Ứng dụng công nghệ mạ xoa để nâng cao tính chịu mòn của chi tiết máy

năng chịu mài mịn, độ bền của chi tiết máy. Do đĩ, việc tìm hiểu và ứng dụng cơng nghệ mạ xoa vào thực tế sản xuất ở nước ta cĩ một ý nghĩa hết sức quan trọng. Nĩ giúp ta khơng chỉ tiếp cận với một phương pháp sửa chữa phuc hồi kích thước mà cịn cho ta một cơng nghệ bề mặt với những ưu thế nổi bật. Sau một thời gian tìm hiểu, chúng em đã hồn thành đồ án với đề tài “Ứng dụng cơng nghệ mạ xoa để nâng cao tính chịu mịn của chi tiết máy”, gồm 5 chương : Chương I: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ MẠ XOA Chương II: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ MẠ XOA Chương III: DUNG DỊCH MẠ XOA Chương IV: ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ MẠ XOA Chương V: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG LỚP MẠ Cĩ thể nĩi dung dịch mạ xoa là cơ sở vật chất của quá trình mạ xoa, nĩ gĩp phần chủ yếu quyết định chất lượng lớp mạ. Trong thới gian tới, cơng nghệ mạ xoa sẽ được ứng dụng ngày càng nhiều vào sản xuất trong nước , vì thế tìm hiểu vể dung dịch mạ xoa là một yêu cầu cấp thiết để cĩ thể ứng dụng cơng nghệ mạ xoa vào sản xuất. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Anh Tuấn và thầy Lê Đức Bảo đã giúp em hồn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện: Lưu Xuân Thư Lê Xuân Thưởng. MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠ XOA 4 I. KHÁI QUÁT VỀ MẠ XOA. 4 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 6 2.1.Cơ sở lý thuyết điện hĩa 6 2.2.Đặc trưng của cơng nghệ mạ xoa 8 CHƯƠNGII: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ MẠ XOA 13 I. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ MẠ XOA. 13 1.1 Gia cơng bề mặt kim loai bằng phương pháp cơ học 13 1.2. Gia cơng hĩa học và điện hĩa. 14 1.3. Làm sạch bằng dung dịch hoạt hĩa. 15 1.4. Mạ lĩt. 15 1.5. Mạ kim loại. 15 1.6. Kiểm tra sản phẩm. 15 II. CƠNG NGHỆ MẠ XOA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐIỂN HÌNH. 16 2.1. Cơng nghệ mạ đồng. 16 2.2. Cơng nghệ mạ niken. 18 2.3.Cơng nghệ mạ kẽm. 19 2.4. Cơng nghệ mạ crơm. 20 2.5. Phương pháp mạ xoa một số chi tiết điển hình. 21 2.6. Các chú ý về nhiệt độ. 22 CHƯƠNG III: DUNG DỊCH MẠ 23 I. DUNG DỊCH MẠ. 23 1 . DUNG DỊCH MẠ KẼM. 23 2. DUNG DỊCH MẠ ĐỒNG 40 3. MẠ NIKEN 58 4 . MẠ CRƠM 70 II. DUNG DỊCH MẠ XOA(DDMX) 87 1. DUNG DỊCH XỬ LÝ BAN ĐẦU BỀ MẶT 88 2. DUNG DỊCH MẠ KIM LOẠI ĐƠN. 95 3. LỰA CHỌN DUNG DỊCH MẠ 107 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ MẠ XOA. 113 Ứng dụng cơng nghệ mạ xoa để phục hồi chi tiết máy theo tình trạng hỏng hĩc của các dạng bề mặt. 114 Ứng dụng cơng nghệ mạ xoa để phục hồi các chi tiết máy trong các ngành, lĩnh vực 115 3. Các ngành khác 117 CHƯƠNG V: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG LỚP MẠ 118 1. Giới thiệu. 118 2. Kiểm tra bề mặt ngồi. 118 3. Độ bền và độ dẻo 119 4. Ứng suất nội 120 5. Độ cứng 122 6. Đo chiều dày lớp mạ 124 7. Đo độ gắn bám của lớp mạ 126 8.Thực nghiêm đo mịn chi mẩu thử và tiết trong điều kiện nhiệt ẩm. 128 kẾT LUẬN 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO 135 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠ XOA I. KHÁI QUÁT VỀ MẠ XOA. Chất lượng bề mặt của chi tiết máy với các tính năng như chịu mài mịn, chịu nhiệt, chống gỉ . . . cĩ ý nghĩa quyết định đối với tuổi thọ, độ tin cậy của chúng. Ngồi ra nhu cầu sử dụng thiết bị ngày càng nhiều, trong khi giá thành chế tạo cao là một bài tốn khĩ đối với nhà sản xuất và sử dụng. Việc phuc hồi các chi tiết sau một thời gian dài làm việc đã hư hỏng cũng như các chi tiết phế phẩm mất giá trị sử dụng cĩ ý nghĩa vơ cùng to lớn. Cơng nghệ mạ xoa là một sự phát triển của cơng nghệ mạ điện và được coi là một nội dung quan trọng của cơng nghệ bề mặt. Ở một số nước trên thế giới cơng nghệ mạ xoa đã được coi là hạng muc kinh tế mới cấp quộc gia và là trọng điểm để nghiên cứu và phổ cập ứng dụng. Mạ xoa là một quá trình điện hố học dùng để mạ điện, xử lý bề mặt và đánh bĩng bằng điện cục bộ trên cả chi tiết phế phẩm và chi tiết bị mài mịn mà cần mạ phủ đẻ xửa chữa và phục hồi kích thước. Hệ thống mạ xoa cĩ thể di chuyển được.Khơng giống các loại như mạ bể, hệ thống mạ xoa sử dụng một luợng rất nhỏ dung dịch (chỉ xử dụng 1 hoặc 2 galon) và dùng tay giữ dụng cụ để phết khống sàn và phủ lên vị trí cục bộ. Những tay cầm (điện cực) được phủ bởi một vât liệu cĩ khả năng thấm hút và đã được thấm bão hồ dung dịch và sau đĩ được chà hoặc cọ xát với chi tiết. Mạ xoa yêu cầu những tay cầm(điện cực) khác nhau cho mỗi loại dung dịch khác nhau. Một bộ nguồn (bộ nắn dịng) cung cấp chính xác dịng điện cần thiết cho tồn quá trình.Bộ nguồn cĩ ít nhất 2 dây dẫn. Một được nối vào dụng cụ và đầu cịn lại được nối vào chi tiết. Dịng điện chính xác dùng trong mạch được xác lập khi dụng cụ chạm vào bề mặt làm việc. Tại sao sử dụng mạ xoa? Sự linh hoạt và tính vạn năng: bạn cĩ thể sử dụng hệ thống di động này gần như bất cứ nơi nào trong cửa hàng hay ngồi cơng trường. Nĩ cĩ thể được mang đến ngay nơi làm việc để vận hành như mạ niken lên ngay một vị trí của trạm khơng gian thế giới(ISS-International Space Station), bù đắp phần thiếu catmi trên bộ phận hạ cánh của thiết bị bay, phục hồi phần bị mịn của khuơn, tay quay bị mịn, và cĩ thể sửa chữa các vết xước và các hố lõm trên các van của nhà máy hạt nhân. Tiết kiệm thời gian và tiền bạc: bởi vì bạn cĩ thể thực hiện quá trình với từng phần, bạn cĩ thể tiết kiệm nguyên liệu (khơng phải mạ tồn bộ chi tiết như mạ bể) và giảm thịi gian mạ do khơng phải mạ tồn bộ chi tiết. Bạn khơng cĩ sự thoải mái của mạ bể. Thêm vào đĩ, bạn cĩ thể tối thiểu hố quá trình tháo rời lắp lại chi tiết, và bạn cĩ thể khơng phải tháo rời chi tiết cho quá trình mạ. Các phương pháp khác khơng thực hiện được: mạ xoa cĩ một số ưu điểm vựot trội so với những đối thủ lớn nhất khác,mạ bể,phun lửa và hàn. Tấm chắn là nhỏ nhất:diện tích chắn lớn cần thiết để mạ hay xử lí anốt một vị trí cục bộ trên một phạm vi rộng lớn của mạ bể. Mạ xoa chỉ cần che một khoảng nhỏ liền kề với phần mạ, giảm thời gian quá trình. Nhiều chi tiết quá lớn để cho vào bể. An tồn nhiệt:cả bắn lửa và hàn đều phát sinh nhiệt ghê gớm cĩ thể gây nên sự cong vênh chi tiết . Mạ xoa và xử lí anốt thì khơng. Bởi khả năng điều khiển chính xác chiều dày lớp mạ nên việc kết thúc gia cơng hay mài nghiền là khơng phải lúc nào cũng cần thiết. Trong nhiều trường hợp chi tiết cĩ thể được mạ rồi đưa ngay vào phục vụ. Sự phát triển của mạ xoa: Mạ xoa đã trải qua một quá trình dài từ những ngày đầu của quá trình mạ bể khi mà nĩ là một giải pháp chung cho các vết lỗi trên chi tiết mạ: sử dụng giẻ bọc quấn quanh một đoạn ống và tẩm bão hồ dung dịch . Ngày nay hệ thống mạ xoa và xử lí anốt là giải pháp chọn lựa của các kỹ sư cho lớp mạ đặc biệt dày cho cả chi tiết chính hãng và yêu cầu sửa chữa. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 2.1. Cơ sở lý thuyết điện hĩa. Một đặc điểm tự nhiên là sự chuyển hĩa của vật chất cĩ nhiều quá trình khác nhau. Ta cĩ quá trình thay đổi vât lý khi chỉ cĩ thay đổi tính năng vật lý: khi hình thành vật chất mới ta cĩ quá trình thay đổi hĩa học. Cơng nghệ mạ điện nĩi chung và cơng nghệ mạ xoa nĩi riêng cĩ liên quan đến những quá trình thay đổi sau : 2.1.1. Phản ứng ơxy hĩa –hồn nguyên. Phản ứng ơxy hĩa – hồn nguyên là phản ứng hĩa học cĩ sự thay đổi về hĩa trị của chất phản ứng và chất tạo thành sau phản ứng. Ví du. : phản ứng thay thế kẽm trong dung dịch đồng sunfát: Zn + CuSO = ZnSO + Cu Phương trình iơn của phản ứng trên là : Zn + Cu = Zn + Cu Đối với phản ứng trên oxy hĩa và hồn nguyên sẽ phát sinh đơng thời và cùng tồn tại trong một phản ứng. Quá trình mạ xoa thực chất cũng là một quá trình oxy hĩa hồn nguyên. Trong dung dịch cĩ điện tử tự do, phản ứng được hoặc mất điện tử chỉ cĩ thể phát sinh tại bề mặt tiếp xúc biên của “điện cực – dung dịch”. Do dĩ so sánh với ơxy hĩa - hồn nguyên nĩi chung mạ xoa cĩ hai đặc trưng chủ yếu : - Phát sinh cục bộ theo vùng. -Cĩ thể cung cấp điện năng từ bên ngồi cho hệ thống “điện cực – dung dịch mạ” để điều chỉnh tốc độ của quá trình ơxy hĩa – hồn nguyên. 2.1.2. Dung dịch và độ hịa tan của vật chất. Vật chất thường tồ tại ở dạng khí, lỏng và rắn. Hệ thống đơng đều của hai thành phần trở lên được gọi là dung dịch, bao gồm : hỗn hợp khí, dung dịch ở thể lỏng, dung dịch ở thể rắn. Trong cơng nghệ mạ xoa dùng dung dịch ở thể lỏng, đặc biệt cĩ thể là dung dịch nước. Thành phần chủ yếu của dung dịch được gọi là dung dịch hịa tan hay dung mơi; thành phần ít hơn được gọi là dung chất hay chất tan. Ở nhiệt độ nhất định, lượng cực đại chất tan (trạng thái bão hịa) cĩ thể hịa tan trong 100g dung mơi được gọi là độ hịa tan của chất tan đĩ. Thí dụ : ở 0C, trong nước nhiều nhất cĩ thể hịa tan 29,7g NHO thì ta nĩi rằng ở 0C độ hịa tan của NHO là 29,7g. Căn cứ theo độ hịa tan của vật chất khác nhau ở 20C, người ta quy định : - Chất dễ hịa tan : khi độ hịa tan > 10g - Chất cĩ thể hịa tan : khi độ hịa tan > 1g - Chất hịa tan ít : khi độ hịa tan < 1g - Chất khĩ hịa tan : khi độ hịa tan < 0,01g 2.1.3. Dung dịch mạ (chất điện phân). Các chất acid, kiềm, muối là chất điện phân, cĩ thể dẫn điện. Trong khi đĩ rượu, đường khơng dẫn điện và cũng khơng phải là chất điện phân. Chất điện phân khi hịa tan trong nước cĩ thể bị điện ly, khiến cho các iơn cĩ thể tự do di chuyển trong dung dịch, khi đĩ ta cĩ dung dịch điện phân. Chất điện phân mạnh bao gồm : HCl, HSO, NaCl . . .Acid axêtíc, Clorua amơn . . .là các chất điện phân yếu. 2.1.4. Độ điện ly của dung dịch chất điện ly yếu và cân bằng điện ly. Trong dung dịch chất điện phân yếu cĩ tồn tại cân băng điện ly (cân băng động) : mỗi một phân tử chất hịa tan khơng ngừng điện ly để trở thành ly tử (iơn); mặt khác các ly tử tự do đã được tách ra lai quay về trạng thái phân tử ban đầu; khi tốc độ hai quá trình này cân bằng nhau thì ta cĩ sự cân bằng động của quá trình. Độ điên ly được tính bằng tỷ lệ phần trăm giữa số lượng phân tử đã phân ly của chất hịa so với tổng số phần trăm của chất hịa tan, ký hiệu : . Độ điện ly =Số phân tử của chất hịa tan đã điện ly/Tổng số phân tử của chất hịa tan 100% Độ điện ly phụ thuộc vào bản chất dung dịch, nơng độ dung dịch và nhiêt độ. Độ điên ly của chất điện ly yếu là khả nghịch, tồn tại sự cân bằng điện ly, với hệ số cân băng điện ly Ki được định nghĩa là tỷ lệ giữa nồng độ các iơn đã điện ly và nồng độ các iơn chưa điện ly. Thí dụ : khi cân bằng điện ly của acid axêtíc: CHCOOH CHCOO + H Vậy Ki = Nếu gọi BA là cơng thức của chất điện phân yếu, C là nồng độ đo được của vật chất trong dung dịch thì C là nồng độ của mỗi loại iơn, C- C là nồng độ phân tử BA chưa điện ly. Vậy ta cĩ : BA B + A Khi cân bằng : Ki = Trong điều kiện rất nhỏ, ta cĩ thể coi 1 - 1 Do đĩ Ki = C hay Cơng thức trên nĩi rằng nồng độ dung dịch càng nhỏ thì độ điện ly càng lớn. Đối với các acid yếu đa nguyên như Acid axêtíc, Acid phốtphoric . . muốn so sánh mức yếu mạnh của acid ta chỉ cần so sánh hệ số điện ly là đủ. 2.2.Đặc trưng của cơng nghệ mạ xoa. 2.2.1.Nguyên lý của cơng nghệ mạ xoa. Mạ xoa là phương pháp mạ điện khi sử dụng bút xoa. Các thiết bị cần thiết bao gồm : Một nguồn điện điều khiển, cấp điện âm (-) cho chi tiết mạ và điện áp dương (+) cho bút xoa. Trong quá trình mạ xoa, hai điện cực cĩ sự chuyển dịch tương đối với nhau ở một tốc độ nhất định và dung dịch mạ được cung cấp liên tục lên vùng tiếp xúc bằng may bơm dung dịch. Quá trình mạ chỉ diễn ra ở những nơi bút xoa và chi tiết tiếp xúc với nhau. Trong dung dịch mạ xoa chỉ phĩng điện hịa nguyên kết tinh tại nơi tiếp xúc giữa bút mạ xoa và chi tiết. Sự dịch chuyển của bút mạ hạn chế sự lớn lên của các hạt tinh thể, do đĩ trong lớp mạ tồn tại rất nhiều các hạt tinh thể nhỏ mịn và lệch vị, dẫn tới nâng cao độ cứng của lớp mạ. Dung dịch mạ xoa thơng qua bút xoa được cung cấp kịp thời lên bề mặt làm việc, rút ngắn quá trình khuếch tán iơn kim loại, khiến cho khơng nảy sinh hiện tượng thiếu iơn. Do hàm lượng iơn trong kim loại rất cao cho phép sử dụng dong điện cao hơn trong mạ bể rất nhiều,gop phần nâng cao năng suất, chất lượng lớp mạ. Nguyên lý của cơng nghệ mạ xoa cĩ thể biểu thị bằng cơng thức sau : M + n.e Trong đĩ : M : iơn kim loại. n : hĩa trị của kim loại. e : điện tử. M : nguyên tử kim loại. Định luật Faraday: m = k.I.t = k.Q. Trong đĩ: m – trọng lượng vật chất được kết tủa (hay hịa tan) trên điện cực. I – Cường độ dịng điện (A). t – Thời gian (giờ). Q - điện lượng (Ampe giờ). k – Hệ số tỷ lệ. 1-Nguồn điện mạ xoa 2- Chi tiết 3- Bút xoa 4- Lớp bọc điện 5- cực Bơm dung 6- dịch Khay đựng dung dịch Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống thiết bị mạ xoa. 2.2.2. Các thơng số cơng nghệ cơ bản của cơng nghệ mạ xoa. 2.2.2.1. Điện thế và dịng điện mạ. Điện thế và dong điện mạ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lớp mạ. Nếu điện áp cao, dịng điện mạ xoa lớn, tốc độ kết tinh nhanh, dễ hình thành lớp mạ xốp, thơ. Dịng điện lớn làm phát sinh nhiệt nhiều, tăng nhiệt độ dung dịch mạ xoa, tốc độ mạ xoa càng nhanh, dương cực càng khơ nhanh, tốn nhiều dung dịch, dương cực dễ bị cháy khiến cho lớp mạ bị đen và thơ rám, thậm chí bong ra do quá nhiệt. Nếu điện áp quá thấp thi tốc độ hình thành lớp mạ chậm, đồng thời tính năng của lớp mạ cũng xấu. Muốn chất lượng của lớp mạ được đảm bảo cần xác định phạm vi xử dụng của điện áp tùy theo dung dịch mạ. 2.2.2.2.Tốc độ mạ. Việc lựa chọn tốc độ mạ được xem xét phu thuộc vào các yếu tố cơng nghệ khác như nơng độ dung dịch, loại dung dịch mạ, điện áp mạ, mật độ dịng điện mạ… Tốc độ tương đối giữa bút mạ và chi tiết từ 8 – 30 (m/phút) 2.2.2.3.Nhiệt độ mạ xoa. Nhiệt độ của chi tiết mạ ở 15C đến 35C. Thấp nhất khơng dưới 10C, cao nhất khơng quá 50C Nhiệt độ dung dịch mạ trong phạm vi 25C đến 30C 2.2.2.4.Đặc điểm dung dịch mạ xoa. -Dung dịch mạ xoa là dung dịch của các hợp chất hữu cơ của kim loại hịa tan trong nước và cĩ tính ổn định cao. -Dung dịch mạ xoa cĩ hàm lượn iơn trong dung dịch cao hơn nồng độ của dung dịch mạ bể một vài lần cho nên năng suất cao, tốc độ mạ gấp 3 -5 lần mạ bể. -Nhìn chung phần lớn các dung dịch mạ xoa khơng cháy, khơng độc vì phần lớn dung dịch mạ xoa là chung tính, do đĩ cĩ thể đảm bảo thao tác thủ cơng an tồn. -Tính ổn định của dung dịch mạ xoa cho phép cĩ thể sử dụng tuần hồn trong một thời gian dài, trong một pham vi nhiệt độ, mật độ dịng điện tương đối rộng trong quá trình sử dụng mà khơng cần thiết phải điều chỉnh nồng độ của iơn kim loại. -Hiện nay đã chế tạo thành cơng ở thể rắn thành phần của dung dịch mạ xoa khiến cho việc vần chuyển và bảo quản rất thuận tiện. 2.2.2.5.Đặc điểm của lớp kim loại mạ. -Lớp mạ mịn khơng cĩ tạp chất, chịu mài mịn tốt. -Độ dầy của lớp mạ phục hồi thường là 0,001 – 2 mm. Khi khơi phuc rãnh, độ dày của lớp mạ cĩ thể đến 3mm. -Độ cứng của lớp mạ phụ thuộc vào vật liệu mạ song thường ở trong khoảng như sau : +Cu : 15 - 20 HRC. +Ni : 48 - 52 HRC. +Cr : 58 – 65 HRC. -Các kim loại mạ rất đa dạng phong phú (Cu, Ni, Fe, Zn, Sn, Au, Ag, hợp kim Ni-W, Pb-Sn&Pb-Sn-Cu…). Cơng nghệ mạ xoa cho phép dung 19 kim loại tiêu chuẩn và khơng giới hạn thành phần hợp kim, kết tủa mạ rất tốt trên mọi nền kim loại và hợp kim. CHƯƠNGII:QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ MẠ XOA I.QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ MẠ XOA. 1.1. Gia cơng bề mặt kim loại bằng phương pháp cơ học. Các loại gia cơng cơ học: Cĩ nhiều cách gia cơng cơ học dùng cho cơng nghệ mạ điện cũng như cơng nghệ mạ xoa: mài, đánh bĩng trên các bánh mài, phớt bĩng trong thùng quay, thùng xĩc, máy rung, máy phun cát, phun bi kim loại hay máy chải ứng với những trường hợp sau: - Đối với những vật bé, nhỏ người ta dùng phương pháp quay để làm sạch bề mặt cho vật đĩ khỏi tạp chất và màng ơxít đồng thời tạo độ bĩng cho vật đĩ. - Đối với vật cĩ nhiều khe rãnh…cĩ thể sử dụng bàn chải quay bằng dây thép, dây đồng thau hoặc bằng rể cây và thường chải ướt băng dung dịch xà phịng. - Đối với vật cĩ kích thước to và khĩ di chuyển thì dùng tia cát hoặc tia nước cĩ áp suất phun lên bề mặt gia cơng làm bong hết các chất bẩn, dầu mỡ và màng ơxít. Mài phá là khâu gia cơng cơ đầu tiên, mục đích là làm sạch gỉ, tạo mặt phẳng. Thường dùng bánh mài, vật liệu mài…cĩ cỡ hạt to, thơ. Mài tinh tiến hành sau khi mài phá, mục đích làm cho bề mặt phẳng, nhẵn, hết vết xước. Thường dùng bánh mài, phớt mài, vật liệu mài…cĩ cỡ hạt nhỏ mịn. Đánh bĩng làm cho bề mặt gia cơng hay lớp mạ trở nên bĩng, sáng, phản quang tốt. Đánh bĩng thường thực hiện trên các phớt bĩng bằng da, dạ, vải bơng cĩ bơi thêm thuốc đánh bĩng. Quay trộn, xĩc, rung thường áp dụng cho các vật bé, mảnh…và thực hiện trong các thùng quay, chuồng quay hay các máy chuyên dụng cho đến khi đạt độ nhẵn, bĩng mong muốn 1.2. Gia cơng hĩa học và điện hĩa. Lớp mạ chỉ bám chắc và khơng bị rỗ, châm kim khi bề mặt vật mạ(nền) đã được tẩy sạch hết dầu mỡ, gỉ, oxit và các tạp chất bẩn khác trước khi đưa vào mạ. Tẩy dầu mỡ hĩa học cĩ thể tiến hành bằng dung mơi hữu cơ, bằng nước vơi, bằng dung dịch kiềm nĩng, bằng tẩy dầu điện hĩa. Sau khi tẩy dầu mỡ sơ bộ theo các cách trên phải rữa sạch bằng nước rồi mới tẩy dầu mỡ tiếp trong dung dịch kiềm nĩng Trong cơng nghiệp dung dịch tẩy cĩ các thành phần như xút, phốt phát thuỷ tinh lỏng, xà phịng, chất tẩy rửa tổng hợp. Ngồi ra cịn dùng chất hoạt động bề mặt để làm tăng hiệu quả tẩy rữa, thường là các chất tạo bọt hoặc các sản phẩm khác dùng trong tẩy rửa. Tẩy dầu mỡ điện hĩa vật tẩy mắc thành một cực điện, điện cực kia bằng thép tấm. Dung dịch tương tự như dung dịch tẩy dầu mỡ hĩa học nhưng lỗng hơn và khơng dùng chất tạo bọt. Vật tẩy cĩ thể cho phân cực catơt hay anơt. Cơ chế của tẩy dầu mỡ điện hố là tách dầu mỡ trên bề mặt thành nhũ tương trong dung dịch bằng các bọt hyđrơ trên catốt hoặc bọt ơxi trên anốt. Khi nhúng kim loại dính dầu mỡ vào dung dịch kiềm, do tác dụng của súc căng bề mặt nên màng dầu mỡ bị nứt vỡ và co lại thành giọt. Dưới tác dụng của phân cực, độ bám của màng dầu mỡ trên kim loại bị yếu đi, các giọt dầu mỡ co lại mạnh hơn đồng thời tính thấm nước của kim loại tăng lên. Các bọt khí nhỏ tách khỏi bề mặt kim loại sẽ bám lên các giọt dầu cạnh đĩ. Dần bọt khí lớn lên ơm lấy giọt dầu và tách khỏi bề mặt kim loại. Nhược điểm của tẩy dầu mỡ điện hố là khĩ tẩy sạch các khe, chổ khuất, lỗ và các vật cĩ hình thù phân tán thì khả năng phân bố của dung dịch thấp. Tẩy gỉ được tiến hành khi đã tẩy dầu mỡ nhằm lấy đi lớp gỉ dày hay lớp oxit mỏng. Dung dịch tẩy là các axit sunfuric, axit clo hyđric…cĩ thêm các chất ức chế hữu cơ để hạn chế hịa tan kim loại nền và giảm hyđrơ thốt ra, tránh cho kim loại bị giịn. Rữa sau mỗi khâu tẩy, mạ…phải rữa cẩn thận để tránh dung dịch từ bể này lẫn sang bể khác gây nên các sự cố, giảm chất lượng… Nước phải cĩ độ cứng thấp và phải thay mới liên tục. Vật sau khi tẩy bĩng, sau khi mạ phải rửa bằng mềm, nước cất hay nước đã qua trao đổi ion Tẩy dầu mỡ xong tốt nhất là rửa nước nĩng trước rồi mới rửa nước lạnh sau. 1.3. Làm sạch bằng dung dịch hoạt hĩa. Đấu nối nguồn điện giống như khử dầu. Các dung dịch hoạt hĩa được pha chế theo tiêu chuẩn, được sử dụng cho từng kim loại nền, mỗi dung dịch ứng với một điện áp riêng cho từng kim loại nền. Sau khi hoạt hĩa rửa sạch bằng nước. 1.4. Mạ lĩt. Lớp mạ lĩt cĩ liên kết và độ bám dính tốt với kim loại nền, chỉ cần một lớp mỏng. Các dung dịch mạ lĩt sử dụng cho từng kim loại nền. Bút mạ được nối với cực dương, chi tiết nối với cực âm của nguồn điện. Bút xoa và chi tiết luơn luơn chuyển động tương đối với nhau theo tốc độ nhất định để các ion kim loại bám vào chi tiết. Sau khi mạ rửa sạch bằng nước. 1.5. Mạ kim loại. Lớp mạ kim loại này xác định theo mục đích mạ. Để mạ phục hồi, lớp mạ kim loại cĩ độ cứng, độ bám dính tốt đảm bảo chịu mài mịn, chịu va đập, chịu nhiệt. Các dung dịch đuợc pha chế theo tiêu chuẩn. Bút mạ nối với cực dương, chi tiết nối với cực âm. Bút mạ và chi tiết luơn luơn chuyển động tương đối với nhau theo tốc độ nhất định để các ion bám vào chi tiết. Sau khi mạ rửa sạch bằng nước 1.6. Kiểm tra sản phẩm.. Trong quá trình mạ xoa cần kiểm tra kích thước của chi tiết mạ bằng các dụng cụ đo để độ dày lớp mạ khơng vượt quá kích thước cần mạ. Các dụng cụ đo phải sạch sẽ, khơng được dính các chất bẩn, đặc biệt là dầu mỡ. Sau khi kết thúc mạ phải tiến hành kiểm tra kích thước chi tiết mạ lần cuối theo yêu cầu kỹ thuật. Bảng 1. Sơ đồ cơng nghệ của kỹ thuật mạ xoa được tiến hành theo các bước sau: TT Tên nguyên cơng Mục đích nội dung sử dụng Chú thích 1 chuẩn bị bề mặt Khử dầu, mài sửa bề mặt che chắn bề mặt khơng mạ s Nối thuận cực 2 Làm sạch bằng điện hố Khử dầu bằng điện hố Nối thuận cực 3 Hạt hố bằng bề mặt Dùng điện phân tiếp xúc bề mặt khử cặn cácbon Nối thuận cực 4 Hoạt hố bề mặt Dùng điện phân tiếp xuc bề mặt khử cặn cacbon Nối thuận cực 5 Mạ lớp lĩt Mạ lớp lĩt, nâng cao độ bám dính bề mặt Nối thuận cực 6 Mạ lớp kích thước Phục hồi nhanh kich thước của chi tiết Nối thuận cực 7 Lớp mạ làm việc Đạt độ chính xác về kích thước, đáp ứng yêu cầu về tính năng của bề mặt Nối thuận cực 8 Xử lý sau khi mạ Thổi khơ, sấy khơ, bơi dầu, ram thấp, mài, đánh bĩng Lựa chọn theo nhu cầu II. CƠNG NGHỆ MẠ XOA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐIỂN HÌNH. 2.1. Cơng nghệ mạ đồng. 2.1.1. Cơng nghệ mạ đồng trên nền thép cacbon. Cơng nghệ mạ đồng trên nền thép cacbon gồm các bước sau: - Tạo bề mặt mẫu, loại bỏ vết bẩn. - Lau bề mặt mẫu bằng axêtơn. - Khử dầu bằng phương pháp điện phân. - Bút xoa đấu nối với anốt, mẫu nối với catốt (dấu thuận). Điện áp: 8 – 12V; Thời gian: 20 – 26 giây, rửa nước. Hoạt hố bề mặt bằng dung dịch hoạt hố số I. - Bút nối với catốt, mẫu nối với anốt (Đấu nghịch). Điện áp: 7 – 8V; thời gian: 30 – 90 giây. - Sau khi hoạt hố, bề mặt mẫu mất đi lớp bĩng kim loại và lộ rõ cacbon. - Hoạt hố bề mặt bằng dung dịch hoạt hố Điện áp: 8 – 10V; thời gian: 30 – 90 giây, khử cacbon trong thép. Mạ lớp lĩt bằng dung dịch Ni đạc biệt (đấu nối điện xuơi). Điện áp: 7 – 8V; thời gian: 30 – 60 giây. Rửa nước. - Mạ đồng bằng dung dịch đồng nhanh. Điện áp: 3 – 8V; thời gian phụ thuộc vào độ dày của lớp mạ. Sau khi mạ được lớp mạ đồng như yêu cầu. 2.1.2. Mạ đồng trên nền đồng. Mạ đồng trên nền đồng bao gồm các bước sau: - Tạo bề mặt lớp mạ, loại sạch các vết bẩn trên mẫu. - Lau sạch bề mặt bằng axêtơn. - Khử dầu bằng phương pháp điện phân. - Điện áp: 8 – 10V; thời gian: 15 – 60 giây. Rửa nước. - Hoạt hố bề mặt mẫu bằng dung dịch đồng nhanh bằng cách đấu nối ngược điện áp. Điện áp xấp xỉ 5V; thời gian: 10 – 20 giây. Khi bề mặt chi tiết xỉn mầu, thay đổi đấu nối thuận chiều. Điện áp 3 – 7V; thời gian: Mạ đến khi độ dày lớp mạ đạt yêu cầu kỹ thuật. 2.1.3. Mạ đồng trên nền nhơm. - Tạo bề mặt mẫu bằng giấy ráp - Khử dầu. (đấu điện xuơi). Điện áp: 8 – 12V; thời gian: 15 – 60 giây. Rửa nước. - Hoạt hố bề mặt bằng dung dịch hoạt hố số I. (đấu điện ngược) Điện áp: 7 – 8V đến khi bề mặt mẫu cĩ màu đen hơi xám. Rửa nước. - Mạ lớp lĩt bằng dung dịch đồng kiềm. Điện áp: 3 – 7V; thời gian: 3 – 5 phút. Rửa nước. - Mạ bằng dung dịch đồng axit. Đầu tiên hoạt hố bề mặt bằng dung dịch đồng axit, đấu điện ngược. Sau đĩ mạ đồng bằng cách đấu điện xuơi. 2.2. Cơng nghệ mạ niken. 2.2.1. Mạ niken trên nền thép. Mạ Ni trên nền thép gồm những bước sau: - Tạo bề mặt mẫu bằng máy hoặc bằng giấy ráp, loại bỏ vết bẩn và rỉ. - Lau sạch bề mặt bằng axêtơn. - Khử dầu bằng phương pháp điện phân. Bút nối với anốt, mẫu nối với catốt (đấu điện xuơi). Điện áp: 8 – 12V; thời gian: 15 – 60 giây. Rửa nước. Hoạt hố bề mặt bằng dung dịch hoạt hố số 1(Đấu điện ngựơc) Điện áp:7-8 V; thời gian: 30 – 90 giây. Sau khi hoạt hố bề mặt mất đi lớp bĩng kim loại và lộ rõ cácbon. Rửa nước. Hoạt hố bằng dung dịch hoạt hố số 3(Đấu điẹn xuơi). Điện áp: 8-10V; thời gian: 30-90 giây; khử cácbon. Rửa nước. Mạ lớp lĩt bằng dung dịch niken đặc biệt. Điện áp: 7-8V; thời gian 5-15 giây. Rửa nước. Mạ niken bằng dung dịch niken nhanh(Đấu điện xuơi). Điện áp 8-12V; thời gian: Mạ tới độ dày mong muốn. 2.2.2. Mà niken trên nền đồng. Tạo bề mặt mẫu bằng máy, giấy ráp, loại bỏ vết bẳn. Lau sạch bề mặt bằng acetơn. Khủ dầu bằng phương pháp điện phân. Bút nối với anot, mẫu nới với catot(Đấu điện xuối). Điện áp: 8-12V; thời gian 15-20giây. Rửa nước. Hoạt hố bề mặt bằng dung dịch hoạt hố số 1(Đấu điện ngược). Điện áp 8- 12V; thời gian 20-90 giây. Rửa nước. Mạ lớp lĩt bằng dung dịch niken đặc biệt. Bút nối vĩi anot, mẫu nối với catot. Điện áp 7-8V, thời gian 5-15 giây.Rửa nước. Mạ nken bằng dung dịch niken nhanh(Đấu điện xuơi). Điện áp 8-12V, thời gian mạ tới độ dày mong muốn. 2.2.3. Mạ niken trên nền nhơm. Tạo bề mặt mẫu mạ. Lau sạch bề mặt bằng axêton. Khử dầu bằng phương pháp điện phân. Bút nối với anot, mẫu nối với catot(Đấu điện xuơi) Điện áp 8-12V, thời gian 15-60 giây.Rửa nước. Hoạt hố bằng dung dịch hoạt hố số 1(Đấu điện ngược) Điện áp 7-8V, thời gian 30-90giây. Rửa nước. Mạ lớp lĩt bằng dung dịch niken đặc biệt . Bút nối với anot, mẫu nối với catot. Điện áp 7-8 V, thời gian 5-15giây. Rửa nước. Mạ niken bằng dung dịch niken nhanh (Đấu điện xuơi). Điện áp 8- 12 V, thời gian mạ tới độ dày mong muốn. 2.3.Cơng nghệ mạ kẽm. 2.3.1. Mạ kẽm trên nễn thép. Tạo bề mặt mẫu mạ Lau sạch bề mặt mẫu mạ bằng axêton. Khử dầu bằng phương pháp điện phân(Đấu điện xuơi). Điện áp 8-12V, thời gian 15-60 giây. Rửa nước. Hoạt hố bề mặt bằng dung dịch hoạt hố số 1(đấu điện ngược). Điện áp 7-8V, thời gian 30-90 giây. Rửa nước. Mạ kẽm bằng dung dịch kẽm nhanh(đấu điện xuơi). Điện áp 3-8V, thời gian mạ tới độ dày mong muốn. 2.3.2. Mạ kẽm trên nền đồng. - Tạo bề mặt mẫu bằng máy hoặc bằng giấy ráp, loại bỏ lớp bẩn, độ nhẵn bề mặt đạt cấp 11: Rz0,4; Ra 0,08. - Lau sạch bề mặt băng axeton. - Khử dầu bằng phương pháp điện phân. Bút nối với anốt, mẫu nối với katốt (đấu điện xuơi). Điện áp 8 – 12V; thời gian 15 – 60giây. Rửa nước. - Hoạt hĩa bề mặt bằng dung dịch hoạt hĩa I (đấu điện ngược). Điện áp 7 -8 V; thời gian 30 – 90giây. Rửa nước. - Mạ kẽm bằng dung dịch kẽm nhanh (đấu điện xuơi). Điện áp 3 – 8V; thời gian : mạ tới độ dày mong muốn. Rửa sạch, đĩng gĩi bảo quản. 2.3.3. Mạ kẽm trên nền nhơm. - Tạo bề mặt mẫu bằng máy hoặc bằng giấy ráp, loại bỏ lớp bẩn, độ nhẵn bề mặt đạt cấp 11: Rz0,4; Ra 0,08. - Lau sạch bề mặt băng axeton. - Khử dầu bằng phương pháp điện phân. Bút nối với anốt, mẫu nối với katốt (đấu điện xuơi). Điện áp 8 – 12V; thời gian 15 – 60giây. Rửa nước. - Hoạt hĩa bề mặt bằng dung dịch hoạt hĩa I (đấu điện ngược). Điện áp 7 -8 V; thời gian 30 – 90giây. Rửa nước. - Mạ lớp lĩt bằng dung dịch Nikel đặc biệt. Bút nối với anốt, mẫu nối với katốt. Điện áp 7 – 8 V; thời gian 5 – 15giây.Rửa nước. - Mạ kẽm bằng dung dịch kẽm nhanh (đấu điện xuơi). Điện áp 3 – 8V; thời gian : mạ tới độ dày mong muốn. Rửa sạch, đĩng gĩi bảo quản. 2.4. Cơng nghệ mạ crơm. Cơng nghệ mạ crơm phức tạp, cần đặc biệt chú ý đến cơng tác an tồn lao động vì dung dịch crơm tác hại lớn đến sức khoẻ con người. 2.4.1. Mạ crơm trên nền thép. Mạ crơm trên nền thép bao gồm các bước sau: Tạo bề mặt mẫu mạ. Lau sạch bề mặt bằng axêtơn. Khử dầu bằng phương pháp điện phân. Bút nối anot, mẫu nối catot(đấu điện xuơi) Điện áp 8-12V, thời gian 15-60 giây.Rửa nước. Hoạt hố bề mặt bằng dung dịch crơm(đấu điện ngược). Điện áp 7-8 V, thời gian 10-30 giây. Mạ crơm bằng dung dịch crơm cứng(đấu điện xuơi). Điện áp 5-8V, thời gian: mạ đến độ dày mong muốn. Đối với các chi tiết tải trọng nặng, lớp mạ cần giử ở nhiệt độ 1800C trong thời gian 2 giờ để khử hyđrơ. 2.4.2. Mạ crơm trên nền đồng. Làm sạch bề mặt mẫu. Khử dầu bằng phương pháp điện phân. Bút nối với anot, mẫu nới với catot(đấu điện xuơi) Điện áp 8- 12V, thời gian 15-60 giây. Rửa bằng tia nước. Hoạt hố bề mặt bằng dung dịch hoạt hố số 1(đấu điện ngược). Điện áp 5-8V. Mạ crơm bằng dung dịch crơm cứng(đấu điện xuơi). Điện áp 5-8V, thời gian: mạ đến độ dày mong muốn. Khử hyđrơ(nếu cần), sau đĩ đánh bĩng. 2.4.3. Mạ crơm trên nền nhơm. Làm sạch bề mặt mẫu mạ. Khử dầu bằng phương pháp điện phân. Bút nối anơt, mẫu nối catơt(đấu điện xuơi). Điện áp 8-12V, thời gian 20-30 giây. Rửa nước. Hoạt hố bề mặt bằng dung dịch hoạt hố số 1(đấu điện ngược). Điện áp: 5-8 V. Mạ lớp lĩt bằng dung dịch đồng kiềm. Bút nối anơt, mẫu nối catơt. Điện áp: 3-8V, thời gian: 90-120 giây. Rửa bằng tia nước cả hai mặt. Các bước tiếp theo giống như mạ crơm trên nền đồng. Khử dầu. Hoạt hố. Mạ crơm. *Lưu ý : mạ Crơm cần phải khử Hiđrơ. 2.5. Phương pháp mạ xoa một số chi tiết điển hình. 2.5.1. Phương pháp mạ xoa phẳng. Để mạ xoa một số chi tiết co dạng mặt phẳng, cần chuẩn bị bút xoa mặt phẳng cĩ kích thước phù hợp với chi tiết. Đấu nối nguồn điện: bút xoa được nối với cực dương, chi tiết mạ nối với cực âm, thực hiện quá trình mạ xoa cần tuân thủ đúng quy trình cơng nghệ cho từng loại kim loại cần mạ trên kim loại nền của chi tiết. Tốc độ chuyển động tương đối giữa bút xoa và chi tiết cần thích hợp cho từng kim loại mạ và nền. Trong quá trình mạ cần chú ý kiểm tra nồng độ dung dịch, hiệu điện thế, dịng điện qua các đồng hồ, tốc độ chuyển động, độ dày, độ mịn, độ bàm dính của lớp mạ. 2.5.2. Phương pháp mạ xoa ngoại vi. Để mạ xoa các chi tiết máy là các trục trịn, trục khuỷu, đường kính ngồi của các pittơng… cần chuẩn bị bút xoa cĩ hình dáng và kích thước phu hợp cho từng chi tiết mạ. Mạ xoa ngoại vi cần cĩ bộ đồ gá với cơ cấu quay trịn điều khiển được tốc độ để gá đặt chi tiết cần mạ phuc hồi. Đâu nối nguồn điện và dung dịch như mạ phẳng. 2.5.3. Phương pháp mạ xoa trong lỗ. Để mạ xoa các chi tiết máy là các ổ đỡ, đường kính trong của chi tiết…cần chuẩn bị bút xoa cĩ hình dáng, kích thước phù hợp với chi tiết phuc hồi. Đối với các chi tiết cần mạ lỗ cĩ thể dùng đồ gá quay trịn khi mạ chi tiết cĩ lỗ suốt, khi đĩ tốc độ chuyển động tương đối của bút xoa và chi tiết phù hợp với từng kim loại và nền. Cơng nghệ giống như phương pháp mạ xoa phẳng và phương pháp ma xoa ngoại vi. 2.6. Các chú ý về nhiệt độ: Nhiệt độ của chi tiết mạ ở 150 đến 300C. Thấp nhất khơng dưới 100C, cao nhất khơng quá 500C. Nhiệt độ dung dịch mạ ở phạm vi 250C – 800C. Đối với mạ đồng nhiệt độ dung dịch mạ 30 – 600C. Đối với mạ Niken nhiệt độ dung dịch mạ 20 – 600C. Đối với mạ Crơm nhiệt độ dung dịch mạ 30 – 750C. CHƯƠNG III: DUNG DỊCH MẠ I. DUNG DỊCH MẠ. 1 - DUNG DỊCH MẠ KẼM.._. 1.1. Tính chất và ứng dụng lớp mạ kẽm. Kẽm là kim loại ĩng ánh, màu trắng hơi xanh lam, trọng lượng riêng 7,14, nguyên tử lượng 65,37 trong hợp chất kẽm cĩ hố trị 2, điện thế tiêu chuẩn – 0,76 V, đương lượng điện hố 1,22g/ampe giờ. Nhiệt độ nĩng chảy 419,44oC. Kẽm cĩ tính giịn, tương đối cứng, đặc biệt khi tăng nhiệt độ từ 100- 150oC, cĩ tính dẻo tốt, cĩ thể gia cơng dập, nhưng khi gia nhiệt đến 250oC thì giịn, cĩ lớp bột, nhiệt độ càng cao thì thành lớp kẽm ơxit dạnh bột càng nhiều. Điện thế tiêu chuẩn của kẽm tương đối âm, đối với sắt thép thì nĩ là lớp mạ anốt, vì vậy trong cơng nghiệp, mạ kẽm đề phịng ăn mịn kim loại, được gọi là lớp mạ bảo vệ. Độ tinh khiết của lớp mạ cao, cấu trúc đồng đều, do tính ổn định hố học cao. Tính đàn hồi của lớp mạ tốt, khi chi tiết bị kéo uốn, nhưng độ cứng thấp, độ bĩng kém, trong khơng khí dễ tạo muối kẽm cacbonat cĩ tính kiềm nên bị mịn đi. Để bề mặt kẽm luơn sáng đẹp, sau khi mạ người ta đem sơn, phốt phát hố hay thụ động hố v..v…làm tăng độ bền hố học của lớp mạ. Kẽm là kim loại thơng dụng để bảo vệ sắt thép và hợp kim của chúng, sản phẩm mạ kẽm dùng cho các cơng trình xây dựng, các tấm tơn lợp, đường dây điện, đường sắt, các ống nước, các thiết bị ngồi trời. Trong mơi trường xâm thực, lớp mạ kẽm phải dày. Trong điều kiện bình thường yêu cầu độ dày lớp mạ là 15mm, trong điều kiện ăn mịn mạnh, độ dày tối thiểu là 30mm. 1.2. Các dung dịch mạ kẽm. Dung dịch mạ kẽm cĩ hai loại, dung dịch mạ kẽm xianua, và dung dịch mạ kẽm khơng cĩ xianua. Dung dịch mạ kẽm khơng cĩ axinua, dùng tạp chất phức khác nhau, gồm mấy loại sau: Dung dịch aminơtrimêtyl cacboxinic – amơnclorua, dung dịch muối axit citríc, clorua amơn, muối kẽm tính kiềm, dung dịch muối gốc sunfat… 1.2.1. Dung dịch aminơtrimêtyl cacboxinic – amơn clorua. Dung dịch aminơtrimêtyl cacboxinic – amơn clorua là dung dịch cĩ lớp mạ mịn, độ bĩng đẹp. Khả năng phân bố tốt để mạ những chi tiết cĩ hình dạng phức tạp. Hiệu suất dịng điện cao, tốc độ kết tủa nhanh. Dung dịch này ăn mịn bể bắng sắt thép. a. Thành phần dung dịch và chế độ làm việc như bảng sau: Bảng 3.1. Thành phần và chế độ làm việc dung dịch glixin-amơn clorua. Pha chế Hàm lượng Tên 1 2 Aminotrimetyl cacboxinic Amon clorua NH4Cl Kẽm clorua ZnCl2 Thiourê (NH2)2CS Poliglicola ( phân tử lượng trên 6000 ) Chất thấm ướt Hải Âu Giá trị pH Nhiệt độ (oC) Mật độ dịng điện (A/dm2) 30 – 40 220 – 270 40 – 50 1 – 1,5 1 – 1,5 0,2 – 0,4 5,8 – 6,2 10 – 35 0,8 – 1,5 10 – 30 250 – 280 30 – 45 1 – 1,5 1 – 1,5 0,2 – 0.4 5.4 – 6.2 10 – 30 0.5 – 0.8 Pha chế 1: Dùng cho mạ treo. Pha chế 2: Dùng cho mạ quay. b. Tác dụng của các thành phần và chế độ làm việc. Hàm lượng kẽm: ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ, thường khống chế trong phạm vi 18-23g/l. Nếu hàm lượng kẽm quá cao giảm phân cực ca tốt, lớp mạ thơ. Hàm lượng kẽm thấp, khả năng phân bố kém, sử dụng dịng điện catơt bé, tốc độ mạ chậm, hiệu quả thấp. Khi mạ quay dùng mật độ dịng điện nhỏ, nên nồng độ Zn2+ khơng cao. Thường khống chế trong phạm vi 15-18g/l. Hàm lượng amơn clorua trong phạm vi rộng 200-300g/l là loại muối dẫn điện và là chất tạo phức. Hàm lượng cao tăng khả năng dẫn điện, khả năng phân bố tốt. Nếu cao quá 300g/l thì muối kết tinh, ảnh hưởng tới chất lượng lớp mạ. Hàm luợng nhỏ hơn 200g/l, lớp mạ thơ và độ bĩng kém. Vì vậy khống chế phạm vi 250g/l là thích hợp nhất. Aminơtrimêtyl cacboxinic: Là chất tạo phức, vì aminơtrimêtyl cacboxnic tạo phức với kẽm, cho nên làm tăng phân cực catơt, nâng cao khả năng phân bố, làm cho lớp mạ kết tinh mịn. Hàm lượng thường khống chế khoảng 30-40g/l. Nếu hàm lượng cao quá, hiệu suất dịng điện giảm, dễ thấm hiđrơ, anốt hồ tan nhanh, lớp mạ gai. Hàm lượng thấp, dung dịch khơng ổn dịnh, khả năng phân bố thấp, lớp mạ thơ. Thiorê: Là chất làm bĩng, làm tăng phân cực catơt, lớp mạ bĩng, kết tinh mịn. Hàm lượng khơng vượt quá1,5g/l. Nếu khơng lớp màng thụ động biến màu, vượt quá 2g/l lớp mạ giịn. Poliglicola: Là hợp chất cao phân tử, là chất hoạt động bề mặt. Trong quá trình mạ nĩ hấp thụ trên bề mặt catơt, làm tăng phân cực catơtvà khả năng phân bố, lớp mạ mịn, độ bĩng cao. Hàm lượng trong phạm vi 1 – 1.5 g/l. Nếu cao quá làm giảm độ dẫn điện và khả năng phân bố, lớp mạ rỗ châm kim, tối … Là chất thấm ướt giảm sức căng bề mặt của dung dịch, đề phịng sinh ra rỗ, châm kim… hàm lượng của nĩ trong khoảng 0,2 – 0,4 g/l. Hàm lượng cao, lớp mạ đen. Giá trị pH. pH của dung dịch khống chế trong khoảng 3,8 – 6,2. pH cao lớp mạ đen hoặc vệt đen, thơ giịn. pH thấp hiệu suất dịng điện giảm, thốt hiđrơ nhiều, lớp mạ cĩ vệt . Trong quá trình mạ pH nâng cao, nên phải điều chỉnh. Dùng axit clo hiđríc hoặc aminơtrimêtyl cácboxinic để điều chỉnh. pH thấp cĩ thể dùng natri hiđrơxit để điều chỉnh . Nhiệt độ: thường khống chế 10 – 300C. Nếu thấp quá amơn clorua kết tinh, lớp mạ xấu đi. Nếu cao quá 350C sự ổn định của phức yếu, giảm phân cực catốt, anốt hồ tan nhanh, lớp mạ khơ cĩ gai. Mật độ dịng điện: căn cứ vào hàm lượng kẽm trong dung dịch mà sử dụng mật độ dịng điện trong khoảng 0,8 – 1,5 A / dm2. Sử dụng mật độ dịng điện cao làm tăng phân cực catơt, lớp mạ mịn. Nếu mật độ dịng điện quá cao hiđrơ thốt ra nhiều, pH tăng cao, lớp mạ cháy. Tạp chất trong dung dịch: Trong dung dịch cĩ tạp chất sắt, dung dịch co màu đục vàng làm cho khả năng phân bố kém, lớp mạ đen, sau khi thụ động khơng bĩng. Cách xử lí cho H2O2 : 0,5 ml / l, điều chỉnh pH = 7 -7,5. Sau đĩ dùng Na2HPO4 = 7 – 10 g/l cho vào dung dịch để lắng 48 h sau đĩ lọc. -Trong dung dịch cĩ tạp chất Cu làm cho lớp mạ thơ khơng bĩng, cĩ thể xử lý bằng cách điện phân ở mật độ dịng điện thấp. -Trong dung dịch cĩ tạp chất chì làm cho lớp mạ thơ cĩ vệt đen , sau khi thụ động khơng bĩng, cĩ thể xử lý bằng cách điện phân ở mật độ dịng điện thấp 0,5 A/dm2. c. Pha chế dung dịch. Tính tốn lượng các hố chất cho vào trong bể cho nước cất khoảng 2 /3 bể, sau đĩ cho amơnclorua, đun nĩng 600C để hồ tan. Cho kẽm clorua đã hồ tan vào bể vừa khuấy vừa cho aminơtrimêtyl cácboxiníc vào, lúc này dung dịch cĩ màu đục, dùng NaOH 70% để điều chỉnh pH = 5,8, dung dịch cĩ màu trĩn suốt. Sau đĩ cho thiourê, pơliglicola, chất thấm ướt hải âu đã hịa tan vào bể ( dùng nước nĩng để hồ ). d. Những sự cố và phương pháp khắc phục Bảng 3.2: Những sự cố và phương pháp khắc phục Hiện tượng Nguyên nhân và cách khắc phục Lớp mạ thơ Nhiệt độ quá cao Hàm lượng kẽm cao Dung dịch vẫn đục Dung dịch cĩ tạp chất Hàm lượng aminotrimetyl cacboxinic, NH4Cl thấp Lúc mạ quay lớp mạ cĩ vết đen Mật độ dịng điện catốt cao Lớp mạ bĩng mịn sau khi thụ động cĩ màng hoa Chất làm bĩng quá nhiều Chất thấm ướt Hải Âu Dung dịch thụ động hoặc rửa khơng sạch Lớp mạ trắng khơng bĩng, thụ động khơng bĩng Thiếu Thiourê Cĩ tạp chất hữu cơ, dùng than hoạt tính khuấy đều rồi lọc Màng thụ động cĩ màng sương mù Hàm lượng aminotrimetyl cacboxinic cao, cho 0,1-0,2g/l gêlatin, lọc dung dịch Tốc độ mạ chậm, cĩ những phần khơng mạ được kẽm Làm sạch bề mặt khong tốt Mật độ dịng điện nhỏ Dẫn điện khơng tốt Diện tích anốt nhỏ hoặc phân bố khơng đồng đều Hàm lượng cacbon của chi tiết quá cao Lớp mạ giịn Chất làm bĩng nhiều, dùng than hoạt tính để xử lý Chất làm đệm khơng đủ Mật độ dịng điện lớn Tạp chất cĩ nhiều kim loại Dung dịch vẫn đục pH quá cao Chất thấm ướt Hải Âu ít Tạp chất Fe nhiều Amon clorua thấp Lọc dung dịch Lớp mạ cĩ điểm rỗ, ướt, châm kim Thiếu chất thấm ướt. Cho vào 0,1ml/l chất thấm ướt Hải Âu Tạp chất kim loại Khả năng phân bố kém Amon clirua thấp Diện tích anốt nhỏ Mật độ dịng điện catốt bé Thiếu chất hoạt hố bề mặt 1.2.2. Thành phần và chế độ làm việc của dung dịch muối axit citric a. Thành phần và chế độ làm việc Bảng3.3: Thành phần và chế độ làm việc của dung dịch axit citric Pha chế Hàm lượng Tên 1 2 Axit citric (C6H8O7) Amon clorua NH4Cl Kẽm clorua ZnCl2 Thiourê (NH2)2CS Poliglicola ( phân tử lượng trên 6000 ) Giá trị pH Nhiệt độ (oC) Mật độ dịng điện (A/dm2) 50 – 70 220 – 250 30 – 40 1 – 2 1 – 2 5 – 6 10 – 36 1– 2 20 – 30 240 – 260 40 – 60 1 – 2 1 – 2 5– 6 15 – 35 0.5 – 1 Pha chế 1: dùng cho mạ treo. Pha chế 2: dùng cho mạ quay. Dung dịch dịch muối pha, cĩ thể cho hàm lượng axit citric 20 g/l, để làm giảm natric citric để điều chỉnh pH, hàm lượng axit citric cĩ thể đạt tới 70 g / l. Cách pha chế dung dịch, ảnh hưởng của các thành phần và chế độ làm việc tham khảo phần dung dịch glixin amơn clorua. b. Những sự cố và phương pháp khắc phục Bảng 3.4: Những sự cố và phương pháp khắc phục Hiện tượng Nguyên nhân và cách khắc phục Khả năng phân bố thấp lớp mạ thơ Hàm lượng axit nitric thấp Hàm lượng amơn clorua thấp Hàm lượng poliglicola Lớp mạ cĩ sọc Giá trị pH quá cao Hàm lượng thiourê thấp Lớp mạ cháy Mật độ dịng điện lớn Nồng độ ion kẽm nhỏ Độ dẫn điện dung dịch thấp Khoảng cách giữa anốt và catốt gần Lớp mạ khơng bĩng Hàm lượng thiourê thấp Dung dịch cĩ tạp chất đồng, cĩ thể dùng bột kẽm hoặc điện phân để xử lí Lớp mạ giịn Hàm lượng thiourê cao Nhiệt độ thấp pH thấp Lớp mạ bám khơng chắc dễ bong Xử lí bề mặt khơng tốt Lẫn gốc xianua vào dung dịch Lớp mạ thụ động, khơng bĩng cĩ hoa Dung dịch cĩ tạp chất đồng Mật độ dịng điện nhỏ Chi tiết lấy ra tiếp xúc với đồng Lớp mạ châm kim Do sức căng bề mặt lớn, hyđrơ thốt ra nhiều, cĩ thể cĩ chất thấm ướt Hải Âu 1.2.3. Dung dịch mạ kẽm muối amơn. Dung dịch mạ kẽm muối amơn, hiệu suất cao, tốc độ kết tủa nhanh, thành phần giản đơn, dung dịch ổn định, lớp mạ bĩng khả năng phân bố thấp, dùng để mạ những chi tiết đơn giản. Dung dịch ăn mịn bể mạ sắt thép. a.Thành phần và chế độ làm việc Bảng 3.5: Thành phần và chế độ làm việc của dung dịch mạ kẽm muối amơn. Pha chế Hàm lượng Tên 1 2 Axit botric H3BO3 Amon clorua NH4Cl Kẽm clorua ZnCl2 Thiourê (NH2)2CS Poliglicola ( phân tử lượng trên 6000 ) Chất thấm ướt Hải Âu Giá trị pH Nhiệt độ (oC) Mật độ dịng điện (A/dm2) 25 – 30 220 – 280 30 – 40 1 – 2 1 – 2 0,5-1 5,6 – 6 10 – 35 1– 1,5 25 – 30 250 – 280 40 – 60 1 – 2 1 – 2 5,8– 6,2 15 – 30 1 – 2 Pha chế 1: dùng cho mạ treo. Pha chế 2: dùng cho mạ quay. Cách pha chế, ảnh hưởng của các thành phần và chế độ làm việc tham khảo phần dung dịch aminơtrimêtyl cácboxinic- amơn clorua. b. Những sự cố và cách khắc phục Bảng 3.6: Những sự cố và phương pháp khắc phục Hiện tượng Nguyên nhân và cách khắc phục Lớp mạ thơ Hàm lượng amơn clorua thấp cần bổ sung Hàm lượng ion kẽm cao, cần điều chỉnh Mật độ dịng điện khơng lớn, lớp mạ cháy Hàm lượng poliglicola thấp Hàm lượng ion kẽm thấp Lớp mạ cĩ hoa, tối khơng bĩng Hàm lượng thiourê thấp Lớp mạ cĩ gai (bám thành hạt) Anốt hồ tan khơng bình thường Nhiệt độ dung dịch cao Dung dịch đục Lớp mạ hoặc anốt cĩ màu trắng, rỗ châm kim Nhiệt độ dung dịch cao Hàm lượng chất thấm ướt Hải Âu thấp 1.2.4. Dung dịch mạ kẽm zincat. Dung dịch mạ kẽm zincat là do tác dụng của kẽm ơxit và natri hiđrơxit. Trong dung dịch này cho vào chất hoạt động bề mặt làm tăng phân cực catơt, cĩ thể chất làm bĩng và chất tạo phức, để cải thiện lớp mạ và dung dịch. Dung dịch thành phần đơn giản, dung dịch ổn định chế độ làm việc rộng, khả năng phân bố tương đối tốt, lớp mạ mịn bĩng, lớp màng thụ động khơng biến màu, khơng ăn mịn thiết bị, dung dịch cĩ điện áp cao, tiêu hao điện lớn, mạ dày dễ bị giịn. Chất phụ gia nếu sử dụng khơng đúng, dễ sinh rộp. Do hàm lượng NaOH cao, sinh ra khí độc, cần quạt hút. a.Thành phần và chế độ làm viếc. Bảng 3.7: Thành phần và chế độ làm việccủa dung dịch mạ kẽm Zincat. Tên hố chất Hàm lượng (g/l) Kẽm ơxit (ZnO) Natri Hyđrơxit (NaOH) Hỗn hợp phụ gia DE (ml/l) Hỗn hợp chất làm bĩng (ml/l) Cumarin 112-20 100-160 4-5 0,1-0,5 0,4-0,6 Mật độ dịng điện (A/dm2) 0,5-4 Nhiệt độ (oC) 10-45oC Hỗn hợp phụ gia DE là hỗn hợp Dimetylamin và Epiclohiđrim cĩ bán trên thị trường. b. Cách pha chế dung dịch. Tính tốn lượng các chất hố học vào bể. Cho 1/3 nước cất vao trong bể, sau đĩ cho natri hiđrơxit vào, khuấy cho hồ tan. Bộ kẽm ơxit cho ít nước khuấy thành bột nhão, rồi cho vào trong bể mạ, khuấy đều cho hồ tan hồn tồn. Sau đĩ cho nước đến mức quy định. Cho bột kẽm 1 – 4g/l cho vào trong bể, khuấy đều để khử tạp chất đồng, cho lọc dung dịch, sau đĩ cho các chất phụ gia, chất làm bĩng.v..v…phân tích điều chỉnh, mạ thử. 1.2.5. Dung dịch mạ kẽm axit. Dung dịch mạ kẽm axit cĩ phân cực catơt nhỏ hơn dung dịch mạ amơn clorua, khả năng phân bố kém, lớp mạ thơ, hiệu suất cao, sử dụng mật độ dịng điện cao, tốc độ nhanh, dùng để mạ những chi tiết đơn giản ( như dây thép, dây đai…). a.Thành phần và chế độ làm việc. Bảng 3.8: Thành phần và chế độ làm việccủa dung dịch mạ kẽm axit Pha chế Hàm lượng Tên 1 2 3 Axit botric H3BO3 Kẽm sunfat ZnSO4.7H2O Nhơm sunfat Al2(SO4)3.12H2O Phèn nhơm kaliKAl(SO4)2.12H2O Natri sunfat Na2SO4.10H2O 2,6 hoặc 2,7 Đisunfonaphtalen C18H6(SO3Na)2 Dec torin Đường glucơ Giá trị pH Nhiệt độ (oC) Mật độ dịng điện (A/dm2) Hiệu suất 215 20 45-50 50-160 10 3,8-4,4 to thường 1-2 98-100 470-500 30 45-50 50 3,8-4,4 to thường 1-2 98-100 2-3 250-300 1-2 250 2-3 200-250 4,5-5,5 to thường 1-2 98-100 Dung dịch 1: Dùng cho mạ quay. Dung dịch 2: Mạ chi tiết đơn giản (dây thép, dây đai) Dung dịch 3: Mạ những vật đúc. b. Tác dụng các thành phần. Kẽm sunfat để cung cấp ionkẽm cho dung dịch nồng độ thường dùng trong khoảng 200 – 400g/l. Nhơm sunfat, phèn nhơm kali là chất đệm để làm ổn định độ pH. Để làm tăng độ dẫn điện cho muối dẫn điện như natri sunfat. Đéctơrin, đường glucơ, 2,6 hoặc 2,7 đi sunfơ Naphtalen là chất phụ gia. Làm tăng khả năng phân cực, thu được lớp mạ mịn, cải thiện khả năng phân bố. c. Pha chế dung dịch. Tính các lượng hố chất cần cho vào bể. Cho nước cất 1/2 bể, sau đĩ cho kẽm sunfat, natri sunfat. Hồ tan từng loại nhơm sunfat, phèn nhơm kali, đectorin rồi vừa khuấy vừa cho vào trong bể, cho nước đến mức quy định, điều chỉnh pH. Điện phân với Dk = 0,5A/dm2, thời gian 4 giờ, phân tích điều chỉnh, mạ thử. d. Những sự cố và phương pháp khắc phục. Bảng 2.9: Những sự cố và phương pháp khắc phục Hiện tượng Nguyên nhân và cách khắc phục Lớp mạ tốt thơ, dung dịch vẫn đục Mật độ dịng điện lớn Thiếu nhơm sunfat pH quá cao Sau khi sấy khơ lớp mạ cĩ màu sương trắng Sau khi mạ xong rủa chi tiết khơng sạch Lớp mạ cĩ điểm màu tối Nếu mật độ dịng điện thấp thì cĩ màng nhiều Hạ pH=2-3 cho 5g/l Na2S2O8 Dk=5-6A/dm2 điện phân 1.2.6. Dung dịch mạ kẽm xianua. Dung dịch mạ kẽm xianua, khả năng phân bĩ tốt, lớp mạ mịn, bĩng. Sử dụng mật độ dịng điện điện và nhiệt độ cao. Dung dịch rất độc, cĩ hại đến sức khoẻ vì vậy phải cĩ thiết bị hút độc. a. Thành phần dung dịch và chế độ làm việc nhu bảng 2.10 b. Tác dụng của các thành phần. 2ZnO + NaCN = Na2[Zn(CN)4] + Na2ZnO3 ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O Trong dung dịch đơng thời tồn tại hai loại muối phức thì lớp mạ mới tốt. Nếu dung dịch chỉ cĩ muối phức xianua, lớp mạ cĩ lỗ xốp, hiđrơ thốt ra nhiều. Nêu dung dịch chỉ muối kẽm oxit thì lớp mạ xấu cĩ dạng bọt biển. Bảng 3.10: Thành phần và chế độ làm việc của dung dịch kẽm xianua. Pha chế Hàm lượng Tên 1 2 Kẽm axit ZnO Kẽm xianua Zn(CN)2 Natri xianua NaCN Natri hyđrơxit NaOH Natri sunfua Na2S Keo xương tinh chế Glixêrin Nhiệt độ (oC) Mật độ dịng điện (A/dm2) 35 – 45 80 – 90 80 - 85 0,5 - 5 3 - 5 10 - 35 1– 3 25 – 30 45 - 62 65 - 95 60 - 90 2 - 4 1 – 2 10 - 35 2 – 4 Trong dung dịch đồng thời tồn tại hai loại muối nên nồng độ của nĩ được đánh giá bằng hàm lượng kẽm oxit hay kẽm kim loại, thơng thường hàm lượng kẽm oxit vào khoảng 40g/lít. Nĩ cần phải tương ứng với các hàm lượng khác trong dung dịch. Khi hàm lượng kẽm oxit tăng cao, sự phân bố catốt giảm đi, lớp mạ thơ, khả năng phân bố kém. Khi hàm lượng kẽ oxit giảm đi, sự phân cực tăng lên, hiđrơ thốt ra nhiều, hiệu suất dịng điện giảm. NaCN ngồi lượng tác dụng với ZnO để tạo muối cịn lại là lượng tự do, cĩ tác dụng làm ổn định muối phức, nâng cao phân cực, lớp mạ kết tinh mịn, phân bố tốt, anốt hồ tan tốt. Nhưng nếu hàm lượng NaCN quá nhiều làm phân cực catốt tăng lên mạnh, hiệu suất dịng điện giảm, hiđrơ thốt ra nhiều, độ xốp lớp mạ tăng, lớp mạ cĩ bọt khí, bong. Tỉ số hàm lượng NaCN và ZnO nên khống chế trong khoảng 2,2 đến 3,2. NaOH cĩ tác dụng để phịng muối bị thuỷ phân, làm dung dịch ổn định, làm tăng độ dẫn điện , tăng khả năng phân bơ, tăng mật độ dịng điên, nâng cao năng suât. Nhưng nếu NaOH cao quá làm cho lớp mạ kết tinh nhánh cây, cĩ dạng bọt biển. Thơng thường khống chế tỉ số hàm lượng NaOH và NaCN trong khoảng 0,9 – 1.1. Chất phụ gia trong dung dịch mạ kẽm thường dùng Na2S và glixerin…cĩ tác dụng phân cao phân cực catốt, được lớp mạ mịn bĩng. Tạp chất cĩ hại trong dung dịch xianua, ảnh hưởng khơng rõ rệt lắm nhưng làm giảm tính năng ăn mịn của lớp mạ. Tạp chất hữu cơ gây cho kim loại lớp mạ giịn, châm kim. Cĩ thể khử Fe bằng cách, cho vào dung dịch 2,5 – 3g/l Na2S, khử Cu cho vào dung dịch ít bột kẽm, khử tẩy chất hữu cơ cho vào dung dịch 1 – 2g/l than hoạt tính. c. Chế độ làm việc. Mật độ dịng điện thường dùng 1 – 3A/dm2. Mật độ dịng điện nhỏ, tốc độ kết tủa chậm. Mật độ dịng điện lớn, lớp mạ thơ, cháy. Nhiệt độ khơng vượt quá 35oC, nếu khơng NaCN dễ phân huỷ, làm giảm khả năng phân bố. d. Những sự cố và phương pháp khắc phục Bảng 3.11: Những sự cố và phương pháp khắc phục Hiện tượng Nguyên nhân Lớp mạ giịn Khử tạp chất hữu cơ Lớp mạ thơ đen Dùng anốt khơng hồ tan, giảm ion kẽm Hàm lượng NaOH cao, tăng hàm lượng NaCN Giảm mật độ dịng điện catốt Khử tạp chất hữu cơ Khả năng phân bố xấu Dùng anốt khơng hồ tan, giảm ion kẽm Tang hàm lượng NaOH, NaCN Hạ nhiệt độ dưới 35oC Hiệu suất dịng điện thấp Hàm lượng ZnO thấp cần bổ sung Hàm lượng NaCN cao, NaOH thấp cần bổ sung NaOH Mật độ dịng điện catốt cao Anốt thụ động hố Tăng diện tích anốt, tăng hàm lượng NaCN Trên thành bể và trên anốt cĩ lớp bọt xốp đen Dung dịch cĩ Na2CO3, làm lạnh dung dịch dưới 0oC để Na2CO3 kết tủa, hoặc cho BaCl2 để Na2CO3 kết tủa 1.3. Xử lý sau khi mạ kẽm Xử lý sau khi mạ kẽm bao gồm các cơng nghệ khử hiđrơ, làm bĩng, thụ động hố…mục đích là để loại trừ một số hiện tượng khơng tốt sinh ra trong khi mạ, cải thiện tính năng hố lý của lớp mạ, nâng cao tính bền ăn mịn và thời gian sử dụng. 1.3.1. Khử hiđrơ Trong quá trình mạ, ngồi ion kẽm phĩng điện cịn cĩ hiđrơ phĩng điện. Ngồi một phần hiđrơ bay ra, cịn cĩ một phần hiđrơ ở trạng thái nguyên tử xâm nhạp vào mạng lưới tinh thể của lớp mạ và kim loại vừa tạo nên nội ứng lực, làm cho chi tiết mạ bị giịn, gọi là sự giịn hiđrơ. Trong quá trình tẩy rử axit và tẩy dầu điện phân catơt cũng tạo nên sự giịn hiđrơ, sự giịn hiđrơ, sự giịn hiđrơ ảnh hưởng đến tinh thể của nguyên liệu, nếu khơng khử sẽ làm cho chi tiết gãy và nứt…để khử giịn hiđrơ dùng phương pháp nhiệt, hiđrơ thốt ra. Hiệu quả khử hiđrơ cĩ quan hệ tới thời gian và nhiệt độ nếu như nhiệt độ cao, thời gian dài, khử hiđrơ càng triệt để, nhưng cũng phải khống chế hiđrơ trong phạm vi nhất định, khơng được quá cao. Nhiệt độ khử hiđrơ trong khoảng 200 – 250oC, thời gian trên 2 giờ. Khử hiđrơ được tiến hành trong tủ sấy hay trong thùng dầu. Nững chi tiết như lị xo mỏng (Độ dày dưới 0,5mm ) và những chi tiết lá sắt thép cĩ cường độ cao cần phải khử hiđrơ. Những chi tiết khơng gia nhiệt đến 200 – 250oC ( như chi tiết hàn thiếc…) cĩ thể khử ở nhiệt độ thấp hơn ( 140 – 160oC ). Thời gian khử dài hơn. 1.3.2. Thụ động hố Để làm bĩng và nâng cao độ bền ăn mịn của lớp mạ kẽm, người ta xử lý lớp mạ trong dung dịch hợp chất Cr. Đối với lớp mạ cùng độ dày, màu sau khi thụ động, tính bền ăn mịn của nĩ cao hơn 5 – 7 lần so với lớp mạ chưa thụ động, sẽ tạo thành lớp màng thụ đổng rắn, chắc, ổn định cĩ màu vàng hoặc màu cầu vồng. Sự hình thành lớp màng bảo vệ này là do tác dụng của kẽm với bicrơmat tạo thành màng crơmat liên tục và khĩ tan. Thành phần của màng gồm cĩ muối crơmat tính kiềm hố trị III và hố trị VI với nước. Trong đĩ crơm hố trị III cĩ màu xanh lục, crơm hố trị VI cĩ màu đỏ tạo nên màng thụ động cĩ nhiều màu sắc. Trong màng thụ động tỉ lệ crơm hố trị III và hĩa trị VI là 1,5: 1. tỉ lệ này thay đổi do thành phần dung dịch, nhiệt độ, khuấy… vì thế màu sắc của màng thụ động cũng thay đổi. Màu sắc của màng thụ động đánh giá chất lượng của màng. Màng thụ động tốt cĩ màu cầu vồng rất đẹp, trong đỏ màu xanh, trong xanh cĩ màu đỏ, lớp màng bĩng bám chắc. Quá trình hình thành màng thụ động gồm hai quá trình hồ tan và tạo màng. Trong giai đoạn đầu chủ yếu là kẽm hồ tan. Sự hồ tan của kẽm tạo điều kiện hình thành màng thụ động. - Crơm oxit là thành phần chủ yếu tạo thành màng. Nồng độ crơm oxit trong phạm vi quy định tạo thành lớp màng nhanh, thấp quá tạo màng khĩ. Axit sunfuaric cĩ tác dụng để màng khơng tạo sương mù. Axit nitric đảm bảo cho lớp màng bĩng, tạo sự bám chắc giữa lớp màng và lớp mạ. Trong quá trình làm việc khống chế pH trong phạm vi quy định, làm việc một thời gian pH của dung dịch nâng cao, tốc độ sinh màng chậm. Nếu pH nâng cao cĩ thể dùng crơm oxit, axit nitric, axit sunfuaric để điều chỉnh. Nhiệt độ cao thì tốc độ sinh màng nhanh, nhưng nếu cao quá màng hồ tan. Thời gian dài thì màng dày. Nhưng nếu thời gian dài quá cũng tạo nên sự hồ tan màng, độ bĩng kém. Khi thao tác phải lay động chi tiết để hình thành lớp màng tốt. Những dung dịch để thụ động hố: - Dung dịch cĩ nồng độ trung bình: Bảng 3.12: Dung dịch cĩ nồng độ trung bình Pha chế Hàm lượng Tên Thụ động hố lần 1 Thụ động hố lần 2 Crơm oxit CrO3 Axit nitric HNO3 Axit sunfuric Nhiệt độ (oC) Thời gian( giây) 60 - 80 8,5 – 11,5 7,5 - 11 Thường 10 - 20 4 - 6 0,55 – 0,76 0,5 – 0,7 Thường 5 - 15 Thụ động hố lần thứ nhất xong, cĩ thể trực tiếp đưa vào dung dịch thụ động hố lần thứ hai. Thụ động hố lần thứ hai xong, dùng nước lạnh rửa, sau đĩ dùng nước nĩng, sấy khơ trong tủ sấy 600C – 700C. Dung dịch thụ động hố một lần cĩ nồng độ cao: Bảng 3.13: Dung dịch thụ động hố một lần cĩ nồng độ cao: Pha chế Hàm lượng Tên 1 2 3 4 Crơm oxit CrO3 Axit nitric HNO3 Axit sunfuric Natri bicrơmat Na2Cr2O7 Nhiệt độ (oC) Thời gian( giây) Trong dung dịch Trong khơng khí 150-180 10-15 5-10 Thường 10-15 5-10 180-250 30-35 5-10 Thường 5-15 5-10 250-300 30-40 15-20 Thường 5-10 5-10 8-10 200 Thường 5-15 5-10 - Dung dịch thụ động hố hai lần cĩ nồng độ cao: Bảng 3.14: Dung dịch thụ động hố hai lần cĩ nồng độ cao: Pha chế Hàm lượng Tên 1 2 Lần 1 Lần 2 Lần 1 Lần 2 Crơm oxit CrO3 Axit nitric HNO3 Axit sunfuric Sắt hai sunfat FeSO4.7H2O Bột kẽm Kẽm ơxit ZnO Nhiệt độ (oC) Thời gian( giây) 150-180 7-9 6-8 10-15 1,2-1,7 Thường 3-10 40-50 5-6.5 2-3 5-8 6-7 4-6 Thường 5-10 250-270 15-25 15-30 Thường 10-20 17-18 1-2 1-2 Thường 5-10 Trước khi thụ động cần phải rửa sạch chi tiết. Khi chi tiết đưa vào dung dịch thụ động hố lần một, lớp mạ kẽm phải bĩng, sau đĩ cĩ thể đưa trực tiếp vào dung dịch thụ động lần hai và hết sức tránh dung dịch lần một lẫn vào dung dịch lần hai. Sau khi sử dụng một thời gian cần phải điều chỉnh như sau: nếu thụ động lần thứ nhất khơng bĩng cĩ thể bổ sung crơm oxit, axit nitric, lớp thụ động cĩ màng sương cĩ thể do axit nitric nhiều, cần bổ sung axit sunfuaric. Nếu lớp màng đen thì cĩ thể do axit sunfuaric nhiều, cần làm giảm độ axit nhiều bằng cách pha thêm nước, rồi dùng crơm ơxit điều chỉnh. Dung dịch thụ động hĩa lần hai: Nếu đặc quá thì làm lỗng. Nếu độ axit thấp cần phải duy trì thời gian thụ động dài hơn. Axit nitric nhiều thì thời gian thụ động ngắn. Nếu hàm lượng axit nitric nhiều thì lớp màng tốt, cĩ hoa, độ bám khơng tốt. Phương pháp khắc phục cho thêm kẽm oxit để làm giảm độ axit. Dung dịch thụ động hố lần hai thơng thường bổ sung thêm crơm oxit và axit sunfuaric. - Dung dịch thu động hố cĩ màu xanh lục: Để được lớp màng thụ động cĩ màu xanh lục cĩ thể thụ động hố trong dung dịch sau: Crơm ơxit CrO3: 30 (g/l) Axit phơtphoric H3PO4 10 ml/l Axit sunfuric H2SO4 5 ml/l Axit nitric HNO3 5 ml/l Axit clohiđric HCl 5 ml/l pH 0,5 – 2 Thời gian (giây) 50 – 180 Nhiệt độ 1.4. Tẩy lớp mạ kẽm hỏng Những lớp mạ khơng đạt yêu cầu cĩ thể tẩy đi trong các dung dịch Bảng 315: Dung dịch và chế độ làm việc của bể tẩy lớp mạ Pha chế Hàm lượng Tên 1 2 3 Axit clohiđric HCl 30-50% thể tích Axit sunfuaric 180-250 Natri nitrit NaNO2 100-200 Natri hiđrỗit NaOH 200-300 Nhiệt độ Thường Thường 100-120 Thời gian Đến khi hết lớp mạ Đến khi hết lớp mạ Đến khi hết lớp mạ Dung dịch 3 tẩy lớp mạ trên sắt thép để khơng bị ăn mịn và thấm hiđrơ. Vì vậy dùng để tẩy lớp mạ của chi tiết đàn hồi, thép cĩ cường độ cao. Chi tiết yêu cầu cao, phải khử hiđrơ xong mới mạ lại. 2. DUNG DỊCH MẠ ĐỒNG 2.1. Tính chất và ứng dụngcủa mạ đồng Đồng là một kim loại cĩ màu đỏ hơi hồng, rất mềm và dẻo, trọng lượng riêng 8,92g/m3, nhiệt độ nĩng chảy 1083oC, điện thế tiêu chuẩn + 0,339 V. Đồng là kim loại dễ gia cơng, uốn kéo, dễ đánh bĩng, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. Đồng khơng tan trong axit clohiđric, axit sunfuric lỗng, tan trong axit nitric và các axit clohiđric, axit sunfuric đặc(trong HCl phải cĩ platin). Đồng tan chậm trong NH4OH khi cĩ khơng khí. Đồng dễ bị ơxi hố trong khơng khí, nhất là ở nhiệt độ cao. Bề mặt đồng trong khơng khí ẩm, gặp CO2, khí clo…sẽ tạo thành lớp đồng cĩ màu xanh mờ. Do đồng khơng ổn định và cĩ điện thế tương đối cao, cho nên khơng bảo vệ chi tiết khỏi bị thấm tan trong quá trình nhiệt luyện. Mạ đồng xong đem ơxi hố sẽ cĩ nhiều màu sắc đẹp. Mạ đồng dày trên thép để tăng độ dẫn điện và tiết kiệm nguyên liệu đồng, mạ đồng trên bạc để giảm mạ xoa sát. Dung dịch mạ đồng gồm cĩ mấy loại sau: Dung dịch pirơphốtphát, dung dịch sunfat, dung dịch etilen điamin, dung dịch xianua… 2.2. Dung dịch muối pirơ phốtphát 2.2.1. Thành phần: Thành phần chủ yếu của dung dịch mạ đồng pirơ phốt phát tạo phức với kali pirơ phốt phát. Kali pirơ phốt phát ngồi một phần tạo phức với đồng, phần khác sẽ tạo nên kali pirơ phốt phát tự do, làm cho muối phức ổn định, nâng cao khả năng phân bố của dung dịch. Ngồi dung dịch này cịn cho thêm chất tạo phức phụ trợ như axit citric, axittactaric, aminotrimetyl cacboxinic…dể cải thiện tính năng dung dịch . Dung dịch cịn cho thêm chất làm bĩng để thụ động lớp mạ đồng bĩng. Dung dịch mạ đồng pirơ phốt phát, cơng nghệ nghệ giản đơn, thành phần ổn đinh, hiệu suất dịng điện cao, khả năng phân bố tốt, mạ mịn, cĩ thể mạ dược lớp mạ dày. Dung dịch mạ khơng cĩ khí độc bay ra, khơng cần phải hút độc. Nhưng đối với những chi tiết sát thép mạ đồng, cần phải cĩ cơng nghệ xử lí trước khi đưa vào dung dịch mạ đồng pirơ phốt phát để tăng độ bám chắc lớp mạ, giá thành dung dịch tương đối cao. Dung dịch 1: Mạ đồng Dung dịch: 3,4. Mạ đồng bĩng 2.2.2. Pha chế dung dịch Tính tốn hàm lượng đồng sunfat và natri pirơ phốt phát cần dùng ( 1 phần trọng lượng đồng sunfat cần dùng 0,54 phần trọng lượng natri pirơ phốt phát hoặc 0,66 phần trọng lượng kali pirơ phốt phát cĩ được 0,6 phần trọng lượng đồng pirơ phốt phát, thơng thường dùng natri pirơ phốt phát ). Vừa khuấy vừa cho dần dần natri pirơ phốt phát vào dung dịch đồng sunfat, lúc này đồng pirơ phốt phát kết tủa, lớp dung dịch phức trên cĩ màu xanh lục, thì thiếu natri pirơ phốtphát, cần cho thêm để phản ứng hồn tồn. Natri pirơ phốtphát khơng được quá nhiều, nếu khơng đồng pirơ phốtphát hồ tan. Đổ dung dịch phức trên đi, rửa kết tủa vài lần bằng nước, nếu như trong quá trình rửa muối đồng thuỷ ngân, dung dịch vẩn đục, thì dùng dung dịch axit phốtphoric ( pH=5 ) để rửa, sau đĩ rửa nước, ta được đồng pirơ phốt phát. Lượng kali pirơ phốtphát hồ tan trong 2/3 thể tích nước. Ta vửa khuấy vừa cho đồng pirơ phốt phát vào dung dịch kali pirơ phốt phát, đến khi hồ tan hồn tồn. Lúc này dung dịch cĩ màu xanh. Sau dĩ sẽ cho dần các hố chất khác như kali citric, amơnium citrat, kali natri tâctarat, kali citrat…hồ tan từng phần riêng biệt, rồi cho vào bể. Nếu dùng aminotrimetyl cacboxinic để pha thì hồ tan nĩ trong kali hiđrơxit ( chú ý phản ứng toả nhiệt ) sau đĩ cho vào bể. Khuấy đều dung dịch. Dùng axit citric hoặc kali hiđrơxit để diều chế pH. Cho 1 – 2 ml/lH2O2 30% và 3 – 5%g/l than hoạt tính, gia nhiệt đến 50oC khuấy 1 -2 giờ rồi lọc. Sau đĩ cho chất làm bĩng vào dung dịch ( cụ thể pha C7H5NS2 cĩ nồng độ 20g/l, sau đĩ làm lỗng đến 1g/l rồi tính tốn cho vao dung dịch ). Điện phân dung dịch rồi mạ thử. Bảng 3.16: Thành phần và chế độ làm việc dung dịch mạ đồng pirơ phốtphát Pha chế Hàm lượng Tên 1 2 3 4 5 Đồng pirơ phốt phát Cu2P2O7 60-70 60-70 70-90 70-90 50-65 Kali pirơ phốt phát K2O2O7.7H2O 280-320 280-320 300-380 300-380 350-450 Kali citrat K3C6H5O7.H2O 10-15 10-15 Amonium citrat (NH4)2HC6H5O7 20-25 10-15 Kali natri tatrat KNaC4H4O6.4H2O 10-15 Kali nitrat KNO3 10-15 Amoniac NH4OH(ml/l) 2-3 2-3 Selen oxit SeO2 0.008-0.02 0.008-0.02 0.008-0.02 Aminotrimetyl cacboxinic N(CH2COOH)3 15-20 15-25 C7H5NS2 0.002-0.004 0.002-0.004 0.002-0.004 pH 8.2-8.8 8.2-8.8 8.0-8.8 8.0-8.8 8.4-8.8 Nhiệt độ(oC) 30-50 30-40 30-50 30-50 30-40 Mật độ dịng điện (A/dm2) 1-1.5 0.6-1.2 1.5-3 1.5-3 0.5-1 Di động catốt Cần Cần Cần Cần Cần 2.2.3. Ảnh hưởng của các thành phần và chế độ làm việc a. Đồng pirơ phốtphát Là muối chủ yếu để cung cấp ion đồng. Hàm lượng đồng vao khoảng 38%. Thơng thường khống chế hàm lượng đồng 20 – 25g/l, trong dung dịch mạ mờ, hàm lượng đồng từ 25 – 35g/l trong dung dịch mạ bĩng. Nếu hàm lượng đồng thấp, độ bĩng kém, chế độ làm việc của mật độ dịng điện giảm. Nếu hàm lươgj đồng cao thì dùng kali pirơ phốt phát nhiều, giá thành tăng. b. Kali pirơ phố tphát: Là chất tạo thành phức trong dung dịch , độ hồ tan lớn nên làm tăng cao hàm lượng đồng trong dung dịch, cĩ thể sử dụng mật độ dịng điện cao, hiệu suất cao, lớp mạ kết tinh mịn. Để theo dõi việc thay đổi dung dịch cần phân tích tổng hàm lượng kali pirơ phốt phát, tỷ lệ thấp thì anơt hồ tan khơng tốt, lớp mạ thơ. Nếu tỷ lệ quá cao, tăng cao khả năng phân bố, nhưng hiệu suất dịng điện giảm. Kali pirơ phốt ._. mạ cũng lựa chọn khác nhau. Thí dụ khơng nên trực tiếp mạ dung dịch axit lên tổ chức xốp của gang, thép đúc …nếu khơng dung dịch axít dư sẽ thẩm thấu ăn mịn lớp kim loại nền hoặc trong quá trình sử dụng lớp mạ bị rơi. Đơng axit nhanh khơng nên mạ trực tiếp lên bề mặt gang thép, nếu khơng thì trong điều kiện axit sẻ xảy ra phản ứng dưới đây: Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 Khi đĩ khiến cho bộ phận phát sinh bộ phận trầm tích hĩa học của Cu mà khơng phải hồn tồn là trầm tích điện của Cu, dẫn đến cường độ kết hợp của mạ giảm. Bề mặt các kim loại Zn, Sb…khơng được dùng dung dịch mạ axit mạ trực tiếp, nếu khơng sẻ bị ăn mịn nghiêm trọng. Để giải quyết vấn đề này sau khi xử lý hoạt hố bề mặt chi tiết, nên chọn một dung dịch mạ thích hợp để mạ một lớp đáy. Thép cacbon thấp, thép cacbon hợp kim phổ thơng, thép cacbon trung bình, thép hợp kim cacbon, thép khơng gỉ, thép hợp kim cao, một số loại thép tơi, thép đặc biệt, trước khi mạ xoa nên dùng dung dịch Ni đặc bịêt mạ nên một lớp đáy dày khoảng 2 - 5µm, sau đĩ tuỳ theo yêu cầu lại mạ mới, tiến hành lớp mạ kim loại khác cho đến độ dày cần thiết. 3.2. Lựa chọn dung dịch mạ theo tiêu chí khơi phục nhanh kích thước. 3.2.1. Chủng loại dung dịch mạ thường dùng để khơi phục nhanh kích thước. Vật liệu để khơi phục các chi tiết bị mài mịn hoặc bị gia cơng vượt kích thước bao gồm: Cu axit nhanh, Cu kiềm, Cu kiềm đắp nhanh, Cu nhanh đặc biệt, Cu axit đắp nhanh, Ni trục, Co bĩng một nữa, hợp kim Ni – Co. Những dung dịch mạ nĩi trên đều cĩ một đặc điểm là tốc độ mạ nhanh, đối với các bề mặt lắp ghép tĩnh thường dùng dung dịch mạ Cu để khơi phục kích thước, dùng Ni nhanh đặc biệt ưu việt hơn dùng Ni nhanh. Tuy nhiên chiều dày lớp mạ tăng, ứng suất nội cũng tăng, vết nứt cũng tăng, cường độ kết hợp ‘ bám dính ‘ cũng như cường độ kéo của lớp mạ giảm đi, khi lớp mạ quá dày thậmchí cĩ thể bị bong. Mỗi loại dung dịch mạ đều cĩ chiều dày mạ an tồn. Trong thực tế sử dụng chiều dày của mỗi lớp mạ đều bị hạn chế gọi là chiều dày an tồn. 3.2.2. Giới thiệu phương pháp phục hồi kích thước nhanh. a. Phương pháp mạ đắp đơn giản: Dùng một loại dung dịch mạ liên tục để đạt kích thước mà cần khơi phục. Đây là phương pháp đơn giản và dễ nhất, thích hợp với trường hợp kích thước khơi phục tương đối nhỏ khoảng 0,1mm. b. Phương pháp mạ đắp bằng một loại dung dịch mạ: Nếu chi tiết bị mịn hoặc gia cơng sai kích thước tương đối lớn ( > 0,2mm ). Khi đĩ kích thước mạ xoa đã tới độ dày mạ giới hạn nhưng vẫn chưa đáp ứng yêu cầu mạ đắp khơi phục. Khi đĩ dù mạ Cu hay mạ Ni, nếu lớp mạ xoa đã đạt độ dày giới hạn thì xuất hiện lớp mạ xoa thơ, tốc độ mạ đắp giảm đi nhiều. Khi đĩ khơng nên tiếp tục mạ nếu khơng năng suất và chất lượng đều khơng đạt. Khi đĩ nên dưng mạ, dùng nước rửa và dùng đá mài hoặc giấy ráp để mài bỏ đi lớp tinh thể thơ trên bề mặt, sau đĩ lại rửa sạch bằng điện và hoạt hố, rồi tiến hành lại việc mạ xoa. Ta cứ lặp lại quá trình mạ - mài - mạ - mài…cho đến khi đạt kích thước cần thiết, vẫn chỉ bằng một dung dịch. Qua phân tích tổ chức kim cương của lớp mạ vừa mài vừa mạ nĩi trên, người ta thấy rằng dù dùng một loại dung dịch mạ thì kết cấu của lớp mạ vẫn mịn chắc mà vẫn khơng phát triển lớp tế bào ở trên lớp tế bào cũ. c. Phương pháp mạ kẹp giữa nhiều dung dịch mạ khác nhau: Cịn gọi là phương pháp phức hợp dùng hai hoặc nhiều hơn loại dung dịch mạ khác nhau để tiến hành trầm tích nối tiếp đạt kích thước chiều dày lớp mạ. Thí dụ: Lớp đáy Lớp kích thước Lớp kẹp giữa Lớp kích thước Ni nhanh đặc biệt Ni nhanh đặc biệt Ni nhanh Ni nhanh Ni đặc biệt Ni axit đắp nhanh Ni đặc biệt Ni axit đắp nhanh Co bĩng một nữa Co bĩng một nữa Co cơ giới Co cơ giới Ni đặc biệt Ni cao tốc Ni đặc biệt Ni cao tốc Cu kiềm Ni nhanh đặc biệt Cu kiềm Ni axit đắp nhanh Ni nhanh Ni axit đắp nhanh Cu kiềm Ni nhanh đặc biệt Ni đặc biệt Ni nhanh đặc biệt Ni nhanh Cĩ thể tiến hành mạ theo một lộ trình như sau: - Phương pháp mạ mài kẹp giữa: Kết hợp mạ, mài, rửa, bỏ lớp tinh thể thơ, xử ký lại bề mặt, mạ kẹp giữa từ 0,01 – 0,05mm. Lặp đi lặp lại quá trình này cho đến khi đạt yêu cầu kích thước. -Phương pháp mạ kẹp giuqã khơng mài hoặc mài 1/3 độ dày an tồn: Với kích thước lớn hơn 0,2mm khơng cần mài giữa chừng khi lớp mạ thứ nhất đạt 1/3 độ dày an tồn, tiến hành rửa ngay và mạ lớp kẹp giữa từ 0,01 – 0,05mm. Lặp đi lặp lại để đạt kích thước cần thiết. 3.3. Lựa chọn dung dịch mạ theo tiêu chí nâng cao độ cứng và lớp chịu mài mịn. Bảng 3.38: Độ cứng của lớp mạ xoa. Tên lớp mạ Độ cứng HB Tên lớp mạ Độ cứng HB Co axit 45 Phân bố 20 Co hyđrơ thấp 40 Ni (axit) 500 Co kiềm 40 Ni(ứng suất thấp) 350 Co 600 Ni( trung tính) 500 Ni – W 750 325 Co – W 800 550 150 350 Cu(axit nhanh) 300 Cu axit 200 200 Cu kiềm 250 1 Au 100-110N Fe 175 Au(hợp kim cứng) 140-150N 250 Zn 70 Ag 60 Ni bĩng một nữa 58HRC Sb 1 Ni – WD 65 Co 600 Chuyên dùng Ni 755 Từ bảng trên ta thấy rằng lớp mạ Co, Cr, Co – W, W – Ni…đều cĩ độ cứng cao trong đĩ lớp mạ của hợp kim Ni – W và Co – W cĩ độ cứng cao nhất, lớp mạ hợp kim Zn và babit phù hợp với việc sữa chữa phục hồi bạc đỡ trượt. Vật liệu tốt chống ơxi hĩa ở nhiệt độ cao. Ni nhanh, Ni nhanh mịn, Ni mịn, Ni bĩng một nửa và Ni axit đều cho lớp mạ cĩ khả năng chống ơxi hố ở nhiệt độ cao, ở nhiệt độ sử dụng 400oC vẫn cĩ tính năng cơ học tốt. Bảng 3.39: Phân loại dung dịch mạ xoa Chủng loại Nhĩm Tên dung dịch Dung dịch xử lí bề mặt Dung dịch làm sạch bằng điện Số 0, số 1 Dung dịch hoạt hố Số 1-số 8, hoạt hố Cr, hoạt hố Ag Dung dịch mạ xoa kim loại đơn Cr Trung tính, axit Fe Kiềm bĩng ½, trung tính bĩng ½, axit Co Kiềm, trung tính bĩng ½ Ni Đặc biệt, nhanh, bĩng ½ mịn, axit, trung tính, kiềm, ứng suất thấp, đắp cao, bạc đỡ Cu Cao tốc, nữa bĩng, axit, kiềm, đắp cao, bạc đỡ Zn Kẽm kiềm, Zn axit Ag Ag trung tính, Ag dày, Ag ít hyđrơ Sb Sb kiềm, Sb axit, Sb trung tính Au Au trung tính, Au 518, Au 529 Phân bố Phân bố kiềm, Phân bố axit, Phân bố hợp kim Các loại khác Dung dịch mạ hợp kim Hợp kim hai nguyên tố Ni-Co, Ni-W-, Ni-WD, Ni-Fe, Ni-Au, Co-W, Sb-Zn-Sb-Cu, Pb-Sb, Au- Co, Au-Ni Hợp kim ba nguyên tố Ni-Fe-Co, Ni-Fe-W, Ni-Co-S, Ni-Pb-Ti Dung dịch thuần hố Zn thuần hố Dung dịch thốt MA Ni, Cu, Zn, CuNiCr, CoFe, PbSb Bảng 3.40: Thành phần và chế độ làm việc của một số loại dung dịch làm sạch bằng điện Thành phần loại 1 Thành phần loại 2 Thành phần loại 3 Thành phần g/l NaOH 25 25 13 So4Na3 50 50 - PONa 21,7 22 39 2,4 2,5 - - - 0,15 Chất hỗn xung - 0,1 - Chất phụ gia Vi lượng Vi lượng Vi lượng Chế độ làm việc pH 11-13 12-13 12-13 Điện thế V 6-16 4-20 10-18 Tốc độ tương đối m/min 4-12 4-12 4-12 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ MẠ XOA. Cơng nghệ mạ xoa là cơng nghệ phục hồi tin cậy, kinh tế, nhanh và hiệu quả. Lớp mạ xoa gắn dính với lớp nền tương đối tốt, tính năng đa dạng. Vật liệu nền nhiều chủng loại, cĩ thể thỏa mãn được những yêu cầu thiết kế và chế tạo của các loại chi tiết máy cần phục hồi. Sự đồng bộ về kỹ thuật, sự tồn diện về các dạng lớp mạ cĩ thể thực hiện ở hiện trường, nơi sản xuất, chu kì thi cơng ngắn, chi phí đầu tư thấp. Tất cả những điều nĩi trên đều phù hợp với nhu cầu của khách hàng. Để đáp ứng nhu ccàu ngày càng cao về thong số vận hành, độ chính xác chế tạo, cơng việc sữa chữa nĩi chung và mạ xoa nĩi riêng cũng khơng ngừng phát triển. Hiện nay đã xuất hiện phương pháp mạ xoa kiểu mới: Ví dụ sự kết hợp giữa cơng nghệ mạ xoa với kỹ thuật khác như: Phun nhiệt, hàn thiếc, xử lí bề mặt bằng laser, cơng nghệ mạ xoa trực tiếp hợp kim nhơm, cơng nghệ mạ xoa khuếch tán, nguồn điện mạ xoa mạch xung nghịch biến và kiểu xách tay điều khiển số. Khi ứng dụng cơng nghệ mạ xoa cần chú ý những điểm sau: Tìm hiểu và nắm vững kỹ càng điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật, lấy đĩ làm cơ sở cho phương án thực hiện mạ xoa. Trong điều kiện tìm hiểu tồn diện tính năng chủ yếu của lớp mạ xoa, lựa chọn một cách hợp lý lớp mạ xoa tổ hợp hoặc cơng nghệ phục hồi tổ hợp. Căn cứ điều kiện thi cơng thực tế xây dựng quy trình cơng nghệ hợp lý Xây dựng phương pháp giám sát đo lường kiểm định chất lượng thi cơng. Đối với chi tiết lớn, chi tiết chính xác, chi tiết đặc biệt cần được sửa chữa phải xây dựng phương án mạ xoa thử nghiệm. Hiện nay cơng nghệ mạ xoa được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế quốc dân, cơng nghiệp quốc phịng như : xây dựng, đường sắt, ơtơ, hàng khơng . hĩa dầu. khai thác quặng, luyện kim, cơng nghiệp nhẹ… I. Ứng dụng cơng nghệ mạ xoa để phục hồi chi tiết máy theo tình trạng hỏng hĩc của các dạng bề mặt. Tại các ngành sản xuất trong nước, hiện tại cĩ rất nhiều chi tiết cĩ thể áp dụng phục hồi bằng phương pháp mạ xoa một cách hiệu quả. Bảng 4.1. Phân loại một số dạng bề mặt chi tiết hỏng hĩc điển hình Dạng bề mặt chi tiết hỏng hĩc Tên chi tiết hỏng hĩc Dạng bề mặt trụ ngồi trịn xoay(dạng trục) - Các loại cổ trục bị mịn lắp ổ trượt hoặc ổ lăn trong cơng nghiệp ximăng, thủy điện, khai thác mỏ, máy cơng cụ, đường sắt … - Các loại trục cơ tàu thủy, động cơ Diesel… - Cổ trục động cơ điện, máy phát - Piston, trục nhỏ, chốt định vị của cơ cấu thủy lực - Trục tua bin - Trục lơ máy in - Ca ngồi vịng bi… Dạng bề mặt trụ trong trịn xoay(dạng lỗ) - Các lỗ trong gối đỡ ổ lăn - Xi lanh thỷ lực, xi lanh động cơ đĩt trong - May ơ - Lỗ trong cabi, bạc - Van hơi, van thủy lực Dạng mặt phẳng - Các loại sống trượt - Bề mặt băng máy ccơng cụ - Mặt phẳng các khuơn ép nhựa, ép cao su, thép… - Các loại tiếp điểm trong cơng nghiệp điện, điện tử Các dạng bề mặt phức tạp - Các rãnh chữ C, chữ O, chữ S… - Bề mặt các khuơn cĩ hình dạng phức tạp - Các bề mặt cam Các chi tiết này nếu được phục hồi bằng cơng nghệ mạ xoa, nĩ khơng chỉ đem lại một hiệu quả kinh tế rất lớn mà cịn gĩp phần đáng kể vào việc nâng cao chat lượng bề mặt cũng như tuổi thọ của chi tiết máy. 2. Ứng dụng cơng nghệ mạ xoa để phục hồi các chi tiết máy trong các ngành, lĩnh vực 2.1. Phân loại, thống kê chi tiết mạ trong ngành in Bảng 4.2. Các chi tiết trong ngành in Chi tiết Vấn đề Phương pháp giải quyết Trục cao su Ca ổ bi Khắc phục bằng lớp phủ Ni và đánh bĩng Trục cam Mịn bề mặt trục cam Khắc phục bằng lớp phủ hợp kim Ni và đánh bĩng Bánh răng Mịn lỗ trong bánh răng Khắc phục bằng lớp phủ Ni sau đĩ mài Trục in ép Bị rãnh phát sinh cục bộ trên bề mặt trục cái Khắc phục bằng hiện trường mạ xoa Cu và Ni Trục nước Bị mịn và gỉ do mực trên bề mặt Mạ xoa bằng Cu, Cr sau đĩ mài Trục cán in 0,8 1,6 1020 1600 Ø 300 Vị trí cần mạ(mm) Đường kính(mm) Chiều dài(mm) Lớp phủ tối đa(mm) Trục 300 1020 2,5 b.Trục khuỷu Vị trí cần mạ(mm) Đường kính(mm) Chiều dài(mm) Lớp phủ tối đa(mm) Trục 60 40 1 Trục 60-0,04 40 1 c. Lỗ ổ trục trên giá chữ U Vị trí cần mạ(mm) Đường kính(mm) Chiều dài(mm) Lớp phủ tối đa(mm) Lỗ 420 60 0,25 d. Trục puly cẩu Vị trí cần mạ(mm) Đường kính(mm) Chiều dài(mm) Lớp phủ tối đa(mm) Trục 130 120 1,5 e. Thanh đẩy thủy lực Vị trí cần mạ(mm) Đường kính(mm) Chiều dài(mm) Lớp phủ tối đa(mm) Trục 100 2000 1,5 0,8 Ø 100 -0,03 -0,09 2000 3. Các ngành khác Trong cơng nghiệp hàng khơng và chế tạo quân khí cĩ nhiều những thong số nghiêm ngặt trong việc chế tạo mới cũng như phục hồi các ci tiết. Tuy nhiên cơng nghệ mạ xoa hồn tồn đáp ứng được các tiêu chuẩn chính xác này. Trên đay là những ứng dụng quan trọng của mạ xoa trong những ngành cơng nghiệp phổ biến nhất. Ngồi ra, cơng nghệ mạ xoa cũng được sử dụng rất hiệu quả cho những ứng dụng khác trong việc phục hồi các thiết bị khai thác, cơng nghiệp nhẹ… CHƯƠNG V: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG LỚP MẠ 1. Giới thiệu. Bằng kính hiển vi thơng thường cĩ thể quan sát, nghiên cứu cỡ hạt, hình dạng trong lớp mạ. Ta thấy rằng các dung dịch đơn, sạch như các dung dịch mạ đồng sunfat sẽ cho lớp mạ cĩ hạt lớn, dạng cột, tính khơng đẳng hướng rất rõ. Trong khi đĩ các dung dịch phức như xianua đồng hoặc các dung dịch đơn nhưng cĩ chứa các phụ gia hoạt động bề mặt thường cho lớp mạ nhỏ hạt, khơng thấy hướng nào ưu tiên phát triển cả. Chất keo thêm vào dung dịch làm cho lớp mạ thấp, dẻo, cịn cĩ kết tủa hạt nhỏ mịn thì cứng, cường độ cao, dịn. Tuy nhiên cũng cĩ những ngoại lệ rất đặc biệt như sau: Ni mạ từ dung dịch cĩ chứa những phụ gia khác nhau, cho độ bền kéo thay đổi từ 60 – 160kg/mm2 trong khi cỡ hạt hầu như khơng thay đổi. Vậy độ dẻo khơng phải lúc nào cũng tỉ lệ nghịch với sức bền kéo. Muốn xác định hướng ưu tiên phát triển của hạt phải dùng tia X hoặc nhiễu xạ điện tử. Muốn xác định chính xác cỡ hạt, độ bám bề mặt …tốt nhất là dùng kính hiển vi điện tử. Xử lý nhiệt cho lớp mạ gần đây được chú ý nhiều, nhằm nghiên cứu về quan hệ giữa cấu trúc lớp mạ sự tái kết tinh của chúng. Do lớp mạ điện cĩ độ sạch cao nên nhiệt độ tái kết tinh thấp và ổn định. Xử lý ở nhiệt độ cao rất ít dùng thường chỉ sữ dụng ở nhiệt độ thấp và chủ yếu là để đuổi hyđrơ trong kim loại, làm tăng độ dẻo cho lớp mạ. Cần chú ý thời gian và nhiệt độ phải được chọn sao cho khơng ảnh hưởng xấu đến kim loại nền. Ứng suất nội cĩ thể được xử lý bằng cách xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tơi(ủ). Các phụ gia đơi khi ảnh hưởng rất lớn đến việc nhiệt luyện: Ví dụ: Một số phụ gia trong mạ Ni thường làm cho lớp mạ cĩ lẫn lưu huỳnh. Khi nhiệt luyện, dù ở nhiệt độ tương đối thấp, các lớp mạ này trở nên rất dịn vì tạo thành NiS và tách ra trên biên giới hạt. 2. Kiểm tra bề mặt ngồi. Kiểm tra bề mặt lớp mạ xoa là phương pháp thường dùng để kiểm tra chất lượng lớp mạ. Dùng mắt để kiểm tra cĩ thể phân thành 3 loại: Loại đạt chất lượng, laọi phải làm lại và loại phế phẩm. Bề mặt ngồi lớp mạ khơng cho phép cĩ châm kim, điểm rỗ, bong, cháy…Lớp mạ bĩng phải cĩ độ bĩng đẹp, màu sắc phù hợp. Ví dụ: Lớp mạ đồng phải cĩ màu vàng tươi khơng tối, lớp mạ Ni phải cĩ màu sáng… Căn cứ vào yêu cầu sử dụng của lớp mạ mà chọn chi tiết đạt chất lượng. Đối với mạ bảo vệ trang sức, chọn những chi tiết khơng ảnh hưởng tới bề mặt ngồi. Đối với lớp mạ bảo vệ phải chọn những chi tiết cĩ tính năng chống gỉ phù hợp với yêu cầu. Nhưng đối với mạ xoa hầu hết là phục hồi chi tiết đã qua sử dụng bị mịn và làm việc trong điều kiện chịu mài mịn cao do đĩ vật liệu được chọn thường là những vật liệu chịu mài mịn cao như: Ni, Cr… Những chi tiết phế phẩm bao gồm những loại sau: Chi tiết bị ăn mịn nhiều, chi tiết cĩ khuyết tật về cơ khí… 3. Độ bền và độ dẻo Độ bền kéo và độ bền dẻo là hai tính chất quan trọng của lớp mạ điện Ví dụ: - Từ các khuyết tật, rạn nứt của lớp mạ điện thường dẫn đến các vết nứt do ăn mịn dưới ứng suất của vật mạ khi nĩ làm việc ngồi trời hoặc trong mơi trường ăn mịn. Cho nên độ bền kéo và độ bền dẻo của lớp mạ là hai yếu tố quyết định vật mạ cĩ bị ăn mịn dưới ứng suất hay khơng. - Dây và băng trong dây chuyền chuẩn bị bề mặt, mạ, hồn thiện…thường xuyên bị uốn gập, kéo căng…nhiều lần. Nếu lớp mạ khơng đủ độ bền kéo và độ bền dẻo thì sẽ bị rạn nứt, hư hỏng ngay trong quá trình sản xuất, làm giảm nghiêm trọng chất lượng sản phẩm Đến nay vẫn chưa thống nhất được cách xác định độ bền kéo và độ bền dẻo của lớp mạ điện. Lý do là phương pháp thử nghiệm cịn gặp nhiều khĩ khăn, kết quả đo đạc chưa được chính xác. Một phương pháp đo độ dẻo khá tin cậy cĩ thể áp dụng để đo cho lớp mạ được trình bày trên hình vẽ. DÇu DÇu Sơ đồ thí nghiệm phịng thuỷ lực Mẫu thử 1 là màng mỏng được kẹp giữa mâm kẹp 2 và đế 3. Dầu được bơm vào khoảng trống của đế 3, phía dưới mẫu thử, áp lực của dầu làm phồng mẫu lên phía trên. Đo áp suất dầu cần thiết để làm rạn nứt mẫu và đo chiều cao chỗ phồng lúc bị rạn nứt. Từ đĩ dựa theo lý màng mỏng tính ra độ bền đứt và sức căng đứt. Độ dẻo được đánh giá qua sức căng đứt. Ưu điểm của phương pháp này là cho độ nhạy cao nhất khi mẫu là vật liệu giịn, cĩ sức căng tương đơid nhỏ nên rất phù hợp để khử lớp mạ điện. Mẫu khơng cần gia cơng cơ khí nhiều, tiến hành thực nghiệm lại đơn giản, dễ thực hiện nên ít tốn kém. 4. Ứng suất nội. Kết tủa thường ở trạng thái ứng suất.Ứng suất này được gọi là ứng suất nội, nĩ tồn tại một phần hoặc tồn bộ trong kết tủa. Trong lớp mạ tồn tại hai loại ứng suất nội: Ứng suất thơ thể hiện bởi lá kim loại mỏng được mạ 1 mặt sẽ bị uốn cong thành hình chũ C. Nếu lớp mạ nằm trong hình chũ C, nĩ cĩ ứng suất kéo. Nếu lớp mạ nằm phía lưng hình chũ C, nĩ cĩ ứng suất nén. Ứng suất thơ cĩ thể làm cho vật bị vênh, méo, lớp mạ bị rạn nứt, dễ bong và vật mạ khi chịu ứng suất kéo thì độ bền mịn sẽ giảm. Ứng suất tinh thể hiện ra bằng việc tăng độ cứng lớp mạ. Để xác định ứng suất thơ của lớp mạ người ta tiến hành mạ với catơt là lá kim loại mỏng, kẹp cố định một đầu, mạ lên một mặt của catơt. Ứng suất nội thơ phát sinh trong quá trình mạ sẽ uốn cong lá kim loại. Độ dịch chuyển đầu mút tự do của catơt đĩ được thể hiện cho độ lớn của ứng suất nội của lớp mạ và từ đĩ cĩ thể tính ra đơn vị ứng suất thơng dung. Việc đo đạc độ dịch chuyển đầu mút tự do và tình đổi ra đơn vị ứng suất ddược thể hiện đồng thời ngay trên máy Sprial contractometer. Ứng suất nội tinh được xác định bằng máy nhiễu xạ tia X, độ chính xác khá cao. Nguyên nhân chính cĩ thể gây ra ứng suất nội cĩ thể là: 4.1. Thay đổi thơng số mạng Gradien điện thế trong lớp kép catơt rất lớn, nhất là khi quá thế lớn(107-108V/cm) làm tăng mạnh giao động nhiệt của ion vừa được giải phĩng điện nên rất khĩ sắp xếp ngáy ngắn vào mạng tinh thể mà khơng bị 1 sai lệch nào.n Mạng tinh thể bị sai lệch thơng số này dần dần tự chuyển thành mạng cân bằng( khơng lệch), kết quả làm ứng suất nội xuất hiện. Hydrơ, kim loại lạ lẫn vào kết tủa lamg thay đổi thơng số mạng. Trường lực của các nguyên tử này khơng giống với trường lực của nguyên tử kim loại chính, kết quả làm nảy sinh ứng suất nội kéo hoặc nén. 4.2. Thay đổi khoảng cách giứa các tinh thể lớp mạ. Các tạp chất lẫn vào kết tủa là do hấp thụ các chất hoạt động bề mặt, do lực hút tĩnh điện do tạo thành các hợp chất hố học hoặc lẫn cơ học…Một phần chúng lẫn vào mạng tinh thể, một phần nằm trên tinh giới làm thay đổi khoảng cách giữa các tinh thể. Các chất hoạt động bề mặt nhất là các chất hữu cơ nằm tron lớp kép bị biến dạng và kéo căng theoi một hướng nhất định dưới tác dụng của điện trường. tinh thể dần lớn lên thì biên giới lớp kép chuyển dần về phía dung dịch, tác dụng của điện trường đến các phân tử này dần mất đi nên sau đĩ chúng sẽ trở lại dạng bình thường và tách khỏi tinh thể, tồn tại trên tinh giới. Các chất lạ thường khơng phân bố đều trên tinh giới lạm thay đổi khoảng cách giữa chúng. Sau khi hình thành kết tủa, do khuyếch tán để phân bố lại các hạt đã làm xuất hiện ứng suất nội. Các chất hoạt đọng bề mặt và hydrơ hấp thụ khơng đều theo chiều dày lớp mạ( lớp đấu tiên lẫn nhiều hơn, càng về sau càng ít đi) cũng làn xuất hiện ứng suất nội. 4.3. Thay đổi kích thước tinh thể. Trong và sau quá trình điện kết tủa cĩ thể xảy ra hiện tượng biến đổi kích thước tinh thể làm thay đổi thể tích kết tủa và phát sinh ra ứng suất nội. Khi điện kết tủa kim loại ở điều kiện khơng cân bằng thường thu được tinh thể nhỏ, mang năng lượng bề mặt rất lớn nên chúng cĩ xu hướng liên kết lại thành hạt to để giảm năng lượng bề mặt của chúng xuống. Quá trình này xảy ra càng nhanh nếu ta tăng nhiệt độ và xảy ra khĩ nếu tinh giới cĩ tạp chất. Do tinh thể liên kết lại làm thể tích kết tủa giảm đi và gây ra ứng suất nội. Cĩ trường hợp sự biến đổi thể tích kết tủa là do sự biến đổi kiểu mạng sang dạng ổn định hơn. 4.4. Tạo thành hợp chất hố học Tạp chất kim loại mạ tiếp xúc với nhau cĩ thể tác dụng tạo thành hợp chất hố học cĩ thể tích lớn hơn hoặc nhỏ hơn thể tích các chất ban đầu, làm phát sinh ứng suất nội. Vì vậy trong điều kiện thực tế kết tủa kim loại sẻ cĩ một yếu tố nào đĩ nổi trội, giữa phần chính gây ra ứng suất nội, đồng thời cũng cĩ tác dụng của nhiều yếu tố khác gĩp phần vào. Do đĩ việc nghiên cứu các quy luật biến đổi của ứng suất nội sẻ rất phức tạp. 5. Độ cứng Độ cứng là một khái niệm chung chung, nĩ khơng phải là một thuộc tính cơ sở của kim loại. Tuy nhiên việc đo độ cứng lại rất dễ dàng, ít tốn kém, đồng thời độ cứng cũng cĩ một ý nghĩa nhất định và cĩ một mối quan hệ nào đĩ của một kim loại cụ thể ào đĩ. Cĩ nhiều cách đo độ cứng của lớp mạ: Đo chiều rộng vết cào, đo độ bền mài mịn, đo độ bền xuyên sâu…Phổ biến nhất hiện nay là dùng máy Vickers đã được knoop cải tiến để đo độ cứng lớp mạ. Độ cứng Vickers: Ký hiệu HV Dùng mũi kim cương hình tháp đáy vuơng, gĩc giữa hai mặt đối diện là 136oC án lên bề mặt của mẫu thử hoặc chi tiết với tải trọng P Độ cứng này cĩ đơn vị là KG/mm2 HV = 1,8544 P tải trọng ( KG ) d đường chéo của vết nứt(mm) Cần chú ý những điểm sau khi thử độ cứng bằng phương pháp Vickers: Bề mặt của mẫu thử cần bằng phẳng và sạch sẽ Chiều dày của mẫu tại chổ thử khơng được bé hơn 1,5 lần đường chéo của vết. Khoảng cách từ tâm vết đến mép của mẫu và đến mép của các vết khác khơng được nhỏ hơn 2,5 lần đường chéo d của vết. Thời gian tải trọng tác dụng khơng ít hơn 10 giây. Phương pháp Vickers là thích hợp nhất để thử độ cứng mẫu mạ xoa. Hình 5.1 là sơ đồ máy đo độ cứng nĩi chung. Để đo độ cứng Vicker ta chỉ cần thay đầu đo 9 bằng mũi đo Viker tương ứng. Nguyên lý làm việc: vơ lăng 11 dùng để nâng bàn đặt vật đo 10 cho đến khi chạm tới mũi đo 9 gá trên trục 8. Lực tác động lên mũi đo được tạo bởi các tải trọng 1,2,3 rời nhau đẻ cĩ thể thêm hay bớt được thơng qua cánh tay địn khuyếch đại 5. Để nâng, hạ tải trọng thường sử dụng một cơ cấu dạng tay địn 7 hoặc điều khiển bằng nút bấm. Chỉ thị kết quả trên đồng hồ 6 cĩ thể bằng kim hay hiện số. Trên các máy đo độ cứng mà cĩ yêu cầu thời gian giữ tải thì thường lắp bộ phận hẹn giờ để tự ngắt tải. 3 2 1 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 5.1. Máy đo độ cứng. 6. Đo chiều dày lớp mạ 6.1. Phương pháp tia dịng dung dịch Hịa tan lớp mạ tại một điểm bằng dịng dung dịch đặc biệt xĩi liên tục cho đến khi nền lộ ra. Từ thời gian xĩi (hay thể tích dung dịch đã dùng) cho phép tính ra chiều dày lớp mạ. Chiều dày lớp mạ tính theo cơng thức: d = d.t (mm) Trong đĩ: d – chiều dày lớp mạ bị hịa tan trong 1s t _ tổng thời gian phun tia (s) Khi tính chiều dày theo cơng thức này cần nhân thêm hệ số: 0,7 cho Cd mạ từ dung dịch sunfat 1,4 cho Ni từ một số dung dịch mạ bĩng trực tiếp… Sai số của phương pháp đo này là ±10%. 45° 4 ~ 5 120 ± 5 250 ± 5 Ø 1,5 ~ 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 12 13 14 15 11 Hình 5.2: Dụng cụ phun tia dung dịch đo chiều dày lớp mạ 1.Nhiệt kế; 2.Vịng hãm; 3.Ống thủy tinh; 4.Nắp cao su; 5.Phễu; 6.Khĩa; 7.Ống nối; 8. Ống mao quản; 9. Mẫu đo; 10. Khay đựng; 11. Vít hãm giá đỡ; 12.Giá đỡ; 13. Giá kẹp chi tiết; 14. Đế. Để đo đạc được chính xác cần chú ý : lắp dụng cụ đúng theo kích thước ở hình trên, đường kính lỗ mao quản 1,5 – 2 mm; tốc độ phun tia dung dịch phải đạt 10ml sau 30s; vịng hãm 2 (giữ nhiệt kế 1) phải để hở để khơng khí vào được bình theo ống thủy tinh 3; trước khi bắt đầu đo, mở khĩa 6 để dung dịch trong ống 3 hạ đến mức ngang với miệng dưới của ống 3; trong ống mao quản 8 và ống nối (chất dẻo) khơng được đọng khí. 6.2. Phương pháp nhỏ giọt Nhỏ một giọt dung dịch ăn mịn lên bề mặt mạ cần kiểm tra, để một thời gian nhất điịnh, thấm hết dung dịch bằng giấy lọc, nhỏ tiếp lên đĩ một giọt khác, cứ thế lặp lại cho đến khi chổ thử xuất hiện màu đặc trưng của nền, của lớp mạ lĩt hay của đồng thốt ra do phản ứng tiếp xúc. Chiều dày lớp mạ tính theo cơng thức: d = dg. (0,5n), mm Trong đĩ: dg – chiều dày lớp mạ bị ăn mịn bỏi một giọt dung dịch (phụ thuộc nhiệt độ). n – số giọt dung dịch đã thử nghiệm Sai số của phương pháp là: ±20% 7. Đo độ gắn bám của lớp mạ Cĩ thể đo độ gắn bám của lớp mạ với nền bằng các phương pháp đơn giản sau: 7.1. Phương pháp gạch khía Dùng mũi nhọn, sắc, cứng khía thủng lớp phủ thành những đường cắt thẳng gĩc với nhau, quan sát chổ giao nhau của các đường khía bằng kính lúp, nếu lớp mạ khơng bị bong vênh tại các đỉnh gĩc vuơng là đạt yêu cầu về độ bám. 7.2. Phương pháp bẻ gập Mẫu là những tấm, lá mỏng cĩ thể thử độ gắn bám bằng cách bẻ gập mẫu 90o trên má kẹp vê trịn cạnh với r = 4mm nhiều lần về hai phía đối nhau cho đến khi lớp mạ bị bong ra. Số lần bẻ 90o đặc trưng cho độ gắn bám của lớp mạ với nền 7.3. Phương pháp nung nĩng Nung mẫu thử lên 200 – 250oC, do hệ số giản nở của kim loại mạ và kim loại nền khác nhau gây nên ứng suất lớn làm lớp mạ bị bong ra nếu độ gắn bám khơng tốt 7.4. Phương pháp dùng nấm Cơban. Dưới đây là quy trình cơng nghệ kiểm tra độ bám dính lớp mạ bằng nấm Cơban, gồm các bước: - Mạ lớp mạ cần kiểm tra độ bám dinh. - Chuẩn bị mạ đắp nấm Cơban. - Mạ đắp nấm Cơban. - Tháo khuơn mạ đắp nấm Cơban. - Tác dụng lực kéo rời nấm Cơban ra khỏi lớp mạ. - Từ vết tách rời ta đánh giá kết quả F F Hình 5.3. Sơ đồ nguyên cơng quy trình cơng nghệ kiểm tra độ bám dính bằng nấm Cơban 8.Thực nghiêm đo mịn chi mẩu thử và tiết trong điều kiện nhiệt ẩm. Cơng thức tính cường độ mịn chủ yếu: I = K1.. Khi chỉ quan tâm đến tải trọng và vận tốc ta cĩ cơng thức: I = K.Pm.vn. Trong đĩ P: Tải trọng. v: Vận tốc trượt tương đối. K: Hệ số tỷ lệ. 8.1. Đo mịn mẫu trong điều kiện nhiệt ẩm. Tủ nhiệt ẩm là một thiết bị cho phép ta tạo ra các mơi trương đáp ứng các yêu cầu về độ ẩm và nhiệt độ mong muốn. Cấu tạo tủ nhiệt ẩm gồm một buồng kín bên trong cĩ các quạt để giúp đối lưu khơng khí, một bộ làm lạnh cùng các nhiệt kế và ẩm kế cho phép ta biết và điều khiển nhiệt độ và độ ẩm trong tủ. Máy đo mịn được đặt trong tủ, cĩ bộ phận truyển chuyển động quay cho trục đo mịn được nối với động cơ thơng qua trục các đăng. Các bước tiến hành: Mạ xoa các lớp: Đồng, Nikel, Crom mỗi loại lên 20 mẫu để làm thí nghiệm. Làm sạch các mẫu. Cân và đánh dấu từng mẫu bằng cân tiểu ly trước khi cho chạy tiến hành đo mịn. Lắp các mẫu lên máy đo mịn, tiến hành cháy máy đo mịn trong từng điều kiện nhiệt ẩm cụ thể (mỗi lớp mạ với mỗi điều kiện nhiệt ẩm tiến hành vĩi 5 mẫu). Sau khi chạy mịn xong, lấy mẫu ra và tiến hành cân lại từng mẫu, xác định lượng mịn tương ứng của từng mẫu. Sơ đồ nguyên lý máy đo mịn được thể hiện như trên hình vẽ: Hình5.4. Sơ đồ nguyên lý máy đo mịn. l 3l Trơc ®o mßn MÉu thư P N Hình 5.5. Nguyên lý đo mịn Sơ đồ đo mịn trên máy đo mịn. Mẫu thử cĩ các kích thước chiều dài 3mm chiều rộng 1mm chiều cao 7mm. Đường kính trục đo mịn 30mm Tốc độ quay của trục đo mịn 350v/p. Tải trọng p = 104g. Ta cĩ: Áp lực lên bề mặt mẫu: N = 3P = 3.104.9,81.10-3 = 3.1,02024(N) . Ứng suất lên bề mặt mẫu thử: (N/mm2) = 1,02024Mpa. Vận tốc trượt: V = (m/s). Tiến hành thí nghiệm ta cĩ: Nhiệt độ (°C) Cường độ mài mịn (E-9) 15.00 36.00 50.00 0.79 0.91 0.25 99.00 Độ ẩm (RH%) 0.25 0.35 0.01 75.00 0.01 0.51 0.25 51.00 Trong thực tế, tiến hành chạy thử và đo mịn cổ trục khuỷu trong các điều kiện tải trọng và tốc độ khác nhau tại nhà máy Diesel Sơng Cơng, ta đã thu được một số kết quả cho thấy cường độ mịn của các lớp mạ Ni và Cr so với thép. Kết quả thí nghiệm được cho trong bảng dưới: Bảng kết quả thí nghiệm đo cường độ mịn I(mm/h).104 với các tải trọng và vận tốc khác nhau của thép: p(kG) v(m/s) 800 1000 1430 2,65 1,5 1,95 2,5 5,3 1,3 1,75 2,2 7,45 1,6 1,9 2,4 Từ bảng số liệu tao cĩ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ mịn vào tải trọng và tốc độ: Bảng kết quả thí nghiệm đo cường độ mịn I(mm/h).104 với các tải trọng và vận tốc khác nhau của lớp mạ Ni: p(kG) v(m/s) 800 1000 1430 2,65 0,78 0,94 1,35 5,3 0,803 0,95 1,3 7,45 0,84 0,97 1,45 Từ bảng số liệu tao cĩ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ mịn vào tải trọng và tốc độ: Bảng kết quả thí nghiệm đo cường độ mịn I(mm/h).104 với các tải trọng và vận tốc khác nhau của lớp mạ Cr: p(kG) v(m/s) 800 1000 1430 2,65 0,205 0,13 0,28 5,3 0,265 0,18 0,40 7,45 0,287 0,14 0,30 Từ bảng số liệu tao cĩ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ mịn vào tải trọng và tốc độ: * Nhận xét: từ các đồ thị trên ta thấy: Cường độ mịn thay đổi phụ thuộc vào vận tốc và tải trọng. Sự phụ thuộc của cường độ mịn vào vận tốc ít hơn sự phụ thuộc của cường độ mịn vào tải trọng. Với một tải trọng cố định, cường độ mịn ít thay đổi theo vận tốc.(tương ứng với n 0). Lớp mạ Cr cĩ lượng mịn ít nhất hay độ chịu mài mịn là lớn nhất, sau đĩ là đến Ni và cuối cùng là thép. Độ chịu mài mịn của Ni tốt hơn của thép khoảng 1,5 lần, của Cr tốt hơn của thép khoảng gần 5 lần. KẾT LUẬN Trong quá trình thiết kế đồ án em nhận thấy dung dịch trong cơng nghệ mạ xoa là một lĩnh vực cĩ tính thực tiễn cao. Hiện nay ở nước ta cịn chưa phát triển và chưa được quan tâm đúng mức. Do đĩ việc ứng dụng và nghiên cứu phát triển cơng nghệ mạ xoa nĩi chung và dung dịch mạ xoa nĩi riêng cĩ một ý nghĩa hết sức quan trọng. Tuy nhiên với khuơn khổ một đồ án tốt nghiệp, em tự thấy đồ án này cịn nhiều thiếu sĩt do hạn chế về kinh nghiệm thực tế, tài liệu và thời gian làm việc cho nên bản đồ án này cịn chưa thật chi tiết và đầy đủ, các quy trình cơng nghệ cịn mang tính lý thuyết. Nĩ chỉ tượng trưng cho cơng việc thiết kế, cho quá trình học hỏi và rèn luyện cách thức làm việc là chủ yếu. Cuối cùng em rất mong nhận được những ý kiến gĩp ý, phê bình của các thầy cơ giáo trong bộ mơn cũng như của các bạn để chúng em cĩ dịp nhìn nhận, rút kinh nghiệm và sửa chữa những thiếu sĩt của mình. Điều đĩ cũng cĩ ý nghĩa rất lớn, giúp cho chúng em cĩ một hành trang cho những ngày đầu ra trường. Một lần nữa em xin cảm ơn các thầy cơ giáo trong bộ mơn Máy và Ma sát học, đặc biệt là thầy Nguyễn Anh Tuấn và thầy Lê Đức Bảo đã giúp đỡ em hồn thành đồ án này. Hà nội ngày 26 tháng 5 năm 2006. Sinh viên thực hiện: Lưu Xuân Thư Lê Xuân Thưởng. TÀI LIỆU THAM KHẢO. Kỹ thuật mạ điện. (Nguyễn Văn Lộc – NXB Giáo Dục). Điện hĩa lý thuyết (PGS.TS Trương Nọc Liên –NXB Khoa Học và Kỹ Thuật). Mạ điện (Trần Minh Hồng –NXB Khoa Học và Kỹ Thuật). Cơng nghệ mạ điện (Trần Minh Hồng). Sổ tay mạ điện (Trần Minh Hồng). Thiết bị nhiệt luyện (Nguyễn Văn Hiển). Đề tài KC.05.21 (GS.VS.TSKH Nguyễn Anh Tuấn chủ trì). ._.