Đề tài Công nghệ mạ Crom

CÔNG NGHỆ MẠ CROM Tổng Quan 1.1 Lịch sử phát triển công nghiệp mạ Ngành mạ điện nhà hóa học ý Luigi V Brugnatelli khai sinh vào năm 1805 Ông sử dụng thành người đồng nghiệp Alessandro Volta, pin Volta để tạo lớp phủ điện hóa Phát minh ông ứng dụng công nghiệp suốt 30 năm nghiên cứu phòng thí nghiệm Năm 1839, hai nhà hóa học Anh Nga khác độc lập nghiên cứu trình mạ kim loại đồng cho nút in Ngay sau đó, John Wright, Birmingham, Anh sử dụng Kali Xyanua cho dung dịch mạ vàng, bạc Vào thời kì này, dung dịch có khả cho lớp mạ kim loại quý đẹp Tiếp bước Wright, George Elkington Henry Elkington nhận sáng chế kĩ thuật mạ điện vào năm 1840 Hai năm sau đó, ngành công nghiệp mạ điện Birmingham có sản phẩm mạ điện khắp giới Cùng với phát triển khoa học điện hóa, chế điện kết tủa lên bề mặt kim loại ngày nghiên cứu sáng tỏ Kĩ thuật mạ điện phi trang trí phát triển Lớp mạ kền, đồng, kẽm, thiếc thương mại chất lượng tốt trở nên phổ biến từ năm 1850 Kể từ máy phát điện phát minh từ cuối kỉ 19, ngành công nghiệp mạ điện bước sang kỉ nguyên mới.Mật độ dòng điện tăng lên, suất lao động tăng, trình mạ tự động hóa từ phần đến hoàn toàn Những dung dịch với phụ gia làm cho lớp mạ đạt chất lượng tốt Các lớp mạ nghiên cứu phát triển để thỏa mãn yêu cầu chống ăn mòn lẫn trang trí, làm đẹp Kể từ sau chiến tranh giới thứ hai, người ta nghiên cứu thành công kĩ thuật mạ crom cứng, mạ đa lớp, mạ đồng hợp kim mạ kền sunfamat Nhà vật lí Mỹ Richard Feynman nghiên cứu thành công công nghệ mạ lên nềnnhựa Hiện công nghệ ứng dụng rộng rãi Kĩ thuật mạ ba trình chu trình LIGA - sử dụng sản xuất robot điện tử siêu nhỏ (MEMS) 1.2 Crôm phát triển công nghiệp mạ crôm 1.2.1 Nguyên tố Crom: Crom hay crôm (tiếng La tinh: Chromium) nguyên tố hóa học bảng tuần hoàn có ký hiệu Cr số nguyên tử 24, nguyên tố nhóm 6, kim loại cứng, giòn, có độ nóng chảy cao Bề mặt Crôm bao phủ lớp màng mỏng Cr2O3, nên có ánh bạc khả chống trầy xước cao Tên kim loại bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp "χρῶμα" - có nghĩa màu sắc , đa dạng màu sắc hợp chất Hợp chất Crôm sử dụng lần người Trung Quốc vào khoảng 2000 năm trước, thuộc triều đại nhà Tần Cụ thể khai quật Lăng mộ Tần Thủy Hoàng người ta tìm thấy số kiếm với lưỡi kiếm phủ lớp Cr2O3 dày 1015micromet, lớp làm nhiệm vụ bảo vệ kiếm khỏi tác nhân oxi hóa môi trường từ bên 2000 năm Trễ hơn, phương Tây, vào năm 1761, khoáng sản Crocoit (ngoài biết đến với tên khác Chì đỏ Siberia) dùng chất màu hội họa, dạng bột vụn khoáng sản có màu vàng, dạng tinh thể có màu đỏ Vào năm 1797,Loui Nicolas Vauquelin điều chế thành công Cr kim loại dạng đơn chất từ quặng nó, lẫn nhiều tạp chất hiến cho kim loại giòn, sử dụng vào mục đích thương mại Thay vào quặng Cromic (thành phần FeCr2O4, biết đến với tên khác Ferô crôm) sử dụng nhiều ngành công nghiệp luyện kim, từ quặng Cromic sau tinh chế người ta dùng phản ứng nhiệt nhôm để điều chế Cr Crôm coi kim loại có giá trị cao tính chống ăn mòn tốt, độ cứng cao, nên dùng nguyên tố điều chất thêm vào thép nhằm cải thiện khả chống ăn mòn tăng độ cứng, thép có thêm Cr gọi Thép không gỉ hay Inox Hằng năm, Cr kim loại dùng mạ điện sản xuất thép chiếm đến 85% sản lượng Cr toàn giới 1.2.2 Lịch sử phát triển ngành công nghiệp mạ crôm: Các tham chiếu mạ điện crom năm 1848 với sáng chế Junot de Bussy năm 1854 người để xuất nghiên cứu khoa học dựa việc mạ điện crom tiếng Tiến sĩ Geuthes với công trình nghiên cứu mạ điện kim loại Gottingen, Đức vào năm 1856 Điều thú vị ông sử dụng giải pháp acid cromic có chứa số acid sulfuric dư Giáo sư H Buff Giessen cố gắng lập lại công việc Nhưng ông không thành công, dẫn đến ông nghi ngờ kết luận Geuther Điều khiến cho nhiều người tập trung ý vào muối Cr (III) Đã có rất nhiều nghiên cứu thời giành để tìm hiểu vấn đề suốt 40 năm Hai nhà khoa học người Pháp Placet Bonnet sử dụng dung dịch chromat sáng chế công bố vào năm 1891 Một nhà khoa học người Pháp khác, M LeBlanc lại không tin tưởng vào tuyên bố trên, ông cảm thấy mạ chrom từ dung dịch chrom sulfat Sau đó, tranh cãi nỗ tính khả thi chrom dùng mạ điện Mãi năm 1905, Carveth Curry công bố nghiên cứu họ Một khảo sát giáo sư W.D Bancroft Đại học Cornell công nhận phát Placet Bonnet hoàn toàn có sở ông mạ vật liệu từ acid chromic Năm 1906, giáo sư Bancroft khẳng định “ dung dịch chứa crom, phiền crom sulfat, acid cromic” Tại Budapest, Tiến sĩ F.L Salzer làm việc dựa dung dịch acid crom có báo cáo “ Những lợi ích việc thêm chrom sulfat để trì việc mạ điện crom” Từ 1912 đến 1914, Tiến sĩ Sargent làm việc Cornell, theo GS Bancroft, thực điều tra có hệ thống tính chất điện phân nhiều hỗn hợp khác acid cromic crom sunfat đến năm 1920 công bố kết Cùng năm này, Tiến sĩ Liebreich nghiên cứu lĩnh vực Berlin sáng chế ông vào năm 1924 công nhận phù hợp cho mạ điện crom Điều làm cho việc thương mại hóa việc mạ điện crom đẩy mạnh hết Fink với đồng nghiệp, Schwartz, Eldridge Dubpernell, thực công việc có giá trị cao lúc Đại học Columbia Đó công việc Liebreich dẫn đến việc mạ điện thương mại crom năm 1924, gần đồng thời Mỹ Đức Năm 1923, Fletcher làm việc Anh ứng dụng crom Ollard MacNaughton năm 1925 báo cáo việc sử dụng acid crom Liebreich , Công ty TNHH Electronic Metropolitan Vickers sau Phòng thí nghiện Woolwich Tuy nhiên, năm 1928 quy trình mạ crom bán thị trường thương mại Anh Lúc đầu, Lớp mạ crom mạ từ dung dịch lạnh, thường dày, trơ đánh bóng để có sáng bóng bề mặt mạ Nhưng điều làm người ta sớm phát chrom sử dụng để thay hoàn toàn cho mạ niken đóng vài trò lớp mạ để bảo toàn phần mạ nickel trước Năm 1927, Haring & Barrows công bố đánh giá toàn diện bể mạ acid cromic hiệu ứng tính chất lớp mạ thay đổi thành phần dung dịch thông số vận hành Kể từ đó, nhiều cải tiến thực lớp mạ crom áp dụng cho bảo vệ chống ăn mòn, phần lớn mạ crom thực dung dịch dựa acid cromic Một tiến lớn việc sử dụng ion silicofluoride chất xúc tác để thêm vào dung dịch sulphate.Dung dịch có khoảng 18 đến 20% hiệu cực âm so với 10-12% dung dịch acid cromic chứa sulphate làm chất xúc tác Tuy nhiên, hiệu cao chặng đường dài để đạt với hầu hết trình mạ điện khác mục tiêu nhà khoa học nghiên cứu Một lý khác gây hiệu thấp bể mạ acid cromic trình mạ điện dựa crom hóa trị sáu Một cải tiến rõ ràng thực cách mạ crom với hóa trị thấp Nhiều nỗ lực để làm điều thực thành công việc thương mại hóa đến năm 1975, trình mạ điện công nghiệp khả thi dựa chrom hóa trị III giới thiệu Kể từ thời điểm đó, việc sử dụng bể mạ chrom hóa trị III để mạ điện tăng lên Sự cải tiến kỹ thuật chưa đạt yêu cầu màu sắc lớp mạ, người ta thường phủ lớp mỏng để phục vụ cho mục đích trang trí Đến nay, người ta phụ lớp mạ crom hóa trị ba với độ dày đạt yêu cầu, nhiên chưa ứng dụng cho qui trình mạ crom cứng Hiệp hội Phát triển Quốc tế cho lượng chromium mạ điện phủ hàng nămtrên toàn giới khoảng 20 000 họ nhấn mạnh ước tính 1.3 Các phương pháp mạ crom Có phương pháp mạ crom mạ chrom cứng mạ crom dày Mạ crom cứng lớp mạ có độ dày 0.0008-0.005 inch (0.020-0.125 mm) bề mặt kim loại, mỏng mạ crôm dày đặc thường có độ dày crom từ 0.0002 đến 0.0006 inch (0.005-0.015 mm) Độ dày crom mạ khác tùy thuộc vào ứng dụng Crom mạ sử dụng phạm vi nhiệt độ rộng từ -70 ° F đến 800 ° F (-57 ° đến 427 ° C) chịu áp suất lên tới 30.000 psi (2068 bar) Các giới hạn nhiệt độ áp suất phụ thuộc vào loại mạ crom, chất liệu điều kiện hoạt động Trong hầu hết trường hợp, mạ Crom dày đặc cung cấp hiệu suất tốt sức chống chịu với môi trường tốt Hình Mặt cắt ngang bề mặt phóng đại tiêu biểu mạ chrome cứng mạ chrom dày 1.3.1 Mạ crom cứng Mạ crom cứng thường sử dụng ứng dụng mà phận phải chịu hư tổn nhiều, đó, lớp mạ crom dày điều bắt buộc.Chính độ dày lại gây vết nứt độ rỗng lớn bề mặt crom Các vết nứt tăng lên với gia tăng crom độ dày Đánh bóng mài giũa điều cần thiết để cải thiện mặt mạ hrom cứng Cuối bề mặt thô giảm đáng kể khả chống mài mòn Mạ crom cứng sử dụng khoảng 95% tất ứng dụng mạ điện crom Mạ cứng thường áp dụng bề mặt bên Lớp mạ crom cứng giúp công cụ, chi tiết kĩ thuật hoạt động tốt phủ chất bôi trơn Các chất bôi trơn dạng lỏng, rắn kết hợp hai Ở tốc độ thấp 500 ft / (152 mét / phút), áp lực 50 psi (3.2bar), nhiệt độ 70 ° F (21 ° C), dầu nhờn phủ lên lớp mạ crom bề mặt để điền vào bề mặt không để giảm mài mòn dấu 1.3.2 Mạ crom dày Mạ crom dày trình, cải thiện khả chống chọi với môi trường, tạo bề mặt mượt mà khả chống ăn mòn cao Các lớp mỏng 0.0002-0.0006 inch (0.0050.015mm) dày đặc, độ xốp, đường nứt lớn lỗ tìm thấy dây chuyền mạ chrome cứng, mạ chrom dày đặc có độ chống ăn mòn cao Mạ crom dày thường áp dụng cho bề mặt nội thất đường kính bên Nó cho sức chống chịu cao hơn, hoàn thiện bề mặt tốt hơn, đồng dạng hơn, có xu hướng giảm loại bỏ nghiền mài giũa bề mặt mạ Mạ crom dày áp dụng chậm, so với mạ crom cứng có mật độ lớn đáng kể độ cứng cao hơn; khoảng Rockwell C-70 so với Rockwell C-65cho mạ crom cứng Trước mạ, bề mặt nên mịn tốt không vượt 10 microinch RMS (0,229 micron Ra) Sau mạ, giảm sức căng cần thiết để giảm bớt vết nứt Mạ chrome mỏng khuyến khích mạ chrome cứng tiếp xúc với BAL Seals, Bôi trơn khô không khuyến cáo mỏng mạ crôm dày đặc, phương tiện tích cực để khóa chất bôi trơn khô với bề mặt mạ kể từ mạ trơn tru 1.4 Các vấn đề gặp phải mạ crôm 1.4.1 Kim loại chuẩn bị trước mạ Về bản, ảnh hưởng bề mặt kim loại công cụ ảnh hưởng lớn đến tính chất lớp mạ Khi ma sát mức làm cho công cụ bị mài mòn bị hở, lớp mạ crom không hiệu bề mặt công cụ chi tiết mạ không xử lý cẩn thận Để giảm ma sát nhiệt sinh trình hoạt động công cụ chi tiết kĩ thuật phải loại bỏ khuyết tật bề mặt công cụ, công cụ phải mài, đánh bóng trước mạ Lớp mạ crom cứng theo kĩ thuật Caswell kim loại có đặc tính tốt bề mặt kim loại mài nhẵn, đánh bóng xử lý tốt HÌnh sau cho thấy so sánh lớp mạ kim loại có bề mặt xử lý tốt (mài mòn, đánh bóng) so với bề mặt kim loại thô, mối nguy hiểm lớp mạ crom lên bề mặt kim loại thô Bề mặt kim loại khuyết tật che phủ lớp mạ crom cứng nguyên nhân gây hư hỏng thiết bị mạ bề mặt không xử lý tốt Các biện pháp phòng ngừa sau ứng dụng để phòng ngừa lỗi lớp mạ Ngâm tẩm dầu Các phận chi tiết kĩ thuật máy móc trình làm việc ngâm tẩm dầu làm mát, tùy thuộc vào vật liệu cấu tạo chi tiết phận mà sử dụng loại dầu khác Độ dày lớp dầu khoảng 0.01 – 0.02 inch cần tẩy trước mạ Để xử lý lớp dầu này, phận chi tiết kĩ thuật phải ngâm CCl4, trường hợp đặc biệt việc tảy dầu mở phải xyả nhiệt độ cao phận chi tiết kĩ thuật phải đun nóng nhiệt độ 300 -350 oF khoảng thời gian khoảng 1.4.2 Sự giòn hóa kim loại Sự giòn kim loại tạo khuyết tật hình thành tự nhiên trình gia công xử lý công cụ tác động yếu tố bên Trong trình mạ crom lớp mạ bị giòn hóa Nguyên nhân khuyết tật bề mặt kim loại nền, khuyết tật khó nhận biết mắt thường Lớp mạ phản ánh khuyêchs đại khuyết tật bề mặt kim loại Đây phương pháp kiểm tra nứt gãy kim loại Ứng suất biến dạng cao khuyết tật bề mặt kim xảy công cụ có độ cứng cao (50-60 Rockwwell C) Nếu có nghi ngờ tồn khuýet tật bề mặt kim loại bề mặt phải xử lý trước mạ Sự kiểm tra nhiệt cần thiết để kiểm tra bề mặt kim loại đến điểm bề mặt kim loại đạt tiêu chuẩn 1.4.3 Làm bề mặt không cách A Nên cẩn thật làm dầu mở bề mặt kim loại trước mạ Tránh việc xử lý mức B Việc mạ phải diễn bề mặt không thấm dầm môi trường ăn mòn, Vật mạ phải trước mạ C Các vật mạ phải mạ sau làm để ngăn chặn trình oxy hóa nhiễm bẩn tạp chất bên 1.4.4 Khiếm khuyết bề mặt A Oxit – Kim loại đên gang thép công nghiệp bị oxy hóa kết việc xử lý nhiệt mài mòn xử lý bề mặt Các nhà sản xuất công cụ áp dụng lớp oxit với mục đích bảo vệ, hình dáng màu sắt vật liệu Nhưng lớp oxit xử lý trước mạ cách gia công khí hóa chất B Carbon – Carbon hóa xảy kết tính chất hóa học điện đặc biệt thép carbon mà hàm lượng carbon cao đặc biệt, tác động lên bề mặt kim loại làm cho có vết đốm màu xám đen Kết việc tiếp xác vật liệu mạ với số acid định đảo cực với dòng lớn dung dịch mà làm hình thành vết bẩn bề mặt lớp mạ Trong kĩ thuật mạ Caswell đảo cực 10s để loại bỏ mối nguy hại Trong trường hợp vết bẩn loại bỏ gia công khí 1.5 Loại Ứng dụng công nghệ mạ crôm quy Sản phẩm Đặc tính ứng dụng tiêu biểu trình Crôm hóa trị Crôm sáng CR 843, CR 843 Liquid, CR dày thấp µm 843 - Các trình tạo lớp mạ crôm hiệu cao với độ bao phủ Plus LumaChrome®, LumaChrome® Chiều tốt - CR 843 Plus tăng tốc độ mạ hoạt hóa niken tăng cường hợp chất hữu cơ,… thông thường chất phụ gia thường dùng phối hợp với H2SO4 hàm lượng H2SO4 thấp hàm lượng dung dịch mạ crom tiêu chuẩn Các chế độ pha dung dịch mạ Bảng Chế dộ mạ công nghệ mạ crom phụ gia Chế độ Đặc điểm CrO3 100 - 140 100 - 150 H2SO4 0.5 – 0.9 Cr3+ 0.5 – NS – 31 20 – 24 1.5 – Nhiệt độ (oC) 12 – 55 20 – 35 Mật độ dòng (A/dm2) 3–8 40 – 10 Nguyên liệu anode Pb/Sn Pb/Sn 2.5 Mạ crom vết nứt có vết nứt nhỏ Mạ crom vết nứt có vết nứt nhỏ nâng cao độ bền, độ chống gỉ lớp mạ Mạ crom kép mạ hai lớp với lớp mạ thứ làm giảm vết nứt chống ăn mòn vết nứt, sau dùng phân tán dòng điện ăn mòn để nâng cao tính ăn mòn Phương pháp kiểm tra vết nứt crom Bảng Phương pháp kiểm tra vết nứt Điện phân anode dung dịch cromat Điện phân cathode dung dịch đồng sulfat Thành phần chế độ Hàm lượng (g/L) Thành phần chế độ Hàm lượng (g/L) CrO3 CuSO4.5H2O 200 – 250 100 H2SO4 80 – 100 H2SO4 50 – 80 Nhiệt độ (oC) Thường Nhiệt độ (oC) Thường Mật độ dòng điện anode (A/dm2) Mật độ dòng điện – 2.5 cathode (A/dm2) 2–3 Thời gian (phút( Thời gian (phút) 0.5 – 2–3 Sau xử lý dùng kính hiển vi phóng đại 100 -200 lần quan sát không thấy xuất vết nưt mật độ vệt nứt khoảng 300 -800 vết/cm Mạ crom vết nứt sử dụng nhiệt độ cao tỉ lệ CrO3/SO42- cao chế dộ mạ mô tả bảng phía Bảng Chế độ mạ công nghệ crom vế nứt Chế độ CrO3 250 280/300 320 – 340 370 320 CrO3/SO42- 125 Đặc điểm – 120 – 150/1 CrO3/Sì62- 140/1 140 – 150/1 140/1 CH3OH (mL/L) 1.25 Cr3+ 2–4 2–4 >0.5 >0.5 0.4 H2SO4 0.02 H2SiF6 LiCO3 12 Nhiệt độ 53 – 65 55 – 75 53 – 55 55 – 75 47 – 51 Mật độ dòng điện (A/dm2) 15 – 20 30 – 15 – 20 30 – 50 12 – 15 Bảng Công nghệ mạ cro vết nứt nhỏ Chế độ CrO3 250 250 250 250 H2SO4 2.5 2.5 1.5 2.5 Đặc điểm H2SiF6 0.76 0.0018 – 0.005 H2SeO4 0.005 – 0.013 Na2SeO4.10H2O 0.015 0.01 K2SiF6 K2CO3 20 Nhiệt độ (oC) 45 Mật độ dòng điện (A/dm2) 15 – 22.5 43 – 45 45 – 48 40 – 42 15 – 20 14 – 16 15 – 18 Bảng Chế độ mạ crom kép Số lớp mạ Thành phần chế Hàm lượng (g/L) độ Sắt thép Kém đúc CrO3 335 – 375 375 – 410 CrO3/SO42- 100/1 140/1 Nhiệt độ (oC) 46 – 52 45 – 52 11 – 16 13 -17 CrO3 165 – 195 210 – 230 F- 1.5 – 2.2 1.8 – 2.5 Lớp thứ hai CrO3/SO42- 180/1 180/1 0.8 – 1.2 μm Nhiệt độ (oC) 49 – 54 52 – 57 10 – 13 10 – 16 Lớp thứ 0.25 – 0.35μm Mật độ dòng điện (A/dm2) Mật độ dòng điện (A/dm2) 2.6 Mạ crom cứng 2.6.1 Tổng quan Mạ crom cứng lớp mạ crom vật liệu mềm có độ dày từ 20μm đến vài milimet Lớp mạ crom cứng tương đối dày, lớp mạ có độ cứng cao chịu mài mòn tốt Mạ crom cứng thường dùng dung dịch mạ crom thông thường, dung dịch có hợp chất Flour dễ ăn mòn chổ lõm chưa phủ lớp mạ Quá trình xử lý trước mạ quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ Do ứng xuất nội lớp mạ crom cứng lơn nên mạ dễ sinh giòn hydro kim loại nền, sau mạ cần xử lý nhiệt khử hydro để đảm bảo kích thước chi tiết mạ xong phải gia công khí, xử lý lỗ xốp Độ dày lớp mạ crom cứng với chi tiết kĩ thuật Bảng Độ dày lớp mạ crom cứng loại chi tiết Độ dày lớp crom cứng Các loại chi tiết Dũa, mũi khoan, bánh 10 Khuôn chất dẻo 100 Khuôn, xéc măng, xi lanh 150 Trục quay, trục bơm Xéc măng nén khí, xéc măng động đốt 400 có côgn suất lớn 2.6.2 Quy trình công nghệ 2.6.2.1 Sơ lược quy trình Gia công khí Tẩy dầu mở dung môi hữu Treo giá, lắp ráp che chắn, anode phụ cathode phụ Che lắp phận không cần mạ Tẩy dầu điện phân Rửa nước Ăn mòn anode Mạ crom cứng Rửa nước lạnh Rửa nước nóng Thảo khỏi giá khử hydro 2.6.2.2 thành phần dung dịch mà chế độ làm việc Dung dịch mạ crom tiêu chuẩn chất xúc tác kà H2SO4 hiệu suất dòng điện 12 15% Có thể dùng dung dịch mạ crom phức hợp với chất xúc tác H2SO4 hợp chất Flour hiệu suất dòng 18 -22% Một công nghệ công ti Antotech dung dịch HEEF – 25 Dung dịch đạt hiệu suất dòng 25% mật độ dòng, tốc độ mạ nhanh dung dịch chuẩn 70% Đặc tính thể bảng bên Bảng 10 So sánh lớp mạ loại dung dịch Loại dung dịch Đặc trưng Số vết nứt Dung dịch chuẩn Dung dịch phức hợp HEEF - 25 120 300 > 400 Lượng oxy lớp mạ (%) 0.36 0.6 0.84 Độ cứng (HV) 950 – 1050 1000 – 1100 800 – 1000 Bảng 11 Chế độ mạ công nghệ mạ crom cứng Chế độ 41 230 – 270 250 225 - 275 250 -300 180 - 250 2.3 – 2.7 2.5 – 4.0 CrO3 150 – 180 H2SO4 1.5 – 1.8 Đặc điểm 1.25 1.8 2.5 350 - 400 1.5 – 4–6 H2SiF6 K2Sì6 20 SrSO4 6–8 MgO – 10 NaOH 4–5 52 Na3C6H5O7.2H2O 3–5 NaF 2–4 Đường 0.5 – Crom cứng Crom sữa Nhiệt độ (oC) Mật độ dòng điện (A/dm2) Nhiệt độ (oC) Mật độ dòng điện (A/dm2) 55 – 60 55 – 60 55 - 60 55 – 62 55 – 60 55 – 60 20 – 45 30 – 45 50 – 60 30 – 75 40 – 80 40 – 80 40 – 80 30 – 60 74 – 79 70 – 72 70 – 72 25 – 30 25 – 30 25 – 30 (1) Dung dịch mạ crom HEEF – 25 mô tả chế độ mạ (4) dung dịch pha 25 – R 25 – G dung dịch chứa chất phụ gia clo 2.6.2.3 Gia công trước mạ Các chi tiết cần mài bóng 150oC 2giờ, sau mai đánh bóng  Tẩy dầu hóa học tẩy dầu điện phân Chế độ tẩ y dầu điện phân mô tả bảng Bảng 12 Chế độ công nghệ tẩy dầu Thành phần chế độ Hàm lượng (g/L) Na2CO3 30 – 45 Na3PO4 15 – 30 NaOH 7.5 – 15 Nhiệt độ (oC) 93 Mật độ dòng điện (A/dm2) 3–5 Điện (V) Thời gian (phút) Anode 15 – 30 phút, cathode – phút  Tẩy acid tẩy acid tận dụng rút ngắn thời gian, chống giòn hydro kim loại  Hoạt hóa trước mạ Phương pháp thường dùng để hoạt hóa kim loại trước mạ ăn mòn anode Ăn mòn anode thực bể mạ crom cứng, bể mạ chứa tạp chất sẳt hợp kim niken số thép không gỉ ăn mòn cathode Chế độ công nghệ ăn mòn anode cathode mô tả bảng Chế độ 630 – 780 35% Đặc trưng CrO3 120 – 150 H2SO4 10 Hợp chất Flo 5% Anode Hợp kim chì Cathode Chì hợp kim Chì hợp kim chì chì Thường 25 – 30 Mật độ dòng điện 30 – 50 10 – 40 Nhiệt độ (oC) (A/dm2) Thời gian (phút) 2.6.2.4  – (tùy kim loại 20 – 60 giây – ( tùy kim loại nền) nền) Xử lý sau mạ Khử khí hydro : nhằm làm giảm tính giòn lớp mạ khử tính giòn khí hydro kim loại mà không làm ảnh hưởng đến độ cứng lớp mạ Ngay sau mạ, vật liệu mạ nhanh chống đưa vào dầu, tủ sấy chân không mà nâng nhiệt độ khử khí hydro lên 100 – 300oC, nhiệt độ thường dùng 180oC nhiệt độ cao, lớp mạ mềm, dụ lớp mạ crom khử 200oC 15 phút độ cứng 812 HV, 600 o C trng 15 phút độ cứng lớp mạ 473 HV 980oC thời gian 15 phút độ cứng 258 HV Mạ crom xốp Lớp mạ crom xốp lớp mạ cứng cải tiến Dùng để mạ chi tiết chịu ma sát tải trọng lớn ví dụ xi lanh, xéc măng, giúp giảm hệ số ma sát nâng cao tuổi thọ chi tiết Mạ crom xốp gồm phương pháp khí (gia công khí kim loại trước mạ) phương pháp dựa vào ăn mòn hóa học điện hóa sau mạ crom cứng Bản mô tả quy trình mạ crom xốp theo phương ơháp khác nhau: Bảng 13 Phương pháp mạ crom xốp Phương Phương pháp Mạ crom xốp dạng Mạ pháp điểm khí crom xốp Phương pháp tạo lỗ dạng rãnh xốp che chắn 1Mạ crom cứng Mạ crom cứng Phun vạch, vv khắc làm thô lớp kim loại Quy trình Mạ crom cứng CrO3 H2SO4 50oC, 250 g/L, CrO3 250 g/L, 2.5 46 g/L H2SO4 2.2 g/L, – 54 60oC, 46 – 62 Mạ crom cứng A/dm2, – giờ, A/dm2, độ dày độ dày lớp mạ > lớp mạ > 100 100 μm 250μm Ăn mòn anode Ăn mòn anode Gia công tinh Lỗ che chắn, Mạ, dũa đánh bóng 25μm Mài dũa đánh Mài dũa, lớp mạ crom sau bóng lớp mạ 25 - đánh bóng lớp gia công 50 μm mạ 25 μm ăn mòn tạo lỗ xốp Cần ý mạ crom xốp dạng điểm mạ crom xốp dạng rãnh sử dụng thành phần dung dịch chế độ làm việc khác ảnh hưởng mật thiết với lỗ xốp thu được, CrO3 250 g/L, tỉ lệ CrO3/H2SO4 = 100/1 nhiệt độ 50oC tăng nhiệt độ mật độ lỗ xốp giảm Ở nhiệt độ 55 – 60oC mật độ dòng điện tăng, lỗ xốp tăng, nồng độ CrO3 không đổi CrO3/ H2SO4 giảm, lỗ xốp giảm Có loại phương pháp chế tạo lỗ xốp kiềm phương pháp chế tạo lỗ xốp acid Bảng 14 phương pháp tạo lỗ xốp Phương pháp Lỗ xốp kiềm Lỗ xốp acid NaOH 60 – 75 g/L Ăn mòn anode dung dung dịch tẩy dầu điện phân dịch mạ crom Nhiệt độ thường, mật độ Nhiệt độ 50 – 60oC, Mật độ dòng anode 20 A/dm2, thời dòng điện anode 20 – 25 gian phút, mật độ A/dm2, thời gian – phút dòng 10 – 15 A/dm2 đến 10 phút thơi gian 1.5 – phút 3.1 Xử lý nước thải ngành xi mạ Thành phần tính chất nước thải Nước thải từ xưởng xi mạ có thành phần đa dạng nồng độ pH biến đổi rộng từ axit 2-3, đến kiềm 10-11 Đặc trưng chung nước thải ngành mạ chứa hàm lượng cao muối vô kim loại nặng Tuỳ theo kim loại lớp mạ mà nguồn ô ề nhiễm Cu, Zn, Cr, Ni,… tuỳ thuộc vào loại muối kim loại sử dụng mà nước thải có chứa độc tố xianua, sunfat, amoni, crômat,… Các chất hữu có nước thải xi mạ, phần chủ yếu chất tạo bông, chất hoạt động bmặt … nên BOD, COD thường thấp không thuộc đối tượng xử lý Đối tượng xử lý ion vô mà đặc biệt muối kim loại nặng Cr, Ni, Cu, Fe,… Chất gây ô nhiễm nước thải xi mạ chia làm vài nhóm sau: - Chất ô nhiễm độc cyanide CN-, Cr (VI), F- - Chất ô nhiễm làm thay đổi pH axit kiềm - Chất ô nhiễm hình thành cặn lơ lửng hydroxit, cacbonat photphat - Chất ô nhiễm hữu dầu mỡ, EDTA Để an toàn dễ dàng xử lý dòng axit cromic dòng CN- tách xử lý riêng biệt 3.2 Độc tính Crom Mặc dù Crôm tồn nhiều trạng thái khác nhau, có Cr(III) Cr(VI) gây ảnh hưởng lớn đến sinh vật người Crôm xâm nhập vào thể theo đường: hô hấp, tiêu hóa qua da Cr(VI) thể hấp thu dễ dàng Cr(III) vào thể Cr(VI) chuyển thành dạng Cr(III) Dù xâm nhập vào thể theo đường nào, Crôm hòa tan máu nồng độ 0.001mg/ml, sau chuyển vào hồng cầu hòa tan hồng cầu nhanh 10-20 lần Từ hồng cầu, Crôm chuyển vào tổ chức phủ tạng Crôm gắn với Sidero filing albumin giữ lại phổi, xương, thận, gan, phần lại qua phân nước tiểu Từ quan phủ tạng, Crôm lại hòa tan dần vào máu, đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm Do nồng độ Crôm máu nước tiểu biến đổi nhiều kéo dài Qua ngiên cứu người ta thấy Crôm có vai trò sinh học chuyển hóa glucose, protein, chất béo động vật hữu nhũ Dấu hiệu thiếu hụt Crôm người gồm có giảm cân, thể loại đường khỏi máu, thần kinh không ổn định Tuy nhiên với hàm lượng cao Crôm làm giảm protein, axit nucleic ức chế hệ thống men Cr(VI) độc Cr(III) Cơ quan nghiên cứu quốc tế ung thư (IARC) xếp Cr(VI) vào nhóm 1, Cr(III) vào nhóm chất gây ung thư Hít thở không khí có nồng độ Crôm (ví dụ axit crômic hay Cr(III) trioxit) cao (>2μg/m3) gây kích thích mũi làm chảy nước mũi, hen suyễn dị ứng, ung thư (khi tiếp xúc với Crôm có nồng độ cao 100-1000 lần nồng độ môi trường tự nhiên) Ngoài Cr(VI) có tính ăn mòn, gây dị ứng, lở loét tiếp xúc với da 3.3 Các phương pháp xử lý nước thải 3.3.1 Phương pháp kết tủa Quá trình kết tủa thường ứng dụng cho xử lý nứơc thải chứa kim loại nặng Kim loại nặng thường kết tủa dạng hydroxit cho chất kiềm hóa (vôi, NaOH, Na2CO3,…) vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hoà tan nhỏ Giá trị pH thay đổi tuỳ theo kim loại Độ hoà tan nhỏ Crôm pH 7.5 kẽm 10.2 Ở giá trị đó, hàm lượng hoà tan tăng lên Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ để khử chất cản trở trình kết tủa Thí dụ CN- hình thành phức với nhiều kim loại làm giảm hiệu trình kết tủa CN- xử lý chlorine hoá-kiềm, ammonia khử phương pháp chlorine hoá điểm uốn (breakthrough point), tách khí (air stripping) phương pháp khác trước giai đoạn khử kim loại Đối với Crôm VI (Cr6+), cần thiết tiến hành khử Cr6+ thành Cr3+ sau kết tủa với vôi xút Hoá chất khử thông thường cho xử lý nước thải chứa Crôm ferrous sulphate (FeSO4), sodium-meta-bisulfit, sulfur dioxit Ferrous sulphate (FeSO4), sodiummeta-bisulfit dạng rắn dung dịch SO2 dạng khí nén bình chịu áp Quá trình khử hiệu môi trường pH thấp Vì hoá chất khử sử dụng thường chất mang tính axit mạnh Trong trình khử, Fe2+ chuyển thành Fe3+ Nếu sử dụng meta-bisulfit sulfur dioxit, ion SO32- chuyển thành SO42- Phản ứng tổng quát sau: Cr6+ + Fe2+ + H+  Cr3+ + Fe3+ Cr6+ + Na2S2O3 (hoặc SO2) + H+  Cr3+ + SO42Cr3+ + 3OH-  Cr(OH)3  Trong phản ứng oxy hoá khử, ion Fe2+ phản ứng với Cr6+, khử Cr6+ thành Cr3+ oxy hoá Fe2+ thành Fe3+ Phản ứng xảy nhanh pH nhỏ Axit thêm vào để đạt pH thích hợp Sử dụng FeSO4 tác nhân khử có điểm bất lợi khối lượng bùn sinh lớn cặn Fe(OH)3 tạo thành cho chất kiềm hoá vào Để thu phản ứng hoàn toàn, cần thiết phải thêm lượng FeSO4 dư, khoảng 2.5 lần so với hàm lượng tính toán lí thuyết Lượng axit cần thiết cho trình khử Cr6+ phụ thuộc vào độ axit nước thải nguyên thuỷ, pH phản ứng khử loại hoá chất sử dụng Xử lý mẻ (batch treatment) ứng dụng có hiệu kinh tế, nhà máy xi mạ có lưu lượng nước thải ngày ≤ 100m3/ngày Trong xử lý mẻ cần dùng hai loại bể có dung tích tương đương lượng nước thải ngày Qngày Một bể dùng xử lý, bể làm đầy Khi lưu lượng ≥ 100m3/ngày, xử lý theo mẻ không khả thi dung tích bể lớn Xử lý dòng chảy liên tục đòi hỏi bể axit khử, sau qua bể trộn chất kiềm hoá bể lắng Thời gian lưu nước bể khử phụ thuộc vào pH, thường lấy tối thiểu lần so với thời gian phản ứng lý thuyết Thời gian tạo thường lấy khoảng 20 phút tải trọng bể lắng không nên lấy ≥ 20m3/ngày Trong trường hợp nước rửa có hàm lượng crôm thay đổi đáng kể, cần thiết có bể điều hoà trước bể khử để giảm thiểu dao động cho hệ thống châm hoá chất 3.3.2 Phương pháp trao đổi ion Phương pháp thường ứng dụng cho xử lý nước thải xi mạ để thu hồi Crôm Để thu hồi axit crômic bể xi mạ, cho dung dịch thải axit crômic qua cột trao đổi ion resin cation (RHmạnh) để khử ion kim loại (Fe, Cr3+, Al,…) Dung dịch sau qua cột resin cation quay trở lại bể xi mạ bể dự trữ Do hàm lượng Cr qua bể xi mạ cao (105-120kg CrO3/m3), để trao đổi hiệu quả, nên pha loãng nước thải axit crômic sau bổ sung axit crômic cho dung dịch thu hồi Đối với nước thải rửa, cho qua cột resin cation axit mạnh để khử kim loại Dòng tiếp tục qua cột resin anion kiềm mạnh để thu hồi crômat thu nước khử khoáng Cột trao đổi anion hoàn nguyên với NaOH Dung dịch qua trình hoàn nguyên hỗn hợp Na2CrO4 NaOH Hỗn hợp cho chảy qua cột trao đổi cation để thu hồi H2CrO4 bể xi mạ Axit crômic thu hồi từ dung dịch hoàn nguyên có hàm lượng trung bình từ 4-6% Lượng dung dịch thu từ giai đoạn hoàn nguyên cột resin cation cần phải trung hoà chất kiềm hoá, kim loại dung dịch kết tủa lắng lại bể lắng trước xả cống 3.3.3 Phương pháp điện hóa Dựa sở trình oxy hoá khử để tách kim loại điện cực nhúng nước thải chứa kim loại nặng cho dòng điện chiều chạy qua Phương pháp cho phép tách ion kim loại khỏi nước mà không cần cho thêm hoá chất, nhiên thích hợp cho nước thải có nồng độ kim loại cao (> 1g/l) 3.3.4 Phương pháp sinh học Dựa nguyên tắc số loài thực vật, vi sinh vật nước sử dụng kim loại chất vi lượng trình phát triển khối bèo tây, bèo tổ ong, tảo,… Với phương pháp này, nước thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ 60 mg/l phải có đủ chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho,…) nguyên tố vi lượng cần thiết khác cho phát triển loài thực vật nước rong tảo Phương pháp cần có diện tích lớn nước thải có lẫn nhiều kim loại hiệu xử lý ... việc mạ chrom trang tri công ty Apotech Quá trình xi mạ crom ứng dụng vào lĩnh vực chinh xi mạ crom cứng xi mạ chrom trang trí 1.5.1 Ứng dụng xi mạ crom cứng Tùy mục đích mà mạ crom sữa, crom. .. (A/dm2) 2.6 Mạ crom cứng 2.6.1 Tổng quan Mạ crom cứng lớp mạ crom vật liệu mềm có độ dày từ 20μm đến vài milimet Lớp mạ crom cứng tương đối dày, lớp mạ có độ cứng cao chịu mài mòn tốt Mạ crom cứng... học điện hóa sau mạ crom cứng Bản mô tả quy trình mạ crom xốp theo phương ơháp khác nhau: Bảng 13 Phương pháp mạ crom xốp Phương Phương pháp Mạ crom xốp dạng Mạ pháp điểm khí crom xốp Phương pháp