Những đặc tính hữu ích của lớp mạ đồng

Dưới đây là 5 đặc tính hữu ích của lớp mạ đồng trong các ứng dụng:

Tính linh hoạt và độ bền

Một trong những đặc tính quan trọng của đồng là tính dẻo. Vật liệu đồng có thể hoạt động hoàn hảo đối với các chi tiết cần qua các công đoạn gia công xử lý tiếp theo sau. Việc uốn cong, vặn xoắn hoặc các quá trình cơ học khác không làm bong tróc lớp mạ đồng trên bề mặt chi tiết. Do đó, việc mạ đồng không ảnh hưởng đến tính năng mà còn giúp tăng tuổi thọ của các bộ phận, chi tiết.

Nhờ tính dẻo cao nên việc vặn xoắn
không làm bong tróc lớp mạ đồng

Bảo vệ chống ăn mòn

Đồng ổn định về mặt hóa học và chống ăn mòn trong hầu hết các trường hợp. Chất lượng này làm cho nó trở thành sự lựa chọn hoàn hảo để mạ điện vì lớp đồng có thể bảo vệ vật liệu cơ bản có thể dễ bị ăn mòn hơn. Mặc dù trong những điều kiện khắc nghiệt nhất thì đồng cũng bị ăn mòn, nhưng đó là một lựa chọn khả thi cho nhiều ứng dụng thông thường.

Độ dẫn điện

Đồng là chất dẫn điện và nhiệt rất tốt, chỉ đứng sau kim loại bạc. Đó là một trong những đặc tính nổi bật của nó và đó là lý do tại sao các ứng dụng của nó chủ yếu xoay quanh ngành công nghiệp điện tử. Ngay cả khi lõi kim loại không phải là chất dẫn điện tốt, lớp đồng có thể mang lại cho nó chất lượng đó và đáp ứng các yêu cầu của ứng dụng của sản phẩm.

 

Hiệu quả chi phí

Ngoài những đặc tính nổi bật trên, đồng vẫn là một trong những kim loại dẫn điện rẻ nhất trên hành tinh. Hơn nữa, quy trình mạ đồng điện phân bằng dung dịch mạ đồng sunfat cũng đơn giản, điều này càng làm tăng thêm tính khả dụng của công nghệ này.

Những ứng dụng chính của mạ đồng trong công nghiệp

Mạ đồng bằng phương pháp điện phân được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau nhờ các tính chất hóa học, cơ học và điện. Dưới đây là 4 lĩnh vực công nghiệp chính mà đồng đóng vai trò không thể thiếu.

Dây điện

Phần lớn đồng được xử lý ngày nay được sử dụng làm dây điện trên toàn cầu. Trên thực tế, nó chiếm khoảng 60 % lượng đồng sử dụng trên toàn cầu. Độ dẫn điện tuyệt vời cùng với tính dẻo tự nhiên của đồng mang lại cho dây điện sự linh hoạt và khả năng truyền tải mà chúng cần hoạt động tối ưu.

Điện tử

Cũng giống như hệ thống dây điện, các linh kiện điện tử như bảng mạch và rơle cũng sử dụng đồng vì đây là sự lựa chọn vật liệu khả thi mang lại khả năng dẫn điện tốt nhất với mức giá cạnh tranh nhất.

Ngoài tính dẫn điện, khả năng dẫn nhiệt của đồng cũng khá cao. Các linh kiện điện tử hiện đại rất nhỏ gọn và cần có sự cân nhắc đặc biệt để tránh quá nhiệt. Mạ đồng giúp tăng cường khả năng dẫn nhiệt của vật liệu và có thể hoạt động như một bộ tản nhiệt hoặc tản nhiệt để giữ các thiết bị điện tử ở nhiệt độ hoạt động bình thường.

Ô tô

Thị trường ô tô luôn sử dụng đồng cho hệ thống dây điện, linh kiện bên trong và các tính năng điện tử khác.

Linh kiện trong các động cơ ô tô
được mạ đồng để bảo vệ bề mặt

Đồng ngày càng trở nên quan trọng hơn trong lĩnh vực ô tô khi các động cơ điện đang thay thế động cơ đốt trong, đặc biệt là lĩnh vực xe ô tô điện. Hơn nữa, các cuộn dây, cuộn dây bên trong và nhiều bộ phận khác bên trong bất kỳ động cơ điện nào cũng như các bộ phận phụ trợ của nó đều cần một lớp đồng để đảm bảo độ bền và hiệu suất hoàn hảo.

Năng lượng tái tạo

Đồng là kim loại dẫn điện hiệu quả thứ hai. Kim loại đầu tiên là bạc, nhưng nó thực sự đắt tiền và không khả thi cho các ứng dụng quy mô lớn. Đối với năng lượng tái tạo, giải pháp mạ đồng đóng một vai trò khá quan trọng để đảm bảo mục đích giảm thiểu tổn thất truyền tải. Đồng có độ dẫn điện thấp hơn và là lựa chọn lý tưởng nhất vì nó không ảnh hưởng đến chi phí chung của toàn bộ dự án.

Thành phần của dung dịch mạ đồng sunfat

Trong công nghệ mạ đồng bằng phương pháp điện phân, người ta có thể dùng chọn các công nghệ mạ khác nhau tùy thuộc vào các yếu tố như:

• Đặc điểm về hình dạng và vật liệu nền của chi tiết cần được xử lý mạ đồng
• Các yêu cầu về đặc tính của lớp mạ đồng phủ trên bề mặt chi tiết như: màu sắc, độ bóng
• Mục đích chính của việc mạ đồng là tạo bề mặt trang trí cho chi tiết hay để tạo lớp mạ đồng lót trước khi mạ các công đoạn tiếp theo sau
• Yêu cầu khác như: Khả năng tác động tới môi trường của công nghệ mạ, quá trình xử lý nước thải…

 

Mạ đồng bằng phương pháp điện phân có thể được thực hiện bằng các dung dịch điện phân có thành phần khác nhau:

• Dung dịch mạ đồng tính kiềm: Thành phần chính cung cấp ion đồng cho quá trình điện phân là đồng xyanua (copper cyanide – CuCN).
• Dung dịch mạ đồng tính kiềm nhẹ: Thành phần chính cung cấp ion đồng cho quá trình điện phân là đồng pyrophotphat (copper pyrophosphate – Cu₂P₂O₇).
• Dung dịch mạ đồng tính axit: Đồng sunfat hoặc đồng fluoroborat là nguồn cung cấp ion đồng cho quá trình mạ.

Công nghệ mạ đồng từ đồng sunfat
là một trong những lựa chọn ưu tiên hàng đầu

Giữa 3 hệ dung dịch điện phân mạ đồng khác nhau, dung dịch mạ đồng tính axit là giải pháp thường được chọn lựa vì tính đơn giản hơn, hiệu quả hơn và chính xác hơn so với các dung dịch mạ tính kiềm. Trong thực tế, công nghệ mạ đồng từ đồng sunfat là lựa chọn phổ biến nhất, dung dịch điện phân này chứa 3 thành phần vô cơ chính như sau:

• Đồng sunfat (Copper sulfate – CuSO₄): Là nguồn cung cấp ion đồng (Cu²⁺)
• Axit sulfuric (H₂SO₄): Có vai trò là dung dịch dẫn điện và hoạt động như chất mang điện.
• Ion clorua (Cl^-): Sự kết hợp của ion Cl^- với các chất hữu cơ tạo thành phức hợp làm chậm tốc độ mạ trên các khu vực chọn lọc.

Trong dung dịch mạ, các chất hữu cơ đóng vai trò là các phụ gia quan trọng dùng để kiểm soát được tốc độ mạ, tạo được lớp mạ có độ bằng phẳng, độ bóng cao.

Ưu điểm của công nghệ mạ đồng sunfat

Nhìn chung, công nghệ mạ đồng sunfat được xem là lựa chọn tốt hơn từ mọi góc độ vì chúng tiết kiệm chi phí hơn, linh hoạt hơn và cực kỳ dễ kiểm soát. Hơn nữa, dung dịch axit thậm chí có thể chịu được mật độ dòng điện cao, nhờ đó có khả năng tạo được lớp mạ đồng dày hơn, đây là yêu cầu cơ bản cho nhiều ứng dụng trong đó độ bền là tiêu chí quan trọng.

Một đặc điểm quan trọng khác cần lưu ý là hiệu quả chi phí tổng thể của quy trình công nghệ. Đồng sunfat là một hóa chất phổ biến và rất dễ mua, không có những quy định nghiêm ngặt về việc sử dụng, bảo quản tương tự như hóa chất đồng xyanua (loại dùng trong dung dịch mạ đồng tính kiềm).

Mặt khác, các sản phẩm phụ của toàn bộ quá trình cũng vô hại và có thể dễ dàng xử lý bằng công nghệ xử lý nước thải đơn giản.

Tóm lại, mạ đồng là một công nghệ quan trọng và không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại nhờ nhiều ưu điểm nổi trội như tính chất cơ học tốt, khả năng chống ăn mòn, dẫn điện, dẫn nhiệt hiệu quả. Trong đó, công nghệ mạ đồng từ dung dịch đồng sunfat axit là giải pháp phổ biến và ưu tiên hàng đầu hiện nay.