nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạ điện cho chi tiết dạng lỗ

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, máy và thiết bị cơ khí không ngừng ñược cải tiến ñể ñáp ứng ñược các ñiều kiện ñòi hỏi có ñộ chính xác, năng xuất lao ñộng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-


    -

NGUYỄN VĂN LAN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MẠ ðIỆN

CHO CHI TIẾT DẠNG LỖ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành:Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá

nông, lâm nghiệp

Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: TS TỐNG NGỌC TUẤN

HÀ NỘI - 2010

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và hoàn toàn chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ ñể thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Lan

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS Tống Ngọc Tuấn

- Giảng viên Khoa Cơ - ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội trong suốt quá trình làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ của các thầy cô Giảng viên Khoa cơ ñiện ðại học Nông nghiệp Hà nội Xin cảm ơn tập thể cán bộ Trường Cao ñẳng kỹ thuật công nghiệp và Công ty TNHH kỹ thuật Hà Nội ñã tạo ñiều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn Tôi cũng xin cảm ơn sự ñộng viên và ñóng góp ý kiến quý báu của các bạn ñồng nghiệp

ñã giúp cho tôi hoàn thành luận văn này

Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2010

Tác giả

Nguyễn Văn Lan

2.2 Phương pháp nghiên cứu 20

4.2.1 Chế tạo thiết bị 53

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

1.8.1 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả (Năng suất và chất lượng)

4.1.2 Sơ ñồ mạ trong bể ñồng thời mặt ngoài và mặt trong (dung dịch

4.1.3 Sơ ñồ mạ trong bể ñồng thời mặt ngoài và mặt trong (dung dịch

4.2.1 Thiết bị mạ ngoài chi tiết (mẫu) dạng lỗ 54

4.2.4 Lưu lượng nước luân chuyển phụ thuộc mức mở khóa (5 mức) và

4.2.5 Sự thay ñổi thời gian luân chuyển 1000ml (có thể suy ra lưu

4.2.7 Kết quả thí nghiệm 4 (Không luân chuyển) và 4C (Có luân chuyển) 59

4.7.1 Mạ ñông thời cả trong và ngoài xy lanh có luân chuyển dung

MỞ ðẦU

I Tính cấp thiết của ñề tài

Chất lượng bề mặt của chi tiết máy với các ñặc tính như khả năng chịu mài mòn, chịu nhiệt, ñộ cứng, chống gỉ, tính trơ hoá học v.v… có ý nghĩa quyết ñịnh ñến tuổi thọ và ñộ tin cậy của chúng, vì qua nghiên cứu người ta thấy rằng hầu hết các chi tiết máy bị hư hỏng bắt ñầu từ việc phá huỷ bề mặt ngoài (bị cào xước, bị mòn, biến dạng bề mặt và thay ñổi kích thước, bị ăn mòn hoá học bề mặt v.v…) Trong các chi tiết máy chi tiết dạng lỗ ñược sử dụng rất rộng rãi và thường là những chi tiết chịu tải lớn, khó chế tạo

Mặt khác do nhu cầu làm việc của chi tiết máy, do nhu cầu sử dụng máy và thiết bị ngày càng nhiều, cùng với việc sử dụng các loại vật liệu kim loại hiếm vào chế tạo chi tiết máy ñòi hỏi giá thành cao Từ ñó mà việc tạo nên một lớp kim loại có ñộ bền cao trên bề mặt chi tiết làm bằng vật liệu thông thường là rất cần thiết

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, máy

và thiết bị cơ khí không ngừng ñược cải tiến ñể ñáp ứng ñược các ñiều kiện ñòi hỏi có ñộ chính xác, năng xuất lao ñộng cao, ñi ñôi với tuổi thọ và tính ổn ñịnh cao trong quá trình làm việc Từ những yêu cầu trên, chất lượng chi tiết máy cần phải ñược cải thiện ñặc biệt là lớp bề mặt ngoài Một trong những công nghệ nâng cao chất lượng bề mặt ñược ứng dụng khá hiệu quả ñó là công nghệ mạ ñiện

Từ những yêu cầu thực tế trên, tôi ñã ñi nghiên cứu và thực hiện ñề tài:

"Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạ ñiện cho chi tiết dạng lỗ"

Trong các lọai máy, máy sản xuất thực phẩm giữ một vị trí quan trọng, ñặc biệt với nước ta là nước nông nghiệp Hiện Khoa Cơ - ðiện, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội có một máy ép dầu do Việt Nam sản xuất Trong

máy này xi lanh là một trong các chi tiết chắnh, chịu tải lớn, khó chế tạo có thể ứng dụng mạ ựể nâng cao ựộ bền

Công nghệ mạ crôm là một trong những công nghệ bề mặt tiên tiến Nó cho phép vừa phục hồi kắch thước, vừa tạo ựược chất lượng bề mặt về ựộ cứng, khả năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn v.vẦ Do ựó nó ựược sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế như: ựầu máy toa xe, hàng không, tàu thuyền, cơ giới công trình, thiết bị ựiện tử, khai thác mỏ, nông nghiệp v.vẦ

và ựặc biệt trong lĩnh vực chế biến thuỷ hải sản, Ở nước ta việc sửa chữa phục hồi các chi tiết máy hỏng do mòn, ựóng một vai trò quan trọng vì giảm ựược chi phắ sản xuất Nhưng do yêu cầu của các chi tiết trong các máy và thiết

bị sản xuất thực phẩm là tắnh chống ăn mòn, mài mòn cao đó là một yêu cầu ựặc biệt quan trọng vì các loại vật liệu dùng chế tạo chúng khi bị mài mòn, ăn mòn sẽ trộn lẫn vào sản phẩm làm cho thực phẩm bị nhiễm ựộc, ảnh hưởng ựến sức khoẻ con người, vật nuôi hoặc trở nên vô dụng Trong công nghệ sửa chữa

có nhiều phương pháp ựược sử dụng ựể phục hồi chi tiết máy hỏng như hàn ựắp,

mạ phun, mạ nhúng, mạ bằng ựiện phân

Trong mạ bảo vệ thì mạ kẽm ựược ứng dụng rất rộng rãi

Vì những lý do trên ựây ựối tượng cụ thể của luận văn chúng tôi chọn là xi lanh máy ép dầu Công nghệ mạ chúng tôi chọn là mạ crôm Ngoài ra do ựiều kiện tại Khoa Cơ - điện mới chỉ có thiết bị mạ kẽm nên chúng tôi cũng tiến hành

mạ kẽm trên mẫu xi lanh (mặc dù ựiều kiện làm việc của xi lanh không cho phép

mạ kẽm) Kết quả làm cơ sở cho mạ crôm xi lanh và mạ kẽm những chi tiết tương tự nếu ựiều kiện làm việc cho phép

Mục ựắch của ựề tài: Xây dựng quy trình mạ crôm xy lanh máy ép dầu

để ựạt ựược mục ựắch trên, nội dung cụ thể của ựề tài gồm:

- Tìm hiểu ựiều kiện làm việc của xy lanh máy ép dầu;

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của mạ ựiện và một số ựặc trưng của mạ crôm, mạ kẽm

- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số ñến chất lượng lớp mạ làm

cơ sở xây dựng quy trình mạ trục vít và xy lanh

- Mạ và chạy thử ñể ñánh giá chất lượng lớp mạ

ðề tài thực hiện và hoàn thành tại Bộ môn công nghệ cơ khí, Khoa Cơ ñiện, Trường ñại học Nông nghiệp Hà Nội và Công ty TNHH kỹ thuật Hà Nội

II Nội dung ñề tài

Xuất phát từ mục ñích của ñề tài nghiên cứu và ñiều kiện thực tế,

trong luận văn này ngoài phần mở ñầu, kết luận và ñề nghị, phụ lục luận văn gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về vấn ñề nghiên cứu

Chương 2: Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 : Cơ sở lý thuyết về mạ ñiện

Chương 4: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

III Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn

ñể ñưa vào ứng dụng trong thực tế

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình phát triển cơ khí ở Việt Nam

ðối với nước ta, công nghiệp cơ khí ñược coi là ngành then chốt Nếu không có ngành này thì không thể nào tiến hành công nghiệp hoá, hiện ñại hoá nền kinh tế, không ñủ sức mạnh ñể thực hiện các nội dung của cuộc cách mạng công nghiệp, ñể ñổi mới công nghệ Về tỉ trọng, nó chiếm 10,6% giá trị sản xuất của toàn ngành công nghiệp (2003)

Cho ñến nay, ngành công nghiệp cơ khí của Việt Nam ñã ñủ sức chế tạo nhiều loại máy công cụ (loại vừa và nhỏ) và các thiết bị chuyên ngành (thiết bị ñiện, thiết bị khai khoáng, máy kéo, máy bơm các loại) Bên cạnh ñó,

cả nước ñã có ñội ngũ thợ lắp ráp lành nghề, ñạt trình ñộ cao, ñủ sức lắp ráp các máy móc, thiết bị kỹ thuật hiện ñại (như thiết bị thuỷ ñiện, nhiệt ñiện lớn, lắp ráp xe hơi, xe máy, , các thiết bị ñiện tử vi mạch phức tạp…

Một số sản phẩm chủ yếu của ngành công nghiệp cơ khí năm 2003 là máy kéo và xe vận chuyển, máy tuốt lúa có ñộng cơ , máy công cụ , ñộng cơ ñiezen , ñộng cơ ñiện , máy biến thế , lắp ráp ô tô , lắp ráp xe máy , lắp ráp ti vi …

Ngành Cơ khí ñã có những bước phát triển ñáng kể, chuyển ñổi từ thụ ñộng sang chủ ñộng hơn trong sản xuất, ñầu tư và tìm kiếm thị trường, ñổi mới công nghệ ñể nâng cao khả năng cạnh tranh Các chính sách thúc ñẩy sản xuất cơ khí của Nhà nước như Chương trình hỗ trợ phát triển sản xuất sản phẩm cơ khí trọng ñiểm giai ñoạn từ năm 2009 ñến năm 2015, hỗ trợ lãi suất vốn vay mua máy móc thiết bị, vật tư phục vụ sản xuất nông nghiệp và vật liệu xây dựng nhà ở khu vực nông thôn,… ñã mang lại hiệu quả rất thiết thực Bản thân các doanh nghiệp cũng ñã tự ñổi mới, vận dụng các cơ chế chính sách của Nhà nước ñể thúc ñẩy hoạt ñộng sản xuất kinh doanh

Giai ñoạn 2001-2006, ngành Cơ khí Việt Nam ñược ñánh giá ñã ñạt ñược những thành quả to lớn, không chỉ ñáp ứng tốt nhu cầu phát triển của các ngành công nghiệp chủ lực của ñất nước, mà còn giành ñược nhiều hợp ñồng xuất khẩu lớn, mở ra một bước tiến mới khi Việt Nam ñã trở thành thành viên của WTO

Tại Hội nghị triển khai kế hoạch xuất khẩu năm 2008 do Bộ Công Thương tổ chức vào trung tuần tháng 12/2007, ngành Cơ khí ñược xếp vào nhóm sản phẩm ñạt tốc ñộ tăng trưởng cao trên 120% so với năm 2006, ñem lại kim ngạch xuất khẩu trên 2,2 tỷ USD, ñiều mà chỉ cách ñây vài năm, ít ai dám nghĩ Báo cáo tại Hội nghị ñánh giá Chiến lược phát triển ngành Cơ khí Việt Nam ñến năm 2010, tầm nhìn ñến năm 2020, cũng cho thấy, nếu như vào những năm ñầu của thập kỷ 90 thế kỷ trước, ngành Cơ khí mới chỉ ñáp ứng ñược khoảng 8-10% nhu cầu trong nước, thì ñến những năm gần ñây, con số này ñã ñạt 40%, tốc ñộ tăng trưởng bình quân ñạt 40%/năm ðây là một tín hiệu rất ñáng mừng ñối với một ngành ñược coi là ngành công nghiệp nền tảng, có vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế-xã hội ñất nước

Tuy ñạt ñược những thành tích cao về xuất khẩu, nhưng ngành Cơ khí vẫn còn gặp nhiều khó khăn, ñặc biệt là trong thời ñiểm hiện nay khi Việt Nam ñã hội nhập WTO Tình hình phát triển công nghiệp hỗ trợ trong lĩnh vực cơ khí vẫn hạn chế, chỉ dừng ở công ñoạn gia công, lắp ráp các thiết bị cơ khí Tuy là chìa khóa thúc ñẩy công nghiệp phát triển nhưng hiện nay 70 - 80% sản phẩm phục vụ sản xuất lắp ráp vẫn phải nhập khẩu, bên cạnh ñó, nhiều doanh nghiệp trong nước còn chuyển từ sản xuất sang gia công lắp ráp hợp tác sản xuất với các doanh nghiệp nước ngoài Nguyên nhân cơ bản vẫn

là thiếu các nguồn vốn trung và dài hạn ñể ñầu tư phát triển sản xuất, thiếu nguồn nhân lực có trình ñộ, tay nghề giỏi Công tác hỗ trợ dịch vụ của các sản phẩm cơ khí chưa ñược quan tâm ñầu tư ñúng mức từ phía các doanh nghiệp

ðể ngành cơ khí có thể ñi tắt ñón ñầu, phát huy mạnh hơn nữa thế chủ ñộng trong hội nhập, các chuyên gia cho rằng lúc này vai trò hỗ trợ của Nhà nước, chức năng ñầu tư ban ñầu của cơ quan, Nhà nước cũng nên "giãn" dần, chỉ nên áp dụng ñối với các ngành chế tạo tư liệu sản xuất Các chính sách về thuế, giảm chi phí thuế theo lộ trình cam kết quốc tế sẽ tạo ñiều kiện ñể doanh nghiệp phát triển thị trường, giảm chi phí cho các nhà lắp ráp, nhập khẩu trong nước, tạo môi trường cạnh tranh, qua ñó khuyến khích doanh nghiệp xuất khẩu Nhà nước cũng cần có một chương trình tổng thể với những nội dung và lộ trình hợp lý, phù hợp với một chiến lược linh hoạt, với quy hoạch phát triển kinh tế xã hội, ñáp ứng những ñịnh chế quốc tế mà nước ta cam kết Cần ñổi mới về căn bản phương thức hoạt ñộng, công nghệ, coi cạnh tranh là ñộng lực ñể ñổi mới, ñặt doanh nghiệp vào vị trí trọng tâm trong ñổi mới công nghệ Tạo môi trường thích hợp cho ñổi mới, ứng dụng rộng rãi công nghệ mới, tại Việt Nam Thực hiện phương châm ñi tắt ñón ñầu nhằm ñạt trình ñộ trung bình tiên tiến của Châu Á, không ngừng nâng cao khả năng cạnh tranh trên cả ba tuyến là sản phẩm hàng hoá, doanh nghiệp và tổng thể nền kinh tế Gấp rút ñào tạo nguồn nhân lực theo hướng kinh tế tri thức, có nghiệp vụ giỏi

và phẩm chất ñạo ñức tốt Coi con người là yếu tố trung tâm của sự phát triển, coi công nghệ là yếu tố then chốt của CNH - HðH ñất nước

1.2 Vai trò của gia công cơ khí trong công nghệ chế tạo và công nghệ phục hồi chi tiết máy

Trong nghành cơ khí nói chung, và trong chế tạo, phục hồi chi tiết máy nói riêng Cơ khí chế tạo luôn ñóng một vai trò vô cùng quan trọng, nó là nguồn ñông lực chính cho sự phát triển của các ngành như: giao thông vận tải, sản xuất và chế biến nông sản phát triển…Trong chế tạo chi tiết máy, thì gia công cơ khí tham gia ở tất cả các khâu Nó quyết ñịnh ñến tuổi thọ cũng như yêu cầu khắt khe của chi tiết Nhờ có gia công cơ khí mà ta có thể tạo gia

ñược các hình dạng ñặc biệt của chi tiết với cấp chính xác tuỳ theo yêu cầu làm việc của chi tiết Còn trong phục hồi chi tiết máy, do ñược kế thừa của gia công chế tạo cho nên ta chỉ cần áp dụng một số phương pháp gia công cơ khí thì cũng có thể hồi phục ñược chi tiết máy Tuy nhiên không phải tất cả các chi tiết khi bị hao mòn hư hỏng cũng cần hồi phục, mà trước khi hồi phục ta cần tính ñến tính kinh tế , tính kỹ thuật Trong quá trình hồi phục chi tíêt máy

có những chi tiết máy nếu chúng ta áp dụng các phương pháp gia công truyền thống thì khó có thể ñáp ứng ñược các yêu cầu về ñộ bền và tính kinh tế Vì vậy cần phải nghiên cứu các phương pháp gia công mới ñã và ñang ñược các nước trên thế giới áp dụng

Vì vậy mà gia công cơ khí có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống hằng ngày và trong lao ñộng sản xuất ðể thực hiện thành công quá trình công nghiệp hoá hiện ñại hoá ñất nước, thì nhất thiết cần phải ñầu tư phát triển ngành cơ khí gia công

1.3 Một số yêu cầu cơ bản ñối với máy sản xuất thực phẩm

ðối với máy chế biến thực phẩm, khi thiết kế chế tạo và sử dụngchúng ngoài những yêu cầu chung (ñộ cứng, sức bền, ñộ bền rung ñộng) còn phải ñáp ứng những yêu cầu sau:

1 Khả năng thực hiện quá trình công nghệ tiên tiến Nói cách khác máy

và thiết bị muốn ñạt năng xuất ñầy ñủ phải có tác ñộng của công nghệ thích hợp nhất lên sản phẩm gia công Trong trường hợp này những tổn thất không tránh khỏi là nhỏ nhất Do ñó khi thiết kế hoặc cải tiến máy ñang dùng, cùng với chế ñộ tốt nhất của quá trình công nghệ cần phải ñảm bảo sự tương ứng giữa tốc ñộ và quỹ ñạo chuyển ñộng của các bộ phận làm việc, tính chất cơ lý, hoá học và sinh học của sản phẩm ban ñầu, sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng

2 Nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật suy cho cùng là biểu thị ở năng

xuất lao ñộng xã hội, nghĩa là giảm chi phí cho một sản phẩm trên các máy thông thường và máy tự ñộng Năng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật là nguyên nhân chủ yếu thuộc về năng xuất máy như kích thước, diện tích chiếm chỗ, tiêu thụ năng lượng, nước, hơi, giá thành chế tạo lắp ráp, sửa chữa và sử dụng thiết bị

3 Tính chống mài mòn cao của các bộ phận làm việc của máy và thiết

bị sản xuất thực phẩm Dó là một yêu cầu ñặc biệt quan trọng ñối với thiết bị sản xuất thực phẩm, vì các vật liệu chế tạo chi tiết khi bị mài mòn sẽ lẫn vào sản phẩm sẽ làm cho thực phẩm và thức ăn gia súc trở nên kém chất lượng hoặc bị hỏng

4 Áp dụng các biện pháp tiết kiệm kim loại khi thiết kế và chế tạo ñể làm giảm khối lượng của máy

Trong nhiều trường hợp sử dụng những phôi ñịnh hình rỗng nhưng không gây ảnh hưởng ñến ñộ bền, ñộ cứng của chi tiết máy ðể giảm trọng lượng của chi tiết máy, tốt nhất là chọn các loại vật liệu có tính chất cơ học cao Cần

áp dụng rộng rãi các biện pháp tăng bền cho chi tiết bằng các phương pháp hiện ñại Các phương pháp này bao gồm: gia công cơ nhiệt, tôi bề mặt, thấm các bon, thấm ni tơ, xyanua hoá, crom hoá, hàn ñắp, mạ phun Hiện nay sử dụng các loại vật liệu tổng hợp trong nhiều trường hợp trong chế tạo và sửa chữa máy Những vật liệu ấy có khôí lượng riêng nhỏ, nhưng vẫn ñủ ñộ ñộ bền cơ học, tính chống mài mòn và ăn mòn Sử dụng những vật liệu tổng hợp không chỉ làm giảm khối lượng của máy, tăng tuổi thọ, giảm giá thành chế tạo

5 Tính công nghệ của máy và thiết bị là sự kết hợp giữa kết cấu và phương pháp chế tạo tối ưu theo quy mô sản xuất ñã ñược biết trước với mọi cách tiết kiệm vật liệu Tính công nghệ của kết cấu máy và thiết bị có quan hệ ñến toàn bộ quá trình sản xuất bắt ñầu từ khâu chế tạo phôi chi tiết và kết thúc

khi hoàn thành và chạy thử máy bằng thí nghiệm ðể ñánh giá tính công nghệ

ta dùng các chỉ tiêu như: Khối lượng, mức ñộ thống nhất hoá kết cấu kết cấu

1.4 Nguyên nhân dẫn ñến hư hỏng của chi tiết máy

Có rất nhiều nguyên nhân dẫn ñễn hư hỏng của chi tiết máy Chúng có thể chia thành ba nhóm: nguyên nhân vật lý (lực, nhiệt, ánh sáng…), nguyên nhân hóa học (chất khí, chất lỏng) và nguyên nhân lý hóa (cùng một lúc chịu ảnh hưởng của cả các nguyên nhân vật lý và nghuyên nhân hóa học)

Trong các nguyên nhân trên thì nguyên nhân lực ñặc biệt là lực ma sát

có ảnh hưởng rất lớn ñến quá trình hư hỏng của chi tiết máy Có rất nhiều dạng ma sát Hình 1.4.1 là tổng quan về phân loại ma sát

1.5 Các phương pháp phục hồi chi tiết máy

Như ñã trình bày ở môn học “Cơ sở ñộ tin cậy máy”: có rất nhiều dạng

hư hỏng của chi tiết máy Việc phân loại chúng dựa vào một số cơ sở Hiện có rất nhiều phương pháp phục hồi cho phép hồi phục ñược nhiều loại hư hỏng, thậm chí một loại hư hỏng có thể ñược hồi phục bằng nhiều phương pháp khác nhau

Hư hỏng của chi tiết máy ngoài cách phân loại như ở môn học Cơ sở ñộ tin cậy máy còn có cách phân loại khác Ở cách này hư hỏng ñược chia thành

ba nhóm: mòn; hư hỏng cơ học và hư hỏng hoá nhiệt

MA SÁT

Vĩ mô

Vi mô

Ngoại Nội

Chuyển ñộng Khởi ñộng Dừng Va ñập

Lăn trượt Trượt xoay

Hình 1.4.1 Tổng quan về phân loại ma sát

Mòn là dạng hư hỏng hay gặp nhất Dựa vào mức ñộ mòn, mòn lại có thể chia thành ba nhóm: mòn ñều; mòn không ñều sinh ra ôvan, côn (ñây là loại thường gặp nhất ở các bề mặt làm việc và bề mặt chính của chi tiết); các vết xước và sây sát nhỏ

Hư hỏng cơ học (cơ khí) gồm: các vết nứt, thủng, gãy, vỡ, uốn, xoắn, các vết xước và sây sát lớn

Hư hỏng hoá - nhiệt gồm: gỉ, rỗ do bị ăn mòn (hoá học và ñiện hoá), cháy, tạo cặn dầu, cặn nước, cong vênh (do giãn nở vì nhiệt)

Trên cơ sở phân loại hư hỏng như trên, các phương pháp phục hồi (loại

bỏ hư hỏng) ñược chia thành ba nhóm: loại bỏ mòn (hồi phục cặp lắp ghép); loại bỏ hư hỏng hoá - nhiệt và loại bỏ hư hỏng cơ học (hình 1.5.1)

Từ hình thấy một hư hỏng có thể ñược loại bỏ bằng nhiều phương pháp khác nhau ðể hồi phục hoàn toàn một chi tiết (khi chi tiết có nhiều loại hư hỏng) thường phải sử dụng tổ hợp nhiều phương pháp phục hồi khác nhau Hiệu quả phục hồi chi tiết phụ thuộc ñáng kể vào phương pháp gia công chúng và lựa chọn phương pháp hay tổ hợp phương pháp phục hồi hợp lý Việc chọn phương pháp phục hồi hợp lý trong một số trường hợp còn làm tăng chất lượng (tuổi thọ) của chi tiết phục hồi so với chi tiết mới

ðể xây dựng quy trình công nghệ phục hồi chi tiết máy cần qua tâm ñến những số liệu ban ñầu sau:

- Bản vẽ của chi tiết mới với các chỉ dẫn về kích thước, yêu cầu cấp chính xác gia công và ñộ nhám bề mặt; vị trí tương ñối giữa các trục và bề mặt làm việc và các yêu cầu kỹ thuật khác;

- Vật liệu, ñộ cứng và dạng nhiệt luyện của chi tiết mới;

- Bản vẽ của chi tiết sửa chữa với các chỉ dẫn về phương pháp gia công

bề mặt và các phương pháp kiểm tra chuyên dùng (nếu chi tiết sửa chữa bằng phương pháp kích thước sửa chữa hay ghép thêm chi tiết phụ thì trên bản vẽ cần chỉ dẫn các thay ñổi tương ứng về kích thước và cầu trúc);

- ðiều kiện phủ các kim loại khác nhau, ñảm bảo chi tiết phục hồi có các cơ - lý tính cần thiết;

- Bản vẽ cụm trong ñó có chi tiết sửa chữa;

- Biểu công nghệ của nhà máy chế tạo chi tiết mới;

- Các yêu cầu về thiết bị, catalog về dụng cụ cắt, ño, phụ trợ;

- ðịnh mức về thời gian cắt, thời gian phụ, thời gian chuẩn bị - kết thúc

Loại bỏ mòn

(hồi phục cặp lắp ghép)

Loại bỏ hư hỏng hóa - nhiệt

HỒI PHỤC CHI TIẾT

(loại bỏ hư hỏng)

Loại bỏ hư hỏng

cơ học (cơ khí)

Sử dụng vật liệu của chính chi tiết

Ghép thêm chi tiết phụ, thay một phần chi tiết

ðắp thêm vật liệu lên chi tiết

Sử dụng mối liên kết không tháo ñược

Kích thước sửa chữa

Sử dụng mối liên kết tháo ñược

H À

N

D Á

N

ðinh tán ðiều chỉnh

và thời gian bổ sung

- Dung sai lắp ghép và lượng dư gia công

Trong trường hợp không có các số liệu, hồ sơ, thông qua hồ sơ của các máy, chi tiết tương tự, máy, chi tiết mới, nghiên cứu quá trình làm việc của máy, ño ñạc…ñể thiết lập hồ sơ Thời gian thiết lập hồ sơ trong một số trường hợp có thể khá dài do vừa cho máy làm việc vừa hoàn thiện

Hình 1.5.1 Phân loại các phương pháp phục hồi chi tiết máy

Tạo hợp kim chịu nóng

Bao phủ bảo vệ

Dùng môi trường khí bảo vệ Giảm tốc ñộ ôxi hóa

Các phương pháp bảo vệ ăn mòn trong môi trường khí

Các phương pháp bảo vệ ăn mòn trong môi trường không khí

Dùng các kim loại dễ bị thụ ñộng hoặc dùng các kim loại làm phụ gia catôt có tác dụng thụ ñộng của thép cacbon

ðưa các chất màu gây thụ ñộng hóa kim loại vào thành phần của lớp sơn chống ăn mòn

Giảm ñộ dẫn ñiện của lớp màng ẩm trên bề mặt kim loại Giảm khả năng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt kim loại

Các phương pháp bảo vệ ăn mòn trong nước sông, nước biển

Kết cấu hợp lý Bảo vệ ñiện hóa (bằng prôtectơ, bằng dòng ñiện)

Xử dụng thép hợp kim thích hợp

Bao phủ bảo vệ

Các phương pháp bảo vệ ăn mòn ñiện hóa

Phương pháp hợp kim hóa

Xử lý môi trường Bao phủ bảo vệ

Bảo vệ ñiện hóa

Cấu tạo hợp lý

Tổ hợp các phương pháp bảo vệ Lựa chọn vật liệu hợp lý

1.6 Các phương pháp bảo vệ ăn mòn kim loại

Có rất nhiều các phương pháp bảo vệ ăn mòn (hình 1.6.1)

Hình 1.6.1 Các phương pháp bảo vệ ăn mòn kim loại

Qua hình 1.6.1 thấy rằng phương pháp bảo vệ ăn mòn nhờ phương pháp bao phủ bảo vệ ñược ứng dụng ñể bảo vệ kim loại khỏi tất cả các dạng

ăn mòn Bao phủ bảo vệ có thể bao phủ bằng kim loại hoặc phi kim Có nhiều phương pháp bao phủ bằng kim loại trong ñó có phương pháp mạ ñiện Trong các phương pháp mạ ñiện bảo vệ kim loại thì mạ kẽm ñược sử dụng khá rộng rãi Trong quá trình ăn mòn, kẽm ñóng vai trò anot và bị hoà tan tránh cho chi tiết bị ăn mòn Bao phủ bằng phi kim thường là sơn

1.7 Vai trò, ý nghĩa của mạ ñiện

Qua trình bày ở trên thấy rằng việc ứng dụng phương pháp mạ ñiện trong nghành cơ khí nói chung và trong công nghệ bảo vệ bề mặt kim loại và công nghệ phục hồi ñã ñem lại hiệu quả to lớn ðặc biệt ñối với những chi tiết làm việc trong môi trường ăn mòn và mài mòn cao Trong công nghệ bảo vệ bề mặt thì mạ ñiện là một trong những phương pháp có hiệu quả tốt trong mọi môi trường, trong công nghệ phục hồi mạ ñiện ñặc bịêt có hiệu quả ñối với những chi tiết có hao mòn không lớn Hơn nữa, các sản phẩm không chỉ ñáp ứng ñược yêu cầu chất lượng mà còn có thể ñáp ứng ñược cơ lý tính ( tăng khả năng chịu mài mòn…) của một số sản phẩm có giá trị thẩm mỹ và kinh tế cao

Hiện nay công nghệ mạ ñiện ñược ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và ñã có nhiều dây chuyền, thiết bị hiện ñại, tuy vậy chủ yếu là mạ trang trí và mạ bảo vệ trang trí (hình 1.7.1) Vấn ñề mạ ñể nâng cao tính chống mài mòn, mạ phục hồi vẫn chưa ñược quan tâm ñúng mức

Kỹ thuật mạ ñiện hay kỹ tuật Galvano lấy theo tên nhà khoa học Ý Luigi Galvani là tên gọi của quá trình ñiện hóa phủ lớp kim loại lên một vật Trong

quá trình mạ ñiện, vật cần mạ ñược gắn với cực âm catôt loại mạ gắn với cực dương anôt của nguồn ñiện trong dung dịch ñiện môi Cực dương của nguồn

loại dương, dưới tác dụng lực tĩnh ñiện các ion dương này sẽ di chuyển về cực

âm, tại ñây chúng nhận lại e- trong quá trình ôxi hóa khử hình ớp kim loại bám trên bề mặt của vật ñược mạ ðộ dày của lớp mạ tỉ lệ thuận với cường ñộ dòng ñiện của nguồn và thời gian mạ.Ngành mạ ñiện ñược nhà hóa học ý Luigi V Brugnatelli khai sinh vào năm 1805 Ông ñã sử dụng thành quả của người ñồng nghiệp Alessandro Volta, pin Volta ñể tạo ra lớp phủ ñiện hóa ñầu tiên Phát minh ủa ông không có ứng dụng trong công nghiệp trong suốt

30 năm và chỉ ñược nghiên cứu trong các phòng thí ghiệm Năm 1839, hai nhà hóa học Anh và Nga khác ñộc lập nghiên cứu quá trình mạ kim loại ñồng cho những nút bản in Ngay sau ñó, John Wright, Birmingham, Anh sử dụng Kali xyanua dung dịch mạ vàng, bạc Vào thời kì này, ñó là dung dịch duy nhất có khả năng cho lớp mạ kim loại quý rất ñẹp Tiếp bước Wright, George Elkington và Henry Elkington ñã nhận ñược bằng áng chế kĩ thuật mạ ñiện vào năm 1840 Hai năm sau ñó, ngành công nghiệp mạ ñiện tại Birmingham

ñã có sản phẩm mạ ñiện trên khắp thế giới Cùng với sự phát triển của khoa học ñiện hóa, cơ chế ñiện kết tủa lên bề mặt kim loại ngày càng ñược nghiên cứu và sáng tỏ Kĩ thuật mạ ñiện phi trang trí cũng ñược phát triển Lớp mạ kền, ñồng, kẽm, thiếc thương mại chất lượng tốt ñã trở nên phổ biến từ những năm 1850 Kể từ khi máy phát ñiện ñược phát minh từ cuối thế kỉ 19, ngành công nghiệp mạ ñiện ñã bước sang một kỷ nguyên mới Mật ñộ dòng ñiện tăng lên, năng suất lao ñộng tăng, quá trình mạ ñược tự ñộng hóa từ một phần ñến hoàn toàn Những dung dịch cùng với các phụ gia mới làm cho lớp mạ ñạt chất lượng tốt hơn Các lớp mạ ñược nghiên cứu phát triển ñể thỏa mãn cả yêu cầu chống ăn mòn lẫn trang trí, làm ñẹp Kể từ sau chiến tranh thế giới thứ hai, người ta còn nghiên cứu thành công kĩ thuật mạ crom cứng, mạ ña lớp, mạ ñồng hợp kim mạ kền sunfamat Nhà vật lí Mỹ Richard Feynman ñã nghiên cứu thành công công nghệ mạ lên nền nhựa Hiện nay công nghệ này

ñã ñược ứng dụng rộng rãi Kĩ thuật mạ hiện là một trong ba quá trình trong

chu trình LIGA - ñược sử dụng trong sản xuất robot ñiện tử siêu nhỏ

a – vòng mạ niken; b – ñồ trang sức mạ vàng; c – vòi mạ crôm; d – thép mạ kẽm;

ñ – dây chuyền mạ treo; e – dây chuyền mạ quay; f – móc treo; h – can nhiệt

Hình 1.8.1 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả (Năng suất và chất lượng)

của công nghệ mạ ñiện

Các yếu

tố ñiện hoá

Nhiệt ñộ, mật ñộ dòng ñiện,

PH dung dịch

Các yếu tố thúc ñẩy quá trình

(dạng dòng ñiện, siêu âm

Chế ñộ ñiện phân(mạ)

Thành phần dung dịch

Thiết bị mạ

ðặc tính nền

mạ, các công việc

Thành phần dung dịch, thời

gian…

Trạng thái bề mặt

Thành phần nền mạ(vật liệu, vật mạ)

Các yếu tố khác

mạ ñiện

ðộ bám

ðộ cứng tế vi Ứng suất Tính mài mòn

ðộ bền mỏi Cấu trúc Tính chống

ăn mòn

ðộ ñồng ñều

Năng suất

Các phương pháp nâng cao hiệu quả công nghệ mạ ñiện

Tối ưu hoá công nghệ Sử dụng các phương pháp phụ

Hình 1.8.2 Các phương pháp nâng cao hiệu quả công nghệ mạ ñiện

1.9 Mục ủớch và nội dung của ủề tài

Trờn cơ sở những phõn tớch ở trờn và ủiều kiện thực tế mục đích của đề tài: Xây dựng quy trình mạ crôm xy lanh máy ép dầu

Để đạt được mục đích trên, nội dung cụ thể của đề tài gồm:

- Tìm hiểu điều kiện làm việc của xy lanh máy ép dầu;

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của mạ điện và một số đặc trưng của mạ crôm, mạ kẽm

- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng lớp mạ làm cơ sở xây dựng quy trình mạ trục vít và xy lanh

- Mạ và chạy thử để đánh giá chất lượng lớp mạ

Chương 2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 đối tượng nghiên cứu

đối tượng chung nhất là máy chế biến thực phẩm và công nghệ mạ ựiện đối tượng cụ thể của luận văn là xi lanh máy ép dầu của Khoa Cơ-điện, Trường đại học nông nghiệp Hà Nội và công nghệ mạ kẽm, công nghệ

mạ crôm Kết quả có thể làm cơ sở ựể nghiên cứu cho các loại chi tiết khác, công nghệ mạ khác

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu là kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết

và thực nghiệm trong ựó nghiên cứu thực nghiệm là chủ yếu

2.2.1 Nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lý thuyết ựề cập ựến ba vấn ựề:

1 Phân loại mạ

2 Một số vấn ựề chung về mạ ựiện

3 Một số biện pháp nhằm nâng cao chất lượng lớp mạ

để ứng dụng ựược công nghệ mạ ựiện nói chung, mạ crôm, mạ kẽm nói riêng cần phải hiểu rõ về công nghệ này Kết quả nghiên cứu lý thuyết ựịnh hướng cho việc nghiên cứu thực nghiệm sau này ựồng thời cũng làm cơ sở ựể ựánh giá ựộ tin cậy của kết quả nghiên cứu thực nghiệm

2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm

Xi lanh (mạ mặt trong) trong công nghệ mạ có thể ựược coi là một trong các chi tiết khó mạ do lượng dung dịch làm việc thực tế nhỏ Nghiên cứu thực nghiệm nhằm kiểm tra khả năng mạ vưới các phương pháp luân chuyển dung dịch khác nhau

đánh giá chất lượng lớp mạ chủ yếu bằng trực quan thông qua bề ngoài

của lớp mạ, kiểm tra ñộ bám sơ bộ bằng phương pháp ñơn giản như dũa và thông qua chạy thử

Bề dầy lớp mạ ñược ño nhờ máy ño chiều dầy lớp phủ của Bộ môn

Công nghệ cơ khí (hình 2.2.1)

Sơ ñồ các ñiểm ño cho ở hình 2.2.2 Vị trí ño (cho cả mặt trong

và mặt ngoài) gồm 03 mặt cắt ngang (1; 2; 3) và 4 ñường sinh

Hình 2.2.2 Sơ ñồ các vị trí bề dầy lớp mạ mặt trong và mặt ngoài

M

D II

M

D IM

T II

M

A-A

T I

M

D II

Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẠ ðIỆN

Công nghệ mạ hiện ñang sử dụng rất rộng rãi trong chế tạo cũng như trong phục hồi chi tiết máy Phương pháp này có nhiều ưu ñiểm với những chi tiết có hao mòn nhỏ và có trường hợp nó là phương pháp phục hồi duy nhất

Ở ñây chủ yếu quan tâm ñên mạ ñiện ñơn

Trong phạm vi luận văn này chủ yếu quan tâm ñến mạ kẽm và mạ crôm

3.2 Một số vấn ñề chung về mạ ñiện

3.2.1 Sơ lược về một số loại mạ ñiện

Mạ kẽm và mạ crom hiện nay ñược sử dụng khá rộng rãi và cũng là ñối tượng nghiên cứu của luận văn này và sẽ ñược trình bày kỹ hơn ở mục 3.4 Ở ñây chỉ trình bày sơ lược về mạ sắt, mạ hợp kim, mạ compozit (chúng

có thể coi là những loại mạ có nhiều ứng dụng trong phục hồi cũng như tăng tính chống mòn cho chi tiết máy)

1 Mạ sắt: sắt kết tủa bằng phương pháp mạ ñiện có cấu trúc tinh thể khác hẳn sắt chế tạo bằng phương pháp luyện kim: có ñộ tinh khiết cao, cấu

tạo ñồng nhất nên bị ăn mòn chậm hơn so với sắt thông thường Màu sắc của

lớp mạ thay ñổi từ xám sáng ñến tối tuỳ thuộc vào ñiều kiện ñiện phân, lớp

mạ mịn như nhung, hơi bóng hoặc rất bóng

Lớp mạ sắt ñược dùng chủ yếu ñể hồi phục các chi tiết máy ñã bị hao

mòn hay bù cho chi tiết máy bị hụt kích thước khi chế tạo So với mạ crôm,

mạ sắt có ưu ñiểm: tốc ñộ mạ nhanh, gắn bám chắc với nền, tiêu tốn ít ñiện

năng Lớp mạ sắt có thể mài thấm than

2 Mạ hợp kim: mạ hợp kim là phương pháp có nhiều triển vọng vì nó

tạo ñiều kiện ñể nhận ñược lớp mạ có chất lượng cao với nhiều tính chất khác

nhau: ñộ cứng, ñộ chống gỉ và ñộ chịu mài mòn lớn

Có nhiều loại dung dịch ñể mạ và ở ñiều kiện nhất ñịnh có thể nhận

ñược như sắt với cacbon, sắt với mangan, sắt với crôm, sắt với niken…

3 Mạ compozit: ñây cũng là một trong các phương pháp có nhiều triển

vọng Lớp mạ nhận ñược có thể coi là vật liệu compozit (lớp phủ compozit)

Lớp phủ compozit là một khối vật liệu kim loại hay phi kim trong ñó có

chứa các chất làm bền Các chất làm bền này có thể là dạng sợi, bột và các vật

liệu có các tính chất khác hẳn với vật liệu cơ bản

3.2.1 Dung dịch ñiện ly, sự tạo thành lớp mạ

a) Dung dịch ñiện li

Trong kỹ thuật mạ, áp dụng rộng rãi các dung dịch axit, bazơ và muối

Khi hòa tan trong dung dịch (nước) thì chúng phân li thành những ion và ñược

Trong dung dịch muối thì phân li thành ion kim loại và gốc axit

Trong dung dịch muối phức thì phân li thành hai bước Bước thứ nhất

phân li thành ion kim loại và ion muối phức Bước thứ hai ion muối phức

phân li thành ion kim loại và ion gốc axit:

Na2[Zn(CN)4] → 2Na+ + Zn(CN)42- (1)

Sự phân li của ion muối phức rất nhỏ, nên nồng ñộ kim loại rất thấp

anion

b) Sự hình thành lớp mạ

Nhúng hai tấm kim loại (gọi là ñiện cực) vào dung dịch ñiện li và nối với nguồn ñiện một chiều Cực nối với cực dương của nguồn ñiện gọi là anôt (cực dương), cực nối với cực âm của nguồn ñiện gọi là katôt (cực âm)

Khi có dòng ñiện chạy qua thì các ion dương (kation) sẽ theo chiều dòng ñiện chạy về katôt, nhận ñiện tử - bị khử Ion âm (anion) sẽ chạy về anôt

và mất ñiện tử - bị oxi hóa

Ví dụ khi nhúng hai cực vào dung dịch sắt sunphát và nối với nguồn ñiện một chiều (hình 3.2.1) lúc này ta thấy trên katôt có sắt và khí hiñrô thoát

ra Trên anôt, nếu anôt không hòa tan thì ôxi thoát ra, nếu anôt là sắt (hòa tan) thì sắt bị hòa tan và ôxi thoát ra Phản ứng của chúng như sau:

Trên anôt, sắt bị hòa tan, bổ sung ion sắt bị tiêu hao trong ducng dịch Nếu như katôt là chi tiết ựã ựược làm sạch, thì sẽ tạo thành lớp mạ sắt trên bề mặt chi tiết

Ở katôt ion kim loại thành nguyên tử kim koại, ở anôt nguyên tử kim loại thành ion kim loại đó là anôt hòa tan Ở anôt không hòa tan xảy ra những phản ứng phức tạp khác

3.2.3 Xác ựịnh thời gian mạ

a) định luật Pharaựây

định luật Pharaựây phát biểu như sau: ỘLượng chất thoát ra ở ựiện cực

tỷ lệ thuận với khối lượng mol nguyên tử hoặc khối lượng mol phân tử của chất thoát ra ở ựiện cực, với lượng ựiện ựi qua dung dịch (tức cường ựộ và thời gian ựiện phân) và tỷ lệ nghịch với số electron tham gia phản ứng ựiện cựcỢ

định luật Pharaựây ựược viết dưới dạng công thức:

F n

Q F n

It M

m

n mol

0 0

=

=

hoặc: m = E.I.t (8)

trong ựó: m Ờ khối lượng chất thoát ra ở ựiện cực, g; M Ờ khối lượng

cường ựộ dòng ựiện, A; t Ờ thời gian, giờ (h); F Ờ số Pharaựây (F =

2 - dung dịch ựiện phân;

3 - cực âm (katôt, chi tiết mạ);

4 -cực dương (anôt)

5 - nguồn ựiện

96500C.mol-1 =96500A.s.mol-1=26,8A.giờ.mol-1); n0 – số electron tham gia

F n

M E

.

0

thoát ra ở ñiện cực, g/A.h

LT

TT

Hiệu suất dòng ñiện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong ñó có mật ñộ

dòng ñiện

c) Xác ñịnh thời gian mạ

Trên thực tế, công thức xác ñịnh khối lượng lớp mạ ñược sử dụng ñể xác

ñịnh chiều dầy lớp mạ h ñạt ñược khi thời gian mạ cho trước là t hay ngược lại

xác ñịnh thời gian mạ t ñể ñạt ñược lớp mạ có chiều dầy yêu cầu là h

Với mục ñích trên khối lượng lớp mạ ñược xác ñịnh bằng tích của thể

xác ñịnh khối lượng lớp mạ có (với ñiều kiện lớp mạ ñều):

η

η η

k

k TT

ED

hd t

d

t ED d

S

EIt d

10

trong ñó: t – thời gian mạ ñể ñạt ñược lớp mạ có chiều dầy là h ; h –

3.2.4 ðiện thế (thế ñiện cực) của kim loại, sự phân cực

a) ðiện thế của kim loại

Khi nhúng thanh kim loại M vào dung

nhưng không có sự biến ñổi nào và trở lại dung dịch;

- Nguyên tử kim loại cho (ñể lại) ne trở

ñi vào dung dịch bị ñiện tích âm của khi loại

giữ lại tạo nên lớp ñiện tích kép

Sau một thời gian ñạt tới trạng thái cân bằng, nghĩa là:

(rắn) (dung dịch)

Như vậy giữa thanh kim loại và dung dịch tạo nên hiệu ñiện thế ðối

với các kim loại khác nhau thì hiệu ñiện thế này cũng khác nhau

Người ta không ño ñược giá trị tuyết ñối của từng thế ñiện cực mà chỉ ño

ñược hiệu ñiện thế giữa hai ñiện cực nên người ta chọn ñiện cực hiñrô

ðiện thế ñiện cực của kim loại có liên quan tới nhiệt ñộ, áp suất, tính

chất của dung dịch và nồng ñộ ion ðể tiện so sánh người ta ño ñiện thế ñiện

là 1g ion/lít (nếu là chất khí thì áp suất bằng 1 atm) và gọi là ñiện thế tiêu

chuẩn (ðTTC)(ñiện thế cân bằng – ký hiệu là ϕcb )

b) Sự phân cực

Khi nhúng một thanh kim loại vào trong dung dịch thì tạo nên một ñiện thế nhất ñịnh khi ñạt tới trạng thái cân bằng (như ñã trình bày như trên) Nhưng khi có dòng ñiện ñi qua thì trạng thái cân bằng bị phá hủy

Khi có dòng ñiện một chiều (dòng I) ñi vào hai cực kim loại nhúng vào

trong dung dịch thì ñiện thế katôt (cực âm) trở nên âm hơn (ñiện thế khi này

khi này ñược ký hiệu là ϕa ) Sự thay ñổi ñiện thế như vậy gọi là sự phân cực

Khi ñiện phân, tốc ñộ di chuyển của ion kim loại trong dung dịch và tốc ñộ phóng ñiện của chúng không kịp thời với tốc ñộ di chuyển của ñiện tử, làm cho bề mặt katôt tích ñiện âm tăng lên Vì vậy ñiện thế càng âm Ở anôt, do

sự hòa tan của kim loại, tăng các nồng ñộ ion, tích lũy ñiện tích dương càng nhiều, làm cho ñiện thế càng dương

Sự phân cực gây nên do tốc ñộ di chuyển của ion, gọi là sự phân cực

nồng ñộ Sự phân cực nồng ñộ là do sự thay ñổi nồng ñộ ion kim loại ở lớp sát anôt và katôt Ở lớp sát anôt nồng ñộ ion kim loại tăng lên, ở lớp sát katôt nồng ñộ ion kim loại giảm ñi

Sự phân cực do sự phóng ñiện chậm của ion gọi là sự phân cực ñiện

nồng ñộ và phân cực ñiện hóa, nhưng tùy trường hợp cụ thể mà nó chiếm tỷ trọng khác nhau Thông thường khi mật ñộ dòng ñiện nhỏ thì phân cực ñiện hóa là cơ bản Khi mật ñộ dòng ñiện cao thì phân cực nồng ñộ là cơ bản

Sự phân cực có quan hệ mật thiết với mạ và quyết ñịnh: ðược lớp mạ kết tinh mịn; Khả năng phân bố tốt, lớp mạ phân bố ñồng ñều; Làm hiñrô thoát ra mạnh, làm giảm hiệu suất dòng ñiện và ñộ bám lớp mạ Khi nghiêm trọng có thể gây ra bọt khí, tróc ; Sự phân cực anôt làm cho hòa tan không

bình thường, dung dịch không ổn ñịnh

Ảnh hưởng của sự phân cực ñến lớp mạ có mặt lợi có mặt hại Trong quá trình mạ, cần lợi dụng mặt lợi, khống chế mặt hại

Giá trị ñịnh lượng của sự phân cực katôt còn ñược gọi là ñộ phân cực

của katôt (ñã có dòng I), V

Sự phân cực phụ thuộc vào thành phần dung dịch, mật ñộ dòng ñiện, nhiệt ñộ và sự khuấy trộn

Nói chung, sự phân cực của dung dịch nồng ñộ thấp lớn hơn sự phân cực của dung dịch nồng ñộ cao Hiện tượng này do trong dung dịch nồng ñộ thấp, số ion của nó rất khó bổ sung vào lớp sát katôt Dung dịch muối phức có

sự phân cực lớn hơn dung dịch muối ñơn Khi cho phụ gia vào dung dịch, sẽ

có ảnh hưởng lớn tới sự phân cực ða số trường hợp khi cho chất phụ gia vào làm tăng sự phân cực

Khi mật ñộ dòng ñiện nâng cao, sự phân cực cũng tăng lên Bởi vì khi mật ñộ dòng ñiện cao, tốc ñộ di chuyển của ion và tốc ñộ phóng ñiện của nó cũng khác nhau rõ rệt Quan hệ giữa ñiện thế ñiện cực và mật ñộ dòng ñiện

thay ñổi gọi là ñường cong phân cực

Nhiệt ñộ của dung dịch tăng lên, làm tăng sự dịch chuyển của ion, bổ sung rất nhanh số ion ở lớp sát katôt và khuyếch tán mạnh số ion của anôt hòa tan, do ñó làm giảm sự phân cực

Khuấy trộn làm tăng sự khuyếch tán của ion, do ñó làm giảm sự phân cực

3.2.5 Quá thế hiñrô

Muốn có kim loại kết tủa trên katôt phải có ñiện thế tiêu chuẩn âm hơn ñiện thế của nó Ví dụ: khi mạ niken, ðTTC của niken là -0,25V, cần phải ñiện thế -0,6V mới có lớp mạ Vậy lượng ñiện thế tăng lên so với ðTTC gọi

là quá thế

Trên katôt ngoài ion kim loại thoát ra còn có hiñrô thoát ra Hiñrô thoát

ra nhiều hay ít là do quá thế hiñrô quyết ñịnh Ion nào có quá thế thấp thì ion

ñó phóng ñiện trước, quá thế cao thì ion khó phóng ñiện

Quá thế hiñro có ý nghĩa lớn trong kỹ thuật mạ Những kim loại như kẽm, niken, crôm, sắt có ñiện thế tiêu chuẩn âm hơn so với hiñrô, vì vậy khí hiñrô thoát ra trước, kim loại không thể kết tủa ñược Nhưng do tồn tại quá thế hiñrô, nên có thể mạ ñược những kim loại này ðồng thời quá thế hiñrô làm giảm sự thoát hiñrô, làm giảm tính giòn lớp mạ, nâng cao hiệu suất dòng ñiện, lớp mạ bám chắc

Hiñrô thoát ra làm lớp mạ không tốt, vì vậy phải dùng mọi biện pháp ñể nâng cao quá thế hiñrô

Qúa thế hiñrô phụ thuộc vào bản chất ñiện cực, quá thế hiñrô trên platin bằng 0,03V, quá thế hiñrô trên crôm bằng 0,826V Quá thế hiñrô phụ thuộc vào trạng thái ñiện cực: bề mặt gồ ghề, xù xì quá thế hiñrô nhỏ

Quá thế hiñrô tăng khi mật ñộ dòng ñiện tăng và giảm khi nhiệt ñộ tăng

Quá thế hiñrô phụ thuộc vào tính chất của dung dịch Quá thế hiñrô phụ thuộc vào ñộ pH của dung dịch Ví dụ: quá thế hiñrô của dung dịch mạ axit tăng khi ñộ pH tăng

3.2.6 Yêu cầu ñối với lớp mạ

Trong mạ ñiện, yếu tố quan trọng nhất không phải là tiết kiện năng lượng, tăng hiệu suất, mà là vấn ñề chất lượng mạ Vì vậy phải tìm các yếu tố