Trong ngành điện tử và xi mạ, “dung dịch đệm cân bằng pH (buffer solution)” đóng vai trò cực kỳ quan trọng để duy trì pH ổn định trong quá trình mạ, tẩy, làm sạch hoặc xử lý bề mặt kim loại. Dưới đây là tổng quan chi tiết để bạn dễ hiểu
1. Khái niệm dung dịch đệm (buffer solution)
- Dung dịch đệm là hỗn hợp gồm axit yếu và muối của nó (hoặc bazơ yếu và muối của nó) có khả năng chống lại sự thay đổi pH khi thêm một lượng nhỏ acid hay base.
- Trong xi mạ và điện tử, pH ổn định giúp:
- Tốc độ mạ đồng đều.
- Giảm hiện tượng kết tủa/hỏng lớp mạ.
- Bảo vệ linh kiện và bo mạch khỏi ăn mòn.
2. Các loại dung dịch đệm thường dùng
| Loại dung dịch đệm | Thành phần chính | Khoảng pH duy trì | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|
| Dung dịch đệm axetat (Acetate buffer) | CH₃COOH + CH₃COONa | 3.6 – 5.6 | Ổn định pH trong mạ nickel, mạ thiếc, xử lý đồng |
| Dung dịch đệm phosphat (Phosphate buffer) | NaH₂PO₄ + Na₂HPO₄ | 6.0 – 8.0 | Dùng trong xử lý mạ đồng, mạ vàng, linh kiện điện tử |
| Dung dịch đệm borat (Boric buffer) | H₃BO₃ + Na₂B₄O₇ | 7.5 – 9.0 | Thường dùng trong mạ nickel, mạ kẽm (acid/kiềm) |
| Dung dịch đệm citrate (Citric buffer) | C₆H₈O₇ + Na₃C₆H₅O₇ | 3.0 – 6.2 | Xi mạ vàng, bạc, đồng; tăng độ bóng lớp mạ |
| Dung dịch đệm amoniac (Ammonium buffer) | NH₄Cl + NH₄OH | 8.5 – 10.0 | Mạ bạc, mạ thiếc, hoặc dung dịch rửa mạch điện tử |
| Dung dịch đệm tartrat (Tartrate buffer) | C₄H₆O₆ + Na₂C₄H₄O₆ | 4.0 – 6.0 | Mạ đồng hoặc đồng-niken không độc hại |
3. Vai trò cụ thể trong từng lĩnh vực
🔹 Trong ngành điện tử:
- Dùng trong rửa linh kiện, bo mạch, wafer bán dẫn để ổn định pH dung dịch tẩy và loại bỏ ion kim loại.
- Trong tẩy mỡ điện tử, dung dịch đệm giữ pH 9–10 giúp chất hoạt động bề mặt hoạt động ổn định.
- Trong dung dịch mạ vàng / thiếc / đồng không điện (electroless plating), buffer giúp duy trì tốc độ phản ứng đều và ngăn kết tủa muối kim loại.
🔹 Trong ngành xi mạ:
- pH quyết định độ bóng, độ bám và cấu trúc tinh thể của lớp mạ.
- Ví dụ:
- Mạ nickel sáng cần pH 3.8–4.5 → dùng đệm axetat hoặc borat.
- Mạ vàng cần pH 6.0–7.0 → dùng đệm phosphat hoặc citrate.
- Mạ đồng kiềm (alkaline copper plating) cần pH 8–9 → dùng đệm amoniac.
4. Lưu ý khi sử dụng dung dịch đệm trong công nghiệp
- Phải chọn loại đệm phù hợp với kim loại mạ – tránh phản ứng phụ.
- Dung dịch đệm chỉ ổn định trong giới hạn nhiệt độ nhất định (thường 20–60 °C).
- Nên kiểm tra pH định kỳ bằng điện cực hoặc giấy đo pH chính xác (±0.1).
- Khi bổ sung hóa chất, luôn thêm từ từ và khuấy đều để tránh sốc pH.
5. Ví dụ thực tế (đệm phosphat dùng trong mạ vàng không điện)
Thành phần:
- NaH₂PO₄ : 12 g/L
- Na₂HPO₄ : 6 g/L
- HAuCl₄ : 1–2 g/L
- Nhiệt độ: 70–80 °C
- pH: 6.5–7.0
Công dụng:
Ổn định pH → vàng kết tủa đều, độ sáng cao, không bị đen hoặc xốp.
