Hàm lượng kẽm trong dung dịch kẽm axit và ảnh hưởng của diện tích bề mặt anot. Những nhầm tưởng và thực tế
Nhầm tưởng
Trong những năm qua, nhiều xưởng mạ kẽm axit đã bị các nhà cung cấp cung cấp thông tin sai hoặc người ta cho rằng hàm lượng kẽm có thể được nâng lên hoặc hạ xuống thông qua việc ngâm dương cực kẽm trong dung dịch. Kỹ thuật này chắc chắn đúng đối với mạ kẽm kiềm, vì hàm lượng kim loại kẽm trong bể mạ kẽm kiềm có thể được nâng lên bằng cách thêm cực dương kẽm hoặc hạ xuống bằng cách dùng điện cực thép; tuy nhiên nó có thể đã tạo ra thông tin sai lệch cho việc mạ kẽm axit. Diện tích dương cực kẽm thấp hoặc không đủ sẽ thực sự làm cho kim loại kẽm tăng lên trong bể mạ kẽm axit.
Do nền kinh tế thế giới đứt gãy chuỗi cung ứng và chi phí hàng hóa tăng cao, hiện đã thấy trong toàn ngành, một số công ty mạ kẽm axit đang cố gắng giảm việc sử dụng kim loại kẽm bằng cách cắt giảm diện tích dương cực trong bể mạ - nhưng kết quả không khả quan. Trên thực tế, làm như vậy có thể sẽ khiến vấn đề trở nên tồi tệ hơn, dẫn đến tăng chi phí và giảm chất lượng sản phẩm.
Thực tế
Kim loại kẽm trong quá trình mạ kẽm axit được đưa vào dung dịch thông qua quá trình điện phân. Dòng điện đi qua cực dương, qua dung dịch mạ và kết thúc ở cực âm. Trong quá trình điện phân, ở cực dương xảy ra quá trình oxi hóa và ở cực âm xảy ra sự khử. Quá trình oxy hóa ở cực dương sẽ xảy ra vấn đề khi cố gắng giảm diện tích bề mặt tổng thể của cực dương kẽm. Diện tích bề mặt dương cực thích hợp là cần thiết để cho phép phân phối dòng điện đều trong toàn bộ cực dương.
Khi hàm lượng kẽm trong dung dịch mạ tăng, chất lượng của sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng. Nồng độ kim loại kẽm tăng dần sẽ làm tăng hiệu suất catot. Sự gia tăng hiệu suất catốt sẽ làm giảm đáng kể khả năng san phẳng và ăn sâu, gây ra độ dày kẽm quá mức ở những khu vực có mật độ dòng điện cao trong khi tạo ra lớp mạ mỏng và xỉn màu ở vùng mật độ dòng thấp. Kim loại kẽm cao cũng có thể gây ra lớp mạ cháy ở khu vực có mật độ dòng điện cao, dẫn đến vỡ và bong tróc cặn kẽm.
Để tránh phải lỗi xảy ra do hàm lượng kẽm cao, các xưởng mạ thường phải bù đắp cho nồng độ hoạt động cao hơn của kim loại kẽm, phải sử dụng các chất bổ sung độc quyền với tỷ lệ cao hơn mức khuyến nghị. Các chất phụ gia này được thiết kế và pha chế để tạo ra lớp mạ mềm, bóng sáng và đồng nhất, nhưng khi được sử dụng với tỷ lệ cao hơn khuyến nghị, chúng sẽ làm tăng chi phí và gây ra các lỗi khác. Chúng được pha chế với các chất thấm ướt và chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch mạ. Khi ngày càng nhiều phụ gia được thêm vào, sức căng bề mặt của dung dịch mạ sẽ giảm xuống, làm giảm thất thoát hoá chất do vật mạ mang ra, do đó làm cho nồng độ kim loại kẽm tăng lên với tốc độ thậm chí còn nhanh hơn.
Trạng thái cân bằng
Kim loại kẽm tăng trong dung dịch mạ kẽm axit cho đến khi đạt trạng thái cân bằng. Vì cực dương kẽm có hiệu suất 100% và cực âm chỉ có hiệu suất từ 85% đến 95%, nên lượng kẽm hòa tan ra khỏi cực dương nhiều hơn lượng kẽm được mạ vào sản phẩm. Một phần kẽm dư thừa này sẽ thất thoát theo vật mạ. Nói một cách đơn giản hơn, cân bằng đạt được khi lượng kẽm bị mất khỏi dung dịch bằng lượng kẽm dư bị hòa tan ra khỏi cực dương.
Lượng kẽm đi theo vật mạ ảnh hưởng đến kim loại kẽm trong bể nhiều hơn bất kỳ yếu tố nào khác. Thông thường kẽm trong bể mạ sẽ mất đi ít đối với mạ treo, nên hàm lượng kẽm cao hơn so với mạ quay. Thường mạ treo hàm lượng kẽm 30-45 g/L trong khi mạ quay từ 19-26 g/L.
Kết luận
Trong hầu hết các trường hợp, lượng kẽm kim loại trong các dung dịch mạ quay với diện tích cực dương phù hợp dễ dàng đạt đến trạng thái cân bằng, giúp cho bể làm việc ổn định. Tuy nhiên đối với mạ treo hàm lượng kẽm đi theo vật mạ ra ngoài ít nên gây tích tụ kẽm trong bể làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm như mô tả ở trên. Giảm bể mặt dương cực kẽm để giảm hàm lượng kẽm trong dung dịch là sai lầm lớn, có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm. Phương pháp duy nhất là cắt một phần dung dịch của bể và pha loãng bể. Cách tốt nhất để tránh hiện tượng hàm lượng kẽm trong dung dịch cao quá và tránh phải cắt bỏ dung dịch mạ một phần là bổ sung nhiều cực kẽm, hay nói cách khác là tăng diện tích dương cực kẽm - không phải giảm diện tích dương cực như một số người lầm tưởng.
Trần anh dũng Trả lời
05/05/2023Ban có thể cho mình phương pháp phân tích lượng tạp chất trong dd xi mạ bằng phương pháp chuẩn độ đc ko???