Tóm tắt mạ Au từ sách "Công nghệ mạ điện" của PGS. Trần Minh Hoàng, xuất bản năm 1998 bởi Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật

Sách "Công nghệ mạ điện" của PGS. Trần Minh Hoàng, xuất bản năm 1998 bởi Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, là một cuốn sách chuyên sâu về các kỹ thuật và quy trình mạ điện. Cuốn sách cung cấp kiến thức nền tảng và hướng dẫn thực hành cho những người làm việc trong ngành sản xuất, nghiên cứu, thiết kế, cũng như sinh viên. Trọng tâm của tài liệu là các phương pháp chuẩn bị bề mặt, quy trình mạ các kim loại khác nhau, và hoàn thiện lớp mạ để đạt được các tính chất mong muốn như độ bền, tăng tính trang trí và thay đổi màu sắc.
Mạ vàng:
1. Tính chất cơ bản của Vàng (Au) Vàng (Au) là một kim loại quý được biết đến với các đặc tính nổi bật:

• Tính chất vật lý: Vàng là kim loại mềm, dẻo và dễ cán dát. Nó có tỷ trọng cao 19,3 g/cm³ và trọng lượng nguyên tử là 197,20. Điện trở riêng của vàng là 2,45 x 10⁻⁸ Ω.m.

• Tính chất hóa học: Vàng có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa rất tốt. Vàng không bị oxy hóa trong không khí, không bị mờ đi và rất bền hóa học. Axit, kiềm, H₂S và các hợp chất lưu huỳnh nói chung không tác dụng được với vàng. Tuy nhiên, vàng có thể hòa tan trong cường toan, trong hỗn hợp HCl và H₂CrO₄, và trong dung dịch xyanua.

• Điện thế tiêu chuẩn: Điện thế tiêu chuẩn của vàng hóa trị ba (Au/Au³⁺) là +1,50 V và của vàng hóa trị một (Au/Au⁺) là +1,691 V.

• Đường lượng điện hóa: Đường lượng điện hóa tương ứng của vàng là 2,45 g/Ah và 7,357 g/Ah.

2. Ứng dụng của Mạ vàng Mạ vàng là một quá trình được sử dụng rộng rãi nhờ các đặc tính ưu việt của vàng:

• Chống ăn mòn và bảo vệ: Mạ vàng được dùng để bảo vệ các dụng cụ, máy móc thí nghiệm, y tế khỏi sự ăn mòn.

• Kỹ thuật điện tử: Mạ vàng cho các tiếp điểm trong kỹ thuật điện tử để đảm bảo điện trở tiếp xúc nhỏ và ổn định theo thời gian.

• Trang sức: Mạ vàng được sử dụng để mạ các sản phẩm kim hoàn, mang lại giá trị thẩm mỹ cao.

• Màu sắc: Các lớp mạ có màu sắc phong phú, trong đó có màu hồng vàng và vàng là các loại màu có thể đạt được.

3. Đặc điểm của Lớp mạ vàng Chất lượng lớp mạ vàng rất quan trọng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

• Độ dày: Chiều dày lớp mạ vàng cho kim hoàn thường từ 0,25 đến 3 µm, trong khi các mục đích khác có thể từ 3 đến 6 µm.

• Cấu trúc và tính chất: Lớp mạ vàng cần phải không có lỗ xốp, không có lỗ hở và không thấm dung dịch để đảm bảo hiệu quả bảo vệ. Độ xốp, độ bám, độ cứng, độ chịu mòn, màu sắc, và tính chất chống ăn mòn đều là các yếu tố quan trọng.

• Độ cứng và chịu mài mòn: Vàng nguyên chất mềm, nhưng có thể tạo hợp kim với coban hoặc niken để tăng độ cứng và khả năng chịu mài mòn cho lớp mạ. Điều này cũng có thể làm giảm ứng suất nội trong lớp mạ.

4. Các loại Dung dịch và Chế độ Mạ vàng Có nhiều phương pháp mạ vàng khác nhau, chủ yếu dựa trên dung dịch xyanua và feroxyanua.

4.1. Mạ vàng từ dung dịch xyanua Đây là phương pháp phổ biến và có hai dạng chính:

• Dung dịch kiềm:

    ◦ Thành phần: Chứa ion vàng hóa trị I dưới dạng phức KAu(CN)₂ và KCN tự do. KCN giúp ngăn ngừa kết tủa AuCN và tăng độ dẫn điện.

    ◦ pH: Được duy trì trong khoảng 11-12.

    ◦ Chế độ mạ:

        ▪ Điện cực catot không có hiện tượng thoát khí, và vật mạ không cần lớp mạ lót.

        ▪ Lớp mạ có độ tinh khiết cao, tinh thể nhỏ mịn.

        ▪ Nhiệt độ (Dk): 18-30 °C.

        ▪ Mật độ dòng điện (Dm): 0,1-0,3 A/dm².

        ▪ Nồng độ: KAu(CN)₂ (tính ra Au⁺): 4-10 g/l; KCN tự do: 10-20 g/l.

        ▪ Nồng độ càng lớn và nhiệt độ càng cao thì Dm càng lớn, nhưng hiệu suất dòng điện càng thấp. Để lớp mạ bóng, có thể thêm K₂PO₄ với nồng độ 25-30 g/l.

    ◦ Pha chế: Hòa tan KCN và KAu(CN)₂ vào nước mềm, sau đó thêm nước đến thể tích yêu cầu và khuấy đều.

• Dung dịch axit:

    ◦ Thành phần: Chứa ion vàng hóa trị I dạng phức KAu(CN)₂ và KCN tự do.

    ◦ Ưu điểm: Được coi là ít độc hại hơn so với dung dịch xyanua kiềm.

    ◦ Nhược điểm: Khả năng phân bố kém hơn, hiệu suất dòng điện giảm, dễ bị thủy phân, và độ dẫn điện thấp hơn.

    ◦ Chế độ mạ và thành phần dung dịch điển hình:

        ▪ Dung dịch 1 (Mạ hợp kim vàng): KAu(CN)₂ (tính ra Au⁺): 8-12 g/l; Axit xitric: 18-20 g/l; Kali xitrat: 40-50 g/l; KH₂PO₄.3H₂O: 35 g/l; Tl₂SO₄: 0,0007-0,0008 g/l.

        ▪ Chế độ: Dm: 0,5-1,0 A/dm²; Nhiệt độ: 60-80 °C; pH: 6,5-7,5.

        ▪ Anot: Titan mạ bạch kim. Yêu cầu khuấy liên tục.

        ▪ Dung dịch 2 (Mạ vàng hoặc hợp kim vàng liên tục): KAu(CN)₂ (tính ra Au⁺): 1,5-2,0 g/l; Axit xitric: 50-140 g/l; Kali xitrat: 45-50 g/l; CeSO₄.7H₂O: 0,3-0,4 g/l.

        ▪ Chế độ: Nhiệt độ: 20-30 °C; pH: 4,0-4,5; Dm: 0,2-1,0 A/dm²; Thời gian mạ: 1-2 h.

    ◦ Pha chế: Hòa tan Kali xitrat vào nước mềm, điều chỉnh pH bằng KOH, sau đó thêm KAu(CN)₂ và điều chỉnh lại pH bằng axit xitric hoặc H₃PO₄ 15%.

4.2. Mạ vàng từ dung dịch feroxyanua Phương pháp này được phát triển để thay thế các dung dịch xyanua độc hại.

• Ưu điểm: Chất lượng lớp mạ tốt, khả năng phân bố cao và hiệu suất dòng điện cao hơn.

• Nhược điểm: Độ bền dung dịch kém và dễ bị thủy phân. Anot thường bị thụ động, tốc độ hòa tan anot nhỏ.

• Thành phần dung dịch điển hình: AuCl₃.HCl.4H₂O (tính ra Au⁺⁺): 4 g/l; K₂Fe(CN)₆.3H₂O: 200 g/l; K₂CO₃: 65 g/l; KCNS: 100 g/l.

• Chế độ: Dm: 0,2-0,3 A/dm²; Nhiệt độ: 32-62 °C; pH: 11-12.

• Pha chế: Hòa tan riêng feroxyanua và K₂CO₃ vào nước mềm, trộn chung và đun sôi. Sau đó thêm vàng clorua và đun tiếp, rồi thêm nước, lọc, và điều chỉnh nồng độ.

4.3. Mạ vàng hóa học Mạ vàng hóa học được sử dụng để tạo lớp mạ vàng mỏng, đặc biệt cho các vật cần mạ mỏng hoặc để khử vàng từ dung dịch.

• Thành phần dung dịch điển hình:

    ◦ Dung dịch 1: AuCl₃: 0,4 g/l; KHCO₃: 150 g/l; NaCl: 2 g/l. Thời gian: 3-5 h.

    ◦ Dung dịch 2: AuCl₃: 3,5 g/l; Na₂SO₄: 30 g/l. Thời gian: 5-10 h.

    ◦ Dung dịch 3: AuCl₃: 1,5 g/l; KHCO₃: 100 g/l. Thời gian: 5-10 h.

• Độ dày lớp mạ: Thường nhỏ hơn 0,1 µm nhưng rất bền.

• Nếu cần mạ vàng hóa học lên các kim loại khác, cần mạ lót đồng thau trước.

5. Thu hồi Vàng từ dung dịch cũ hỏng Việc thu hồi vàng từ các dung dịch mạ cũ, hỏng là một phần quan trọng để tái sử dụng kim loại quý này:

• Phương pháp hóa học:

    ◦ Dùng bột kẽm hoặc bột nhôm để khử vàng từ dung dịch xyanua hỏng. Bột vàng thu được sau đó được rửa bằng HNO₃ và hòa tan trong cường toan, rồi rửa sạch bằng dung dịch clorua.

    ◦ Dùng FeSO₄ và dung dịch NaOH 10% (đun nóng đến 60 °C) để kết tủa vàng từ dung dịch xyanua hỏng.

• Phương pháp điện phân: Nếu hàm lượng vàng trong dung dịch còn thấp (khoảng 0,012-0,022%), có thể kết hợp phương pháp điện phân với phương pháp hóa học để thu hồi.

• Cần luôn kiểm tra hàm lượng vàng còn lại trong dung dịch sau khi thu hồi.
Link download full sách tiếng Việt: https://drive.google.com/file/d/10l_3b4dChSMLsP8_LsHbl4jfR_B-8Dzz/view?usp=drive_link