Yu, B. Hu, Z. Xie and T. Tran, “Influence of activation on the performance of nickel-phosphorous coating”, Surface engineering, 31(9), 685-692, 2015. Ngày nhận bài: 13/11/2019 Biên tập xong: 15/5/2020 Duyệt đăng: 20/5/2020 71
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2