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

1. Tìm hiểu về niken và các đặc tính vật lý

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

2. Nguyên lý của mạ niken

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

3. Các công nghệ mạ niken hiện đại

3.1. Mạ niken điện phân

Mạ niken điện phân (Nickel Electroplating) là kỹ thuật xi mạ sử dụng dòng điện để phủ một lớp niken mỏng lên bề mặt của các vật liệu kim loại dẫn điện. Mạ niken điện phân được chia thành hai dạng chính là mạ niken trang trí và mạ niken đen, mỗi loại đều 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 dụng cụ gia đình, thiết bị y tế, phụ tùng xe máy và xe đạp cùng các bộ phận trong ngành ô tô. 

Mạ niken cho thiết bị y tế

3.2. Mạ niken hóa học

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

4. Quy trình mạ niken

Bước 1: Chuẩn bị bề mặt vật liệu

Quá trình mạ niken bắt đầu bằng việc chuẩn bị bề mặt vật liệu một cách kỹ lưỡng, 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 (catot), trong khi kim loại mạ (niken) được gắn vào cực dương (anot) của nguồn điện trong dung dịch điện môi. Lúc này, cực dương của nguồn điện sẽ hút các electron trong quá trình oxi 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, hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật được mạ.

Đối với mạ niken hóa học, quá trình được thực hiện không sử dụng dòng điện hay các niken dương cực mà chỉ sử dụng hóa chất là các dung dịch mạ niken có khả năng chịu 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 suốt quá trình vận hành

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. Việc rửa sạch sản phẩm sau mạ được thực hiện bằng nước sạch, sau đó tiến hành sấy khô để đảm bảo chất lượng xi mạ được tốt nhất. Một số trường hợp còn cần phủ thêm lớp 2K lên bề mặt sản phẩm để tăng cường khả năng bảo vệ và độ bền của lớp mạ. Cuối cùng, sản phẩm cần được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo lớp mạ đạt chất lượng theo yêu cầu đã đề ra.

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

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

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

Trong ngành điện - điện tử, mạ niken được áp dụng cho các linh kiện như tủ điện, các tiếp điểm và dây dẫn, nhằm cải thiện khả năng dẫn điện và bảo vệ chúng khỏi sự ăn mòn.

Trong đời sống hàng ngày, chúng ta có thể bắt gặp các sản phẩm được mạ niken như vòi nước, dụng cụ 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 có khả năng kháng khuẩn và dễ dàng tiệt trùng. 

Trong ngành công nghiệp nặng, mạ niken được áp dụng cho các chi tiết máy công nghiệp, lô trục, con lăn và các thiết bị chịu tải trọng lớn, giúp tăng cường độ bền và tuổi thọ cho các thiết bị này trong điều kiện làm việc khắc nghiệt.

Mạ niken được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

Mạ niken là một công nghệ xử lý bề mặt kim loại đã được chứng minh là hiệu quả và phổ biến trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống hàng ngày. Từ việc bảo vệ các chi tiết máy móc khỏi sự ăn mòn và mài mòn, đến việc nâng cao tính thẩm mỹ và khả năng dẫn điện, mạ niken đã đóng góp đáng kể vào việc cải thiện 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, cùng các biến thể như mạ niken bóng, mạ niken mờ và mạ niken đen, công nghệ này đáp ứng được đa dạng nhu cầu và yêu cầu kỹ thuật của nhiều ứng dụng khác nhau.

6. Một số hóa chất phổ biến ngành xi mạ

6.1. Zinc Cyanide – Zn(CN)₂ (Xyanua kẽm)

Được sử dụng chủ yếu trong quy trình xi mạ kẽm xyanua (Zinc Cyanide Plating) để bảo vệ kim loại khỏi gỉ sét. Tạo lớp mạ kẽm sáng, bám chắc, có độ bền cơ học cao. Ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất ô tô, máy móc, đồ 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 tốt, mịn và bóng hơn so với mạ kẽm axit.

Có độc tính cao do chứa xyanua, cần có biện pháp an toàn nghiêm ngặt khi sử dụng.

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

6.2. Polyethylene Glycol (PEG 4000)

PEG 4000 là một chất hoạt động bề mặt, được sử dụng làm chất phụ gia trong xi mạ đồng, niken, kẽm, crôm. Giúp ổn định dung dịch mạ, kiểm soát tốc độ kết tủa của kim loại, từ đó cải thiện chất lượng lớp phủ. Được sử dụng để tạo độ bóng cho lớp mạ, hạn chế sự hình thành bọt khí và 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 hại lớn, dễ dàng phân hủy sinh học, ít ảnh hưởng đến môi trường.

Có thể kết hợp với các chất phụ gia khác để cải thiện độ bóng và khả năng bám dính của lớp mạ.

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

6.3. Nickel Sulfate Hexahydrate – NiSO₄·6H₂O (Niken Sunfat ngậm nước)

Là một trong những hóa chất chủ yếu trong quy trình xi mạ niken (Nickel Plating). Dùng để tạo lớp mạ niken bảo vệ bề mặt kim loại, giúp tăng độ bền, chống ăn mòn và tạo độ bóng. Được sử dụng trong các ngành công nghiệp ô tô, điện tử, thiết bị y tế và trang trí kim loại.

Đặc điểm:

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

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

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

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

>>>XEM THÊM:Nickel sulfate hexahydrate NiSO4.6H2O 98%, Đài Loan, 25kg/bao

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