Các Loại Dung Dịch Mạ Niken Hóa Học Phổ Biến

Mạ Niken hóa học (Electroless Nickel Plating – EN) là một phương pháp xử lý bề mặt phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất ô tô, điện tử, hàng không vũ trụ cho đến dầu khí, y tế… Lớp mạ Niken hóa học không chỉ mang lại khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, mà còn gia tăng độ cứng, chống mài mòn và cải thiện tính chất cơ lý cho bề mặt vật liệu.

Để đáp ứng nhu cầu đa dạng của các ứng dụng, nhiều loại dung dịch mạ Niken hóa học đã được phát triển, mỗi loại lại có những đặc điểm và ưu nhược điểm riêng. Bài viết này sẽ giới thiệu về các loại dung dịch mạ EN phổ biến nhất, phân loại dựa trên các tiêu chí chính như hàm lượng phốt pho, dải nhiệt độ hoạt động và pH của dung dịch.

1. Phân loại theo hàm lượng phốt pho

Hàm lượng phốt pho (P) là yếu tố quan trọng quyết định đến tính chất của lớp mạ Niken hóa học. Dựa trên hàm lượng P, có thể chia thành các loại dung dịch mạ EN sau:

• Dung dịch mạ Niken hóa học hàm lượng phốt pho thấp (Low P): Hàm lượng P trong khoảng 1.3-4%. Lớp mạ Low P có cấu trúc tinh thể, độ cứng cao (700-800 HV, sau xử lý nhiệt có thể đạt trên 1050 HV), khả năng chống mài mòn tốt. Ứng dụng cho các chi tiết chuyển động, chịu mài mòn cao như khuôn mẫu, bánh răng, trục khuỷu…

• Dung dịch mạ Niken hóa học hàm lượng phốt pho trung bình thấp (Medium Low P): Hàm lượng P trong khoảng 4-7%. Lớp mạ Medium Low P có độ cứng và khả năng chống ăn mòn cân bằng, được sử dụng rộng rãi trong các chi tiết cơ bản, yêu cầu khả năng bảo vệ chống ăn mòn tốt. Tiêu chuẩn phun muối thường yêu cầu tối thiểu 72 giờ mà không có bất kỳ dấu hiệu ăn mòn nào.

• Dung dịch mạ Niken hóa học hàm lượng phốt pho trung bình cao (Medium High P): Hàm lượng P trong khoảng 7-11%. Lớp mạ Medium High P có khả năng chống ăn mòn tốt hơn so với Medium Low P, đồng thời vẫn giữ được độ cứng ở mức chấp nhận được. Ứng dụng cho các chi tiết cần khả năng chống ăn mòn cao hơn, ví dụ như các chi tiết trong ngành dầu khí, hóa chất…

• Dung dịch mạ Niken hóa học hàm lượng phốt pho cao (High P): Hàm lượng P lớn hơn 11%. Lớp mạ High P có cấu trúc vô định hình, khả năng chống ăn mòn vượt trội, có thể chịu được phun sương muối tối thiểu 120 giờ. Ứng dụng cho các chi tiết yêu cầu khả năng chống ăn mòn cực cao, ví dụ như các chi tiết trong môi trường biển, thiết bị y tế…

• Dung dịch mạ Niken hóa học không chứa phốt pho (Pure Ni): Loại dung dịch này sử dụng các chất khử khác thay cho NaH2PO2, ví dụ như DMAB, hydrazine… Lớp mạ Pure Ni có độ tinh khiết cao, độ dẫn điện tốt, thường được sử dụng trong các ứng dụng điện tử, vi điện tử…

2. Phân loại theo dải nhiệt độ hoạt động

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ mạ, hiệu suất bể mạ và tính chất lớp mạ. Dựa trên dải nhiệt độ hoạt động, có thể chia thành các loại dung dịch mạ EN sau:

• Dung dịch mạ nhiệt độ thấp (Low Temperature): Hoạt động ở nhiệt độ khoảng 30°C. Loại dung dịch này thường được sử dụng làm lớp mạ lót (strike plating) cho các linh kiện nhựa (POP – Plating on Plastic), gốm sứ… Lớp mạ strike plating có tác dụng tạo bề mặt dẫn điện cho các linh kiện không dẫn điện, trước khi tiến hành các lớp mạ điện tiếp theo.

• Dung dịch mạ nhiệt độ trung bình (Medium Temperature): Hoạt động ở nhiệt độ khoảng 60-65°C. Loại dung dịch này thường được sử dụng cho các mạch LDS (Laser Direct Structuring), MID (Molded Interconnect Device).

• Dung dịch mạ nhiệt độ cao (High Temperature): Hoạt động ở nhiệt độ 80-90°C. Đây là loại dung dịch mạ EN phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp.

3. Phân loại theo pH

pH của dung dịch mạ ảnh hưởng đến tốc độ mạ, hiệu suất bể mạ, tính chất lớp mạ và độ ổn định của dung dịch. Dựa trên pH, có thể chia thành hai loại dung dịch mạ EN chính:

• Dung dịch mạ acid: Hoạt động ở pH 4.5-5.0. Đây là loại dung dịch mạ EN phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp.

• Dung dịch mạ kiềm: Hoạt động ở pH 8.5-9.5. Loại dung dịch này thường được sử dụng ở nhiệt độ thấp, chủ yếu để mạ lót (strike plating) cho các linh kiện POP, hoặc mạ lên sợi vải/polymer trong sản xuất EMI (Electromagnetic Shielding Film).

4. Lựa chọn dung dịch mạ Niken hóa học phù hợp

Việc lựa chọn dung dịch mạ EN phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:

• Tính chất của vật liệu nền: Vật liệu nền là kim loại, hợp kim, nhựa hay gốm sứ?

• Yêu cầu về tính chất lớp mạ: Độ cứng, khả năng chống ăn mòn, khả năng chống mài mòn, độ dày lớp mạ…

• Điều kiện vận hành bể mạ: Nhiệt độ, pH, tốc độ khuấy trộn…

• Yêu cầu về môi trường: Các tiêu chuẩn RoHS, REACH…

Việc lựa chọn dung dịch mạ EN phù hợp là rất quan trọng, nó quyết định đến chất lượng lớp mạ, hiệu quả sản xuất và khả năng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. Do đó, cần tìm hiểu kỹ các đặc điểm của từng loại dung dịch mạ EN, đồng thời tham khảo ý kiến của các chuyên gia, nhà cung cấp hóa chất để lựa chọn được loại dung dịch phù hợp nhất.