Mạ đồng là quá trình phủ một lớp đồng lên bề mặt của các kim loại khác nhau (nhôm, thép, niken, đồng thau). Mạ đồng mang lại cho kim loại một sức hấp dẫn trực quan có thể được sử dụng trong nhiều dự án thiết kế khác nhau. Ngoài ra, lớp đồng có thể cải thiện độ dẫn điện của các sản phẩm kim loại, làm tăng đáng kể khả năng xử lý bề mặt tiếp theo.
Bất cứ ai thông thạo một chút kiến thức cơ bản về phản ứng hóa học đều có thể thành thạo công nghệ mạ nhôm đồng tại nhà.
Lịch sử phát hiện ra đồng
Đồng là kim loại đầu tiên chinh phục con người và đóng vai trò vĩ đại nhất trong lịch sử phát triển của nền văn minh. Sự kiện này diễn ra vài thiên niên kỷ trước Công nguyên, và ngày chính xác bắt đầu sử dụng kim loại độc đáo này không thể xác định được.
Thời xưa, cốm đồng chủ yếu được dùng để chế tạo vũ khí và dụng cụ gia đình. Màu đỏ-kim loại màu xanh cốm ban đầu được sử dụng giống như các loại đá thông thường. Trong tương lai, theo kinh nghiệm, người ta nhận thấy rằng việc xử lý vật liệu này bằng một cái búa mang lại cho nó những tính chất đặc biệt. Đây là cách kim loại rèn nguội ra đời.
Thậm chí sau này người ta còn phát hiện ra rằng kim loại nóng chảy và sau khi làm lạnh nó có các dạng và tính chất khác. Giai đoạn này là giai đoạn đầu trong quá trình phát triển quá trình tạo hình nóng của kim loại.
Đặc điểm và thành phần của đồng
Đồng là một kim loại nặng có màu đỏ hồng, rất mềm và nóng chảy ở hơn 1080 ℃. Độ dẫn điện của lớp mạ đồng cao hơn lớp nhôm 1,7 lần. Đồng cũng có tính dẫn nhiệt cao.
Nhiều tính chất cụ thể của kim loại là do sự hiện diện của các tạp chất khác nhau trong thành phần của nó. Vì vậy, theo oxy, trong thành phần của đồng, kim loại được chia như sau:
- đồng không chứa oxy chứa ít hơn 0,001% tạp chất;
- đồng tinh luyện chứa 0,001–0,01% oxy;
- đồng nguyên chất chứa khoảng 0,03–0,05% oxy;
- Đồng mục đích chung có 0,05-0,08% oxy.
Sự hiện diện của chì hoặc bitmut trong đồng làm giảm tính chất dẻo của vật liệu. Các tạp chất hòa tan nhẹ (lưu huỳnh, chì, bitmut) làm tăng tính dễ vỡ của kim loại.
Trong quá trình điện phân, ngoài oxy, hydro có thể đi vào thành phần của hợp kim đồng.
Tính chất vật lý
Chất lượng chính của đồng là điện trở suất thấp và kết quả là độ dẫn điện cao. Sự gia tăng tạp chất của các kim loại khác nhau trong hợp kim đồng làm giảm đáng kể độ dẫn điện của vật liệu.
Tính dẫn nhiệt cao của đồng nguyên chất bị giảm đáng kể khi nhiều chất hợp kim được thêm vào thành phần của nó.
Cũng thường được sử dụng trong ngành công nghiệp là các sản phẩm bằng đồng có khả năng chống ăn mòn cao trong các môi trường khác nhau, ngoại trừ axit hữu cơ, amoniac và muối amoni. Sự gia tăng lượng tạp chất trong thành phần của đồng dẫn đến giảm đáng kể khả năng chống ăn mòn của hợp kim.
Ứng dụng thực tế của đồng mạ kim loại
Quy trình mạ đồng nhôm và các kim loại khác có ứng dụng thực tế khá rộng rãi không chỉ trong gia đình mà còn ở quy mô công nghiệp. Trên nhiều kim loại, lớp phủ đồng có thể được áp dụng như một lớp độc lập chính và lớp phụ để bám dính hiệu quả lớp phủ chính tiếp theo với kim loại cơ bản của sản phẩm.
Trong hầu hết các trường hợp, mạ đồng nhôm tại xưởng gia đình được thực hiện cho các mục đích sau:
- trang trí trang sức;
- bảo vệ các bộ phận kim loại khỏi bị ăn mòn và thấm cacbon;
- loại bỏ hư hỏng và khuyết tật bề mặt của các sản phẩm có hình dạng phức tạp và nhẹ nhàng;
- sản xuất các bản sao của các sản phẩm làm bằng nhiều chất liệu khác nhau;
- tạo miếng đệm để hàn nhôm mà không sử dụng thành phần axit;
- chuẩn bị bề mặt sơ bộ của các bộ phận trước khi mạ crom,mạ bạc, mạ niken.
Các loại đồng mạ bề mặt kim loại
Quy trình mạ đồng nhôm tại nhà không khó bạn có thể tự làm. Không nhất thiết phải sử dụng thiết bị đặc biệt và hóa chất hoạt động. Lớp phủ chất lượng cao được đảm bảo bằng việc tuân thủ nghiêm ngặt công nghệ mạ đồng nhôm và hiểu biết về các quy trình liên tục.
Có hai kiểu mạ đồng chính cho bề mặt kim loại:
- Với việc nhúng phôi vào chất điện phân, trong đó sản phẩm được ngâm một phần hoặc toàn bộ trong bể có thuốc thử hóa học. Việc sử dụng phương pháp này là hợp lý trong trường hợp cần phải phủ một lớp đồng đều lên toàn bộ sản phẩm.
- Mạ đồng mà không cần nhúng chi tiết vào dung dịch hóa chất. Phương pháp này khó thực hiện hơn. Công dụng của nó rất hiệu quả nếu cần mạ đồng cho một khu vực nhất định của sản phẩm.
Trong cả hai trường hợp này, việc kích hoạt chất mạ đồng hóa chất nhôm được thực hiện bằng điện, đòi hỏi phải sử dụng nguồn điện áp không đổi.
Thiết bị đồng nhúng
Để các hoạt động công nghệ mạ nhôm đồng đạt chất lượng cao, cần chuẩn bị các thiết bị đơn giản. Các công cụ và vật liệu phù hợp có thể được mua từ mạng lưới phân phối hoặc được sản xuất độc lập.
Để hoàn thành công việc, bạn sẽ cần những vật liệu sauvà đồ đạc:
- Nguồn điện một chiều 6-8 vôn với thiết bị điều chỉnh dòng điện êm và một ampe kế. Nếu không có sự điều chỉnh, thì cần phải bao gồm một biến trở và một ampe kế trong mạch. Chúng sẽ cần thiết để kiểm soát quá trình. Nếu không có nguồn điện tĩnh, thì có thể sử dụng pin loại Krona.
- Bồn tắm đặc biệt làm bằng vật liệu không bị nhiễm điện (thủy tinh, nhựa). Kích thước của hộp chứa được chọn phù hợp với kích thước của phôi.
- Điện cực bằng đồng, dùng để cung cấp dòng điện cho chất điện phân trong quá trình mạ nhôm đồng và cũng bù cho sự mất mát kim loại trong quá trình phản ứng.
- Chất điện phân có thành phần phụ thuộc vào vật liệu của phôi ban đầu.
Pha chế dung dịch mạ đồng
Tìm giải pháp mạ đồng nhôm có sẵn trong mạng lưới phân phối rất khó. Thông thường, các nhà sản xuất cho phép bán thành phẩm sau khi xuất trình các tài liệu liên quan. Vì vậy, hầu hết mọi người đều tự làm dung dịch mạ nhôm đồng tại nhà từ đồng sunfat.
Đối với những mục đích này, bạn sẽ cần:
- xanh vitriol;
- nước cất;
- axit clohydric.
Bạn chỉ có thể chuẩn bị một giải pháp nếu thực hiện đúng công thức. Để làm điều này, đồng sunfat (20 g) phải được hòa tan trong 1 lít nước. Sau đó thêm 2-3 ml axit trong một dòng loãng. Thành phần được trộn kỹ cho đến khi tất cả các tinh thể được hòa tan hoàn toàn.
Chất điện phân thành phẩm để mạ đồng nhôm với đồng sunfat phải không mùi và có màu xanh sáng.
Nhúng công nghệ mạ đồng
Mạ đồng nhôm kim loại bằng phương pháp nhúng phôi hoàn toàn vào bình điện phân được thực hiện theo công nghệ sau:
- Bề mặt của phôi được làm sạch bằng giấy nhám hoặc bàn chải, sau đó tẩy dầu mỡ trong dung dịch soda nóng và rửa dưới vòi nước.
- Hai điện cực được treo trong hộp chứa đã chuẩn bị sẵn, được nối với cực dương của nguồn điện.
- Một khoảng trống được đặt giữa các điện cực, được nối với cực âm của nguồn điện.
- Chất điện phân đã chuẩn bị được đổ vào thùng chứa làm việc. Mức dung dịch phải cao hơn đầu các điện cực.
- Sử dụng thiết bị điều chỉnh, giá trị hiện tại hoạt động được đặt. Giá trị của tham số dựa trên tính toán 10-15 mA trên 1 cm2diện tích của phôi gia công.
- Sau 20 phút, tắt nguồn và lấy phôi ra khỏi bồn tắm.
- Cặn điện giải được rửa sạch bằng nước và phần này được làm khô.
Thời gian thực hiện quy trình là gần đúng, có thể kiểm soát trực quan bằng màu sắc của lớp phủ và tính đồng nhất của phân bố. Nguồn điện được kết nối càng lâu thì lớp nhôm đồng sẽ càng dày.
Dụng cụ mạ đồng không nhúng
Công trình mạ đồngcác phôi kim loại không nhúng vào chất điện phân được thực hiện trên các sản phẩm lớn không thể nhúng hoàn toàn trong bể. Ngoài ra, phương pháp này hiệu quả hơn khi xử lý các bộ phận riêng lẻ của sản phẩm.
Để thực hiện các thao tác công nghệ mạ đồng mà không cần ngâm trong chất điện phân, cần có các thiết bị sau:
- Bàn chải hóa học được làm bằng dây đồng bện lại. Với mục đích này, bạn cần tước lớp cách điện ở một đầu của dây, sau đó tách các dây dẫn riêng lẻ ra một chút. Để thuận tiện khi cầm cọ, tốt hơn hết bạn nên buộc vào que gỗ hoặc bút chì.
- Tốt hơn là nên đặt chỗ trống để làm việc trong bất kỳ thùng chứa nào không có cạnh cao. Có thể dùng đĩa sứ hoặc thủy tinh thông thường rất tiện lợi. Ngoài ra, bạn sẽ cần một hộp đựng chất điện phân, trong đó bàn chải sẽ được nhúng liên tục. Một chiếc ly có thể được sử dụng cho mục đích này.
- Nguồn điện không có thông số khác với nguồn điện được sử dụng trong công nghệ ngâm.
Lớp phủ đồng không nhúng
Công nghệ thực hiện công việc mạ nhôm đồng mà không cần nhúng phôi vào bình điện phân như sau:
- Bàn chải, đã chuẩn bị trước, được kết nối với cực dương của nguồn điện.
- Dung dịch điện phân, có công thức tương tự như chế phẩm được sử dụng trong hộp nhúng bộ phận, được đổ vào thùng làm ướt bàn chải.
- Trống,đã được làm sạch và tẩy dầu mỡ trước đó, được đặt trong một thùng rỗng. Sử dụng đầu nối, phần được kết nối với phần trừ của nguồn điện.
- Bàn chải được nhúng vào chất điện phân và được di chuyển qua vị trí cần phủ lớp đồng. Điều rất quan trọng là bàn chải không chạm vào bề mặt của bộ phận.
- Sau khi phủ một lớp đồng, phôi được rửa dưới vòi nước và làm khô.
Trong quá trình thực hiện, bạn cần đảm bảo giữa phôi và chổi quét luôn có một lớp điện phân. Để làm được điều này, bàn chải phải được nhúng liên tục vào hộp đựng có dung dịch.
An toàn trong quá trình làm việc
Tất cả các công việc với hóa chất và nguồn điện phải được thực hiện với các biện pháp phòng ngừa cần thiết.
Đồng mạ nhôm trong khu dân cư bị nghiêm cấm. Đối với những mục đích này, tốt hơn là sử dụng một phòng tiện ích, nhà để xe hoặc xưởng. Các thiết bị điện phải được nối đất.
Để bảo vệ sức khỏe con người, cần tuân thủ các khuyến nghị sau:
- bảo vệ hô hấp phải được sử dụng;
- để hóa chất không vào mắt thì cần phải làm kính bảo hộ;
- tất cả công việc phải được thực hiện trong trang phục đặc biệt (găng tay cao su, tạp dề vải dầu, giày đặc biệt).
Quá trình phủ các sản phẩm nhôm lên một lớp đồng không đặc biệt khó khăn ngay cả đối với một người không quen thuộc với quá trình phản ứng hóa học. Mua hoặcchế tạo thiết bị thích hợp cũng sẽ không gây ra bất kỳ vấn đề đặc biệt nào. Nhưng nhiều sản phẩm tưởng như mất đi vẻ ngoài hấp dẫn sẽ có được đời thứ hai.
