Một số yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng hạt CeO2 và CuO trong lớp mạ tổ hợp Ni-CeO2-CuO trên lá thép không gỉ 430 bằng kỹ thuật mạ dòng xung

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HÀM LƯỢNG HẠT CeO2 VÀ<br /> CuO TRONG LỚP MẠ TỔ HỢP Ni-CeO2-CuO TRÊN LÁ THÉP<br /> KHÔNG GỈ 430 BẰNG KỸ THUẬT MẠ DÒNG XUNG<br /> Mai Văn Phước1*, Nguyễn Đức Hùng2<br /> Tóm tắt: Lớp mạ tổ hợp Ni-CeO2-CuO có thể được tạo thành từ dung dịch niken<br /> sun phát với các hạt oxit CeO2, CuO kích thước nanomet phân tán trong dung dịch<br /> bằng kỹ thuật mạ dòng xung vuông có đảo chiều. Một số thông số của mạ xung như:<br /> mật độ dòng xung trung bình itb, tỷ lệ thời gian phân cực anôt/thời gian phân cực<br /> catôt (), tỷ lệ mật độ dòng anôt/mật độ dòng catôt (), ảnh hưởng của hàm lượng<br /> hạt CeO2 và CuO trong dung dịch đã ảnh hưởng đến hàm lượng các hạt CeO2 và<br /> CuO trong lớp mạ tổ hợp. Kết quả khảo sát cho thấy, ở chế độ mật độ dòng xung<br /> trung bình itb =4 A/dm2,  = 0,2,  = 0,2, f= 100 Hz, hàm lượng hạt trong dung<br /> dịch CeO2 5g/L, CuO 5 g/L sẽ thu được lớp mạ tổ hợp Ni-CeO2-CuO có hàm lượng<br /> các hạt CeO2 và CuO trong lớp mạ lớn nhất đạt 37,69 %.<br /> Từ khóa: Mạ tổ hợp; Mạ xung; CeO2-CuO; Lá thép mạ.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Kỹ thuật mạ thường sử dụng dòng một chiều, song những thập niên gần đây nhiều đơn vị<br /> cũng đã nghiên cứu áp dụng kỹ thuật mạ dòng xung. Có nhiều dạng xung được sử dụng<br /> trong kỹ thuật điện hóa như xung tam giác, xung răng cưa, xung vuông bậc thang, xung xoay<br /> chiều hình sin liên tục hoặc gián đoạn, đối xứng hoặc bất đối xứng, không có đảo chiều hoặc<br /> có đảo chiều. Tuy nhiên, có hai dạng xung thường được sử dụng rộng rãi đối với quá trình<br /> mạ điện phân là xung vuông thường hoặc xung vuông có đảo chiều (pulse reserve). Kỹ thật<br /> mạ xung sẽ mang lại các lợi thế so với kỹ thuật mạ dòng một chiều là [1-3]:<br /> - Có thể giảm chiều dày lớp khuếch tán nên làm tăng dòng giới hạn khuếch tán cho<br /> phép mạ được ở mật độ dòng lớn hơn, do vậy làm tăng được tốc độ mạ;<br /> - Dòng xung có 1/2 chu kỳ không mạ, thậm chí bề mặt chi tiết bị hòa tan làm quá trình<br /> kết tinh lớp mạ có cấu trúc chặt chẽ hơn nên lớp mạ bằng dòng xung có cơ tính tốt hơn so<br /> với mạ dòng một chiều;<br /> Trong kỹ thuật mạ tổ hợp với các hạt phân tán trong dung dịch điện ly thì mạ bằng<br /> dòng xung có sự thay đổi chiều dày lớp khuếch tán tác động tích cực đến sự vận chuyển<br /> các hạt phân tán đến bề mặt điện cực cũng như quá trình hấp phụ, kết dính và chôn lấp các<br /> hạt bằng dòng mạ [4].<br /> Sơ đồ dạng xung vuông có đảo chiều và các thông số xung được trình bày trong hình 1 [1].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ dạng xung vuông có đảo chiều. T: Độ rộng của xung (thời gian tồn tại của<br /> xung catot); T’: Khoảng cách giữa hai xung (thời gian nghỉ hoặc thời gian tồn tại của<br /> xung anot); : Độ dài của chu kỳ xung; ic: Mật độ dòng catôt; ia: Mật độ dòng anôt.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 57, 10 - 2018 129<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Khi xung vuông đảo chiều có tác dụng san bằng bề mặt lớp mạ do ở nửa chu kỳ đầu<br /> catôt được kết tủa kim loại, nửa chu kỳ tiếp theo catôt bị đảo thành anôt, sự hòa tan xảy ra,<br /> những chỗ mạ gai, cây bị hoà tan mạnh hơn làm bằng phẳng lớp mạ. Ngược lại anôt ở nửa<br /> chu kỳ đầu xảy ra quá trình hòa tan, nửa chu kỳ tiếp theo anôt bị đảo thành catôt do đó<br /> tránh được hiện tượng thụ động anôt. Các thông số chính quá trình mạ xung vuông có đảo<br /> chiều là tỷ lệ giữa mật độ dòng anôt và catôt β = ia/ik; tỷ lệ thời gian xung và thời gian<br /> nghỉ: α = T'/T; tần số của dòng xung f =1/θ; mật độ dòng trung bình:<br /> '<br /> ic  T  i a T ic (1   .  ) 1   (1)<br /> itb    ic   <br />   1 1 <br /> 2. THỰC NGHIỆM<br /> Catot để tạo lớp mạ tổ hợp Ni-CeO2-CuO là tấm thép không gỉ mác 430 có kích thước:<br /> (20  40  0,2) mm được tẩy sạch dầu mỡ trong dung dịch kiềm và hoạt hóa bề mặt trong<br /> dung HCl 10 %, sau đó tạo lớp mạ niken cấy chân trong dung dịch có thành phần NiCl2<br /> 250 g/L, HCl (d= 1,19) 200 mL/L, mạ ở chế độ mật độ dòng ik = 5 A/dm2, thời gian mạ 2<br /> phút, nhiệt độ 25÷ 30oC.<br /> Sau khi tạo lớp mạ niken cấy chân, lớp mạ tổ hợp trên nền thép 430 được chế tạo bằng<br /> quá trình mạ điện phân từ dung dịch mạ niken sun phát có thành phần NiSO4 300 g/L,<br /> H3BO3 30 g/L, natrilaurylsunphat 0,1 g/L, nồng độ hạt CeO2 (2 ÷ 16) g/L, CuO (2 ÷ 16)<br /> g/L. Sử dụng các hạt CeO2 và CuO có kích thước nano mét (50 ÷100) nm, hạt CeO2 được<br /> mua của hãng Richest Goup Ltd, hạt CuO được mua của hãng Nano Global, Thượng Hải,<br /> Trung Quốc. Các hạt CeO2, CuO được phân tán đều trong dung dịch bằng quá trình siêu<br /> âm trước khi mạ 2 giờ sau đó khuấy trộn liên tục trong dung dịch mạ bằng máy khuấy từ.<br /> Nhiệt độ dung dịch trong quá trình điện phân là 50 oC, pH dung dịch được duy trì từ 5,8 ÷<br /> 6,0, thời gian mạ 20 phút.<br /> Lớp mạ tổ hợp Ni-CeO2-CuO trên nền thép 430 được chế tạo bởi quá trình mạ dòng<br /> xung, bằng thiết bị tạo nguồn xung vạn năng tại Viện Hóa học - Vật liệu, với các thông số<br /> mật độ dòng xung trung bình itb = (2 ÷ 6) A/dm2, tỷ lệ giữa mật độ dòng anôt và mật độ<br /> dòng catôt  = 0,1 ÷ 0,4; tỷ lệ thời gian phân cực anôt/thời gian phân cực catôt α = 0,1 ÷<br /> 0,4; tần số f =100 Hz.<br /> Hình thái cấu trúc bề mặt và sự phân bố của các hạt nano oxit trên lớp mạ được xác<br /> định bằng phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét SEM. Hàm lượng hạt CeO2 và CuO<br /> trên bề mặt lớp mạ được xác định qua phổ tán xạ năng lượng EDX trên thiết bị JMS<br /> 6610LV- JED2300, JEOL, Nhật Bản tại Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công<br /> nghệ Quân sự.<br /> 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN<br /> 3.1. Ảnh hưởng của mật độ dòng xung trung bình<br /> Thực hiện chế độ mạ xung ở các mật độ dòng trung bình itb = 2; 4; 6 A/dm2; β = 0,2; α<br /> = 0,2; f = 100 Hz, hàm lượng hạt CeO2 và CuO trong dung dịch bằng 10 g/L. Kết quả phân<br /> tích EDX thành phần hạt CeO2 và CuO trên bề mặt lớp mạ được thể hiện trong bảng 1.<br /> Bảng 1. Tổng hàm lượng CeO2 và CuO trên lớp mạ (% khối lượng)<br /> của các mẫu mạ Ni-CeO2-CuO ở mật độ dòng xung trung bình khác nhau.<br /> Mật độ dòng xung (A/dm2)<br /> Thông số<br /> ic ia itb ic ia itb ic ia itb<br /> α = β = 0,2 2,5 0,5 2,0 5,0 1,0 4,0 7,5 1,5 6,0<br /> Hàm lượng hạt 25,46 37,69 32,18<br /> <br /> <br /> <br /> 130 M. V. Phước, N. Đ. Hùng, “Một số yếu tố ảnh hưởng … bằng kỹ thuật mạ dòng xung.”<br /> Nghiên ccứu<br /> ứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Kết quả từ bảng 1 cho thấy với kỹ thuật mạ ddòng<br /> Kết òng xung ở mật độ ddòngòng xung trung bình<br /> 2 A/dm2 tổngổng hàm<br /> hàm lư<br /> lượng<br /> ợng hạt trong lớp mạ đạt 28,46 %. Khi itb tăng ttừ lên 4 A/dm2 thì hàm<br /> ừ lên<br /> lượng<br /> ợng CeO2 và CuO trên llớp ớp mạ tăng lênlên đđạt<br /> ạt giá trị lớn nhất bằng 37,69 %. Hiện ttượng ợng<br /> này có ththểể giải thích khi mật độ ddòngòng đủủ lớn ththìì lượng<br /> l ợng Ni thoát ra trtrên<br /> ên điện<br /> điện cực nhiều,<br /> đồng<br /> ồng thời llư ợng khí H2 sinh ra ở catôt do sự khử ion H+ trong dung ddịch<br /> ượng ịch thoát ra ít, các hạt<br /> rắn<br /> ắn CeO2 và CuO đư được<br /> ợc chôn lấp vvàà bám tốt<br /> tốt vvào<br /> ào điện<br /> điện cực, dẫn đến hhàm<br /> àm lưlượng<br /> ợng hạt nano tr trên<br /> ên<br /> lớp<br /> ớp mạ cao. Ở mật độ ddòng ơn, itb = 6 A/dm2, hàm lư<br /> òng cao hhơn, lượng<br /> ợng hạt rắn tr<br /> trên<br /> ên bề<br /> bề mmặt<br /> ặt lớp mạ<br /> lại<br /> ại giảm đi. Nguy<br /> Nguyên<br /> ên nhân do ở mật độ ddòng òng trung bình llớn ớn hhơn,<br /> ơn, niken gigiải<br /> ải phóng nhiều<br /> trong khi hhạtạt gắn bám ít, khí H2 đượcợc giải phóng bởi sự khử ion H+ và H2O thoát ra nhi nhiều<br /> ều<br /> hơn đđẩy<br /> ẩy các hạt ra khỏi điện cực trtrư<br /> ước<br /> ớc khi chúng đđược ợc chôn lấp bởi kim lloạiại mạ. Hơn<br /> Hơn nnữa,<br /> ữa,<br /> khi mmật<br /> ật độ dòng<br /> dòng đi ện tăng, tốc độ khử ion Ni2+ tăng lên nhưng ttốc<br /> điện ốc độ chôn vvùiùi hhạt<br /> ạt CeO2 và<br /> CuO vào llớp ớp mạ không tăng do sự khuếch tán của CeO2 và CuO ttừ ừ trong dung dịch đến bề<br /> mặtặt catôt không đổi.<br /> Ảnh SEM thể hiện sự phân bố của các hạt Ce CeO O2 và CuO trên bbềề mặt của các mẫu mạ<br /> Ni CeO2-CuO<br /> Ni-CeO CuO tạo tạo bởi ddòng<br /> òng xung ở mật độ ddòng òng trung bình 2, 4, 6 A/dm2,<br /> α = 0,2, β = 0,2, f = 100 Hz trong th thời<br /> ời gian mạ 20 phút đđư ược<br /> ợc thể hiện trong hhình<br /> ình 2 cho ththấy<br /> ấy<br /> các mmẫu<br /> ẫu này<br /> này có sự<br /> sự phân bố khác nhau của các hạt CeO2 và CuO trên bbềề mặt lớp mạ vvàà phù<br /> hợp<br /> ợp với các kết quả phần tích EDX khi thay đổi mật độ ddòng òng trung bình.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> itb = 2 A/dm2 itb = 4 A/dm2 itb = 6 A/dm2<br /> Hình 2. Ảnh SEM của các mẫu mạ tổ hợp Ni Ni-CeO<br /> CeO2-CuO<br /> CuO<br /> ở các mật độ ddòng<br /> òng trung bình khác nhau<br /> nhau.<br /> Từ ảnh SEM (h<br /> Từ (hình<br /> ình 2) cho th<br /> thấy<br /> ấy sự phân bố các hạt rắn tr trên<br /> ên bbềề mặt lớp mạ ttương<br /> ương đđối<br /> ối<br /> đồng<br /> ồng đều ở các mật độ ddòng. òng. Các hhạt<br /> ạt CeO2 và CuO đư được<br /> ợc chôn vvùiùi vào lớp<br /> lớp mạ, có một<br /> phần ch<br /> phần chưa<br /> ưa bị chôn vvùi ùi nhô ra kh khỏi<br /> ỏi nền Ni. Ở mật độ ddòng òng xung trung bình<br /> 4 A/dm2 các h hạt<br /> ạt tr<br /> trên<br /> ên bềề mặt lớp mạ có kích ththước<br /> ớc vvàà phân bố<br /> bố đồng đều nhất.<br /> 3.2.<br /> 2. Ảnh h hưưởng<br /> ởng của h hàm<br /> àm lư ợng hạt CeO2 và CuO trong dung d<br /> lượng dịch<br /> ịch<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Ảnh hhưưởng<br /> ởng của tổng hhàm<br /> àm lư<br /> lượng<br /> ợng hạt CeO2 và CuO trong dung ddịch<br /> ịch<br /> đđến<br /> ến tổng hàm<br /> hàm lư<br /> lượng<br /> ợng CeO2 và CuO trên lớp<br /> lớp mạ<br /> mạ..<br /> <br /> <br /> Tạp<br /> ạp chí Nghi<br /> Nghiên<br /> ên cứu<br /> cứu KH&CN quân<br /> uân sự,<br /> sự, Số 577, 10 - 2018<br /> 20 8 131<br />  Hóa h<br /> học<br /> ọc & Kỹ thuật môi tr<br /> trường<br /> ường<br /> ờng<br /> <br /> Các mẫu<br /> mẫu mạ đđược ợc chế tạo ở chế độ mạ xung: itb = 4 A/dm2; α = 0,2; β = 0,2; f = 100 ssử ử<br /> dụng<br /> ụng dung dịch mạ tổng hàm lượng lượng các hạt CeO vvàà CuO trong dung ddịch ịch x + y thay đổi từ<br /> (2 ÷ 16) g/L (t<br /> (tỷỷ lệ khối llượng<br /> ợng giữa hai hạt x/y = 1), thời gian mạ 20 phút, tốc độ khuấy 600<br /> vòng/phút, nhi ệt độ dung dịch mạ 50 oC.<br /> nhiệt<br /> Hình 3 thể<br /> thể hiện kết quả phân tích hhàm<br /> àm lư<br /> lượng<br /> ợng CeO2 và CuO trê trênn llớp<br /> ớp mạ khi thay đổi hhàm<br /> àm<br /> lượng<br /> ợng CeO2 và CuO trong dung ddịch. ịch. K<br /> Kết<br /> ết quả chụp ảnh SEM bề mặt lớp mạ<br /> (hình 4) cho th<br /> thấy<br /> ấy sự phân bố của các hạt rắn tr trên<br /> ên bề<br /> bề mặt lớp mạ ttương<br /> ương ứng với kết quả<br /> chụp th<br /> chụp thành<br /> ành ph<br /> phần.<br /> ần.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 4 g/L 6 g/L 8 g/L<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 10 g/L 12 g/L 16 g/L<br /> Hình 4. Ảnh SEM của các mẫu mạ tổ hợp Ni Ni-CeO<br /> CeO2-CuOCuO<br /> ở các hàm<br /> hàm lượng<br /> lượng hạt khác nhau trong dịch dịch.<br /> Từừ kết quả tr trên<br /> ên hình 4 nh òng xung ở chế độ mạ itb = 4 A/dm2; <br /> ận thấy khi mạ bằng ddòng<br /> nhận<br /> = 0,2;  = 0,2; f= 100 Hz khi ttổng ổng hàm<br /> hàm lư<br /> lượng<br /> ợng hạt trong dung dịch từ 2 đến 4 g/L th thìì các<br /> hạt<br /> ạt đđược<br /> ợc chôn vvùi ùi vào llớp<br /> ớp mạ thấp, hhàm<br /> àm lưlượng<br /> ợng các hạt trong lớp mạ nhỏ. Khi tăng tổng<br /> hàm lư lượng<br /> ợng hạt từ 6 đến 12 g/L tổng hhàm àm lưlượng<br /> ợng các hạt rắn trong lớp mạ đạt giá trị cao<br /> hơn, lớnớn nhất bằng 37,69 %. H Hàm<br /> àm lượng<br /> lượng hạt từ 14 đến 16 g/L hhàm àm lượng<br /> lượng hạt trong lớp mạ<br /> có xu hướng<br /> hướng giảm xuống đạt 18,47 %. Theo ccơ ơ chế<br /> chế của quá tr trình<br /> ình ttạo<br /> ạo lớp mạ tổ hợp gồm<br /> ba giai đođoạn<br /> ạn [5], trong đó giai đoạn III - sự ự chôn lấp các hạt bằng kim loại kết tủa đóng vvai ai<br /> trò quan tr trọng<br /> ọng nhất. Khi tăng hhàm àm lượng<br /> lượng hạt trong dung dịch, kỹ thuật mạ ddòng òng xung có<br /> quá trình đảođảo chiều ddòng òng điện,<br /> ện, bề mặt vật mạ trở th thành<br /> ành anôt có ssự ự thoát oxy với llượng ợng<br /> giảmảm 1/2 so với khi llàà catot thoát hydro làm tăng kh khảả năng hấp phụ hạt llên ên bề<br /> bề mặt<br /> mặt.. S<br /> Sựự tăng<br /> hàm lư lượng<br /> ợng hạt trong dung dịch dẫn tới tăng llư ượng<br /> ợng hạt lên<br /> lên bbềề mặt do vậy hhàm àm lư<br /> lượng<br /> ợng hạt<br /> trên llớp<br /> ớp mạ tăng llên.ên. Khi hàm lư lượng<br /> ợng hạt trong dung dịch tăng quá cao sẽ cản trở khả năng<br /> chôn llấpấp các hạt vvìì bbềề mặt Ni bị che lấp nhiều, diện tích bề mặt giảm, m mật<br /> ật độ ddòng<br /> òng điđiện<br /> ện<br /> catot ththực<br /> ực tế tăng cao, khí hydro thoát ra nhiều đẩy các hạt ra, ttương ương tựtự như<br /> nh ư mmạạ ở mật độ<br /> dòng cao làm gi giảm<br /> ảm hhàm<br /> àm lư ợng hạt trong lớp mạ.<br /> lượng<br /> 3.3.3. Ảnh hhưưởng<br /> ởng của tỷ lệ mật độ d dòng<br /> òng anôt/mật<br /> anôt/mật độ dòng<br /> dòng catôt<br /> Ti n hành mạ<br /> Tiến m các m ch độ xung: itb = 4 A/dm2;  = 0,2; f = 100 Hz; th<br /> mẫuu ở chế ờii gian m<br /> thờ mạạ<br /> 20 phút, hàm lư lượợng<br /> ng hhạtt CeO2 5 g/L; CuO 5 g/L; ttố ốcc độ<br /> đ khu<br /> khuấy y 600 vòng/phút; vvớ ớii các giá<br /> trịị  thay đổ<br /> đổii từ<br /> t 0,1÷ 0,4.<br /> <br /> <br /> <br /> 132 M. V. Phư<br /> Phước,<br /> ớc, N. Đ. H<br /> Hùng<br /> ùng, “Một<br /> “Một số yếu tố ảnh h<br /> hưởng<br /> ởng … bbằng<br /> ằng kỹỹ thuật mạ ddòng xung.””<br /> òng xun<br /> Nghiên ccứu<br /> ứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Bảảng<br /> ng 2 trình bày kkếtt phân tích EDX thành ph<br /> phầnn các hạ<br /> hạtt CeO2 và CuO trên llớpp mạ<br /> mạ ở các<br /> tỷ lệ  khác nhau.<br /> nhau.<br /> Bảng 2. T<br /> Bảng Tổng<br /> ổng hhàm<br /> àm lượng ớp mạ ở các tỷ lệ  khác nhau<br /> lượng hạt CeO2 và CuO trên llớp nhau..<br /> <br /> β  ic (A/dm2) ia (A/dm2) itb (A/dm2) Tổng<br /> ổng hhàm<br /> àm lư<br /> lượng<br /> ợng hạt tr<br /> trên<br /> ên llớp<br /> ớp mạ (%)<br /> 0,1 0,2 4,9 0,49 4 34,51<br /> 0,2 0,2 5,0 1,00 4 37,69<br /> 0,3 0,2 5,1 1,53 4 28,62<br /> 0,4 0,2 5,2 2,08 4 13,04<br /> Ở khoảng<br /> kho ng giá tr<br /> trị củaa  từ 0,1 ÷ 0,2 lượ ợng<br /> ng hhạạtt được<br /> đư c chôn vùi vào llớp p mạ<br /> mạ đạạtt giá tr<br /> trị llớn..<br /> Tuy nhiên, ssự chôn vùi các hhạtt vào lớ lớpp mmạ sẽ khó khăn hơn khi tăng  lên cao nữ nữa ( =<br /> 0,4) vì khi đó mậ<br /> mật độộ dòng ic sẽ cao hơn, ttốcc đđộ ộ kếết tủ<br /> ủaa niken tăng lên trong khi lư lượ<br /> ợng<br /> ng hhạtt<br /> đếến lớớp<br /> p mạ<br /> mạ giảảm<br /> m do khí thoát ra nhi<br /> nhiềuu đđẩy<br /> y các hhạtt ra khỏ<br /> khỏii bbề m<br /> mặt,<br /> t, hi<br /> hiệệu<br /> u suất<br /> su t sẽ<br /> s ẽ giảảm.<br /> m. Nhận<br /> Nh n<br /> thấấy,<br /> y, khi mạ<br /> m với<br /> v i thông ssố  ≥ 0,3 lớp<br /> l pm mạạ nhẵn<br /> nh n phẳng<br /> ph ng do khkhả năng chôn llấấpp các hạ hạtt kém.<br /> Khoảng<br /> Khoả ng giá trị<br /> tr phù<br /> phù hhợpp ccủaa  = 0,1 ÷ 0,2, trong thí nghi nghiệệmm này giá trtrị  = 0,2 vì hàm<br /> lượợng<br /> ng CeO2 và CuO trên llớ ớpp mạ<br /> m cao nhnhấtt bbằng<br /> ng 37,69 %.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> β = 0,2 β = 0,4<br /> Hình 5. Ảnh chụp SEM bề mặt lớp mạ ở β = 0,2, vvà à β = 0,4 độ ộ phóng đại 10.000 lần lần.<br /> Ảnh SEM bề mặt lớp mạ tr trên<br /> ên hình 5 cho ththấy,<br /> ấy, ở giá trị β = 0,2 ccác<br /> ác hạ<br /> hạtt ôxit phân bbố trên<br /> bềề mặặt lớớpp mạ<br /> mạ khá đđồng<br /> ng đđềều,<br /> u, đồng<br /> đ ng thờ<br /> thờii có m<br /> mậtt độ<br /> đ hạt<br /> h t lớn<br /> l n hơn nhi<br /> nhiềềuu so với<br /> v i bề<br /> b mặặtt m<br /> mẫuu mmạạ<br /> ở giá trtrị β = 0,4.<br /> 3.4.4. Ảnh h hư<br /> ưởng<br /> ởng của tỷ lệ thời gian phân cực anôt/thời gian ph phân<br /> ân cực<br /> cực catôt<br /> Đểể nghiên<br /> nghiên cứu<br /> cứu ảnh hhưởng<br /> ởng của thông số  tới ới hàm<br /> hàm lượng<br /> lượng hạt CeO2 và CuO trên llớp ớp mạ<br /> tổ<br /> ổ hợp Ni Ni-CeO<br /> CeO2-CuO,<br /> CuO, các m ẫu mạ được<br /> mẫu đ ợc thực hiện mạ ở chế độ mật độ ddòng òng trung bình itb<br /> = 4 A/dm2; β = 0,2; f = 100 Hz; th ời gian mạ 20 phút; nhiệt độ dung dịch 50 oC; ttốc<br /> thời ốc độ<br /> khuấy 600 vvòng/phút;<br /> khuấy òng/phút; giá tr<br /> trị  thay đổi<br /> đổi từ 0,1 ÷ 0,4.<br /> Kết<br /> ết quả phân tích EDX hhàm àm lượng<br /> lượng hạt CeO2 và CuO trên llớp ớp mạ khi thay đổi các giá<br /> trịị  khác nhau đư được<br /> ợc thể hiện trong bảng 3.<br /> Bảng 3. T<br /> Bảng Tổng<br /> ổng hhàm<br /> àm lượng<br /> lượng hạt<br /> ạt CeO2 và CuO trên llớp ớp mạ ở các tỷ lệ  kháchác nhau<br /> nhau..<br />  β ic (A/dm2) ia (A/dm2) itb (A/dm2) Tổng<br /> ổng hhàm<br /> àm lư<br /> lượng<br /> ợng hạt tr<br /> trên<br /> ên llớp<br /> ớp mạ (%)<br /> 0,1 0,2 4,5 0,9 4 35,48<br /> 0,2 0,2 5,0 1 4 37,69<br /> 0,3 0,2 5,5 1,1 4 24,16<br /> 0,4 0,2 6,0 1,2 4 12,63<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp<br /> ạp chí Nghi<br /> Nghiên<br /> ên cứu<br /> cứu KH&CN quân<br /> uân sự,<br /> sự, Số 577, 10 - 2018<br /> 20 8 133<br />  Hóa h<br /> học<br /> ọc & Kỹ thuật môi tr<br /> trường<br /> ường<br /> ờng<br /> <br /> Từ<br /> ừ kết quả trtrên<br /> ên bbảng<br /> ảng 3 nhận thấy khi tăng giá trị của  từ ừ 0,1 đến 0,4 ththìì tổng<br /> tổng hhàm<br /> àm<br /> lượng<br /> ợng của các hạt CeO2 và CuO đđạtạt giá trị lớn nhất 37,69 % tạiại giá trị  = 0,2, khi tăng giá<br /> trịị  lên 0,4 thì hàm llưượng<br /> ợng các hạt giảm mạnh ccòn òn 12,63 %. Điều<br /> Điều này<br /> này là do đđốiối với kỹ<br /> thuật xung vuông có đảo chiều, khi mật độ ddòng<br /> thuật òng xung<br /> xung trung bình không đổi, đổi, tăng giá trị<br /> của<br /> ủa  đồng<br /> ồng nghĩa với việc tăng ddòng<br /> òng ic ở chu kỳ mạ llượngợng hyđro sinh ra tr trên<br /> ên bbềề mặt tăng<br /> lên đđẩy<br /> ẩy các hạt ra nhiều hhơn<br /> ơn nên số<br /> số hạt bị chôn vvùi ùi vào lớp<br /> lớp mạ sẽ ít đi. H Hơn<br /> ơn nnữa,, khi <br /> tăng, ttốc<br /> ốc độ kết tủa kim loại tăng, llượng<br /> ợng nniken<br /> iken kết<br /> kết tủa nhiều hhơn,<br /> ơn, trong khi các hhạtạt đư<br /> được<br /> ợc<br /> chuyển đến bề mặt điện cực giảm, dẫn đến hhàm<br /> chuyển àm lượng<br /> lượng hạt tr<br /> trên<br /> ên llớp<br /> ớp mạ giảm.<br /> Hình 6 th<br /> thểể hiện sự phân bố của các hạt rắn tr trên<br /> ên bề<br /> bề mặt lớp mạ khi thay đổi giá trị  ở<br /> chế độ phóng đại 10.000 lần.<br /> chế<br /> <br /> <br /> <br /> <br />  = 0,2  = 0,<br /> 0,4<br /> Hình 6. Ảnh SEM bề mặt của mẫu mạ Ni<br /> Ni-CeO -CuO ở các giá trị  khác nhau<br /> CeO2-CuO nhau.<br /> Ở giá trị  = 0,2 các hhạtt ôxit phân b<br /> bốố trên bề<br /> b mặt<br /> m t lớ<br /> lớpp m<br /> mạ khá đđồ<br /> ồng<br /> ng đềđều,<br /> u, đđồng<br /> ng th<br /> thờii có<br /> mậậtt đđộ hạt<br /> h t lớn<br /> l n hơn<br /> hơn,, khi  = 0,4 ở chu kỳ anôt thời gian hhòa<br /> òa tan kim lo<br /> loại<br /> ại dài<br /> dài hơn, các hhạtạt<br /> không được<br /> được chôn lấp bị cuốn ra khỏi bề mặt vật mạ dẫn đến sự phân bố th thưa<br /> ưa hơn và hàm<br /> lượng<br /> ợng CeO2 và CuO trên llớp ớp mạ giảm mạnh, điều nnàyày phù hhợp<br /> ợp với các kết quả phân tích<br /> EDX bbềề mặt lớp mạ.<br /> 4. K<br /> KẾT<br /> ẾT LUẬN<br /> Dòng xung vuông có đđảo ảo chiều có tác dụng llàm<br /> àm giảm<br /> giảm chiều ddày<br /> ày lớp<br /> lớp khuếch tán, giữ<br /> duy trì m mật<br /> ật độ hạt ở khu vực catôt, đồng thời llàm<br /> àm giảm<br /> giảm sự thoát khí ở thời gian đảo của<br /> xung nên làm tăng hàm lư ợng hạt tr<br /> lượng trên<br /> ên llớp<br /> ớp mạ tổ hợp. Bằng kỹ thuật mạ ddòngòng xung từừ<br /> dung ddịch<br /> ịch hệ sun phát có th ành phần<br /> thành phần NiSO4 300 g/L, H3BO3 30 g/L, natrilaurylsunphat 0,1<br /> g/L, hàm lư lượng<br /> ợng các hạt CeO2 5 g/L, CuO 5 g/L đđãã tạo<br /> tạo được<br /> đ ợc lớp mạ tổ hợp Ni CeO2-CuO<br /> Ni-CeO CuO<br /> 2<br /> trên nnền<br /> ền thép 430. Lớp<br /> ớp mạ tổ hợp Ni<br /> Ni-CeO<br /> CeO2-CuO<br /> CuO được<br /> được tạo ra ở điều kiện itb = 4 A/dm , α =<br /> 0,2; β = 0,2; f = 100 Hz; CuO 5 g/L; CeO2 5 g/L, thời<br /> thời gian mạ 20 phút, có hhàm<br /> àm lượng CeO2<br /> lượng<br /> và CuO trên llớp ớp mạ cao nhất đạt 37,69,% khối llượng,<br /> ợng, các hạt oxit phân bố khá đồng đều<br /> trên bbềề mặt lớp mạ.<br /> TÀI LI<br /> LIỆU<br /> ỆU THAM KHẢO<br /> [11]. Nguyễn<br /> Nguyễn Đức H ùng , "Mạ<br /> Hùng "Mạ kim loạ<br /> loạii bbằng<br /> ằng dòng<br /> dòng điện<br /> điện xung"<br /> xung",, T<br /> Tạp<br /> ạp chí KHKTQĐ, Số 6,<br /> 1987, 40<br /> 40--41.<br /> 41.<br /> [22].. Denny Thiemig, Ronny Lange & Andreas Bund, ""Influence Influence of pulse plating<br /> parameters on the electrocodeposition of matrix metal nanocomposites"<br /> nanocomposites",,<br /> Electrochimica Acta 52 (25), 2007, pp. 7362<br /> 7362-7371.<br /> 7371.<br /> [33]. M. Sajjadnejad, H. Omidvar, M. Javanbakht, A. Mozafari, "Characterization of Pure<br /> Nickel Coatings Fabricated under Pulse Current Conditions"<br /> Conditions",, International Scholarly<br /> and Scientific Research & Innovation Vol 9, No 8, 2015.<br /> <br /> <br /> 134 M. V. Phư<br /> Phước,<br /> ớc, N. Đ. H<br /> Hùng<br /> ùng, “Một<br /> “Một số yếu tố ảnh h<br /> hưởng<br /> ởng … bbằng<br /> ằng kỹỹ thuật mạ ddòng xung.””<br /> òng xun<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> [4]. M.E. Bahrololoom, R. Sani, "The influence of pulse plating parameters on the<br /> hardness and wear resistance of nickel - alumina composite coatings", Surface &<br /> Coatings Technology (192), 2005, pp. 154 - 163.<br /> [5]. Low C.T.J., Wills R.G.A., Walsh F.C., "Electrodeposition of composite coatings<br /> containing nanoparticles in a metal deposit", Surface & Coatings Technology 201,<br /> 2006, pp. 371-383.<br /> ABSTRACT<br /> STUDY OF INFLUENCING FACTORS ONE COMPOSITION OF CeO2 AND CuO<br /> IN Ni-CeO2-CuO COMPOSITE PLATING ON THE 430 STEEL<br /> BY USING PULSE LPATING<br /> The Ni-CeO2-CuO plating layer can be fabricated from the solution of nickel<br /> sulphate containing CuO2, CuO nanoparticles dispersed in solution by reversed<br /> square-wave electroplating. The influence of pulse plating parameters including<br /> average pulse current density itb, polarization time anode / polarization time (),<br /> anode current density / cathode current density () , the content of CeO2 and CuO<br /> in the solution the influence of on the content of CeO2 and CuO in the composite<br /> coating were investigated in detail. The results show that the pulse current density<br /> mode of 4 A / dm2,  = 0.2,  = 0.2, f = 100 Hz, particle content of CeO2 5g/L and<br /> CuO 5 g/L will achieve the Ni-CeO2-CuO composite coating with the highest<br /> content of CeO2 and CuO in 37.69%.<br /> Keywords: Ni electroplating composite; Pulse plating; CeO2-CuO; Steel plating.<br /> <br /> Nhận bài ngày 30 tháng 8 năm 2018<br /> Hoàn thiện ngày 20 tháng 9 năm 2018<br /> Chấp nhận đăng ngày 11 tháng 10 năm 2018<br /> <br /> Địa chỉ: 1 Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự;<br /> 2<br /> Viện Công nghệ Môi trường, VAST, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội.<br /> *<br /> Email: maivanphuoc_bk@yahoo.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 57, 10 - 2018 135<br />