Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến quá trình hình thành lớp mạ hóa học đồng

Qua quá trình nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ diện tích mạ/thể tích dung dịch đến quá trình hình thành lớp mạ hóa học đồng trên composite ΑГ-4в có thể rút ra kết luận rằng, nhiệt độ tối ưu từ 25 ÷ 30oC; Thời gian mạ ngắn nhất là 450 phút để đạt độ dẫn điện của lớp mạ ≥ 1,6.105 S/cm, chiều dày lớp mạ ≥ 6 μm; Tỷ lệ diện tích mạ/thể tích dung dịch tối ưu nằm trong khoảng 2,5/1 ÷ 3/1 (dm2 /L).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến quá trình hình thành lớp mạ hóa học đồng Hóa học và Kỹ thuật môi trường ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LỚP MẠ HÓA HỌC ĐỒNG Đinh Văn Long*, Nguyễn Nhật Huy, Đoàn Tuấn Anh, Phạm Tuấn Anh, Lê Viết Bình, Mai Văn Phước, Ngô Minh Tiến Tóm tắt: Qua quá trình nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ diện tích mạ/thể tích dung dịch đến quá trình hình thành lớp mạ hóa học đồng trên composite ΑГ-4в có thể rút ra kết luận rằng, nhiệt độ tối ưu từ 25 ÷ 30oC; Thời gian mạ ngắn nhất là 450 phút để đạt độ dẫn điện của lớp mạ ≥ 1,6.105 S/cm, chiều dày lớp mạ ≥ 6 μm; Tỷ lệ diện tích mạ/thể tích dung dịch tối ưu nằm trong khoảng 2,5/1 ÷ 3/1 (dm2/L). Từ khóa: Mạ hóa học đồng; Composite AГ-4в. 1. MỞ ĐẦU Vật liệu composite là một trong số vật liệu tiên tiến được ứng dụng khá phổ biến để chế tạo vũ khí. Tiêu biểu phải kể đến là các loại tên lửa cỡ nhỏ như tên lửa chống tăng B72. Hiện nay, loại tên lửa này đã được Việt Nam cải tiến, nâng cấp nên có thể tiêu diệt được các loại xe tăng thế hệ mới, kể cả loại xe tăng có giáp phản ứng nổ. Vỏ tên lửa B72 được chế tạo trên cơ sở composite nền nhựa phenolic cốt sợi thủy tinh mác ΑГ-4в. Vật liệu này có ưu điểm là độ bền cao, rất nhẹ, thuận lợi cho cách đánh của quân đội Việt Nam nhưng nhược điểm là không dẫn được điện. Vấn đề này được khắc phục bằng giải pháp phủ một hoặc nhiều lớp kim loại dẫn điện lên trên bề mặt composite. Cụ thể đối với tên lửa B72, bề mặt phía trong thân vỏ đầu nổ được mạ những lớp kim loại dẫn điện, có vai trò là bộ phận dẫn để điểm hỏa cho tên lửa. Để đảm bảo độ tin cậy thì chiều dày lớp mạ phải ≥ 6 μm, độ dẫn điện phải ≥ 1,6.105 S/cm. a b Hình 1. a) Tên lửa chống tăng B72 cải tiến; b) Thân vỏ đầu nổ tên lửa B72. Hiện tại, mạ hóa học vẫn là phương pháp phổ biến nhất để tạo lớp kim loại trên bề mặt composite nền nhựa. Đối với chức năng dẫn điện, composite thường được mạ hóa học đồng, sau đó có thể mạ điện hóa thêm lớp Ag hoặc Ag-Sb để tăng khả năng dẫn, tránh hiện tượng phóng điện. Trong các cơ sở nghiên cứu hay sản xuất của Bộ Quốc phòng, việc nghiên cứu công nghệ mạ hóa học nói chung hay mạ hóa học đồng nói riêng còn chưa phổ biến. Tuy nhiên, gần đây, việc phát triển nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm một số loại tên lửa cỡ nhỏ cần thiết phải sử dụng công nghệ mạ hóa học này để chế tạo một số chi tiết quan trọng. Vì vậy, mạ hóa học được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ diện tích mạ/thể tích dung dịch đến sự hình thành lớp mạ hóa học đồng trên composite ΑГ-4в sẽ được khảo sát. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Các thiết bị, vật tư nghiên cứu Các thiết bị được sử dụng gồm: tủ sấy 300oC của Trung Quốc, máy cắt mẫu Struers tốc 124 Đ. V. Long, …, N. M. Tiến, “Ảnh hưởng của một số thông số … mạ hóa học đồng.” Nghiên cứu khoa học công nghệ độ cắt từ 100-400 rpm của Đan Mạch, máy khuấy từ gia nhiệt của Trung Quốc. Hóa chất dùng trong thí nghiệm: Na3PO4.12H2O (PA, Đức), Na2CO3 (PA, Đức), Na2SiO3 (PA, Đức), SnCl2.2H2O (PA, Trung Quốc), KMnO4 (PA, Đức), H2C2O4 (PA, Đức), Sn (PA, Trung Quốc), HCl (37%, d=1,1 g/cm3) (PA, Trung Quốc), PdCl2.6H2O (PA, SIGMA-ALDRICH Singapore), NaOH (PA, Đức), CuSO4.5H2O (PA, Đức), HCHO (37 - 41%) (PA, Đức), KNaC4H4O6.4H2O (PA, Đức), nước cất, nước máy sạch. 2.2. Chuẩn bị mẫu Các mẫu compozit AГ-4в được gia công cơ khí đạt kích thước 100  20  2,5 mm và chuẩn bị bề mặt trước khi mạ hóa học theo trình tự các bước như sau [1, 2]: Bước công nghệ Thành phần Điều kiện Tẩy dầu mỡ NaOH 15g/L, Na2CO3 20g/L, 60 oC, 15 ÷ 20 phút Na3PO4.12H2O 20g/L, Na2SiO3 10g/L Tẩm thực KMnO4 130 g/L, NaOH 55 g/L 70 oC, 10 phút Trung hòa H2C2O4 45 g/L 40 oC, 11 phút Nhạy hóa SnCl2.2H2O 50 g/L, HCl 65 ml/L, Sn 25oC, 10 phút 1÷ 2 g/L Hoạt hóa PdCl2.2H2O 2 g/L, HCl 2 ml/L 25oC, 8 phút 2.3. Phương pháp nghiên cứu Sử dụng các phương pháp nghiên cứu khảo sát tính chất lớp mạ gồm: phương pháp cân khối lượng trên cân phân tích điện tử PA214 (Hoa Kỳ) tại Viện Hóa học- Vật liệu; phương pháp đo độ dẫn điện trên thiết bị DLRO-10 (Anh) theo ASTM B193-16 tại Học viện KTQS; phương pháp hiển vi quang học trên thiết bị hiển vi quang học Axio Image A2M (Đức) theo ASTM E3-11 tại Học viện KTQS; phương pháp hiển vi điện tử quét SEM trên thiết bị JMS 6610LV-JED2300, JEOL, Nhật Bản tại Viện Hóa học - Vật liệu; phương pháp thử bền sốc nhiệt trên thiết bị tủ âm sâu Operon (Hàn Quốc) và tủ sấy (Trung Qu ...