Luận án: Ảnh hưởng phụ gia đến mạ kẽm kiềm không xyanua - TS. Trương Thị Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ---------------------------- TRƯƠNG THỊ NAM 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 LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2021 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌCVÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ---------------***-------------- 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 LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý Mã số: 9.19 Người hướng dẫn khoa học: 1. TS, Lê Bá Thắng 2. TS Nguyễn Thị Cẩm Hà Hà Nội – 2021 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và làm việc tại Phòng Ăn mòn và Bảo vệ kim loại- Viện Kỹ thuật nhiệt đới- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Phòng thí nghiệm Điện hóa, bộ môn Hóa lý, khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội tôi đã hoàn thành bản luận án tiến sĩ này. Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS.

Lê Bá Thắng và PGS.TS Nguyễn Thị Cẩm Hà, các Thầy Cô Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, người đã trực tiếp giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành luận án này. Em xin chân thành cảm ơn các anh chị phòng Ăn mòn và Bảo vệ kim loại, các thầy cô trong bộ môn Hóa lý đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình làm luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng để bảo vệ ở bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận án NCS. VIỆN HÀN LÂM KHCN VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MỤC LỤC MỤC LỤC. 1 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT. 5 DANH MỤC HÌNH ẢNH.

7 DANH MỤC BẢNG BIỂU. Giới thiệu về mạ kẽm. Lớp mạ kẽm điện phân. Một số hệ mạ kẽm điện phân.

Bể mạ kẽm clorua. Hệ mạ kẽm xyanua. Hệ mạ kẽm kiềm không xyanua. So sánh các hệ mạ kẽm điện phân.

Phụ gia cho mạ kẽm điện phân. Phân loại phụ gia. Phụ gia mạ kẽm. Phụ gia cho hệ mạ kẽm kiềm không xyanua.

Ảnh hưởng của phụ gia đến một số tính chất của lớp mạ. 51 Luận án Tiến sĩ Hóa học Trang |1 Trương Thị Nam 2. Chuẩn bị mẫu, hoá chất và thiết bị. Vật liệu nghiên cứu.

Tạo mẫu thử nghiệm. Dung dịch thí nghiệm. Các phương pháp nghiên cứu. Phương pháp Hull.

Phương pháp Haring-Blum. Phương pháp xác định hiệu suất dòng điện catôt. Đo đường cong phân cực catôt. Khảo sát cấu trúc tế vi lớp mạ bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM – Scanning Electron Microscope).

Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR. Quy trình nghiên cứu. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Ảnh hưởng của polyvinyl ancol (PVA) tới quá trình mạ kẽm.

Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVA tới phân cực catôt. Nghiên cứu các quá trình tác động của các phụ gia trong quá trình mạ bằng phương pháp quét thế vòng. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVA tới độ bóng và khoảng bóng (phương pháp Hull). Ảnh hưởng của khối lượng phân tử polivinyancol (PVA) tới hình thái học lớp mạ.

Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVA tới khả năng phân bố (sự đồng đều lớp mạ) và hiệu suất mạ. Ảnh hưởng của polyetylenimin (BT) tới quá trình mạ kẽm. Ảnh hưởng của BT tới phân cực catôt. Nghiên cứu các quá trình tác động của các phụ gia BT trong quá trình mạ bằng phương pháp phân cực vòng.

Ảnh hưởng của khối lượng phân tử BT tới độ bóng và khoảng bóng (phương pháp Hull). Ảnh hưởng của khối lượng phân tử BT tới hình thái học lớp mạ. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử BT tới hiệu suất mạ và khả năng phân bố. Ảnh hưởng của natrisilicat và hệ polyamin – natrisilicat với quá trình mạ kẽm 106 3.

Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến phân cực catôt. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến phân cực catôt. 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. Ảnh hưởng của polyamin và natrisilicat đến hình thái học lớp mạ.

Ảnh hưởng polyamin và natrisilicat đến hiệu suất mạ và khả năng phân bố. Nghiên cứu các quá trình tác động của các phụ gia đến quá trình mạ. Nghiên cứu quá trình đi vào thành phần lớp mạ của các phụ gia bằng phổ hồng ngoại. Ảnh hưởng của các phụ gia đến cấu trúc lớp mạ kẽm.

So sánh một số tính chất của lớp mạ với hệ mạ kẽm kiềm thương mại và các hệ mạ khác. 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. Ảnh hưởng của nồng độ phụ gia trong các hệ mạ kẽm tới hiệu suất mạ và khả năng phân bố. 122 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN.

123 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Error! Bookmark not defined. 4 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt Viết tắt 1 Polyvinyl ancol 5000 đvC PVA-05 2 Polyvinyl ancol 16.000 đvC PVA-16 3 Polyvinyl ancol 100.000 đvC PVA-100 4 Polyamin 1200 BT-12 5 Polyamin 1800 BT-18 6 Polyamin 20.000 BT-700 8 Polyvinyl ancol PVA 9 Polyamin BT 10 Thế điện cực của anôt EA 11 Thế điện cực của catôt EC 12 Phương pháp thụ động sử dụng Cr(VI) CRONAK 13 Phụ gia san bằng bề mặt, dẫn bóng (Enthone) trong bể AZA amon 14 Phụ gia tạo bóng (Enthone) trong bể amon AZB 15 Chất hoạt động bề mặt Fluorocarbon FC-135 FC-135 16 Chất hoạt động bề mặt Fluorocarbon FC-129 FC-129 17 Chất hoạt động bề mặt Hexadecyltrimethylammonium CTAB bromide 18 Chất hoạt động bề mặt Fluorocarbon FC-170C FC-170C 19 Mật độ dòng điện tại 1 điểm Dx 20 Thời gian mạ t 21 Giá trị dòng tại đỉnh pic thứ nhất Ip(I’c) 22 Giá trị dòng tại đỉnh pic thứ hai Ip(I”c) 23 Hình thái học bề mặt SEM 24 Quá thế  5 25 Điện thế E 26 Điện thế cân bằng Eo 27 Dòng điện I 28 Mật độ dòng điện i 29 Nồng độ thấp LC 30 Nồng độ cao HC 31 Nồng độ xyanua thấp LCN 32 Nồng độ xyanua trung bình MLC 33 Nồng độ xyanua cao HLC 6 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.

Giản đồ cân bằng điện thế-pH của hệ nước-kẽm ở 25 ºC. Ảnh SEM của lớp mạ Zn nhận được từ các dung dịch khác nhau. Đường cong phân cực đo trong dung dịch 30% KOH, 40g/lít ZnO và các chất hoạt động bề mặt khác nhau (60 ppm) (phóng đại, X 30). Hình ảnh lớp mạ kẽm nhận được từ dung dịch 30% KOH, 40g/lít ZnO và các chất hoạt động bề mặt khác nhau (60 ppm) (phóng đại, X 30).

Sơ đồ nguyên lý thử nghiệm Hull. Thước Hull ứng với dòng áp 1A. Thước Hull ứng với dòng áp 2A. Sơ đồ bình Haring-Blum.

Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử quét. Đường cong phân cực catôt của điện cực thép trong dung dịch mạ kẽm kiềm không xyanua chứa PVA – 05 (a) và PVA-16 (b) ở các nồng độ khác nhau, khoảng quét thế từ -1,2 đến -1,8 VAg/AgCl, tốc độ quét 2 mV/s, 25 oC. Đường cong phân cực catôt điện cực thép trong dung dịch mạ kẽm kiềm không xyanua chứa và không chứa PVA ở các nồng độ khác nhau, khoảng quét thế từ -1,2 đến -1,8 V, tốc độ quét 2 mV/s, 25 oC. Đường CV điện cực thép trong dung dịch mạ kẽm kiềm không chứa phụ gia (S0), từ -1,2 đến -1,65 V, tốc độ quét 2 mV/s, 250C.

Đường CV điện cực thép trong dung dịch mạ kẽm kiềm và mạ kẽm kiềm chứa PVA - 16(S0 và Sp2-4) từ -1,2 đến -1,65 V, tốc độ quét 2 mV/s, 250C. Đường phân cực vòng đo trong dung dịch mạ kẽm kiềm chứa PVA - 05 với các nồng độ khác nhau từ -1,2 đến -1,65 V, tốc độ quét 2 mV/s, 25oC. Đường phân cực vòng đo trong dung dịch mạ kẽm kiềm chứa PVA - 16 với các nồng độ khác nhau từ -1,2 đến -1,65 V, tốc độ quét 2 mV/s, 25 oC. Đường phân cực vòng thay đổi tốc độ quét trong dung dịch mạ kẽm kiềm (S0) từ -1,2 đến -1,65 V, 250C.

Đồ thị sự phụ thuộc của i vào v1/2 quét trong dung dịch mạ kẽm kiềm (S0)………………………………………………. Đường phân cực vòng thay đổi tốc độ quét trong dung dịch mạ kẽm kiềm chứa PVA - 05 từ -1,2 đến -1,65 V, tốc độ quét 2 mV/s, 25 0C. Đồ thị sự phụ thuộc của i vào v1/2 quét trong dung dịch mạ kẽm kiềm chưa PVA – 05. Đường phân cực vòng thay đổi tốc độ quét trong dung dịch mạ kẽm kiềm chứa PVA - 16 từ -1,2 đến -1,65 V, 25oC.

Đồ thị sự phụ thuộc của i vào v1/2 quét trong dung dịch mạ kẽm kiềm và dung dịch mạ kẽm kiềm chứa PVA – 16. Hình ảnh tấm Hull nhận được từ dung dịch mạ kẽm kiềm với phụ gia PVA- 05. Hình ảnh tấm Hull nhận được từ dung dịch mạ kẽm kiềm với phụ gia PVA – 16. Ảnh SEM cuả lớp mạ kẽm trong dung dịch mạ kẽm.

67 kiềm chứa PVA - 05 ở mật độ dòng 0,5 A/dm2. Ảnh SEM cuả lớp mạ kẽm trong dung dịch mạ kẽm kiềm chứa PVA - 05 ở mật độ dòng 2A/dm2. Ảnh SEM cuả lớp mạ kẽm trong dung dịch mạ kẽm kiềm chứa PVA - 16 ở mật độ dòng 0,5 A/dm2. Ảnh SEM cuả lớp mạ kẽm trong dung dịch mạ kẽm kiềm chứa PVA - 16 ở mật độ dòng 2,0 A/dm2.

Đường cong phân cực catôt điện cực thép trong dung dịch mạ kẽm kiềm không xyanua không có BT và có BT ở các nồng độ khác nhau từ -1,2 đến -1,8V, tốc độ quét 2mV/s, 25 oC .