Cấu tạo của lớp mạ
Đặc điểm của kim loại Nikel:
Nikel, giống như các kim loại khác, có cấu trúc tinh thể trong lớp mạ với các nguyên tử được sắp xếp theo một trật tự nhất định, tạo thành các ô mạng cơ bản liên kết với nhau Cấu trúc tinh thể của Nikel là dạng lập phương tâm diện, mang lại độ dẻo cao hơn so với dạng lập phương tâm khối và lục giác xếp chặt, góp phần hình thành hạt kim loại và lớp mạ.
Tính chất của kim loại Nikel được hình thành từ quá trình điện kết tủa có sự khác biệt so với kim loại được sản xuất qua phương pháp hỏa luyện Sự khác biệt này chủ yếu đến từ kích thước hạt và ảnh hưởng của tạp chất trong dung dịch điện phân.
Cấu tạo của các loại lớp mạ kền:
Cấu trúc lớp mạ kền bị ảnh hưởng bởi thành phần dung dịch mạ, điều kiện mạ và bản chất kim loại nền Trong dung dịch không có phụ gia, lớp mạ kền thường có cấu trúc dạng cột rõ ràng, có thể lặp lại theo cách định hướng của kim loại nền Ngược lại, trong dung dịch mạ bóng, kền kết tủa thành những lớp mỏng song song, cách nhau đều đặn và nhịp nhàng.
Lớp mạ kền được chia thành hai loại cấu trúc cơ bản: cấu trúc bản mỏng song song với nền và cấu trúc dạng sợi vuông góc với nền Dung dịch mạ kền bóng thường tạo ra kết tủa với cấu trúc dạng lớp mỏng song song, trong khi lớp mạ kền bán bóng có thể có cấu trúc dạng cột hoặc đôi khi là dạng lớp mỏng song song Đối với lớp mạ kền mờ, kết tủa từ dung dịch không có phụ gia hữu cơ luôn cho cấu trúc dạng cột.
Hình 3.1.1: Mặt cắt ngang lớp mạ kền mờ (cấu trúc dạng cột)
Trong dung dịch bán bóng, lớp mạ ban đầu có cấu trúc dạng cột, nhưng chịu ảnh hưởng của các điều kiện mạ, cấu trúc này dần chuyển sang dạng bản mỏng song song.
Hình 3.1.2: Mặt cắt ngang lớp mạ kền bán bóng
Trong Hình 3.1.2, lớp Ni dưới cùng được hình thành tại tốc độ khuấy 2.5 m/ph với cấu trúc dạng cột Khi tốc độ khuấy tăng lên 7.5 m/ph, cấu trúc cột trở nên không rõ ràng, và lớp Ni ổn định trên cùng có cấu trúc bản mỏng song song Nhiều yếu tố khác ngoài tốc độ khuấy, như pH, thành phần phụ gia và mật độ dòng điện, cũng ảnh hưởng đến cấu trúc của lớp mạ.
Cấu trúc lớp mạ phụ thuộc vào tốc độ tạo mầm và quá trình lớn lên của mầm Nếu quá trình tạo mầm thuận lợi, lớp mạ sẽ có kích thước hạt nhỏ, mang lại bề mặt nhẵn bóng, cứng và ít dẻo hơn lớp mạ to hạt Để thu được lớp mạ mịn hạt, người ta thường thêm hợp chất hữu cơ vào dung dịch mạ, mặc dù điều này có thể dẫn đến lớp mạ mờ Tăng mật độ dòng điện có thể làm nhỏ hạt nhưng có thể gây ra hiện tượng chồng chất, tạo bề mặt thô nhám Ngược lại, khuấy trộn, tăng nhiệt độ hoặc giảm phân cực catot sẽ làm tăng kích thước hạt Đặc tính và thành phần dung dịch mạ cũng ảnh hưởng đến kích thước hạt; dung dịch loãng cho kích thước hạt nhỏ nhưng không phù hợp cho sản xuất do mật độ dòng điện thấp Do đó, nên sử dụng dung dịch có nồng độ muối kim loại cao nhưng nồng độ ion kim loại thấp.
Tính chất của lớp mạ
Rỗ xốp và rạn nứt
Hình 3.2.1: Các hố do bọt khí tạo nên trên bề mặt lớp mạ kền
Rỗ xốp trong lớp mạ kền thường xuất hiện do bọt khí hidro bám lâu trên catot, khuyết tật kim loại nền, hoặc tạp chất trong dung dịch Lớp mạ kền mỏng dễ bị rỗ xốp hoặc nứt, đặc biệt khi mạ bóng và bán bóng do ảnh hưởng của phụ gia Để giảm thiểu hiện tượng này, cần bổ sung chất hoạt động bề mặt như laurinsulfat vào dung dịch mạ để tăng tính thấm ướt và giảm sức căng bề mặt Ngoài ra, việc khuấy dung dịch hoặc di chuyển catot cũng giúp bọt hidro tách ra dễ dàng hơn Để phát hiện lỗ thủng hoặc vết nứt trên lớp mạ, có thể sử dụng thuốc thử feroxyl, cho kết quả màu xanh trên nền thép và màu nâu trên nền đồng Đối với nền nhôm, việc nhúng vào dung dịch NaOH đặc nóng sẽ cho thấy bọt khí tại các điểm khuyết tật Các phương pháp hiện đại như kính hiển vi điện tử cũng có thể được áp dụng để kiểm tra khuyết tật này.
Giòn Hidro
Trong quá trình mạ kền, khí hidro được sinh ra và có một phần hòa tan vào lớp kền kim loại, trong khi phần khác dễ dàng hấp phụ lên kim loại nền Sự hấp phụ này là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng giòn của lớp mạ, do hidro can thiệp vào tổ chức kim loại, làm xô lệch mạng và khiến các mặt mạng trượt khỏi vị trí ban đầu Nếu kim loại nền có các lỗ trống đủ lớn, hidro sẽ tập trung thành các phân tử, tạo áp suất lớn, dẫn đến giảm độ bền và làm lớp mạ bị phồng rộp hoặc giảm độ bám dính.
Giòn Hidro và một số nguyên nhân khác có thể làm giảm hoặc mất tính dẻo của lớp mạ Để khử độ giòn này, cần nung nóng đến 120 độ C trong thời gian đủ dài để hidro thoát ra khỏi lớp kền Ngoài ra, nung hoặc ủ ở nhiệt độ cao cũng giúp các tinh thể nhỏ liên kết lại thành tinh thể lớn hơn, từ đó cải thiện tính dẻo của lớp mạ.
Ứng suất nội
Phân loại ứng suất nội của lớp mạ:
Ứng suất phát sinh độc lập với kim loại nền, chỉ phụ thuộc bản chất dung dịch mạ và điều kiện tiến hành mạ.
Ứng suất phát sinh trong quá trình mạ kim loại chịu ảnh hưởng từ kim loại nền, ảnh hưởng đến cấu trúc và tổ chức của các lớp kết tủa đầu tiên Lớp mạ có thể trải qua ứng suất nén, khiến nó có xu hướng giãn ra, hoặc ứng suất kéo, dẫn đến việc lớp mạ có xu hướng co lại Trong đó, ứng suất nén thường ít nguy hiểm hơn so với ứng suất kéo, vì nó không làm bong lớp mạ khỏi nền Tuy nhiên, nếu ứng suất nội lớn chủ yếu do ứng suất kéo, nó có thể gây nứt nẻ trong các lớp mạ mỏng và làm cong vênh, méo mó các sản phẩm đúc điện dày được sản xuất bằng phương pháp mạ đúc.
Các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất nội của lớp mạ kền:
Ứng suất kéo tăng khi tăng nồng độ ion Cl - trong dung dịch.
Ứng suất nội thay đổi theo thành phần dung dịch và mật độ dòng điện Nhiệt độ không ảnh hưởng trực tiếp tới ứng suất nội.
pH ảnh hưởng đến ứng suất nội trong quá trình mạ và thay đổi tùy thuộc vào thành phần dung dịch mạ Để giảm ứng suất và tránh các tác hại phát sinh khi pH từ 5 trở lên, thường tiến hành mạ trong dung dịch có pH dưới 5.
Ứng suất có xu hướng tăng nhẹ khi tăng mật độ dòng điện.
Khuấy có ít ảnh hưởng đến ứng suất nội, trong khi các tạp chất lại làm gia tăng đáng kể ứng suất kéo Việc giảm tốc độ khuấy, tức là giảm tốc độ khuếch tán, sẽ giúp giảm nồng độ tạp chất tại catot, từ đó góp phần làm giảm ứng suất nội.
Nền kim loại có tác động đáng kể đến ứng suất nội, do sự khác biệt về cấu trúc giữa các lớp mỏng đầu tiên của lớp mạ và kim loại nền.
Nguồn gốc phát sinh ứng suất nội:
Mạng không phù hợp giữa niken (Ni) và đồng (Cu) có thể gây ra ứng suất kéo khi mạ niken lên đồng Mặc dù cả hai kim loại đều có cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện, nhưng thông số mạng của Ni là 0.3517 nm trong khi của Cu là 0.3608 nm Khi mạ, mạng Ni phải căng ra để phù hợp với mạng Cu ở các lớp nguyên tử đầu tiên, dẫn đến tình trạng căng thẳng do mạng Ni có xu hướng co lại.
Hidro tham gia vào quá trình mạ kim loại bằng cách thâm nhập vào mạng lưới kim loại dưới dạng nguyên tử, gây ra sự căng giãn và tạo ra ứng suất nén Khi hidro được khử khỏi lớp mạ, mạng kim loại sẽ co lại, dẫn đến sự hình thành ứng suất kéo.
Trong quá trình mạ, các tinh thể bắt đầu hình thành từ những trung tâm rải rác, sau đó phát triển thành các tinh thể rời rạc và lớn dần cho đến khi chạm sát vào nhau Nếu các gờ cạnh của chúng không quá nhẵn, chúng sẽ tiếp xúc tại các điểm nhô ra, dẫn đến sự hình thành ứng suất kéo do sức căng bề mặt kéo chúng lại gần nhau.
Độ cứng và độ chống mài mòn
Lớp mạ kền có độ cứng cao, điều này không chỉ thể hiện sự bền vững của kim loại mà còn phản ánh khả năng chịu mài mòn trong môi trường có ma sát Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến độ cứng của lớp mạ kền.
Các dung dịch mạ kền cơ bản (không có phụ gia) tạo ra lớp mạ với độ cứng từ 250 đến 350 HV Việc bổ sung phụ gia hữu cơ sẽ ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng của lớp mạ.
Tăng nhiệt độ dung dịch thường dẫn đến việc giảm độ cứng của lớp mạ Tuy nhiên, đối với dung dịch sunfamat, sự thay đổi nhiệt độ không ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng của lớp mạ.
Độ cứng lớp mạ kền tăng nhanh khi tăng pH, nồng độ ion Cl - tăng.
Hàm lượng Ni 2+ khoảng 60 g/l sẽ cho độ cứng thấp nhất Khi tăng hàm lượng lên 90 đến 120 g/l sẽ làm tăng nhanh độ cứng lớp mạ.
Một số tính chất khác
Độ gắn bám - các nguyên nhân làm giảm độ gắn bám:
Bề mặt bẩn, có dầu mỡ, chất keo, tap chất hoặc có lớp màng oxit,…
Mặt kim loại nền bị yếu kém do giòn hidro, méo lệch do mài hoặc đánh bóng.
Lớp mạ kền đầu tiên có thể bị hư hỏng, dẫn đến sự tăng điện trở Ở nhiệt độ 20 độ C, điện trở suất của lớp mạ kền đạt 6.844 μΩ/cm Sự hiện diện của các tạp chất không dẫn điện xung quanh các tinh thể kim loại Ni có thể làm tăng điện trở của lớp mạ này.
Từ tính của lớp mạ kền rất nhạy cảm với thành phần dung dịch mạ, do đó cần lựa chọn dung dịch phù hợp theo nhu cầu sử dụng, đặc biệt trong mạ linh kiện điện tử Độ giãn dài (%) là chỉ số quan trọng thể hiện tính dẻo dai của lớp mạ, được xác định bằng cách kéo dài mẫu mạ kền dày 25 μm, dài 150 mm và rộng 10 mm cho đến khi đứt Độ giãn dài phụ thuộc vào chiều dày lớp mạ; chiều dày lớn (trong mức độ vừa phải) sẽ mang lại độ giãn dài cao hơn Ngoài ra, độ giãn dài cũng bị ảnh hưởng bởi bản chất dung dịch mạ, pH, phụ gia và các điều kiện thực hiện quá trình mạ.
IV/ DUNG DỊCH MẠ KỀN
Để duy trì nồng độ ion kim loại tại bề mặt catot, dung dịch mạ cần phải có nồng độ cao và sử dụng các dung dịch muối mạ có độ hòa tan lớn Mặc dù anion không tham gia trực tiếp vào quá trình mạ, nhưng chúng ảnh hưởng đến quá trình kết tủa; nếu anion hấp phụ mạnh trên bề mặt catot, điều này có thể làm giảm chất lượng lớp mạ.
- Muối nitrat: có độ hòa tan lớn, tuy nhiên dễ bị phần hủy ngay ở điện thế thấp nên không thể dung cho nhiều loại kim loại.
Dung dịch sunfat thường được sử dụng trong quá trình mạ kền, với sự kết hợp của sunfat và clo mang lại nhiều lợi ích Ion clo trong dung dịch giúp ngăn chặn hiện tượng thụ động của anot, nhờ vào khả năng tạo ra các liên kết phức tạp với kền Hơn nữa, tính tan tốt của clo giúp hạn chế sự hình thành màng thụ động, tối ưu hóa hiệu quả mạ.
Bảng 4.1: Dải nồng độ bể mạ kền.
Dung dịch Clorua bao gồm dung dịch cao clorua với hàm lượng kền clorua chiếm ưu thế và dung dịch thuần túy clorua Loại dung dịch này nổi bật với độ dẫn điện cao, khả năng phủ tốt và mật độ dòng điện lớn.
Dung dịch cao clorua cho lớp mạ có ứng suất nội lớn, ăn mòn thiết bị mạnh hơn dung dịch sunfat.
Bảng 4.2: Thành phần dung dịch cao clorua.
Dung dịch thuần túy clorua cho lớp mạ dễ đánh bóng cơ học, lớp mạ rất dày, ít bị châm kim, hiệu suất dẫn điện cao.
Bảng 4.3: Thành phần dung dịch thuần túy clorua.
- Muối peclorat có độ hòa tan cao, cho tốc độ mạ lớn nhưng ít được sử dụng do giá thành cao và dễ gây cháy nổ.
Muối sunfamat được sử dụng để mạ nhiều loại kim loại như kền và chì Mặc dù anion sunfamat có thể bị phân hủy do tác động của nước, nhưng mức độ này rất nhỏ, đặc biệt là ở nhiệt độ thấp Một trong những ưu điểm nổi bật của muối sunfamat là tạo ra lớp mạ kín, với ứng suất nội thấp.
Axit boric Chất chống nổ
Bảng 4.4: Thành phần dung dịch Sunfamat
Ngoài ra, mạ kềm còn có thể sử dụng các loại dung dịch khác như flosilicat, dung dịch kềm, phức chất, photphat,…
Chất thấm ướt cho bể mạ kền và kền bóng đóng vai trò quan trọng trong việc tách bọt hidro ra khỏi catot một cách nhanh chóng và hiệu quả Việc sử dụng chất thấm ướt này giúp đảm bảo lớp mạ không bị thủng hay rỗ, nâng cao chất lượng bề mặt mạ.
Chất chống thụ động anot, cụ thể là ion Cl-, được bổ sung vào dung dịch dưới dạng NiCl2 hoặc NaCl Việc này giúp hòa tan NiO trên bề mặt anot, từ đó làm cho anot Ni dễ tan hơn.
Chất dẫn điện trong dung dịch mạ kền hiện đại không cần thiết do đã có độ dẫn điện cao nhờ nồng độ đậm đặc Ngược lại, dung dịch mạ kền cổ điển yêu cầu sử dụng Na2SO4 làm chất dẫn điện, tuy nhiên, chất này không tham gia vào phản ứng trên điện cực.
Chất đệm: Giúp điều chình độ pH của dung dịch mạ, đối với mạ kền, hợp kim
Ni – Co,… thường dung chất đệm là axetat, xitrat, tatrat. Độ pH của dung dịch mạ thay đổi do các phản ứng:
2H 2 O−4e →O 2 +4H + ¿¿ (Làm giảm độ pH của dung dịch)
H 2 O+2e →2O H −¿+ H 2 ¿ (Làm tăng độ pH của dung dịch)
Phụ gia chất hấp phụ đóng vai trò quan trọng trong việc ức chế quá trình kết tủa điện, giúp giảm tốc độ hiệu quả của quá trình mạ và tăng cường phần cực.
Chất hấp phụ có thể bị tiêu hao trong quá trình mạ, dẫn đến việc chúng bị phân hủy và lẫn vào lớp mạ, như các nguyên tố lưu huỳnh (S) và carbon (C) Một số chất hấp phụ khác có thể vẫn tồn tại trong dung dịch Kết quả là lớp mạ luôn chịu ứng suất, có thể là âm hoặc dương.
V/ CHĂM SÓC VÀ BẢO DƯỠNG DUNG DỊCH MẠ
Kiểm tra thành phần dung dịch:
Thành phần vô cơ trong dung dịch mạ thường có nồng độ cao và cho phép dao động rộng, tuy nhiên, nồng độ này giảm chậm trong quá trình điện phân Sự hao hụt chủ yếu xảy ra do việc bổ sung nước khi bể cạn, nhằm bù đắp lượng dung dịch mất mát hàng ngày do vương vãi, bay hơi, hoặc bám vào vật mạ Do đó, việc bổ sung muối kền thường xuyên là cần thiết để duy trì sự ổn định của dung dịch mạ.
Các phương pháp kiểm tra thành phần vô cơ:
- Sử dụng tỉ trọng kế hay bômê kế: nhanh, tiện lợi, tuy sai số lớn nhưng phù hợp với hầu hết các xưởng mạ.
Phân tích hóa học cung cấp kết quả chính xác nhưng thường chậm và tốn kém Để đảm bảo hiệu suất của quá trình mạ, cần kiểm tra thường xuyên độ pH của dung dịch Khi hiệu suất dòng điện tại catot thấp hơn anot, độ pH thường tăng, do đó cần bổ sung axit phù hợp với anion trong dung dịch để điều chỉnh lại giá trị pH về mức quy định.
Thành phần hữu cơ trong quy trình mạ, bao gồm các chất tạo bóng và chất thấm ướt bề mặt, đóng vai trò quan trọng nhưng thường khó xác định bằng phương pháp chuẩn độ thể tích do nồng độ của chúng rất nhỏ Vì lý do này, việc phân tích thành phần hữu cơ thường bị bỏ qua tại các xưởng mạ vừa và nhỏ.
Các phương pháp để kiểm tra hàm lượng các chất phụ gia:
Để xác định các chất phụ gia theo phương pháp thể tích, trước tiên cần tách chất hữu cơ ra khỏi dung dịch bằng chưng cất hoặc tách chiết Sau khi hoàn tất quá trình này, tiến hành chuẩn độ thể tích Tuy nhiên, phương pháp này có độ chính xác không cao.
Các dung dịch mạ kền bán bóng
Thành phần dung dịch cơ bản
Các dung dịch mạ kền cơ bản có khả năng chuyển đổi thành dung dịch mạ kền bán bóng, trong đó dung dịch Watts là loại quan trọng nhất với thành phần trung bình các chất như sau:
Ngoài dung dịch mạ bán bóng thông thường, còn có thể sử dụng các dung dịch như cao clorua, toàn clorua, sunfamat và floborat Tuy nhiên, các dung dịch này ít được ưa chuộng do chi phí cao và hiệu quả không đáng kể.
Các phụ gia mạ kền bán bóng
Cumarin là phụ gia nổi tiếng được sử dụng trong quá trình mạ kền bán bóng với nồng độ khoảng 0.6 g/l, giúp tạo ra lớp mạ có độ san bằng tốt và cấu trúc dạng cột thẳng góc với nền Để cải thiện độ mịn của tinh thể và tăng cường độ bóng cho lớp mạ, các bể mạ thường bổ sung fomandehit, đồng thời hạn chế sự phân hủy của cumarin.
Cumarin có nhược điểm là dễ bị phân hủy trên catot, tạo ra các sản phẩm có hại như axit o-hidrocumaric, dẫn đến giảm pH Ngoài ra, quá trình này còn sinh ra các hợp chất như o-hidrophenol, propanol và axit propionic, trong đó axit propionic có khả năng hấp phụ cao lên catot, làm cho lớp mạ trở nên giòn, nứt và tăng ứng suất nội Mặc dù fomandehit có thể hạn chế sự phân hủy của cumarin, nhưng nó lại rất độc hại, do đó cần thiết kế hệ thống thông gió để giảm thiểu tác động của khí độc đến sức khỏe.
Cumarin, mặc dù có một số nhược điểm, vẫn được sử dụng phổ biến hơn nhờ khả năng tạo độ san bằng tốt hơn so với các phụ gia khác như sacarin hay 1,4-butanediol ở cùng một nồng độ.
Tính chất của dung dịch kền bán bóng
Độ pH của dung dịch:
Theo quy luật chung, các bể kền bán bóng làm việc trong khoảng pH từ 3.5 đến
4 Đó là đối với dung dịch Watts và dung dịch cao clorua, còn đối với dung dịch chứa toàn clorua, dung dịch sunfamat hay floborat thường làm việc ở pH thấp hơn, từ 2.5 đến 3.5 Cũng như dung dịch kền bóng, dung dịch kền bán bóng không tiến hành ở pH cao hơn 4.2 vì sẽ sinh ra các hidroxit kết tủa và cộng kết với lớp mạ gây ảnh hưởng xấu.
Nhiệt độ của dung dịch kền bán bóng được duy trì trong khoảng từ 55 đến 60 độ C, tương tự như dung dịch bóng Tuy nhiên, trong một số trường hợp, việc mạ bán bóng cần phải kiểm soát nhiệt độ để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Đối với các bể dùng cumarin, độ tiêu tốn phụ gia tăng theo nhiệt độ, lượng fomandehit bốc lên mạnh cần trang bị hệ thống xử lí thích hợp.
Cumarin có nhiệt độ nóng chảy là 67 độ C, vì vậy cần tránh vận hành gần nhiệt độ này Nếu cumarin dạng rắn trong túi vải treo trong bể mạ hoặc máy lọc bị nóng chảy, nó sẽ biến thành dạng lỏng và phát tán vào dung dịch, tạo thành giọt như dầu Điều này có thể gây hư hỏng lớp mạ ngay trong quá trình làm việc.
Khi nhiệt độ cao, các dung dịch có thể phân hủy phụ gia hữu cơ, dẫn đến việc nhiều chất hữu cơ bị cộng kết vào lớp mạ, gây ảnh hưởng tiêu cực Do đó, các bể mạ hiện đại được trang bị thiết bị tiên tiến để kiểm soát nhiệt độ, đảm bảo không bao giờ vượt quá 65 độ C.
Trong nhiều trường hợp, nhiệt độ được giới hạn ở mức 50 đến 55 độ C để tăng cường độ dẻo cho lớp mạ, vì trong khoảng nhiệt độ này, lớp mạ đạt được độ kéo giãn tốt nhất.
San bằng trong mạ kền bán bóng tuân theo các quy luật tương tự như ở mạ bóng, với các dung dịch bán bóng chưa cumarin mang lại độ san bằng vượt trội hơn Hiện nay, dẫn xuất của axetilen, đặc biệt là 1,4-butandiol, được sử dụng làm phụ gia cho mạ kền bán bóng nhằm cải thiện độ san bằng Ngoài ra, một số hợp chất dị vòng không chứa lưu huỳnh còn cho độ san bằng cao hơn so với các phụ gia truyền thống.
Hiệu suất dòng điện catot: Ở bể mạ kền bán bóng thì hiệu suất dòng điện catot cũng giống như ở bể mạ kền bóng.
Tính chất lớp kền bán bóng
Cấu trúc lớp mạ kền bán bóng
Lớp mạ kền bán bóng thường có cấu trúc dạng cột, trong khi lớp mạ kền bóng có cấu trúc dạng bản song song Tuy nhiên, lớp mạ bán bóng từ dung dịch chứa phụ gia hữu cơ có tinh thể nhỏ mịn hơn so với lớp mạ từ dung dịch Watts Dưới một số điều kiện mạ nhất định, cấu trúc cột của lớp mạ bán bóng có thể bị biến đổi hình dạng hoặc chuyển sang cấu trúc bản mỏng song song với nền Sự thay đổi cấu trúc của lớp kền bán bóng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau.
- pH dung dịch tăng, mật độ dòng điện tăng hoặc cả hai yếu tố này cùng tăng:
Hình: Cấu trúc lớp kền bán bóng ảnh hưởng bởi pH và mật độ dòng điện
- Một số phụ gia đặc biệt cho lớp mạ có cấu trúc bản mỏng song song (1,4- butindiol).
- Tăng dần tốc độ khuấy dung dịch có thể khiến cấu trúc lớp mạ chuyển từ dạng này sang dạng khác (như ở mục 2.1)
Ứng suất nội của lớp mạ kền bán bóng
Tất cả các dung dịch cơ sở không có phụ gia đều tạo ra lớp mạ với ứng suất nội biến đổi theo điều kiện mạ Khi mạ kền bán bóng, việc chọn dung dịch cơ sở và chất phụ gia hữu cơ là rất quan trọng để đảm bảo ứng suất kéo không quá lớn Đồng thời, cần phải đạt được lớp mạ với tinh thể nhỏ mịn, độ bóng phù hợp và khả năng san bằng tốt Ứng suất nội của lớp kền bán bóng chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau.
Hình: Ứng suất nội và độ cứng lớp kền bán bóng phụ thuộc vào pH (Dung dịch cơ sở Watts + 0,2 g/l 1,4-butindiol + 2 g/l axit axetic)
Hình: Ứng suất nội và độ cứng lớp kền phụ thuộc vào nhiệt độ (Dung dịch cơ sở Watts + 0,2 g/l 1,4-butindiol + 2 g/l axit axetic)
Hình: Ứng suất nội và độ cứng lớp kền bán bóng phụ thuộc vào mật độ dòng điện catot (Dung dịch cơ sở Watts + 0,2 g/l 1,4-butindiol + 2 g/l axit axetic)
Thành phần dung dịch cơ sở có tác động đáng kể đến ứng suất nội của lớp kền bán bóng Trong đó, dung dịch sunfamat tạo ra ứng suất nội nhỏ nhất, tiếp theo là dung dịch Watts, trong khi dung dịch cao clorua và toàn clorua lại gây ra ứng suất nội lớn nhất Do đó, việc sử dụng các dung dịch clorua để mạ kền bán bóng là không nên.
Độ cứng lớp kền bán bóng
Độ cứng của lớp kền bán bóng đạt khoảng 200 HV, với sự gia tăng theo nhiệt độ bể mạ, tối đa khoảng 500 HV ở nhiệt độ từ 60 đến 70 độ C Độ cứng cũng tăng khi pH lớn hơn 4.5, nhưng giảm nhẹ khi mật độ dòng điện tăng; tuy nhiên, trong khoảng 3 đến 9 A/dm², độ cứng không thay đổi Những tính chất này tương tự như dung dịch 1,4-butandiol và dung dịch có phụ gia cumarin.
