Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia đến quá trình mạ kẽm, định hướng ứng dụng cho bể mạ kẽm kiềm không xyanua (Trương Thị Nam)
Xác định ảnh hưởng một số phụ gia (hữu cơ và vô cơ) tới quá trình kết tủa kẽm trong bể mạ kẽm kiềm không xyanua và tính chất của lớp mạ của lớp mạ nhận được. Đề xuất một hệ phụ gia có thể sử dụng được trong bể mạ kẽm kiềm không xyanua.
NỘI DUNG:
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 17
1.1. Giới thiệu về mạ kẽm ....................................................................................... 17
1.1.1. Giới thiệu ................................................................................................... 17
1.1.2. Lớp mạ kẽm điện phân .............................................................................. 20
1.2. Một số hệ mạ kẽm điện phân ........................................................................... 27
1.2.1. Bể mạ kẽm clorua ...................................................................................... 27
1.2.2. Hệ mạ kẽm xyanua .................................................................................... 27
1.2.3. Hệ mạ kẽm kiềm không xyanua ................................................................ 28
1.2.4. So sánh các hệ mạ kẽm điện phân ............................................................. 28
1.3. Phụ gia cho mạ kẽm điện phân ........................................................................ 33
1.3.1. Phân loại phụ gia ................................................................................... 33
1.3.2. Phụ gia mạ kẽm ..................................................................................... 34
1.3.3. Phụ gia cho hệ mạ kẽm kiềm không xyanua ......................................... 41
1.3.4. Ảnh hưởng của phụ gia đến một số tính chất của lớp mạ ......................... 45
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................ 51
2
2.1. Chuẩn bị mẫu, hoá chất và thiết bị .................................................................. 51
2.1.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................... 51
2.1.2. Tạo mẫu thử nghiệm ................................................................................. 51
2.1.3. Dung dịch thí nghiệm. ............................................................................... 52
2.1.4. Thiết bị ...................................................................................................... 52
2.2. Các phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 54
2.2.1. Phương pháp Hull. .................................................................................... 54
2.2.2. Phương pháp Haring-Blum. ...................................................................... 58
2.2.3. Phương pháp xác định hiệu suất dòng điện catôt ...................................... 58
2.2.4. Đo đường cong phân cực catôt. ................................................................. 59
2.2.5. Khảo sát cấu trúc tế vi lớp mạ bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM –
Scanning Electron Microscope). ......................................................................... 59
2.2.6. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR ............................... 60
2.3. Quy trình nghiên cứu ........................................................................................ 61
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 62
3.1. Ảnh hưởng của polyvinyl ancol (PVA) tới quá trình mạ kẽm .................... 62
3.1.1. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVA tới phân cực catôt ................ 63
3.1.2. Nghiên cứu các quá trình tác động của các phụ gia trong quá trình mạ
bằng phương pháp quét thế vòng ........................................................................ 67
3.1.3. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVA tới độ bóng và khoảng bóng
(phương pháp Hull) ............................................................................................. 73
3.1.4. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử polivinyancol (PVA) tới hình thái
học lớp mạ. .......................................................................................................... 76
3.1.5. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVA tới khả năng phân bố (sự đồng
đều lớp mạ) và hiệu suất mạ ................................................................................ 80
3
3.2. Ảnh hưởng của polyetylenimin (BT) tới quá trình mạ kẽm ........................ 83
3.2.1. Ảnh hưởng của BT tới phân cực catôt ...................................................... 83
3.2.2. Nghiên cứu các quá trình tác động của các phụ gia BT trong quá trình mạ
bằng phương pháp phân cực vòng ...................................................................... 86
3.2.3. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử BT tới độ bóng và khoảng bóng
(phương pháp Hull) ............................................................................................. 91
3.2.4. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử BT tới hình thái học lớp mạ ............. 94
3.2.5. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử BT tới hiệu suất mạ và khả năng phân
bố ....................................................................................................................... 102
3.3. Ảnh hưởng của natrisilicat và hệ polyamin – natrisilicat với quá trình mạ kẽm
106
3.3.1. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến phân cực catôt .................. 106
3.3.2. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến phân cực catôt .................. 106
3.3.3. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến độ bóng và khoảng bóng lớp
mạ kẽm trong bể mạ kiềm không xyanua theo phương pháp Hull. .................. 107
3.3.4. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến hình thái học lớp mạ ........ 110
3.3.5. Ảnh hưởng polyamin và natrisilicat đến hiệu suất mạ và khả năng phân bố
........................................................................................................................... 112
3.4. Nghiên cứu các quá trình tác động của các phụ gia đến quá trình mạ ...... 114
3.4.1. Nghiên cứu quá trình đi vào thành phần lớp mạ của các phụ gia bằng phổ
hồng ngoại. ........................................................................................................ 114
3.4.2. Ảnh hưởng của các phụ gia đến cấu trúc lớp mạ kẽm ............................ 116
3.5. So sánh một số tính chất của lớp mạ với hệ mạ kẽm kiềm thương mại và các
hệ mạ khác ............................................................................................................. 118
3.5.1. Ảnh hưởng của nồng độ các chất phụ gia trong các hệ mạ kẽm tới độ bóng
của lớp mạ và dải mật độ dòng thích hợp, bằng phương pháp Hull. ................ 118
3.5.2. Ảnh hưởng của nồng độ phụ gia trong các hệ mạ kẽm tới hiệu suất mạ và
khả năng phân bố. .............................................................................................. 120
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 122
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ......................................................... 123
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ................................................. 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Xác định ảnh hưởng một số phụ gia (hữu cơ và vô cơ) tới quá trình kết tủa kẽm trong bể mạ kẽm kiềm không xyanua và tính chất của lớp mạ của lớp mạ nhận được. Đề xuất một hệ phụ gia có thể sử dụng được trong bể mạ kẽm kiềm không xyanua.
NỘI DUNG:
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 17
1.1. Giới thiệu về mạ kẽm ....................................................................................... 17
1.1.1. Giới thiệu ................................................................................................... 17
1.1.2. Lớp mạ kẽm điện phân .............................................................................. 20
1.2. Một số hệ mạ kẽm điện phân ........................................................................... 27
1.2.1. Bể mạ kẽm clorua ...................................................................................... 27
1.2.2. Hệ mạ kẽm xyanua .................................................................................... 27
1.2.3. Hệ mạ kẽm kiềm không xyanua ................................................................ 28
1.2.4. So sánh các hệ mạ kẽm điện phân ............................................................. 28
1.3. Phụ gia cho mạ kẽm điện phân ........................................................................ 33
1.3.1. Phân loại phụ gia ................................................................................... 33
1.3.2. Phụ gia mạ kẽm ..................................................................................... 34
1.3.3. Phụ gia cho hệ mạ kẽm kiềm không xyanua ......................................... 41
1.3.4. Ảnh hưởng của phụ gia đến một số tính chất của lớp mạ ......................... 45
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................ 51
2
2.1. Chuẩn bị mẫu, hoá chất và thiết bị .................................................................. 51
2.1.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................... 51
2.1.2. Tạo mẫu thử nghiệm ................................................................................. 51
2.1.3. Dung dịch thí nghiệm. ............................................................................... 52
2.1.4. Thiết bị ...................................................................................................... 52
2.2. Các phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 54
2.2.1. Phương pháp Hull. .................................................................................... 54
2.2.2. Phương pháp Haring-Blum. ...................................................................... 58
2.2.3. Phương pháp xác định hiệu suất dòng điện catôt ...................................... 58
2.2.4. Đo đường cong phân cực catôt. ................................................................. 59
2.2.5. Khảo sát cấu trúc tế vi lớp mạ bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM –
Scanning Electron Microscope). ......................................................................... 59
2.2.6. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR ............................... 60
2.3. Quy trình nghiên cứu ........................................................................................ 61
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 62
3.1. Ảnh hưởng của polyvinyl ancol (PVA) tới quá trình mạ kẽm .................... 62
3.1.1. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVA tới phân cực catôt ................ 63
3.1.2. Nghiên cứu các quá trình tác động của các phụ gia trong quá trình mạ
bằng phương pháp quét thế vòng ........................................................................ 67
3.1.3. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVA tới độ bóng và khoảng bóng
(phương pháp Hull) ............................................................................................. 73
3.1.4. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử polivinyancol (PVA) tới hình thái
học lớp mạ. .......................................................................................................... 76
3.1.5. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVA tới khả năng phân bố (sự đồng
đều lớp mạ) và hiệu suất mạ ................................................................................ 80
3
3.2. Ảnh hưởng của polyetylenimin (BT) tới quá trình mạ kẽm ........................ 83
3.2.1. Ảnh hưởng của BT tới phân cực catôt ...................................................... 83
3.2.2. Nghiên cứu các quá trình tác động của các phụ gia BT trong quá trình mạ
bằng phương pháp phân cực vòng ...................................................................... 86
3.2.3. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử BT tới độ bóng và khoảng bóng
(phương pháp Hull) ............................................................................................. 91
3.2.4. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử BT tới hình thái học lớp mạ ............. 94
3.2.5. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử BT tới hiệu suất mạ và khả năng phân
bố ....................................................................................................................... 102
3.3. Ảnh hưởng của natrisilicat và hệ polyamin – natrisilicat với quá trình mạ kẽm
106
3.3.1. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến phân cực catôt .................. 106
3.3.2. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến phân cực catôt .................. 106
3.3.3. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến độ bóng và khoảng bóng lớp
mạ kẽm trong bể mạ kiềm không xyanua theo phương pháp Hull. .................. 107
3.3.4. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến hình thái học lớp mạ ........ 110
3.3.5. Ảnh hưởng polyamin và natrisilicat đến hiệu suất mạ và khả năng phân bố
........................................................................................................................... 112
3.4. Nghiên cứu các quá trình tác động của các phụ gia đến quá trình mạ ...... 114
3.4.1. Nghiên cứu quá trình đi vào thành phần lớp mạ của các phụ gia bằng phổ
hồng ngoại. ........................................................................................................ 114
3.4.2. Ảnh hưởng của các phụ gia đến cấu trúc lớp mạ kẽm ............................ 116
3.5. So sánh một số tính chất của lớp mạ với hệ mạ kẽm kiềm thương mại và các
hệ mạ khác ............................................................................................................. 118
3.5.1. Ảnh hưởng của nồng độ các chất phụ gia trong các hệ mạ kẽm tới độ bóng
của lớp mạ và dải mật độ dòng thích hợp, bằng phương pháp Hull. ................ 118
3.5.2. Ảnh hưởng của nồng độ phụ gia trong các hệ mạ kẽm tới hiệu suất mạ và
khả năng phân bố. .............................................................................................. 120
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 122
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ......................................................... 123
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ................................................. 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Không có nhận xét nào: