Sự khác biệt giữa mạ giả vàng và mạ vàng thật

Đều là quá trình mạ bằng phương pháp điện phân để tạo lớp mạ màu vàng trên bề mặt chi tiết, tuy nhiên giữa mạ giả vàng và mạ vàng thật hoàn toàn khác biệt từ công nghệ mạ đến đặc tính của lớp mạ. Có thể kể ra một vài điểm khác biệt đáng chú ý như sau:

– Khi mạ vàng thật, dung dịch điện phân chứa ion vàng có thể được pha từ vàng nguyên chất hoặc pha từ muối vàng như potassium gold cyanide – KAu(CN)₂. Ngược lại, dung dịch mạ giả vàng hoàn toàn không chứa ion vàng, tùy thuộc vào công nghệ mạ và màu sắc mong muốn, lớp mạ vàng giả có thể được tạo thành từ hợp kim đồng – kẽm hoặc hợp kim đồng – thiếc – kẽm, có thể kết hợp thêm với lớp phủ keo để chúng có màu vàng sáng bóng trông gần giống như vàng thật.

Chi tiết được mạ vàng (hình trái) và mạ giả vàng (hình phải)
 

– Lớp mạ vàng thật có độ dày khác nhau từ 0.5 đến 2.5 micromet, còn mạ vàng giả thường rất mỏng, chỉ vài nanomet. Do đó, chúng dễ bị trầy xước, bong tróc theo thời gian nên độ bền của lớp mạ vàng giả thấp hơn rất nhiều so với mạ vàng thật.

– Mạ vàng thật có độ sáng bóng và độ tương phản màu sắc cao hơn so với mạ giả vàng. Mạ giả vàng thường nhìn kém sang trọng và tinh tế hơn.

– Giá thành mạ giả vàng rẻ hơn nhiều so với mạ vàng thật, thường chỉ bằng 1/10 hoặc 1/100.

Quy trình công nghệ mạ giả vàng

Tùy theo màu sắc mong muốn, người ta có thể lựa chọn các hệ dung dịch mạ giả vàng khác nhau bằng phương pháp điện phân. Hiện nay, phổ biến nhất là phương pháp mạ bằng dung dịch mạ đồng thau, thành phần chính là ion đồng và kẽm và dung dịch mạ hợp kim đồng – thiếc – kẽm, cả hai dung dịch này đều có tính kiềm và chứa xianua. Màu sắc lớp mạ giả vàng khác nhau được tạo thành tùy thuộc vào các thông số cần kiểm soát của dung dịch mạ như: Tỷ lệ ion kim loại, pH… và các điều kiện vận hành quá trình mạ như: Điện áp, nhiệt độ, thời gian…

Có thể tham khảo quy trình mạ giả vàng tổng quát và một số hướng dẫn như sau:

– Giữa các công đoạn đều có quá trình rửa nước (trừ khi sau xử lý keo). Trước khi mạ đồng xianua, để tăng hiệu suất mạ có thể xử lý qua dung dịch kích hoạt chứa NaCN khoảng 3 – 5 g/L, ngâm trong khoảng 10 – 15 giây ở nhiệt độ phòng.

– Quá trình hoạt hóa có thể sử dụng axit sulfuric 5 – 10 ml/L, ngâm trong khoảng 10 – 15 giây ở nhiệt độ phòng.

– Sau khi mạ giả vàng có thể ngâm qua dung dịch axit boric 10 % để trung hòa kiềm trong các khe sâu của chi tiết mạ.

– Cần phải ly tâm loại hết nước còn lại trên bề mặt chi tiết trước khi qua công đoạn xử lý keo. Nên sử dụng keo dầu (còn được gọi là keo dung môi) để phủ keo cho các chi tiết sau khi mạ giả vàng.

Mạ giả vàng bằng hệ hợp kim tam phân đồng – thiếc– kẽm

So với dung dịch mạ hợp kim đồng – kẽm (đồng thau) thì dung dịch mạ hợp kim tam phân đồng – thiếc – kẽm (Cu-Sn-Zn) sẽ tạo được dãy màu sắc đa dạng và tương đồng với màu của vàng thật hơn. Phổ biến nhất là dung dịch mạ kiềm tính chứa xianua làm tác nhân tạo phức với ion kim loại đồng, thiếc và kẽm.

– Thành phần muối chính: Hợp chất đồng xianua CuCN, muối thiếc stannat Na₂SnO₃ và hợp chất kẽm xianua Zn(CN)₂ là các muối chính cung cấp các ion kim loại, trong dung dịch xianua kiềm:

• Ion đồng tồn tại dưới dạng phức ion: Na₂[Cu(CN)₂]

CuCN + 2NaCN = Na₂[Cu(CN)₂]

• Ion kẽm tồn tại dưới dạng phức Na₂[Zn(CN)₂] và Na₂[Zn(OH)₄]

3Zn(CN)₂ + 2NaCN +4NaOH = 2Na₂[Zn(CN)₂] + Na₂[Zn(OH)₄]

• Ion thiếc tồn tại dưới dạng SnO₃^2- và [Sn(OH)₄]

Na₂SnO₃ = 2Na⁺ + SnO₃^2-

SnO₃^2- + 3H₂O = [Sn(OH)₄]

– Natri xianua: Đây là tác chất phức chính của đồng và kẽm trong dung dịch mạ, có thể giảm hiệu điện thế kết tủa của Cu và Zn để thực hiện cộng kết. Một lượng NaCN tự do nhất định trong bể mạ có tác dụng quan trọng đối với độ ổn định, khả năng phân tán, hòa tan anod và màu sắc của lớp mạ. Tuy nhiên, hiệu suất dòng điện của dung dịch mạ giảm khi hàm lượng NaCN tự do tăng.

Ngoài các thành phần muối chính là CuCN, Zn(CN)₂ và Na₂SnO₃ và tác nhân tạo phức chính là NaCN, dung dịch mà còn chứa các thành phận phụ khác như:

– Kali natri tartrat: Đây là tác nhân tạo phức phụ, mặc dù thành phần này không kiểm soát được sự khử kết tủa của Cu và Zn nhưng chúng có thể hỗ trợ hòa tan anod, giảm hiện tượng thụ động anod và ngăn chặn nguy cơ NaCN bị phân hủy thành HCN độc hại hơn do thụ động anod.

– Dung dịch amoniac, muối amoni clorua: Có vai trò điều chỉnh độ pH của dung dịch mạ, hỗ trợ phối trí của tác chất phức hệ và làm cho màu của lớp phủ sáng hơn trong mạ vàng giả nhị phân (mạ hợp kim Cu-Zn). Amoniac có thể mở rộng phạm vi mạ đều và cũng cung cấp cảm giác sáng bóng cho lớp phủ, nên amoniac được gọi là tác chất bán làm sáng. Hàm lượng amoniac không vượt quá 4 ml/L (thông thường 1-3 ml/L). Khi hàm lượng amoniac cao, lớp mạ sẽ xuất hiện màu trắng vàng. Amoniac dư thừa sẽ gây ra hiện tượng lớp mạ xuất hiện sọc trắng, tím hoặc cam ở các mật độ dòng khác nhau. Khi hàm lượng NaCN tự do trong dung dịch mạ quá thấp và hàm lượng amoniac quá cao thì lớp phủ sẽ chuyển sang màu đen hoặc thậm chí không mạ được.

– Natri hydroxit và natri cacbonat:

Một lượng nhỏ NaOH trong dung dịch mạ giả vàng hợp kim đồng – thiếc – kẽm có thể ngăn chặn sự phân hủy của muối natri stannat Na₂SnO₃, ức chế sự kết tủa thiếc trên catod, và có thể tăng độ pH mà dung dịch amoniac không thể điều chỉnh trên 11,5.

Na₂CO₃ đóng vai trò đệm trong dung dịch mạ, ổn định độ pH, giảm khả năng phản ứng hình thành Na₂CO₃ sinh ra do tương tác giữa NaCN và NaOH trong dung dịch mạ với CO₂ trong không khí.

Đồng xianua, kẽm xianua và muối thiếc stannat
là thành phần chính của dung dịch mạ giả vàng
 

Hóa chất mạ giả vàng một thành phần

Được phát triển trên công nghệ tiên tiến, sản phẩm mạ giả vàng Imitation Gold là sự đột phá về công thức pha chế, mang lại hiệu quả và tiện ích cho người sử dụng.

Với công thức kết hợp hoàn hảo tất cả các thành phần của hệ mạ hợp kim tam phân đồng – thiếc – kẽm, sản phẩm loại bỏ được nhược điểm phải pha trộn nhiều loại hóa chất riêng lẻ như truyền thống. Chỉ cần sử dụng một loại hợp chất duy nhất để pha được dung dịch mạ giả vàng. Có thể tạo được lớp mạ giả vàng 14K, 18K và 20K bằng cách điều chỉnh các thông số vận hành quá trình mạ như:

–  Nhiệt độ dung dịch mạ;

– Thời gian mạ;

– Điện thế;

– Mật độ dòng điện;

– pH dung dịch mạ.

Với công thức độc quyền, hóa chất mạ giả vàng Imitation Gold đã và đang được sử dụng rộng rãi trong công nghệ xử lý bề mặt kim loại nhờ những ưu điểm vượt trội về tính tiện lợi, dễ sử dụng chỉ với một thành phần duy nhất, về độ bền màu và đặc biệt là giá cả.

Hóa chất mạ giả vàng một thành phần Imitation Gold
 

Như vậy, mặc dù so với mạ vàng thật, mạ giả vàng vẫn có nhược điểm về độ bền cơ học, độ sáng bóng và độ chính xác màu sắc. Nhưng với sự phát triển của công nghệ, sản phẩm hóa chất mạ giả vàng một thành phần Imitation Gold đã ra đời, giúp đơn giản hóa quy trình và mang lại hiệu quả tốt hơn. Đặc biệt, hóa chất mạ giả vàng dựa trên công thức hợp kim tam phân đồng-kẽm-thiếc cho phép tạo ra các màu sắc gần giống vàng thật nhất.

 

Tài liêu tham khảo:

Hariyanti, Electroplating of Cu-Sn alloys and compositionally modulated multilayers of Cu-Sn-Zn-Ni alloys on mild steel substrate, 2007.

Lucica Picincu, The electrodeposition of Cu-Zn-Sn alloys from alkaline, University of Southampton, 2000.