MẠ ĐỒNG DUNG DỊCH SUNFAT
Thành phần dung dịch mạ đồng sunfat đơn giản, dung dịch ổn định, khi làm việc không có khí độc hại. Dùng chất làm bóng hợp lý có thể thu được lớp mạ bóng, độ bằng phẳng tốt. Dung dịch có khả năng phân bố kém, kết tinh không mịn. Chi tiết là sắt thép mạ đồng cần phải mạ lót.
1. Thành phần dung dịch và chế độ công nghệ
Thành phần dung dịch và chế độ công nghệ, xem bảng 7-3.
2. Tác dụng các thành phần dung dịch
a. CUSOẠ và H2S04
– C11SO4 là muối chính cung cấp ion đóng, hàm lượng thích hợp trong khoảng 180 – 190 g/ỉ. Hàm lượng CuS04 thấp, sử dựng mật độ dòng điện thấp, độ bóng giảm, lớp mạ có nhiều lỗ xốp. Hàm lượng cao, vì mùa đông có thể kết tinh CuS04 trên thành, dưới đáy bể hoặc ở cực anôt.
– H:S04 có tác dụng nâng cao độ dẫn điện và nâng cao phân cực catôt. Hàm lượng H:S04 cao, làm khả năng phân bố tốt, dung dịch ổn định. Hàm lượng H2S04 thấp, trên anôt sinh thành Cu+I sau khi thủy phân sinh thành bột đồng hóa trị một, tạo nên lớp mạ gai. Vì vậy, phải khống chế H2S04 trong khoảng 50 – 70 g/l.
b. lon Clo
– Trong dung dịch mạ đồng bóng, lượng ion clo thích hợp có thể nâng cao độ bóng và độ bằng phẳng, làm giảm ứng suất nội. Phải khống chế ion clo trong khoảng thích hợp, nếu hàm lượng cao, độ bóng lớp mạ giảm đi, nếu thấp quá. lớp mạ không bằng phẳng.
c. Tác dụng chất làm bóng
– Chất làm bóng dung dịch mạ đổng sunfat gồm hai loại: Loại thứ nhất có tác dụng làm bằng phẳng và làm bóng. Loại thứ hai là loại chất hoạt động bề mặt loại ion âm và phi ion, có tác dụng thấm ướt bề mặt catôt, loại bò châm kim, đồng thời có tác dụng hấp phụ sắp xếp định hướng giữa bề mặt catôt và dung dịch, nâng cao phân cực catôt, làm cho lớp mạ kết tinh mịn đồng đều, nàng cao độ bằng phẳng và độ bóng lớp mạ.
3. Ảnh hưởng của chế độ công nghệ
a. Nhiệt độ
– Trong quá trình mạ nâng cao nhiệt độ, tốc độ kết tủa nhanh, lượng tiêu hao chất làm bóng nhanh, nếu không bổ sung kịp thời chất làm bóng thì lớp mạ thô, không bóng. Nhiệt độ thấp, phạm vi sử dụng mật độ dòng điện thu hẹp, ảnh hưởng độ bóng lớp mạ.
b. Mật độ dòng điện
– Khi mạ đồng bóng, phạm vi sử dụng mật độ dòng điện để thu được lớp mạ bóng rộng, nhưng mật độ dòng điện quá lớn. lớp mạ thô, mật độ dòng điện quá nhỏ, độ bóng lớp mạ kém.
c. Khuấy
– Khuấy có thể nâng cao độ bóng lớp mạ, bảo đảm dung dịch ổn định, nâng cao mật độ dòng điện và tốc độ kết tủa.
d. Pha chế dung dịch mạ đồng
– Căn cứ vào thê tích bể mạ, tính toán các loại hóa chất cho vào bể;
– Cho nước vào 1/2 bể, cho CuS04 công nghiệp cấp 1 vào bể, gia nhiệt khuấy đểu đế hòa tan hoàn toàn;
– Cho H2S04 tinh khiết vào trong bế, vừa cho vừa khuấy;
– Cho các chất phụ gia, chất làm bóng;
– Bổ sung nước đến mức quy định, khuấy đều;
– Điện phân với mật độ dòng diện thấp 0,3 – 0,5 A/dm2 trong nhiều giờ. mạ thử.
5. Bảo vệ dung dịch và ảnh hường tạp chất
a. Bảo vệ dung dịch
– Phân tích các thành phần dung dịch mỗi tuần một lần, căn cứ vào kết quả phân tích kịp thời điều chỉnh hàm lượng các thành phần trong phạm vi quy định.
– Bổ sung chất làm bóng, được tính toán bởi thời gian, dòng điện mạ và diện tích bề mật chi tiết, theo nguyên tắc cho ít, nhiều lần. Khi cho chất làm bóng phải pha loãng gấp 5 – 10 lần thể tích, vừa cho vừa khuấy, đến khi hòa tan hoàn toàn trong bể mạ.
– Mỗi quý xử lý làm sạch dung dịch một lần. Phương pháp xử lý làm sạch: cho H202 (30%) 1 – 3 ml/1, khuấy đều, tảng nhiệt 50 – 60(lc, khuấy 1 giờ. Sau đó, cho 3 – 5 g/1 than hoạt tính, khuấy đều 1 giờ, để yên 12 giờ rổi lọc. Điện phân với mật độ dòng điện nhỏ, thời gian 4 giờ, phân tích và điều chỉnh thành phần trong phạm vi quy định. Bổ sung chất làm bóng theo kết quả thí nghiệm nhỏ.
b. Khử tạp chất
– Cu1
Cho H20= (30%) 1 – 2 ml/1, khuấy đều 0,5 – 1 giờ^) điện phân mật độ dòng điện nhỏ, thời gian 1 – 2 giờ, có thể sản xuất bình thường.
– Tạp chắt kim loại khác
– Những kim loại như Pb, Zn, Ni v.v. có thể khử đi bằng cách điện phàn với mật độ dòng điện nhỏ 0,1 – 0,3 A/dm2.
– Tạp chất hữu cơ
– Vừa khuấy vừa cho H202 (30%) 1 – 3 ml/1. gia nhiệt 60 – 65°c, sau 1 giờ, cho 3-5 g/1 than hoạt tính, khuấy đều 2-3 giờ, để yên 12 giờ rồi lọc.
6. Những sự cố và phương pháp khắc phục mạ đồng sunfat
Những sự cố và phương pháp khắc phục mạ đồng sunfat xem bảng 7-4.
Mạ đồng dung dịch XIANUA
Ưu điểm của dung dịch mạ đồng xianua là: khả nâng phân bố tốt, có tác dụng tẩy dầu nhất định. Thành phần dung dịch mạ không có phản ứng trao đổi với sắt thép, có thể mạ trực tiếp đồng trên nền sắt thép hoặc kẽm đúc, lóp mạ bám chắc, lớp mạ kết tinh mịn, lỗ xốp nhỏ, đề phòng thấm than có hiệu quả. khi cho chất làm bóng có thể thu được lớp mạ bóng.
Nhược điểm của dung dịch là: dung dịch rất độc, dễ phân hủy thành muối cacbonat, phái xử lý nước thải để phá hủy xianua mới được thải ra ngoài.
1. Thành phần dung dịch và điều kiện công nghệ mạ đồng xianua
Thành phần dung dịch và điều kiện công nghệ mạ đồng xianua xem bảng 7 – 1.
Chú ý:
– Pha chế 1: Ma đồng lót.
– Pha chế 2: Mạ đổng thõng thường và mạ đồng chống thấm than.
2. Tác động các thành phần dung dịch
a. NaCN
– NaCN là chất tạo phức, trong dung dịch mạ đồng, NaCN có thể nâng cao phân cực catôt, làm cho lớp mạ kết tinh mịn, năng cao khả năng phân bố.
– Khi hàm lượng CuCN nhất định, hàm lượng NaCN thấp, tác dụng phân cực catôt giảm đi, hiệu suất dòng điện cao, nhưng độ kết tinh thô. khả năng phân bố giảm. Khi hàm lượng NaCN quá cao. sự phán cực catôt tăng, khí H2 thoát ra nhiều, phạm vi sứ dụng mật độ dòng điện thu hẹp, tốc độ kết tủa giảm, thậm chí không có lớp mạ.
>> Vì vậy, trong quá trình mạ cần phải bảo đảm hàm lượng NaCN tự do nong phạm vi nhất định, để loại trừ anôt thụ động, làm anôt hòa tan bình thường. Hàm lượng NaCN tự do không chế trong phạm vi 7 – 20 g/l.
b. CuCN
– Trong dung dịch mạ đồng CuCN là muối chính cung cấp ion đồng. Trong dung dịch mạ đồng xianua, giữa đồng và sắt không có phản ứng trao đổi.
>> Vì thế, có thể mạ trực tiếp đồng trên sắt thép trong dung dịch xianua, lớp mạ lót đồng trên sắt thép yêu cầu phủ kín bề mặt. Hàm lượng CuCN trong khoảng 5-10 g/1. Nếu như mạ đồng bình thường hoặc mạ đồng thấm than, yêu cầu lớp mạ có độ dày nhất định, phải khống chế hàm lượng CuCN trong phạm vi 30 – 50 g/1.
c. NaOH
– Trong dung dịch mạ đổng NaOH là chất dẫn điện, có tác dụng đề phòng muối xianua thủy phân. Vì vậy, NaOH làm ổn định NaCN tự do trong dung dịch. Phản ứng như sau:
NaCN + H20 -> NaOH + HCN
d. Na2C03
– Trong dung dịch mạ đồng có lượng nhất định Na2CO, có tác dụng làm ổn định dung dịch giống như NaOH. Khi pha chế mới cho Na2C03 vào, trong quá trình sản xuất không được cho vào, bởi vì Na2C03 dần dần tích lũy ngày càng nhiều. Phản ứng như sau:
2NaCN + 2H20 + 02 = 2Na;C01 + 2NH,
2NaCN + H20 + C02 = Na2CO., + 2HCN
– Khi hàm lượng Na2C03 vượt quá 60 g/1, anôt thụ động, lớp mạ có dạng bọt biển. Vì vậy, Na2CO, trở thành tạp chất. Phương pháp xử lý Na2C03 quá nhiều có hiệu quả nhất là phương pháp làm lạnh.
e. KNaC4H4Oe
– Trong dung dịch mạ đồng xianua, KNaQH40,s là chất hoạt hóa anôt, loại bỏ sự thụ động anôt, và là chất tạo phức phụ trợ với đồng hóa trị một. Ngoài ra, nó còn có khả năng tạo phức với tạp chất kim loại, có tác dụng che lấp tạp chất kim loại trong dung dịch.
3. Ảnh hường cùa điều kiện công nghệ
a. Nhiệt độ dung dịch- Nhiệt độ nâng cao, tốc độ vận động các ion tăng nhanh, hiệu suất dòng điện cao, tốc độ kết tủa nhanh. Thông thường, khi mạ đồng lót, nhiệt độ dung dịch trong khoảng 30 – 40°c. Khi mạ đổng dày và mạ nhanh, nhiệt độ dung dịch vào khoảng 50 – 650c.
b. Mật độ dòng điện
– Độ lớn mật độ dòng điện trực tiếp ảnh hường đến chất lượng lớp mạ. Trong phạm vi công nghệ nhất định, mật độ dòng điện quá thấp, tốc độ kết tủa chậm, lớp mạ không bóng, tối; mật độ dòng điện quá cao. lớp mạ thô rời. bong.
4. Pha chế dung dịch đồng xianua
a. Theo thể tích bể mạ, tính toán số lượn” các thành phần chất hóa học cho vào bể mạ;
b. Mặc quần áo bảo hộ lao động và trang bị những dụng cụ bảo hộ lao động cần thiết;
c. Cho NaCN vào trong bể mạ, khuấy đều cho tan hoàn toàn;
d. Cho CuCN vào trong thùng khác, cho một ít nước khuấy thành hồ đặc, vừa khuấy vừa cho dần dần CuCN vào trong dung dịch NaCN đã hòa tan, đến khi hòa tan hoàn toàn;
e. Làm loãng dung dịch mạ đồng xianua đến thể tích quy định;
f. Lọc dung dịch, điện phán dung dịch với mật độ dòng điện thấp 0,1 – 0,5 A/dnr trong nhiều giờ, phân tích, điều chỉnh, mạ thừ đạt yêu cẩu, đưa vào sản xuất.
5. Bảo vệ dung dịch và khử tạp chất dung dịch mạ đồng xianua
a. Bảo vệ dung dịch
– Cần khống chế hàm lượng NaCN tự do trong phạm vi quy định. Độ lớn nhỏ hàm lượng NaCN tự do ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định của dung dịch và chất lượng lớp mạ. Thông thường, màu dung dịch có màu vàng nhạt trong suốt. Nếu như trên vùng anôt dung dịch có màu xanh da trời, chứng tỏ NaCN tự do không đủ, cần phân tích điều chỉnh.
– Nhiệt độ dung dịch không được vượt quá giới hạn của quy trình công nghệ. Nếu nhiệt độ cao, sự phân hủy xianua nhanh, dung dịch không ổn định.
– Hàm lượng Na2CO, vượt quá 75 e/l, cần phái kịp thời loại bỏ.
b. Khử tạp chất
– Phương pháp khử tạp chất chì, kẽm
Gia nhiệt dung dịch đến 60°c, cho vào 0,2 – 0,4 g/l Na2S, khuấy đều 30 phút, cho 2 — 4 c/l than hoạt tính, tiếp tục khuấy trong 2 giờ, để lắng 12 giờ rồi lọc.
– Khử tạp chất Na2C03:
+ Phương pháp làm lạnh: Thường tiến hành về mùa đông. Khi nhiệt độ – 50C, Na->CO, kết tinh tách ra, lấy kết tủa đi.
+ Phương pháp hóa học: Gia nhiệt dung dịch đến 70 – 80°c, vừa khuấy vừa cho dần dần Ca(OH)-). Theo tính toán, nếu loại bỏ 10 g Na2CO, cần 7g Ca(OH)2, để yên l – 2 giờ, lọc, điện phân dung dịch, có thể sản xuất bình thường.
6. Những sự cố và phương pháp khắc phục mạ đồng xianua
Những sự cố và phương pháp khắc phục mạ đồng xianua xem bảng 7-2.
Mạ điện dung dịch PIRO PHÔTPHAT
Ưu điểm: Mạ đồng piro phôtphat có khả năng phân bố tốt, không độc hại, ăn mòn ít, lớp mạ mịn, có thể mạ được lớp mạ dày.
Nhược điểm: Khi mạ trên sắt thép cẩn phải mạ lót, độ nhớt dung dịch cao, khó lọc, sau khi mạ thời gian dài, muối phôtphat tăng làm tốc độ kết tủa giảm. Ngoài ra, giá thành đắt, xử lý nước thải khó.
1. Thành phần dung dịch và chế độ công nghệ mạ đồng piro phôtphat
Thành phần dung dịch và chế độ công nghệ mạ đồng piro phôtphat, xem bảng 7-5.
2. Pha chế dung dịch
a. Điều chế Cu2P207
– Cho l kg CuS04 phản ứng với 0,4 kg Na4P207 hoặc 0,66 kg K4P207 tạo thành l kg Cu2p207. Khi pha, đem hai loại hóa chất trên hòa tan riêng biệt, cho từ từ muối piro phôtphat vào trong dung dịch đồng sunfat khuấy đều. Sau phản ứng, pH của dung dịch bằng 5 là thích hợp, gạn, rửa, kết tủa nhiều lần.
b. Pha chế dung dịch
– Hòa tan K4p207 trong thùng, sau đó cho Cu2P207 khuấy đều khi hòa tan hoàn toàn, hòa tan muối citric, muối tactarat, muối nitrat, sau đó đổ vào thùng mạ. Làm loãng nước đến mức quy định. Dùng axit citric hoặc KOH để điều chỉnh pH. Cho H202 (30%) l – 2 ml/l than hoạt tính 3-5 g/l, nhiệt độ 50°c, thời gian l – 2 giờ, để lắng rồi lọc. Chất làm bóng cho vào sau cùng. Hòa tan NH4OH, Se02 trong nước, C7H5NS2 hòa tan trong KOH rồi mới cho vào.
3. Bảo vệ dung dịch
a. Phân tích điều chỉnh dung dịch có tỷ lệ: p = P207/Cu = 7:1 hoặc 8 : 1
b. NH4OH dễ bay hơi. cần chú ý cho vào nhưng không quá nhiều. Thông thường mỗi ngày cứ 1 m2 bề mặt bố sung 400 ml NH4OH (25%).
c. Đề phòng tích lũy muối phôtphat.
Giá trị pH thấp (pH < 7), tỷ lệ p cao, nhiệt độ cao (lớn hơn 60(’C) đều dẫn đến sự thủy phân muối priro phôtphat tạo thành muối phôtphat. Có nhà máy đề phòng sự thủy phân muối priro phôtphat bằng cách: nâng cao pH = 8,6 – 9,2, hàm lượng Cu trên 26 g/1, tương ứng nâng cao tỷ lệ p dễ tránh lớp mạ thô, dung dịch làm việc được lâu dài. Nếu muối phôtphat nhiều không có biện pháp xử lý, chỉ làm loãng hoặc thay mới dung dịch.
d. Dùng phương pháp khuấy mạnh. Ví dụ: khuấy bằng không khí nén, di động catôt … Như vậy, có thể nâng cao mật độ dòng điện và cải thiện chất lượng lớp mạ.
e. Dùng phương pháp đổi chiểu dòng điện có thể cải thiện chất lượng lớp mạ.
f. Dung dịch có 0,005 g/1 gốc xianua ảnh hưởng không tốt với lớp mạ, có thể xử lý bằng HA (30%) 1 – 2 ml/1, nhiệt độ 50 – 60°c. thời gian 1 – 2 giờ.
g. Chất làm bóng không cho quá nhiều, nếu không lớp mạ giòn, xử lý tạp chất hữu cơ bằng cách cho HA (30%) 1 – 2 ml/1 và than hoạt tính 3 – 5 g/1.
