Mạ niken là gì? Công nghệ, Quy trình và Ứng dụng trong đời sống

Chu Văn An

Các công nghệ mạ niken hiện nay rất đa dạng với nhiều phương pháp khác nhau như mạ niken điện phân, mạ niken hóa học và các biến thể như mạ niken đánh bóng, mạ niken mờ và mạ niken đen, mỗi phương pháp đều mang lại những ưu điểm và ứng dụng riêng trong nhiều lĩnh vực từ công nghiệp ô tô, điện tử đến đồ gia dụng và trang trí.

1. Tìm hiểu về niken và tính chất vật lý của nó

Niken là một nguyên tố hóa học kim loại, ký hiệu là Ni và số 28 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Đây là kim loại màu trắng bạc với những đặc tính nổi bật như dễ rèn, dễ đánh bóng, dễ cán mỏng và niken không tan trong kiềm hoặc hầu hết các axit. Khoảng được sử dụng để sản xuất thép không gỉ, 12% được sử dụng cho “siêu hợp kim” và 23% còn lại được sử dụng trong sản xuất thép, pin sạc, chất xúc tác và các hóa chất khác, tiền đúc, sản phẩm đúc và tấm kim loại. Nhật Bản được coi là quốc gia tiêu thụ niken lớn nhất thế giới, cho thấy tầm quan trọng của kim loại này trong nền công nghiệp hiện đại.

2. Nguyên lý mạ niken

Mạ niken là quá trình sử dụng dòng điện và hóa chất mạ để tạo ra lớp niken bảo vệ trên bề mặt vật liệu. Mục đích chính của quá trình này là tăng khả năng chống chịu và mài mòn, giúp kim loại đạt được tuổi thọ tối đa trong quá trình sử dụng. Mạ niken được coi là cách tốt nhất để ngăn chặn quá trình oxy hóa bề mặt của các kim loại như sắt, thép không gỉ, thép, gang, antimon và đặc biệt là mạ đồng trong các thiết bị điện. Mạ niken tạo lớp phủ bên ngoài có độ bám dính cao, độ cứng tốt, dẫn điện hiệu quả, không bong tróc, không rỉ sét và còn có khả năng chống trầy xước, từ đó giúp bảo vệ hiệu quả bề mặt kim loại trong mọi điều kiện môi trường, kể cả những điều kiện khắc nghiệt nhất.

3. Công nghệ mạ niken hiện đại

3.1. Mạ niken điện phân

Mạ niken điện phân (Nickel Electroplating) là kỹ thuật mạ sử dụng dòng điện để phủ một lớp niken mỏng lên bề mặt vật liệu kim loại dẫn điện. Mạ niken điện phân được chia thành hai loại chính là mạ niken trang trí và mạ niken đen, mỗi loại có những ứng dụng riêng biệt tùy theo yêu cầu cụ thể của sản phẩm.

Mạ niken điện phân trang trí thường được áp dụng cho các sản phẩm tiêu dùng như đồ gia dụng, thiết bị y tế, phụ tùng xe máy, xe đạp và các bộ phận trong ngành công nghiệp ô tô.

Mạ niken cho thiết bị y tế

3.2. Mạ niken hóa học

Mạ niken hóa học hay còn gọi là mạ niken điện phân là phương pháp mạ không sử dụng dòng điện mà chỉ sử dụng hóa chất để tạo ra lớp phủ niken trên bề mặt vật liệu. Phương pháp này áp dụng phản ứng hóa học giữa các hợp chất, trong đó quá trình oxi hóa khử diễn ra dưới tác dụng của chất xúc tác khiến lớp niken kết tủa trên bề mặt kim loại. Mạ niken hóa học được đánh giá cao nhờ khả năng tạo ra một lớp phủ đồng nhất trên bề mặt vật liệu cho dù hình dạng phức tạp đến đâu, điều mà mạ điện phân không thể dễ dàng đạt được.

4. Quá trình mạ niken

Bước 1: Chuẩn bị bề mặt vật liệu

Quá trình mạ niken bắt đầu từ việc chuẩn bị bề mặt vật liệu một cách cẩn thận, đây là bước quan trọng quyết định chất lượng của lớp mạ sau này.

Bước 2: Tiến hành mạ niken

Đối với mạ niken điện phân, vật liệu cần mạ được gắn vào cực âm, còn kim loại mạ (niken) được gắn vào cực dương của nguồn điện trong dung dịch điện môi. Lúc này, cực dương của nguồn điện sẽ hút các electron trong quá trình oxy hóa và giải phóng các ion kim loại dương. Dưới tác dụng của lực tĩnh điện, các ion dương này sẽ di chuyển về cực âm, tại đây chúng nhận lại các electron trong quá trình oxi hóa khử, tạo thành một lớp kim loại trên bề mặt vật được mạ.

Đối với mạ niken hóa học, quá trình được thực hiện không sử dụng dòng điện hoặc cực dương niken mà chỉ sử dụng hóa chất là dung dịch mạ niken có khả năng kháng tạp chất cao. Quá trình này thường được thực hiện ở nhiệt độ từ 82 đến 93 độ C, đảm bảo lớp mạ niken không bị bong tróc trong quá trình hoạt động.

Bước 3: Kiểm tra và hoàn thiện

Sau khi quá trình mạ niken hoàn tất, sản phẩm cần được rửa sạch để loại bỏ hết các hóa chất còn sót lại trên bề mặt. Rửa sản phẩm sau khi mạ được thực hiện bằng nước sạch, sau đó sấy khô để đảm bảo chất lượng mạ tốt nhất. Trong một số trường hợp cần phủ thêm lớp 2K lên bề mặt sản phẩm để tăng cường khả năng bảo vệ và độ bền cho lớp mạ. Cuối cùng, sản phẩm cần được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo lớp mạ đạt chất lượng yêu cầu.

5. Ứng dụng mạ niken trong công nghiệp và đời sống

Nhờ những lợi ích vượt trội mà mạ niken đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống.

Trong ngành ô tô, xe máy, mạ niken được dùng để bảo vệ, trang trí các bộ phận như ống xả, lốc máy, bánh xe và nhiều chi tiết khác, giúp tăng độ bền, vẻ đẹp cho các sản phẩm này.

Trong ngành điện và điện tử, mạ niken được áp dụng cho các bộ phận như tủ điện, tiếp điểm và dây điện, nhằm cải thiện tính dẫn điện và bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn.

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta có thể bắt gặp những sản phẩm mạ niken như vòi nước, thiết bị nhà bếp, đồ trang trí nội thất và nhiều vật dụng khác.

Trong lĩnh vực y tế, mạ niken được sử dụng cho các thiết bị y tế và dụng cụ phẫu thuật, giúp chúng kháng khuẩn và dễ dàng khử trùng.

Trong công nghiệp nặng, mạ niken được ứng dụng cho các bộ phận máy công nghiệp, con lăn, con lăn và các thiết bị chịu tải nặng khác, giúp tăng độ bền và tuổi thọ của các thiết bị này trong điều kiện làm việc khắc nghiệt.

Mạ niken được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

Mạ niken là công nghệ xử lý bề mặt kim loại đã được chứng minh là có hiệu quả và phổ biến trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống hàng ngày. Từ việc bảo vệ các bộ phận máy khỏi bị ăn mòn, mài mòn cho đến nâng cao tính thẩm mỹ và tính dẫn điện, mạ niken đã góp phần không nhỏ nâng cao chất lượng và tuổi thọ của nhiều sản phẩm kim loại. Với nhiều phương pháp khác nhau như mạ niken điện phân, mạ niken hóa học và các biến thể như mạ niken đánh bóng, mạ niken mờ và mạ niken đen, công nghệ này đáp ứng đa dạng nhu cầu, yêu cầu kỹ thuật của nhiều ứng dụng khác nhau.

6. Một số hóa chất thông dụng trong ngành xi mạ

6.1. Kẽm Xyanua – Zn(CN)₂ (Kẽm Xyanua)

Chủ yếu được sử dụng trong quá trình Mạ kẽm Cyanide để bảo vệ kim loại khỏi rỉ sét. Tạo ra lớp mạ kẽm sáng bóng, bám dính chắc chắn và có độ bền cơ học cao. Được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô, máy móc, thiết bị gia dụng và linh kiện kim loại.

Đặc điểm:

Hòa tan trong dung dịch kiềm, giúp tạo môi trường thuận lợi cho quá trình điện phân.

Giúp lớp mạ kẽm có độ bám dính, độ mịn và độ bóng tốt so với mạ kẽm axit.

Có độc tính cao do hàm lượng xyanua, cần có biện pháp đảm bảo an toàn nghiêm ngặt khi sử dụng.

>>>XEM THÊM:Kẽm xyanua Zn(CN)2 55%, Hàn Quốc, 15kg/thùng

6.2. Polyetylen Glycol (PEG 4000)

PEG 4000 là chất hoạt động bề mặt, được sử dụng làm chất phụ gia trong mạ đồng, niken, kẽm và crom. Giúp ổn định dung dịch mạ, kiểm soát tốc độ kết tủa của kim loại, từ đó nâng cao chất lượng lớp phủ. Dùng để tạo độ bóng cho lớp mạ, hạn chế hình thành bọt khí và các khuyết tật trên bề mặt kim loại.

Đặc điểm:

Có khả năng phân tán tốt, giúp lớp mạ đồng đều và mịn hơn.

Không gây độc tính lớn, dễ phân hủy sinh học và ít ảnh hưởng đến môi trường.

Có thể kết hợp với các chất phụ gia khác để nâng cao độ bóng và độ bám dính của lớp phủ.

>>>XEM THÊM:Polyethylene glycol (PEG 4000), Hàn Quốc, 20kg/bao

6.3. Niken Sulfate Hexahydrat – NiSO₄·6H₂O (Niken Sulfate ngậm nước)

Là một trong những hóa chất chính trong quá trình mạ niken. Dùng để tạo lớp mạ niken bảo vệ bề mặt kim loại, giúp tăng độ bền, chống ăn mòn và tạo độ sáng bóng. Được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô, điện tử, thiết bị y tế và trang trí kim loại.

Đặc điểm:

Có màu xanh, dễ tan trong nước, giúp tạo môi trường điện phân ổn định.

Cung cấp ion Ni2⁺ để lớp mạ niken có chất lượng cao, chắc chắn và sáng bóng.

Khi kết hợp với các chất phụ gia khác, đặc tính của lớp phủ có thể được điều chỉnh (bóng, mịn, cứng hoặc dẻo).

Cần phải kiểm soát chặt chẽ nồng độ trong bể mạ để đảm bảo hiệu suất và chất lượng lớp phủ.

>>>XEM THÊM:Niken sunfat hexahydrat NiSO4.6H2O 98%, Đài Loan, 25kg/bao

Với ưu điểm vượt trội về khả năng chống ăn mòn, tăng độ bền và nâng cao tính thẩm mỹ, mạ niken đã và đang là lựa chọn hàng đầu trong xử lý bề mặt kim loại cho nhiều ngành công nghiệp.