ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

TIỂU LUẬN

Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG XI MẠ
VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG NGÀNH
SẢN XUẤT XI MẠ

NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

HV: NGUYỄN PHƯỚC HIẾU
GVHD: PGS.TS. VŨ CHÍ HIẾU
KHÓA HỌC: K27

TP. Hồ Chí Minh – 2018


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN............................................................................................ 1
1.1 Giới thiệu về ngành sản xuất xi mạ ........................................................................ 1
1.1.1 Lịch sử phát triển ............................................................................................ 1
1.1.2 Ngành mạ trên thế giới .................................................................................... 1
1.1.3 Ngành mạ tại Việt Nam .................................................................................. 2
1.2 Khái quát về công nghệ xi mạ ................................................................................ 3
1.2.1 Phân loại mạ .................................................................................................... 4
1.2.2 Công nghệ mạ điện ......................................................................................... 4
1.2.2.1 Khái niệm về công nghệ mạ điện ............................................................. 4
1.2.2.2 Nguyên tắc quá trình mạ điện .................................................................. 5
1.2.2.3 Thành phần dung dịch và chế độ mạ ....................................................... 7

1.2.2.4 Quy trình công nghệ mạ điện ................................................................... 9
1.2.2.5 Xử lý làm sạch bề mặt kim loại trước khi mạ ........................................ 10
1.2.2.5.1 Gia công cơ học. ............................................................................. 11
1.2.2.5.2 Tẩy dầu mỡ trên chi tiết cần mạ: ..................................................... 12
1.2.2.5.3 Tẩy gỉ trên chi tiết cần mạ ............................................................... 14
1.2.2.5.4 Tẩy nhẹ chi tiết cần mạ ................................................................... 15
1.2.2.6 Mạ: ......................................................................................................... 16
1.2.3 Công nghệ mạ hóa học không điện cực ........................................................ 18
1.2.3.1 Khái niệm về công nghệ mạ hóa học không điện cực ........................... 18
1.2.3.2 Cơ chế chung của phản ứng mạ hóa học................................................ 18
1.2.4 Rửa và nước rửa ............................................................................................ 19
CHƯƠNG 2: NHỮNG VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG NGÀNH SẢN XUẤT XI
MẠ ................................................................................................................................. 22
2.1 Các nguồn thải trong sản xuất xi mạ .................................................................... 23
2.1.1 Khí thải .......................................................................................................... 23
2.1.1.1 Các nguồn khí thải ................................................................................. 24
2.1.1.1.1 Quá trình xử lý bề mặt: ................................................................... 24
2.1.1.1.2 Quá trình mạ điện:........................................................................... 24
2.1.1.1.3 Khu vực lò hơi: ............................................................................... 25
2.1.1.2 Đặc tính chung của khí thải công nghiệp mạ: ........................................ 25
2.1.2 Nước thải: ...................................................................................................... 27
ii


2.1.2.1 Nguồn nước thải:.................................................................................... 27
2.1.2.1.1 Nước thải từ quá trình làm sạch bề mặt vật liệu nền ...................... 28
2.1.2.1.2 Nước thải từ quá trình mạ: .............................................................. 29
2.1.2.1.3 Nước rửa chi tiết sau mạ ................................................................. 29
2.1.2.2 Đặc tính chung của nước thải công nghiệp mạ: ..................................... 29
2.1.2.3 Hiện trạng nước thải mạ tại Việt Nam ................................................... 33

2.1.3 Chất thải rắn: ................................................................................................. 35
2.1.3.1 Nguồn phát sinh chất thải rắn: ............................................................... 35
2.1.3.1.1 Công đoạn làm sạch bề mặt: ........................................................... 35
2.1.3.1.2 Công đoạn mạ điện: ........................................................................ 35
2.1.3.1.3 Chất thải rắn sinh hoạt: chất thải nhà bếp, vãn phòng... ................. 36
2.1.3.2 Đặc tính chung của chất thải rắn: ........................................................... 36
2.1.4 Nhiệt độ và tiếng ồn: ..................................................................................... 36
2.2 Ảnh hưởng do chất ô nhiễm gây ra ...................................................................... 37
2.2.1 Nước thải ....................................................................................................... 37
2.2.1.1 Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: ..................................................... 37
2.2.1.1.1 Crom và hợp chất của Crom: .......................................................... 37
2.2.1.1.2 Niken và hợp chất của Niken .......................................................... 38
2.2.1.1.3 Pb và các hợp chất cùa chì .............................................................. 38
2.2.1.1.4 Kẽm và hợp chất của kẽm ............................................................... 38
2.2.1.1.5 Đồng và các hợp chất của đồng ...................................................... 39
2.2.1.2 Ảnh hưởng ô nhiễm nước mặt và nước ngầm........................................ 39
2.2.1.3 Ảnh hưởng đến việc xử lý nước thải ...................................................... 40
2.2.2 Khí thải, bụi ................................................................................................... 40
2.2.3 Chất thải rắn .................................................................................................. 40
2.2.4 Tiếng ồn ........................................................................................................ 40
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ............................................... 42
3.1 Kinh tế .................................................................................................................. 42
3.2 Xã hội ................................................................................................................... 43
3.3 Môi trường ........................................................................................................... 44
3.3.1 Các giải pháp công nghệ ............................................................................... 44
3.3.1.1 Phương pháp xử lý khí thải .................................................................... 44
3.3.1.1.1 Thông gió cho xưởng mạ: ............................................................... 44
iii



3.3.1.1.2 Thiết kế để thông gỉó cho xưởng mạ: ............................................. 45
3.3.1.1.3 Thông gió cho phòng máy mài và đánh bóng: ................................ 45
3.3.1.1.4 Thông gió cho phòng phun cát và phun bỉ kim loại ....................... 46
3.3.1.1.5 Hệ thống ổng thông gió:.................................................................. 46
3.3.1.2 Phương pháp xử lý nước thải ................................................................. 47
3.3.1.2.1 Công nghệ xử lý nước thải tại Việt Nam ........................................ 47
3.3.1.2.2 Phương pháp kết tủa........................................................................ 48
3.3.1.2.3 Phương pháp hấp phụ...................................................................... 49
3.3.1.2.4 Phương pháp trao đổi ion ................................................................ 50
3.3.1.2.5 Phương pháp điện hóa:.................................................................... 52
3.3.1.2.5 Phương pháp sinh học ..................................................................... 53
3.3.1.2.6 So sánh vè hiệu quả và giá thành các phương pháp xử lý nước thải
........................................................................................................................ 54
3.3.1.3 Phương pháp xử lý chất thải rắn ............................................................ 54
3.3.2 Giải pháp quản lý .......................................................................................... 55
3.3.2.1 Quy hoạch .............................................................................................. 55
3.3.2.2 Sản xuất sạch hơn trong mạ ................................................................... 55
3.3.2.2.1 Khái niệm ........................................................................................ 55
3.3.2.2.2 Các cơ hội sản xuất sạch hơn .......................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 59
Phụ lục 1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp ............................... 60
QCVN 40:2011/BTNMT ............................................................................................... 60

iv


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về ngành sản xuất xi mạ
1.1.1 Lịch sử phát triển
Mạ là một trong những phương pháp rất hiệu quả để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn

trong môi trường xâm thực và trong khí quyển. Ngày nay các vật mạ điện có giá trị trang
sức cao, có độ cứng, độ dẫn điện cao, được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí,
ôtô, xe máy, xe đạp, các hàng kim khí tiêu dùng v.v. Ở các nước công nghiệp, ngành mạ
điện phát triển rất mạnh.
Ngành mạ ra đời và phát triển hàng trăm năm nay. Phương pháp mạ điện được
phát hiện lần đầu tiên vào năm 1805 bởi nhà hóa học Luigi V. Brugnatelli người Ý- tạo
một lớp phủ bên ngoài kim loại khác. Tuy nhiên lúc đó người ta không quan tâm lắm
đến phát hiện của Luigi Brungnatelli mà mãi sau này, đến năm 1840, khi các nhà khoa
học Anh đã phát minh ra phương pháp mạ vàng, mạ bạc với xúc tác kali xyanua và lần
đầu tiên phương pháp mạ điện được đưa vào sản xuất với mục đích thương mại thì công
nghiệp mạ chính thức phổ biến trên thế giới. Sau đó là sự phát triển của các công nghệ
mạ khác như: mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, … Những năm 1940 của thế kỷ XX được coi
là bước ngoặc lớn đối với ngành mạ điện bởi sự ra đời của công nghiệp điện tử.
Từ đó đến nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp hóa chất
và sự hiểu biết sâu rộng về lĩnh vực điện hóa, công nghiệp mạ điện cũng phát triển tới
mức độ tinh vi. Sự phát triển của công nghệ mạ điện đóng vai trò rất quan trọng trong sự
phát triển không chỉ của ngành cơ khí chế tạo mà còn của rất nhiều ngành công nghiệp
khác.
1.1.2 Ngành mạ trên thế giới
Các quốc gia trên thế giới, ngành mạ phát triển rất mạnh, đặc biệt là mạ điện kim
loại, hầu hết ở các các Quốc gia phát triển như Mỹ, Nhật, Đức, Pháp, Hà Lan… Xét riêng
cho khu vực Đông Nam Á, sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, một loạt các cơ sở mạ điện
quy mô vừa và nhỏ đã phát triển mạnh mẽ và hoạt động một cách độc lập. Sự phát triển
lớn mạnh của những cơ sở mạ điện quy mô nhỏ này là do nhu cầu đáp ứng việc nâng cao
1


chất lượng sản phẩm của ngành công nghiệp vừa và nhỏ. Người ta nhận thấy rằng việc
phủ một lớp kim loại bên ngoài sản phẩm nhằm tạo nên những tính chất đặc biệt cho sản
phẩm trở nên đơn giản và kinh tế hơn nếu áp dụng phương pháp mạ điện. Ví dụ ở Hồng

Kông hiện nay đã có khoảng 770 cơ sở mạ điện đăng ký kinh doanh với nhà nước, riêng
vùng Kowloon đã có hơn 450 cơ sở. Theo hiệp hội Bảo vệ môi trường của Hồng Kông
thì ngoài ra còn một số lượng lớn các cơ sở khác đang hoạt động không đăng ký.
1.1.3 Ngành mạ tại Việt Nam
Theo kết quả điều tra, hiện nay ở Việt Nam có khoảng 187 nhà máy xi mạ quy mô
khác nhau đang hoạt động. Sự phân bố các nhà máy xi mạ được thể hiện theo hình 1.1

6

5

9

5

19

81

20

42

Tp. HCM

Hà Nội

Bình Dương

Đồng Nai


Long An

Bắc Ninh

Hưng Yên

Các tỉnh khác

Hình 1.1 Phân bố nhà máy xi mạ ở Việt Nam
Dựa vào hình 1.1 ta thấy, các nhà máy xi mạ ở Việt Nam phân bố không đồng
đều, chủ yếu tập trung tại 2 vùng kinh tế trọng điểm miền Bắc và miền Nam, trong đó 2
thành phố lớn của cả nước là Tp. Hồ Chí Minh và Thủ đô Hà Nội và 2 tỉnh công nghiệp
là Bình Dương và Đồng Nai chiếm phần lớn số lượng nhà máy xi mạ của cả nước, tương
ứng là 81, 42, 20 và 19 nhà máy, chiếm 86,6% số lượng nhà máy xi mạ của cả nước. Các
2


nhà máy còn lại phân bố rãi rác ở các tỉnh như: Long An, Bắc Ninh, Hưng Yên, Bình
Phước, Nam Định, Vĩnh Phúc, Bình Định, Hải Dương, Kiên Giang, Tây Ninh và Thái
Nguyên. Ngoài ra, ở nhiều nhà máy loại hình sản xuất chính không phải là xi mạ nhưng
đây là một công đoạn nhỏ trong dây chuyền sản xuất. Sự phân bố các nhà máy xi mạ tập
trung tại 2 khu vực chính, thuận lợi cho việc quản lý các vấn đề ô nhiễm phát sinh từ các
nhà máy này, tuy nhiên vấn đề ô nhiễm cũng sẽ ở mức độ cao hơn so với các khu vực ít
tập trung các nhà máy xi mạ, nếu công tác quản lý các nguồn ô nhiễm nước thải xi mạ
kém hiệu quả.
Các nhà máy xi mạ đang hoạt động, tiến hành xi mạ nhiều loại kim loại khác
nhau, trong đó chủ yếu là các kim loại: kẽm, crom, niken, đồng, thiếc nhôm và một số ít
xi mạ vàng.


Việt Nam

Tp. Hồ Chí Minh

15

10

10

44

14

4

27

15
22

39

32

24

Kẽm

Niken


Crom

Đồng

Thiếc

Nhôm

Kẽm

Niken

Crom

Đồng

Thiếc

Nhôm

Hình 1.2 Thành phần các loại hình kim loại xi mạ phân chia theo nhà máy
Dựa vào hình 1.2 ta thấy, xi mạ kẽm là loại hình phổ biến nhất ở Việt Nam (44 nhà
máy), sau đó là niken (39 nhà máy), crom (32 nhà máy) và đồng (27 nhà máy). Riêng ở
Tp. Hồ Chí Minh (nơi tập trung các nhà máy xi mạ nhiều nhất cả nước) thì crom và đồng
là 2 loại hình phổ biến nhất (tương ứng là 24 và 22 nhà máy). Các loại hình xi mạ này
quyết định đến thành phần kim loại nặng và các chất ô nhiễm khác có trong nước thải xi
mạ.
1.2 Khái quát về công nghệ xi mạ


3


1.2.1 Phân loại mạ
➢ Mạ trống quay:
Loại kỹ thuật này dùng để mạ một lúc rất nhiều các chi tiết nhỏ. Các chi tiết này
được đổ ào vào bể mạ từ các thùng hoặc các thùng nhúng.
➢ Mạ xoa:
Lớp dung dịch mạ được phủ lên bề mặt vật cần mạ bằng một vật thấm dung dịch
mạ giống như một cây chổi quét, đóng vai trò như cực dương. Chi tiết
cần mạ giữ vai trò là cực âm và quá trình được thực hiện bằng một dòng điện trực tiếp.
➢ Mạ cơ khí:
Là một quá trình diễn ra trong thùng lắng kim loại lên nhiều chất
làm nền sử dụng cơ học chứ không dùng năng lượng điện
➢ Mạ trên rá:
Đặt các chi tiết lên vị trí dễ mạ nhất để tiếp xúc với dòng mạ.
➢ Mạ xung điện:
Được sử dụng phổ biến để mạ vàng và hợp kim vàng, nickel,
bạc, chromium, hợp kim thiếc và palladium.
➢ Mạ điện:
Là một quy trình phổ biến nhất tại các nhà máy hoàn tất kim loại.
Trong một số kỹ thuật mạ điện các ion kim loại trong môi trường dung dịch a-xít, kiềm,
hoặc trung tính được giảm xuống trên vật cần mạ. Các ion kim loại trong dung dịch
thường được bổ sung bằng sự tan rã kim loại từ cực dương kim loại rắn được làm từ
chính loại kim loại đang mạ, hoặc có thể được bổ sung trực tiếp dung dịch muối kim loại
hoặc các loại ô-xít xyanua, thường ở dạng muối hoặc kali xyanua thường.
1.2.2 Công nghệ mạ điện
1.2.2.1 Khái niệm về công nghệ mạ điện

4



Mạ điện là một quá trình kết tủa bằng điện để tạo thành một lớp phủ dày, đồng bộ
và bám chặt thường bằng kim loại hoặc hợp kim trên một bề mặt dưới tác dụng của dòng
điện (Helen, 2006). Các lớp phủ tạo ra trên bề mặt thường nhằm mục đích mục đích trang
trí, bảo vệ, hoặc nâng cao thuộc tính cụ thể của bề mặt. Các bề mặt có thể là một chất
dẫn điện chẳng hạn như kim loại, hoặc không dẫn điện như chất dẻo. Sản phẩm xi mạ
được sử dụng rộng rãi cho nhiều ngành công nghiệp, như ô tô, tàu, hàng không, máy
móc, thiết bị điện tử, đồ trang sức, quốc phòng, và các ngành công nghiệp đồ chơi. Phần
cốt lõi của quá trình mạ điện là các tế bào điện phân (đơn vị xi mạ). Trong các tế bào
điện phân một dòng điện đi qua một buồng có chứa chất điện phân, các anode và cathode.
1.2.2.2 Nguyên tắc quá trình mạ điện
Toàn bộ quá trình mạ điện sử dụng một bể điện phân bao gồm vật cần mạ được
gắn với cực âm (cathode), kim loại mạ gắn với cực dương (anode) của nguồn điện một
chiều trong dung dịch điện phân (có thể là dung dịch muối kim loại cần mạ hoặc các acid
loãng).

Hình 1.3 Tổng quát quá trình mạ điện
Tại cực dương (anode) xảy ra quá trình oxy hóa kim loại, giải phóng các ion kim
loại vào dung dịch, dưới tác dụng lực tĩnh điện các ion dương này sẽ di chuyển về cực
âm (cathode), tại đây các ion kim loại bị khử hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt

5


của vật được mạ. Độ dày của lớp mạ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện của nguồn và
thời gian mạ.
Thực tế quá trình này xảy ra theo nhiều bước liên tiếp nhau, bao gồm nhiều giai
đoạn nối tiếp. Quá trình xảy ra tại Kathode gồm các bước sau:
• Cation hydrat hóa Mn+.mH2O di chuyển từ dung dịch vào bề mặt Kathode.

• Cation mất vỏ hydrat (mH2O), vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt Kathode.
• Điện tử (e) từ Kathode điền vào vành điện tử hóa trị của Cation, biến nó thành
nguyên tử kim loại trung hòa ở dạng hấp thụ.
• Các nguyên tử kim loại này sẽ tạo thành tinh thể mới hoặc sẽ tham gia nuôi lớn
mầm tinh thể đã sinh ra trước. Mầm phát triển thành tinh thể, tinh thể kết tủa thành lớp
mạ.
Tốc độ chung của quá trình Kathode nhanh hay chậm là do tốc độ chậm nhất
của một trong các bước trên quyết định. Mọi trở ngại của các bước trên đều được thực
hiện ở độ phân cực Kathode (quá thế Kathode ηc), tức là điện thế Kathode dịch về phía
âm hơn một lượng ηc so với cân bằng:
ηc = φcb – φ (1.1)
Trong đó:
φcb: điện thế cân bằng của Kathode (V)
φ: điện thế phân cực của Kathode (V)
Giữa phân cực Kathode (quá thế Kathode) và cấu trúc kết tủa (lớp mạ) có quan
hệ
chặt chẽ với nhau: phân cực Kathode càng lớn, tinh thể càng nhỏ mịn.
Sự phân cực gây nên do tốc độ di chuyển của ion, gọi là sự phân cực nồng độ. Sự
phân cực nồng độ là do sự thay đổi nồng độ ion kim loại ở lớp sát anode và kathode. Ở
lớp sát anode nồng độ ion kim loại tăng lên, ở lớp sát kathode nồng độ ion kim loại
giảm đi.
Sự phân cực có quan hệ mật thiết với mạ và quyết định:

6


• Được lớp kết tinh mịn.
• Khả năng phân bố tốt, lớp mạ đồng đều.
• Làm Hydro thoát ra mạnh, làm giảm hiệu suất dòng điện và độ bám lớp mạ. Khi
nghiêm trọng có thể gây ra bọt khí, tróc.

• Sự phân cực anode làm cho hòa tan không bình thường, dung dịch không ổn
định.
Nói chung, sự phân cực của dung dịch nồng độ thấp lớn hơn sự phân cực của dung
dịch nồng độ cao. Hiện tượng này do trong dung dịch nồng độ thấp, số ion của nó rất
khó bổ sung vào lớp sát kathode. Dung dịch muối phức có sự phân cực lớn hơn dung
dịch muối đơn. Khi cho phụ gia vào dung dịch, sẽ có ảnh hưởng lớn tới sự phân cực. Đa
số trường hợp khi cho chất phụ gia vào làm tăng sự phân cực.
Nhiệt độ của dung dịch tăng lên, làm tăng sự dịch chuyển của ion, bổ sung rất
nhanh số ion ở lớp sát kathode và khuyếch tán mạnh số ion của anode hòa tan, do đó làm
giảm sự phân cực.
1.2.2.3 Thành phần dung dịch và chế độ mạ
Dung dịch mạ giữ vai trò quyết định về năng lực mạ (tốc độ mạ, chiều dày tối đa,
mặt hàng mạ, …) và chất lượng mạ. Dung dịch mạ thường là một hỗn hợp khá phức tạp
gồm ion kim loại mạ, chất điên li, và các loại phụ gia nhằm đảm bảo thu được lớp mạ có
chất lượng và tính chất mong muốn.
➢ Ion kim loại mạ:
Trong dung dịch chúng tồn tại ở dạng ion hydrat hoá hoặc ion phức, nhưng nói
chung đều có nồng độ lớn là để tăng giá trị của dòng điện giới hạn, tạo điều kiện nâng
cao hơn giải mật độ dòng điện thích hợp cho lớp mạ tốt. Dung dich đơn thường dùng để
mạ với tốc độ cao cho các vật có hình thù đơn giản, còn dung dịch phức dùng cho trường
hợp cần có khả năng phân bố cao để mạ cho vật có hình dạng phức tạp.
➢ Chất điện ly:
Chất điện ly được đưa vào dung dịch với nồng độ cao để tăng độ dẫn điện cho
chúng và cũng đóng vai trò là chất đệm, khống chế pH luôn ổn định.
7


➢ Chất tạo phức:
Dùng phức chất để làm cho điện thế kết tủa trở nên âm hơn nhằm tránh hiện tượng
tự xảy ra phản ứng hoá học giữa kathode và ion kim loại mạ và cũng dùng để làm thay

đổi phản ứng khử kim loại nhằm cải thiện khả năng phân bố của dung dịch mạ. Nó cũng
có vai trò làm hoà tan anode vì chúng ngăn cản được sự thụ động anode.
➢ Phụ gia hữu cơ:
- Chất hữu cơ được cho vào bể mạ với nồng độ tương đối thấp nhằm làm thay đổi
cấu trúc, hình thái và tính chất của kết tủa kathode. Chúng thường có khả năng hấp phụ
lên bề mặt kathode, và có trường hợp chất hữu cơ bị giữ lại và kết tủa. Nhiều chất cũng
làm tăng quá thế điện kết tủa.
- Chất bóng: chất bóng thường được dùng với liều lượng tương đối lớn và có thể
bị lẫn vào lớp mạ khá nhiều. Chúng cho lớp mạ nhẵn, mịn và có thể làm thay đổi quá
trình tạo mầm.
- Chất san bằng: các chất này cho lớp mạ nhẵn, phẳng trong phạm vi khá rộng.
Nguyên nhân là chúng hấp phụ lên những điểm có tốc độ mạ lớn và làm giảm tốc độ ở
đó xuống.
- Biến đổi cấu trúc: các phụ gia là thay đổi cấu trúc lớp mạ và thậm chí có thể ưu
tiên định hướng tinh thể hay ưu tiên sinh ra kiểu mạng tinh thể nào đó. Một số chất được
dùng để tạo ra các tính chất đặc biệt cho lớp mạ, số khác dùng để điều chỉnh ứng suất
trong lớp mạ.
- Chất thấm ướt: cho vào để thúc đẩy các bọt khí, bột hydro mau chóng tách khỏi
bề mặt điện cực.
➢ Mật độ dòng điện kathode:
Mật độ dòng điện giữ vai trò rất quan trọng trong khi mạ. Nếu mật độ dòng điện
thấp, tốc độ chuyển đổi điện tử trong các phản ứng điện cực sẽ nhỏ, các nguyên tử mới
hình thành có đủ thời gian gia nhập có trật tự vào mạng tinh thể, vì vậy mạng lưới và cấu
trúc tinh thể được duy trì, không bị biến đổi.

8


Khi tăng mật độ dòng điện, tốc độ điện tăng nhanh, các nguyên tử kim loại sinh
ra ồ ạt, không chịu gia nhập vào vị trí cân bằng trong mạng tinh thể. Mặt khác do quá

thế lúc đó lớn, nên nhiều mầm tinh thể mới tiếp tục sinh ra. Do vậy mà tinh thể trở nên
mất trật tự và được thể hiện ra là lớp mạ có nhiều lớp, nhiều gợn sóng, và nhiều khối đa
tinh.
Nếu tiếp tục tăng mật độ dòng điện lên cao hơn nữa, tốc độ phóng điện quá nhanh, làm
cho ion kim loại gần kathode quá nghèo, quá trình điện cực bị lâm vào tình trạng bị chi
phối bởi sự khuếch tán: những điểm lồi, mũi nhọn,...được ion kim loại chuyển đến dễ
dàng hơn, đồng thời điện thế rơi từ các điểm này đến anode lại dễ hơn, nên tại đó sẽ được
ưu tiên phóng điện, kết tủa là kết tủa có sần sùi hoặc có dạng hình nhánh cây. Nếu tăng
tiếp mật độ dòng điện thì nó sẽ khuếch tán ion hoàn toàn không kịp cho quá trình điện
cực thì kết tủa thu được thì sẽ là bột kim loại.
➢ Anode:
Anode thường làm bằng kim loại cùng loại với lớp mạ và chọn cách sử dụng sao
cho nồng độ ion kim loại trong dung dịch thay đổi chậm nhất. Muốn vậy phải làm cho
hiệu suất dòng điện kathode và anode phải bằng nhau trong suốt thời gian phục vụ của
anode. Phải đảm bảo cho anode không bị thụ động, anode phải luôn dễ tan và tan đều;
muốn thế diện tích bề mặt anot phải lớn để mật độ dòng điện đủ nhỏ, tức là giữ anode
nằm trong vùng hoạt động.
Phải khống chế các điều kiện kỹ thuật để anode tan thành các ion có hoá trị mong
muốn. Anode phải được chế tạo sao cho khi hoà tan ít tạo thành bùn cặn nhất, ít tạp chất
nhất và khó bị tơi rã nhất.
1.2.2.4 Quy trình công nghệ mạ điện

9


Vật cần mạ

Làm sạch cơ học

Dung môi


Mài nhẵn, đánh bóng

Xăng, dầu mỡ

Tẩy đầu, mỡ

NaOH, HCl,
H2SO4

Làm sạch bằng hóa
học và điện hóa

Bụi, gỉ

Bụi kim loại

Hơi dung môi
Nước thải chứa dầu

Hơi acid, kiềm
Nước thải chứa acid, kiềm

Làm sạch điện hóa
Chất làm
bóng
NiSO4

Zn(CN)2
ZnCl2

ZnO

NaCN
NaOH
H3PO3

Cặn
H2SO4
NaCN

CuSO4
Cu(CN)2

Acid
Muối vàng
Muối bạc

Mạ crom

Mạ nickel

Mạ kẽm

Mạ đồng

Mạ vàng

Cr(VI)

Ni2+, acid


CN-, Zn2+, acid

Cu2+, acid

CN-, acid

Hình 1.4 Quy trình chung của công nghệ mạ điện ở Việt Nam kèm theo dòng thải
(Bùi Thị Thu Dung và cộng sự, 2008)
Quy trình chung của công nghệ mạ điện bao gồm 2 giai đoạn chính: gia công bề
mặt và mạ.
1.2.2.5 Xử lý làm sạch bề mặt kim loại trước khi mạ
Để sản phẩm sau khi mạ có lớp mạ đồng nhất thì gia công bề mặt là giai đoạn
không thể thiếu trong quá trình xi mạ. Gia công bề mặt trước khi mạ có ảnh hưởng đến

10


chất lượng lớp mạ. Ngoài việc làm cho bề mặt nhẵn bóng nó còn có tác dụng khử sạch
các lớp gỉ, các màng oxide mỏng hoặc các chất bẩn, dầu mỡ trên bề mặt vật liệu cần mạ,
tạo điều kiện thuận lợi cho lớp mạ gắn chắc với kim loại nền.
Chuẩn bị bề mặt trước khi mạ phải trải qua nhiều bước, tùy đặc điểm của phôi,
yêu cầu của sản phẩm và căn cứ vào thiết bị, vật liệu của chi tiết mạ. Chọn dây chuyền
mạ (chọn số bước và thứ tự các bước đó) sao cho hợp lý nhất cả về kinh tế lẫn kỹ thuật.
Vì vậy ở đây không thể tìm được quy trình công nghệ xử lý chung cho các vật mạ cho
nên chỉ lấy ví dụ để tham khảo. Khi điều kiện và yêu cầu thay đổi cần thêm bớt một
công nghệ nào đó cho hợp lý.
1.2.2.5.1 Gia công cơ học.
Có nhiều cách gia công cơ học: mài, đánh bóng, quay xóc, rung, phun cát, phun
nước, chải…

- Mài: được thực hiện bằng bột mài với nhiều cỡ hạt khác nhau. Dùng keo để
gắn bột mài lên các loại đế có hình dạng khác nhau: dạng đĩa trụ (phớt mài), dạng đai
chuyền... và chúng được gắn lên máy quay để mài.
- Đánh bóng: được dùng để gia công lần cuối cho bề mặt thép đã mài, để đánh
bóng các vật bằng đồng, nhôm, kẽm...hoặc đánh bóng cho các lớp mạ trang trí...Cách
thực hiện cũng giống như mài nhưng vật liệu dùng và chế độ gia công có khác. Chất
kết dính được đun nóng chảy rồi trộn đều với bột mài, đóng thành bánh ở dạng sáp, khi
dùng bôi lên mặt chiếc bóng. Bột mài là một trong các oxit của crôm, sắt, kẽm... Chất
kết dính là một hỗn hợp gồm parafin, stearin, axit oleic, dầu hỏa...
- Quay xóc: áp dụng cho các vật bé, mảnh. Chúng được đổ vào thùng quay
hay máng rung cùng với chất tẩy rửa và chất độn.
- Chải: áp dụng cho các vật có nhiều khe, kẽ, lỗ, rãnh, răng... Bàn chải quay
làm bằng dây thép, dây đồng thau hoặc rễ cây... Thường chải ướt bằng dung dịch xà
phòng.
Trong quá trình gia công cơ học, lớp kim loại bề mặt của sản phẩm bị biến dạng,
làm giảm độ gắn bám với lớp mạ sau này. Khắc phục bằng cách trước khi mạ phải tẩy

11


sạch dầu mỡ lại, hoạt hóa bề mặt kim loại sau đó rửa sạch trong nước chảy rồi mạ
ngay.
1.2.2.5.2 Tẩy dầu mỡ trên chi tiết cần mạ:
Bề mặt kim loại thường dính dầu mỡ, dù rất mỏng cũng đủ làm cho bề mặt kim
loại trở nên kỵ nước, không tiếp xúc được với các dụng dịch tẩy, dung dịch mạ...
Có 2 loại dầu mỡ bám trên bề mặt chi tiết mạ.
Loại thứ nhất có nguồn gốc thực vật (dầu) và động vật (mỡ): dễ bị xà phòng hóa
bởi xút (NaOH), tạo thành các muối của axit béo bậc cao (xà phòng) tan được trong
nước.
Loại thứ hai có nguồn gốc dầu mỏ: dầu hỏa, dầu nhờn, parafin: các loại dầu mỡ

không bị xà phòng hóa, nhưng chúng dễ bị nhũ hóa bởi các chất kiềm và cũng có thể bị
tách khỏi bề mặt chi tiết.
Tùy thuộc bản chất dầu mỡ bám trên bề mặt chi tiết ta có thể áp dụng phương
pháp tẩy dầu mỡ khác nhau:
➢ Tẩy dầu mỡ trong dung môi hữu cơ:
Dung môi thường dùng là trycloetylen C2HCl3, hòa tan tốt nhiều loại chất béo,
không bắt lửa, không ăn mòn kim loại (trừ Ag, Mg) nhưng độc. Hơi của nó nặng gấp 4
lần không khí, nên phải dung các thiết bị tẩy thích hợp sao cho chỗ đứng thao tác ở trên
cao và không khí mát luôn cho vào từ trên xuống nên hơi của chúng luôn ở dưới thấp.
Tẩy bằng nhúng vật vào dung môi, tuy nhiên tẩy ở trạng thái hơi ngưng tụ vẫn tốt hơn.
Cặn dầu mỡ được loại bỏ sau khi chưng. Tất cả được thực hiện trong máy kín, liên
hoàn.
Các dung môi khác có thể dùng được là tetracloetylen C2Cl4, cacbon tetraclorua
CCl4, tetracloeta C2H2Cl4, hexancloetan C2Cl6…… Những điểm cần lưu ý khi dùng các
dung môi này: vật tẩy phải khô, vì hơi ẩm hoặc dung dịch axit sót lại dễ tạo với dung
môi ở nhiệt độ cao thành HCl gây ăn mòn nhất là các vật bằng nhôm. Sau khi tẩy, dung
môi bốc hơi, để lại dầu mỡ hòa tan trên bề mặt tạo thành màng rất mỏng, cần phải tẩy
tiếp chúng trong dung dịch kiềm nóng hoặc tẩy điện hóa.

12


➢ Tẩy dầu mỡ trong dung dịch kiềm và nhũ tương:
Dầu mỡ bám trên bề mặt vật tẩy có 2 loại: loại có nguồn gốc từ động – thực vật
và loại có nguồn gốc từ khoáng vật. Dưới tác dụng của kim loại kiềm loại dầu mỡ từ
động - thực vật biến thành xà phòng dễ tan và glyxerin.
(C17H35COO)3C3

H5


+

NaOH

=

3C17H35COO)Na

+

C3H5(OH)3

Stearin xà phòng glyxerin.
Xà phòng (natri stearat) được sinh ra dễ tan trong nước, nhất là nước nóng, và
đến

lượt

nó,

xà

phòng

trể

lại

tẩy


rửa

cho

bề

mặt

kim

loại.

Nồng độ NaOH đặc quá dễ tạo thành màng oxit trên bề mặt thép, đồng, hợp kim
đồng, gây thụ động, còn đối với kim loại màu khác và với kim loại nhẹ lại bị ăn mòn.
Na2SiO3 cho môi trường kiềm yếu, có tác dụng nhũ hóa và ức chế ăn mòn. Khi
thủy phân nó tạo thành axit silixit keo, làm phân tán chất rắn, cải thiện khả năng tẩy
rửa, ngăn cản không cho chất bẩn kết tủa lại trên bề mặt vừa được tẩy. Sau khi tẩy
xong trên bề mặt kim loại có màng mỏng của NaSiO3 và Na3PO4, rất dễ rửa sạch trong
nước trung tính hoặc kiềm yếu.
➢ Tẩy dầu mỡ điện hóa:
Ưu điểm: tẩy rất nhanh, rất sạch. Thường tẩy Kathode, nhưng đôi khi cũng tẩy
Anode Dung dịch tẩy có thành phần giống tẩy dầu mỡ hóa học nhưng loãng hơn.
Cơ chế của tẩy dầu mỡ điện hóa: Dùng dòng điện 1 chiều tách dầu mỡ trong
dung môi hữu cơ. Tách dầu mỡ trên bề mặt thành nhũ tương trong dung dịch nhờ việc
thoát các bọt hidro trên Kathode hoặc oxi trên Anode.
Thường tẩy Kathode (chi tiết nối với cực âm) nhưng đôi khi cũng tẩy anôt hoặc
tẩy liên hoàn Kathode - Anode. Dung dịch tẩy có thành phần giống tẩy dầu mỡ hóa học
nhưng loãng hơn. Cơ chế của tẩy dầu mỡ điện hóa là tách dầu mỡ trên bề mặt thành
nhũ tương trong dung dịch nhờ thoát các bọt hiđrô trên kathode hoặc ôxi trên anode.
Khi nhúng chi tiết dính dầu mỡ vào dung dịch kiềm, do tác dụng của sức căng bề mặt,

màng dầu mỡ bị nứt vỡ và co lại thành giọt nhỏ. Dưới tác dụng của phân cực, độ bám
của dầu trên kim loại yếu đi, các giọt dầu càng co lại mạnh hơn, đồng thời tính thấm

13


ướt của kim loại tăng lên. Các bọt khí nhỏ tách khỏi bề mặt kim loại sẽ bám lên các
giọt dầu cạnh đó. Dần dần bọt khí lớn lên ôm lấy giọt dầu và cùng tách khỏi bề mặt
kim loại do sức đẩy thủy tĩnh.
➢ Tẩy dầu mỡ siêu âm:
Tẩy dầu mỡ trong dung môi hữu cơ hoặc trong dung dịch kiềm yếu có thêm tác
dụng của siêu âm sẽ rất nhanh và rất sạch. Không chỉ dầu mỡ được tẩy sạch mà màng
ôxit cũng bị bào mòn, bong ra.
Tăng nhiệt độ cho dung dịch tác dụng của tẩy siêu âm càng tăng lên. Thành
phần dung dịch tẩy siêu âm cũng ảnh hưởng đến chất lượng và tốc độ tẩy rửa. Nếu chất
lỏng không có tác dụng gì với chất bẩn thì vật vẫn được tẩy sạch do tác dụng cơ học
tạo ra bởi siêu âm. Thường người ta tẩy trong dung dịch kiềm để tận dụng cả tác dụng
hóa học của nó nữa.
1.2.2.5.3 Tẩy gỉ trên chi tiết cần mạ
➢ Tẩy gỉ hóa học trên chi tiết cần mạ
Bề mặt đen thường phủ một lớp oxi dày FeO, Fe2O3, Fe3O4 (gọi là gỉ) và các
hidrogenxit của Fe2+ và Fe3+. Tẩy gỉ hóa học cho sắt thép thường dùng dung dịch axit
loãng H2SO4 hoặc HCl hay hỗn hợp của chúng. Khi tẩy thường diễn ra đồng thời hai
quá trình: hòa tan oxit và hòa tan sắt nền. HCl hòa tan oxit là chính: H2SO4 hòa tan sắt
nền là chính và cho khí hydrogen thoát ra làm bong màng oxit.

Hình 1.5 Sắt gỉ do tác động của môi trường bám trên chi tiết cần mạ

14



Tẩy bằng HCl nhanh hơn, cho bề mặt trắng hơn nồng độ tốt nhất là 150-200g/l
và tẩy ở nhiệt độ dưới 400C. Nồng độ và nhiệt độ cao hơn sẽ bốc mùi khó chịu, sắt nền
bị ăn mòn nhanh.
Tẩy bằng H2SO4 sẽ nhanh nếu tăng nhiệt độ dung dịch. Sau khi tẩy phải lảm
sạch mùn đen trên mặt vật tẩy. Tốt nhất là dùng nồng độ 80-120g/l ở 50-700C.
Để hạn chế hòa tan kim loại nền trong khi tẩy, ngày nay thường dùng các chất
ức chế dưới dang phụ gia của dung dịch. Các chất này đươc các nhà chế tạo cung cấp
dưới những tên gọi đã mã hóa nhưng có hướng dẫn sử dụng.
➢ Tẩy gỉ điện hóa
Tẩy gỉ điện hóa là tẩy gỉ hóa học đồng thới có sự tham gia của dòng điện. Vật
tẩy có thể nối với cực âm hay cực dương của nguồn điện.
Khi tẩy anode màng ôxit bị mất đi do hòa tan điện hóa và bị bong ra do tác dụng
cơ học của khí thoát ra. Dung dịch là H2SO4, HCl hoặc muối của các axit ấy. Kathode
(anode) làm bằng chì. Tẩy anode bề mặt rất sạch và hơi nhám nên độ gắn bám của lớp
mạ sẽ rất tốt. Khi tẩy anode, thoạt đầu màng ôxit bị tẩy đi, tiếp đó trên bề mặt kim loại
có thể hình thành một màng thụ động, tạo điều kiện cho OH- phóng điện và giải phóng
ôxi.
Tốc độ tẩy anode rất nhanh và mạnh nên dễ bị tẩy quá nếu không theo dõi đầy
đủ. Tẩy anode hay dùng cho các vật bằng thép cacbon, thép hợp kim có hình thù đơn
giản. Có thể tẩy anode cho thép cacbon trong dung dịch axit hoặc kiềm.
Tẩy gỉ kim loại màu để áp dụng để hoàn thiện bề mặt sản phẩm và tiếp đó phải
có lớp thụ động hay lớp sơn không màu bảo vệ, hoặc để chuẩn bị bề mặt trước khi mạ
lên nó. Tẩy gỉ cho Cu và hợp kim Cu thường dùng H2SO4. Tẩy nhẵn cho Cu và hớp
kim Cu thường dùng HNO3 có cho thêm H2SO4 và/hoặc HCl. Khi tẩy có thoát khí
NO, NO2 rất độc, cần phải có thiết bị an toàn tốt.
1.2.2.5.4 Tẩy nhẹ chi tiết cần mạ
Tẩy nhẹ còn gọi là hoạt hóa bề mặt (tẩm thực), nhằm lấy đi lớp ôxit rất mỏng,
không nhìn thấy bằng mắt thường, được hình thành trong quá trình chuẩn bị ngay trước


15


khi mạ. Khi tẩy nhẹ xong, cấu trúc của nền được lộ ra, độ gắn bám của lớp mạ được
tăng lên. Tẩy nhẹ tiến hành ngay trước khi nhúng vật mạ vào bể mạ.
Dung dịch tẩy nhẹ hóa học thường là H2SO4 hoặc HCl. Tẩy nhẹ cho đồng, hợp
kim Cu thực hiện trong H2SO4 ở một bể riêng. Có thể tẩy nhẹ trong NaCN cho Zn,
Al... trước khi mạ trong môi trường kiềm. Thời gian tẩy nhẹ chỉ cần 5- 10s. Sau tẩy nhẹ
phải rửa và mạ ngay.
1.2.2.6 Mạ:
Sau khi vật liệu cần mạ được gia công bề mặt, chúng sẽ được gắn vào cathode
của
bể điện phân và tiến hành mạ. Đặc điểm của quá trình mạ điện chọn lọc được trình bày
trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1 Đặc điểm của quá trình mạ điện chọn lọc
Kim loại mạ
(loại dung
dịch)
Cadmium
cyanide
Crom
(VI)

(III)
Đồng
acid

cyanide

pyrophosphate


electroless

Thành phần
chính
Sodium cyanide
Cadmium oxide
(chất làm sáng)
Cromic acid
Sulfuric acid
(potassium
silicofluoride)
Muối crom
hỗn hợp muối
dẫn điện
Copper sulfate
Sulfuric acid
(chất làm sáng và
làm phẳng)
Sodium cyanide
Copper cyanide
(các muối,
hydroxide khác)
Potassium
pyrophosphate
Copper
pyrophosphate
(muối làm sáng
và
làm phẳng)

Sodium
potassium
tartrate
Copper sulfate
(muối, hydroxide)

Tính acid
hoặc
kiềm

Nhiệt độ

Tỷ lệ
mạ

Khả năng
phân bố

Mục đích
chính

Kiềm

Lạnh

Trung
bình

Tốt


Chức năng

Acid

Ấm

Thấp

Kém

Trang trí
Chức năng

Acid yếu

Lạnh đến
ấm

Thấp

Tốt

Trang trí

Acid

Lạnh

Trung
bình


Kém/khá tốt

Chức năng,
Lớp lót phẳng

Kiềm

Nóng

Trung
bình

Tốt

Lớp lót thông
thường

Kiềm yếu

Ấm

Trung
bình

Khá tốt

Chức năng
Lớp lót


Kiềm

Lạnh đến
ấm

Thấp

Rất rốt

Chức năng

16


Đồng thau –
kẽm
cyanide

Vàng
cyanide

acid

Chì
fluoborate

Chì – thiếc
fluoborate

Nickel

Watts

Sulfamate

electroless

Bạc
cyanide

Thiếc
stannate

thêm
formaldehyde
Sodium cyanide
Copper cyanide
Zinc cyanide
(chất làm sáng)
Potassium gold
cyanide
Potassium
phosphate
(chất làm sáng
hợp kim bổ sung)
Potassium gold
cyanide
Potassium citrate
citric acid
(phosphates
hợp kim bổ sung)

Lead fluoroborate
Fluoroboric acid
bổ sung hạt làm
mịn
Lead fluoroborate
Tin fluoroborate
Fluoroboric acid
(bổ sung hạt làm
mịn)
Nickel sulfate
Nickel chroride
Boric acid
(chất làm sáng,
phẳng, chất
chống
lõm)
Nickel sulfamate
Boric acid
Nickel chroride
(chất chống lõm)
Nickel sulfate (or
chroride) muối
sodium của acid
carboxylic thêm
sodium
hypophosphite*
Potassium
cyanide
Silver cyanide
Potassium

carbonate (chất
làm sáng, chất
làm
đông)
Sodium stannate
Sodium
hydroxide
(hay muối sodium
cho tỷ lệ mạ cao
hơn)

Kiềm

Lạnh

Thấp

Tốt

Trang trí
Kết dính vào
cao su

Kiềm yếu

Nóng

Thấp

Tốt


Trang trí

Acid yếu

Ấm

Thấp

Tốt

Dẫn điện
Trang trí

acid

Ấm

Cao

Tốt

Bảo vệ
(sulfuric acid)

acid

Lạnh

Trung

bình

Tốt

Hàn thiếc vào
bạc đạn chì

Acid yếu

Ấm

Trung
bình

Khá tốt

Chức năng
Trang trí

Acid yếu

Ấm/nóng

Cao

Khá tốt

Chức năng

Acid yếu


Nóng

Thấp

Rất rốt

Chức năng

Kiềm

Lạnh

Trung
bình

Tốt

Chức năng
Trang trí

Kiềm

Nóng

Trung
bình

Tốt


Dẫn điện Bảo vệ

17


acid

fluoroborate
Kẽm
cyanide

zincate

acid

Phenolsulfonic
acid (hoặc
sulfonic acid)
Tin(II) sulfate
bổ sung hạt xác
định (hoặc chất
làm sáng)
Fluoroboric acid
Tin fluoroborate
Boric acid
Sodium cyanide
Sodium
hydroxide
Zinc oxide
(chất làm sáng)

Sodium
hydroxide
Zinc oxide
(chất làm sáng)
Zinc sulfate (hoặc
Zinc chroride)
các
muối khác (chất
làm sáng)

Khá tốt

Liên tục hoặc
cuống:
Chức năng
Làm sáng;
Trang trí

Acid

Lạnh

Cao/
trung
bình

Acid

Lạnh/ấm


Cao

Tốt

Bạc đạn dây

Kiềm

Lạnh/ấm

Trung
bình

Tốt

Trang trí
Bảo vệ

Kiềm

Lạnh

Thấp

Tốt

Tổng hợp
(nhưng không
có cyanide)


Acid yếu

Lạnh/ấm

Trung
bình

Khá tốt

Sắt dây, đúc và
rèn

Chú thích: *Borohydrides hoặc alkylamine - boranes sinh ra lớp phủ Ni-B thay vì Ni-P.
Nguồn: Joseph, 198

1.2.3 Công nghệ mạ hóa học không điện cực
1.2.3.1 Khái niệm về công nghệ mạ hóa học không điện cực
Mạ hóa học không điện cực, còn được gọi tắt là mạ không điện cực (ectroless
plating), hay mạ hóa học tự động xúc tác là một phương pháp mạ có liên quan đến một
số phản ứng đồng thời xảy ra trong dung dịch mạ, quá trình mạ xảy ra một cách tự nhiên
mà không cần đến việc sử dụng nguồn điện tác động từ bên ngoài. Mạ không điện cực
khác với mạ điện phân ở chỗ mạ không điện cực không sử dụng dòng điện cung cấp từ
bên ngoài (Loto,2015).
1.2.3.2 Cơ chế chung của phản ứng mạ hóa học
Bản chất quá trình mạ hóa học xảy ra phức tạp và đa dạng, phụ thuộc chính vào
hai yếu tố: đặc điểm từng hệ mạ và từng loại chất khử. Tuy nhiên vẫn có nhiều điểm
chung như: quá trình mạ luôn đi cùng quá trình giải thoát H2 và các kim loại có khả năng
mạ hóa học đều có tác dụng xúc tác nhận – tách hydro. Các chất phụ gia có tác dụng kích
thích trong quá trình tách và nhận hydro trong quá trình mạ ngoài ra còn có tác dụng làm
ổn định dung dịch mạ hóa học (Loto, 2015).


18


Khi quá trình mạ được tiến hành thì ion phức kim loại MLm sẽ khử nguyên tử kim
loại M, đồng thời chất khử R bị oxi hóa thành dạng Rn+ các phản ứng này có bản chất
giống như phản ứng điện hóa. Bao gồm phản ứng xảy riêng biệt:
MLmn+ + ne → M + mL
R → Rn+ + ne
Phản ứng tổng hợp:
MLmn+ + R → M + mL + Rn+
1.2.4 Rửa và nước rửa
Xưởng mạ cần rất nhiều nước để rửa trong suốt quá trình công nghệ nhằm tránh
lẫn hóa chất từ bể này theo vật gia công sang bể khác, nhằm làm sạch bề mặt nền để tăng
độ gắn bám của lớp mạ, nhằm loại bỏ hết hóa chất khỏi sản phẩm ở bước cuối cùng để
đảm bảo vẻ đẹp và độ bền cho hàng hóa làm ra ,... Bình thường phải cần đến 2 m3 nước
cho 1 m2 bề mặt gia công. Do đó tổng lượng nước tiêu thụ sẽ rất lớn, đồng thời lượng
nước thải mang nhiều hóa chất độc hại cần xử lý cũng không nhỏ. Để tăng hiệu quả của
việc rửa đồng thời tiết kiệm nước đến mức tối đa người ta đã sáng tạo ra nhiều phương
pháp rửa khác nhau, nhờ đó lượng nước rửa tiêu tốn có thể chỉ cần 0,2-0,4 m3/ m2. Sau
đây là những cách rửa đang được sử dụng:
➢ Rửa nhúng tĩnh:
Vật nhúng vào một hay nhiều bể rửa đựng nước không chảy. Cách này tốn nhiều
nước và hiệu quả rửa không cao.
➢ Rửa nhúng có nưởc chảy tràn liên tục:
Trong một hay nhiều bể rửa độc lập. Thích hợp cho vật rửa có nhiều khe, rãnh, lỗ
sâu. Thời gian rửa thủ công không ít hơn 6s, rửa trong thiết bị tự động không ít hơn 20s.
➢ Rửa ngược chiều:
Bể rửa có 2 hay 3 ngăn, nước sạch chi cấp vào ở ngăn đầu rồi tự chảy tràn từ dưối
lên (theo ống hay vách dẫn) sang ngăn 2, rồi cũng như vậy sang ngăn 3, cuối cùng thải

ra rãnh. Mức nước mỗi ngăn chênh nhau không thấp hơn 3 cm. Vật rửa lần lượt đưa vào

19


ngăn 3, sang ngăn 2, cuốỉ cùng ngăn 1 (nước sạch). Cách này tiết kiệm khá nhiều nước
(giảm được 4-5 lần) mà hiệu quả rửa cũng cao.
➢ Rửa sục khí:
Dùng không khí nén đã khử dầu sục vào bể rửa chảy tràn để rửa sản phẩm. Lượng
khí sục: 0,2 l/ph cho 1 lít nước rửa. Hiệu quả rửa tăng lên rất nhiều; nhưng không dùng
được cho vật dề rơi khỏi khung treo hay vật ul bị oxyt hóa, ...
➢ Rửa phun:
Đạp chân để mở khóa cho nước phun mạnh thành nhiêu chùm tia nhỏ bắn vào vật
cần rửa đặt trong bể cạn. Có thể rửa phun nước nóng hoặc nước thường. Cách rửa tiên
tiến này rất hiệu quả, rất sạch mà lại tốn ít nước. Rất thích hợp cho vật đơn giản,'dạng
tấm, lá phẳng.
➢ Rửa liên hợp:
Lúc đầu rửa nhúng tràn cho vật ở phần dưới của bể, sau đó đưa lên phần trên
của bể để rửa phun tiếp cho vật. Nước rửa phun xong rơi xuống phần rửa nhúng tràn ở
dưới. Sục khí ở phần nước rửa nhúng. Cách này thích hợp để rửa các loại ống, lò xo, ...
➢ Rửa ngưng:
Vật rửa đặt trong buồng kín nạp đầy hơi nước, hơi ngưng tụ lên bề mặt vật cần
rửa và cuốn đi màng dung dịch bám theo chúng từ bể trước đó. Cách này rất tiên tiến,
rất sạch, ít tốn nước, dễ thu hồi hóa chất và xử lý nước thải, thích hợp cho nơi nào hiếm
nưóc.
➢ Rửa siêu âm:
Bể mước hay dung môi rửa được đặt trong trường siêu âm để rửa cho các vật có
yêu cầu đặc biệt.
Ngoài ra tùy trường hợp cụ thể mà phải rửa bằng nước nóng (70- 90 °C), nước
ấm (40-50 °C) hay nước thường để đạt hiệu quả cao nhất, hợp lý và tiết kiệm nhất.

Sau các bể mạ crom, mạ kim loại quý, mạ nóng, ... nên có bể rửa thu hồi để dùng
lại đồng thời giảm nhẹ cho khâu xử lý nước thải.
20


Bể rửa bằng thép, nhựa, ... phía trên phải có khe chảy tràn cho váng bẩn thoát ra,
phía đáy có ống tháo kiệt. Ống cấp nước vào có van điều chỉnh tốc độ chảy. Bể rứa lớn
nên có sục khí nén. Thể tích bể rửa 1 lần, ít nhất phải bằng thể tích nước rửa trong lh tại
bể ấy; nếu rửa nhiều lần thì thể tích bể nhỏ hơn.
Để tiết kiệm nước, giảm bớt khối lượng nước thải phải xử lý, bảo vệ tốt môi
trường người ta thường dùng hệ thống rửa tuần hoàn liên tục, trong đó nhờ các máy khử
dầu mỡ, máy lọc đã cho phép sử dụng lại 50 - 80% nước rửa.
Nước dùng trong xưởng mạ có hai loại: nước rửa và nước pha chế, bổ sung dung
dịch. Nước rửa có thể dùng nước máy thành phố hoặc nước tự khai thác, nhưng phải đảm
bảo độ cứng phải không quá 1,8 .10-3 N. Bởi vì nước lẫn nhiều muối khoáng sẽ tạo thành
trên mặt vật rửa màng muốỉ khó tan; nước cứng sẽ tạo thành màng bám chắc lên bề mặt
rất khó rửa sạch. Để có chất lượng cao đôi khi phải rửa bằng nước đã làm sạch bằng cách
trao đổi ion cho các khâu rửa sau tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ, hoạt hóa, ... và sau khi mạ đồng,
kẽm, cađimi từ dung dịch xyanua, cũng như rửa trước khi sấy khô. Vài ví du cho thấy
tác hại của nước không đủ độ sạch; nước có hơn 3g/l SO4 sẽ làm giảm tác dụng tẩy dầu
mỡ từ 93 xuống 75%; nước có đồng thời cả SO42'và Fe2+ tác dụng tẩy dầu mỡ rất kém
....
Nước pha chế và bổ sung dung dịch phải khử hết muối khoáng bằng cách chưng
cất hoặc làm sạch bằng cách cho nước qua các cột trao đổi ion. Dung dịch thu hồi dùng
để bổ sung vào bể hằng ngày hoặc để pha chế dung dịch mới.

21