Ưu điểm của mạ Sc-CO2

Dựa trên kết quả nghiên cứu của tác giả và các kết quả nghiên cứu khác đã được công bố trên các tạp chí khoa học quốc tế, công nghệ mạ trong môi trường siêu tới hạn CO2 có một số ưu điểm nổi trội như sau:

-Lớp mạ sáng, bóng, nhẵn hơn nhiều so với phương pháp mạ truyền thống. Thậm chí khi với cả lớp mạ có độ dày lớn hơn nhiều lần (hình dưới);

-Kích thước độ hạt có thể đạt đến dưới 10nm;

Ảnh: Kết quả chụp bằng camera và SEM của lớp mạ nickel Sc-CO2 và lớp mạ nickel truyền thống

-Độ cứng của lớp mạ nickel đạt đến trên 700HV, cao gấp đôi so với kết quả phương pháp mạ truyền thống; Độ cứng này đạt được trong môi trường mạ Sc-CO2, chỉ sử dụng dung dịch mạ Watts mà không sử dụng thêm bất kỳ loại phụ gia nào, thậm chí với cả khi không sử dụng Boric axit.

Trong quá trình mạ nickel truyền thống, việc sử dụng các chất phụ gia hữu cơ nhằm mục đích giảm kích thước độ hạt, tăng độ sáng bóng, độ nhẵn bề mặt,..Tuy nhiên, ở trong một số điều kiện làm việc nhất định, ví dụ như trong điều kiện làm việc của khuôn đúc kim loại, nhiệt độ cao của kim loại lỏng gây nên hiện tượng khuếch tán các chất hữu cơ nói trên, và vì vậy, cơ tính của lớp mạ bị giảm đáng kể.

Kết quả đạt được bằng phương pháp mạ Sc-CO2 không sử dụng các chất phụ gia hứa hẹn sẽ đảm bảo cơ tính của lớp mạ nickel ổn định trong cả với các điều kiện làm việc khắc nghiệt.

Ảnh: Độ cứng của lớp mạ nickel trong môi trường Sc-CO2 mà môi trường truyền thống

-Ứng suất bền tới hạn cao hơn ứng suất bền tới hạn của lớp mạ nickel truyền thống;

-Lớp mạ nickel có độ chịu mài mòn cao hơn lớp mạ nickel truyền thống. Điện trở mặt trong dung dịch HCl 1M là 5800ohm-cm2, trong lúc của nickel mạ truyền thống chỉ là 13ohm-cm2;

Ảnh: Kết quả đo ứng suất bền của lớp Ni mạ trong môi trường Sc-CO2 và mạ truyền thống.

Nguồn: Rahman, et al.," Proc. International Conference on Mechanical Engineering, 2005, pp. 28-23

-Đối với các thí nghiệm quá trình mạ Đồng, một trong những ưu điểm nổi trội của phương pháp mạ Sc-CO2 là có thể thực hiện quá trình mạ ở trong các khe hở/lỗ chỉ hàng chục nanomet. Kết quả đạt được là nhờ khả năng khuếch tán của dung dịch mạ trong môi trường Sc-CO2 cao hơn nhiều so với điều kiện mạ truyền thống.

Ảnh: Khả năng thâm nhập của lớp mạ Sc-CO2 (b) cao hơn nhiều so với lớp mạ truyền thống (a)

Nguồn: Shinoda, et al.," Microelectronic Engineering, Vol. 97, pp. 126-129

-Những kết quả nghiên cứu ban đầu về công nghệ mạ sau siêu tới hạn CO2 cho thấy độ cứng của lớp mạ cao hơn hẳn độ cứng của lớp mạ truyền thống. Kích thước độ hạt có thể đạt thấp hơn 50um. Đây là kết quả chưa bao giờ đạt được bằng các phương pháp mạ truyền thống. Quá trình mạ sau siêu tới hạn CO2 cũng không sử dụng bất kỳ một chất phụ gia nào.

Ảnh: Độ cứng tế vi của các lớp mạ nickel khác nhau đo theo tiết diện mặt cắt ngang

-Cả lớp mạ siêu tới hạn CO2 và sau siêu tới hạn CO2 đều được phát hiện là có chứa hàm lượng Carbon. Điều này chưa bao giờ phát hiện trong các lớp mạ nickel bằng phương pháp truyền thống. Đây có thể là yếu tố làm tăng độ cứng của lớp mạ nickel như đã nói trên.