GHIÊN cứu CÔNG NGHỆ mạ XOA để PHỤC hồi các CHI TIẾT máy TRONG cơ KHÍ

Nội dung luận văn được chia thành 3 chương nhằm làm rõ vấn đề nghiên cứu “nghiên cứu công nghệ mạ xoa để phục hồi các chi tiết máy trong cơ khí”, cụ thể gồm: + Mở đầu + Chương 1: Tổng q

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

VÕ TẤN HÒA

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MẠ XOA ĐỂ PHỤC HỒI CÁC

CHI TIẾT MÁY TRONG CƠ KHÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn này với đề tài “Nghiên cứu công nghệ mạ xoa

để phục hồi các chi tiết máy trong cơ khí” là do tôi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn

tận tình của thầy giáo TS Đào Khánh Dư Các số liệu và kết quả hoàn toàn trung

thực, phù hợp với quy định của pháp luật hiện hành

Ngoài ra, các tài liệu tham khảo đã dẫn ra ở cuối luận văn, tôi xin đảm bảo rằng không sao chép từ bất kỳ công trình nghiên cứu, ứng dụng của người khác Nếu phát hiện có sự sai phạm với điều cam đoan trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Viện Cơ khí, Viện đào tạo sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hà Nội, ngày 20 tháng 3 năm 2012

Học viên thực hiện

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN……….……… 1

MỤC LỤC……… 2

DANH MỤC CÁC BẢNG………5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ……… 6

MỞ ĐẦU………7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……… 10

1.1 Đặt vấn đề……….……… 10

1.2 Tổng quan về việc nghiên cứu mạ xoa ở trên thế giới và trong nước…….11

1.3 Cơ sở lý thuyết về mạ xoa……… 12

1.3.1 Cơ sở lý thuyết mạ điện ……….12

1.3.1.1 Điều kiện tạo thành lớp mạ điện……… 12

1.3.1.2 Cơ chế tạo thành lớp mạ……….15

1.3.1.3 Dung dịch chất điện phân……… 18

1.3.1.4 Kim loại nền……… 20

1.3.2 Nguyên lý của công nghệ mạ xoa ……… …21

1.3.3 Các thông số công nghệ cơ bản của công nghệ mạ xoa………… 22

1.3.3.1 Điện thế và dòng điện mạ……… 22

1.3.3.2 Tốc độ mạ……… 23

1.3.3.3 Nhiệt độ mạ xoa……… 23

1.3.4 Đặc điểm dung dịch mạ xoa……….…… 23

1.3.5 Đặc điểm của lớp kim loại mạ……… … 24

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MẠ XOA……… …… 25

2.1 Dung dịch mạ xoa……… …… 25

2.1.1 Dung dịch xử lý ban đầu bề mặt……… 26

2.1.1.1 Dung dịch làm sạch bằng điện phân……… 26

2.1.1.2 Dung dịch hoạt hóa……… ………… 29

2.1.1.3 Dung dịch mạ kim loại đơn……… …… …… 32

2.1.2.2 Chế độ làm việc của các bộ nguồn mạ

xoa (25V-100A, 200A, 500A)………

49 2.1.2.3 Quy trình vận hành thiết bị

……….……50 2.1.2.4 Ưu và nh-ợc điểm của các loại nguồn mạ

xoa………… …… 51 2.1.2.5 Các thông số chính của các nguồn mạ

xoa……… ……52 2.1.3 Ảnh h-ởng của các thông số công nghệ đến

……….… 55 2.1.3.3 ảnh h-ởng của mật độ dòng điện mạ xoa

……… ……56

……… ……57 2.1.3.5 ảnh h-ởng của tốc độ t-ơng đối giữa

bút xoa và chi tiết …… 58

2.2 Qui trình công nghệ mạ xoa ……… ….60

2.2.1 Trình tự công nghệ mạ xoa ……… ….60

2.2.2 Các bước chính của công nghệ mạ xoa phục hồi chi tiết máy …… 61

2.2.2.1 Gia công cơ ……… … 61

2.2.2.2 Khử dầu bằng phương pháp điện phân ……… 62

2.2.2.3 Làm sạch gỉ bằng dung dịch hoạt hóa ……… 62

2.2.2.4 Mạ lót ……….……63

2.2.2.5 Mạ kim loại ……… …… 63

2.2.2.6 Kiểm tra sản phẩm ……… …… 63

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM LỚP MẠ XOA ĐỒNG VÀ NIKEN……… 65

3.1 Cơ sở lý thuyết ……… 65

3.1.1 Độ cứng ……… …65

3.1.2 Độ gắn bám ……….…66

3.1.3 Độ dày ……….……67

3.2 Nghiên cứu thực nghiệm tính năng ma sát lớp mạ xoa đồng và niken……… ……….68

3.2.1 Mục đích thử nghiệm ……… ……… 68

3.2.2 Trình tự thí nghiệm ……… ……… 68

3.2.3 Kết quả thử nghiệm các mẫu thí nghiệm ……… ……69

3.3 Triển khai công nghệ mạ xoa Ni-SiC để phục hồi chi tiết máy ………71

3.3.1 Phục hồi chi tiết trục con trượt máy bào ngang TAIKO …… 74

3.3.2 Phục hồi trục nén trên và dưới của máy dập viên thuốc … ……78

3.3.2.1 Điều kiện làm việc……… ……78

3.3.2.2 Tình trạng hư hỏng……….…… 78

3.3.2.3 Quy trình phục hồi trục nén trên và dưới……… … 83

3.3.2.4 Kết quả nghiệm thu ……… …….85

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT………87

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ………89

PHỤ LỤC……… ……… 90

 

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 – Quan hệ giữa quá thế kết tinh, dòng trao đổi và cỡ hạt

2 Bảng 2.1 – Phân loại dung dịch mạ xoa.

3 Bảng 2.2 – Điện thế và thời gian làm sạch bằng điện cho các loại kim loại nền khác nhau

4 Bảng 2.3 – Thành phần và chế độ làm việc của một số loại dung dịch làm sạch bằng điện

5 Bảng 2.4 – Ứng suất lớp mạ Ni ứng suất thấp và nhiệt độ dung dịch mạ xoa

6 Bảng 2.5 – Bề dày an toàn của lớp mạ xoa

7 Bảng 2.6 – Lớp mạ Ni và Cu với nhiều loại dung dịch mạ khác nhau

14 Bảng 3.3 – Kết quả thử cơ lý tính của lớp mạ xoa niken trên các kim loại nền

khác nhau

15 Bảng 3.4 – Kết quả thử cơ lý tính của lớp mạ xoa Ni-SiC trên nền thép tại Viện

KT Nhiệt Đới và Bảo Vệ Môi Trường

16 Bảng 3.5 – Những dạng hư hỏng xảy ra trong mạ xoa

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1 Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thiết bị mạ xoa

2 Hình 2.1: Ảnh hưởng của mật độ dòng điện mạ xoa tới hàm lượng hạt

7 Hình 3.1: Bản vẽ chi tiết trục con trượt máy bào

8 Hình 3.2: Chi tiết thực-con trượt máy bào

14 Hình 3.8: Bản vẽ chi tiết trục nén dưới

15 Hình 3.9: Hoạt hóa bề mặt chuẩn bị mạ xoa

16 Hình 3.10: Mạ xoa trục

17 Hình 3.11: Trục nén trên và trục nén dưới sau khi mài

18 Hình 3.12: Máy nén viên đang làm việc

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Mạ kim loại ra đời và phát triển hàng trăm năm nay Ngày nay kỹ thuật mạ kim loại đã trở thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới, phục vụ một cách đắc lực cho mọi ngành khoa học kỹ thuật, sản xuất

và đời sống văn minh của con người Mạ kim loại không chỉ nhằm mục đích bảo vệ kim loại nền khỏi bị ăn mòn, trang trí làm đẹp cho sản phẩm mà còn có tác dụng phục hồi các chi tiết máy quý giá bị mài mòn, tạo ra các lớp mạ có cấu trúc đặc biệt, chịu được nhiệt độ, chịu được ma sát và có độ cứng rất cao

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp hiện đại thì nhu cầu

sử dụng máy móc thiết bị ngày càng nhiều, trong khi giá thành chế tạo lại cao là một bài toán khó đối với nhà sản xuất và cả người sử dụng Vì vậy công việc bảo trì bảo dưỡng tại các nhà máy, xí nghiệp được đưa lên hàng đầu và coi phương pháp

mạ kim loại là một giải pháp hữu hiệu để nâng cao chất lượng và kéo dài tuổi thọ của các chi tiết máy nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất

Việc phục hồi các chi tiết máy bị hư hỏng sau một thời gian làm việc hoặc các chi tiết có kích thước bị hụt do gia công là một việc có ý nghĩa kinh tế vô cùng lớn

Để góp phần vào việc nâng cao hiệu quả kinh tế, tôi mạnh dạn lựa chọn đề tài:

“Nghiên cứu công nghệ mạ xoa để phục hồi các chi tiết máy trong cơ khí”

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn:

Nhằm phát triển, giới thiệu công nghệ mạ xoa đến với tất cả các nhà máy, xí nghiệp về một phương pháp phục hồi chi tiết máy mới với mong muốn đạt hiệu quả kinh tế cao nhất Nâng cao chất lượng sản phẩm và kéo dài tuổi thọ của các kết cấu chi tiết máy Từ đó đi sâu nghiên cứusự phối hợp giữa công nghệ mạ xoa và công nghệ phun phủ trong việc phục hồi tại chổ để nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của đề tài tập trung vào nghiên cứu công nghệ mạ xoa đồng và niken, thông qua việc nghiên cứu dung dịch và thiết bị để mạ xoa, xây dựng quy trình công nghệ rồi từ đó tiến hành thực nghiệm lớp mạ và đánh giá kết quả trên các chi tiết thực

4 Ý nghĩa của đề tài:

Với các kết quả nghiên cứu của luận văn, bước đầu đã tạo cơ sở cho việc xác định một qui trình công nghệ mạ xoa và mở ra một hướng công nghệ mới trong ngành cơ khí với những ưu điểm nổi bật của công nghệ mạ xoa

- Đưa ra một cái nhìn tổng quan về công nghệ mạ xoa để phục hồi các chi tiết máy trong cơ khí

- Trên cơ sở thực nghiệm mạ xoa cho hai chi tiết con trượt máy bào và trục nén máy dập viên thuốc đã cho kết quả khả quan, tạo tiền đề thuận lợi cho hướng giải pháp phục hồi các chi tiết máy bị hỏng và mang lại hiệu quả kinh tế cao

5 Nội dung luận văn:

Luận văn đã tập trung giải quyết một số vấn đề về nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm Nội dung luận văn được chia thành 3 chương nhằm làm rõ vấn đề

nghiên cứu “nghiên cứu công nghệ mạ xoa để phục hồi các chi tiết máy trong cơ khí”, cụ thể gồm:

+ Mở đầu

+ Chương 1: Tổng quan

+ Chương 2: Nghiên cứu công nghệ mạ xoa

+ Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm lớp mạ xoa đồng và niken

+ Kết luận và đề xuất

+ Tài liệu tham khảo

Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu, thực hiện khó tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được ý kiến góp ý của quý Thầy, Cô để bản luận văn được hoàn thiện hơn và trở thành một tài liệu tham khảo hữu ích cho việc ứng dụng công nghệ mạ xoa vào trong quá trình sản xuất

Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS Đào Khánh Dư, quý

Thầy, Cô trong bộ môn Cơ khí chế tạo máy, Viện Cơ khí, Viện đào tạo Sau Đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

TÁC GIẢ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề:

Chất lượng bề mặt của chi tiết máy với các đặc tính như khả năng chịu mài mòn, chịu nhiệt, chống gỉ, … có ý nghĩa quyết định đến tuổi thọ, độ tin cậy của máy Xu thế nâng cao năng suất và tốc độ của thiết bị làm cho điều kiện làm việc của máy thêm khắc nghiệt Ngoài ra, nhu cầu sử dụng sử dụng máy móc thiết bị ngày càng nhiều, trong khi giá thành chế tạo cao là một bài toán khó đối với nhà sản xuất và sử dụng Việc phục hồi các chi tiết máy bị hư hỏng sau một thời gian làm việc hoặc các chi tiết có kích thước bị sai do gia công không đúng thao tác có ý nghĩa kinh tế vô cùng lớn

Do đó việc nghiên cứu phục hồi kim loại trở nên cấp thiết, và đã có một số phương pháp phục hồi như: Hàn kim loại, phun kim loại, mạ kim loại Tuy nhiên mỗi phương pháp lại có những ưu nhược điểm khác nhau, cụ thể như:

- Hàn phục hồi: Nhược điểm của hàn là sinh ra nhiệt độ cao ở bề mặt chi tiết khi hàn sẽ dẫn đến ứng suất nhiệt, thiên tích vùng, làm chi tiết dễ bị cong vênh, biến

dạng Hàn thường ứng dụng để phục hồi các chi tiết bị ăn mòn như: vỏ tàu, cánh bơm, chân vịt,…

- Phun kim loại, thực chất là phun kim loại nóng chảy lên chi tiết Nhược điểm của phương pháp này là: Độ bền liên kết với kim loại gốc thấp so với các phương pháp khác, chi tiết phục hồi có độ bền mỏi bị giảm xuống đáng kể

- Mạ kim loại, hiện nay có rất nhiều cách khác nhau để tạo ra lớp mạ tổ hợp điện hóa, trong đó có kỹ thuật mạ bể, kỹ thuật mạ xoa, kỹ thuật mạ phun,…Tuy nhiên công nghệ mạ xoa là sự phát triển mới của công nghệ mạ điện và được coi là một nội dung quan trọng của công nghệ bề mặt, ở một số nước trên thế giới công nghệ mạ xoa đã được coi là hạng mục kinh tế mới cấp quốc gia và là trọng điểm để nghiên cứu và phổ cập ứng dụng

Mạ xoa cũng giống như các phương pháp mạ điện khác đã được chấp nhận và rất hữu ích trong việc tái chế các chi tiết máy đã bị hư hỏng do sử dụng hoặc hụt kích thước do gia công sai Hiện nay các chi tiết như vậy đã được phục hồi và tái sử dụng nhờ công nghệ mạ xoa đặc biệt này Sau khi phục hồi bằng mạ xoa chi tiết có khả năng trở về trạng thái mới, trong nhiều trường hợp các chi tiết này lại có tính chống mòn và tuổi thọ cao hơn chi tiết mới Đó là lý do vì sao công nghệ mạ xoa ngày càng được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp và quân sự

Vì vậy việc nghiên cứu về dung dịch và thiết bị để làm chủ công nghệ mạ xoa

là cấp thiết Đề tài nghiên cứu sâu về dung dịch và công nghệ mạ xoa Ni-SiC, ứng dụng để mạ phục hồi các chi tiết máy bị mài mòn

1.2 Tổng quan về việc nghiên cứu mạ xoa ở trên thế giới và trong nước:

Từ năm 1899 công nghệ mạ xoa được phát minh, dùng cho việc sửa chữa các sản phẩm mạ thứ phẩm, đến nay có lịch sử hàng trăm năm Năm 1943 công ty Dalic (Pháp) đầu tiên ứng dụng công nghệ mạ xoa như công nghệ mạ đặc biệt dùng cho công nghiệp, được gọi là kỹ thuật DALIC Từ năm 40 đến thập kỹ 70 của thế kỹ

XX, công nghệ mạ xoa bắt đầu phổ biến ở Mỹ, Anh, Nhật, v.v…Công ty Dalic, công ty Selectiva (Mỹ) khi đưa vào sử dụng gọi công nghệ này là Brush Plating, Selective Plating, Electro – Chemical Metallizing (phủ kim loại bằng điện hóa)

Công nghệ mạ xoa rất có hiệu quả trong ứng dụng, sau nhiều năm đã được nhiều ngành và lĩnh vực tiếp thu, từ công nghiệp chế tạo mạch điện cho đến công nghiệp hàng không, tàu thủy đều sử dụng công nghệ này cho sửa chữa và chế tạo Có khoảng 70 công ty chế tạo máy bay ứng dụng công nghệ mạ xoa itrong sửa chữa chi tiết máy bay, trong đó có không lực Mỹ, Anh, Hà Lan, Malaysia, v.v…

Ngoài các nước Mỹ, Anh, Pháp công nghệ mạ xoa cho tàu thuyền đã được phổ cập rộng rãi cho Nhật Bản, Singapo, Hàn Quốc, Đan Mạch, Hà Lan,v.v…Ở Trung Quốc vào các thập kỹ 60, 70 của thế kỹ XX có Nhà máy điện cơ Thượng Hải, Viện bảo vệ kim loại Vũ Hán, Học viện tăng thiết giáp Bắc Kinh, Cục hàng không dân dụng Bắc Kinh đã ứng dụng thành công công nghệ mạ xoa cho các lĩnh vực phục hồi sửa chữa khác nhau như: các van trong lò phản ứng, các chi tiết trong máy phát điện, tuabin, quân sự, hàng không, …

Năm 2004 nhóm nghiên cứu của trường đại học Bách Khoa Hà Nội đứng đầu

là GSTSKH Nguyễn Anh Tuấn đã ngiên cứu về mạ xoa niken và niken tổ hợp Đề tài khoa học cấp Nhà nước do nhóm tác giả trên đã xây dựng được công nghệ và thiết bị mạ xoa các lớp mạ Cu, Ni, Cr phục hồi một số chi tiết máy có hiệu quả

1.3 Cơ sở lý thuyết về mạ xoa:

1.3.1 Cơ sở lý thuyết mạ điện:

1.3.1.1 Điều kiện tạo thành lớp mạ điện

Mạ điện là quá trình điện kết tủa kim loại trên bề mặt nền một lớp phủ có những tính chất cơ, lý, hoá, v.v… đáp ứng được yêu cầu mong muốn Các phần chính của bộ phận mạ điện gồm:

1- Dung dịch mạ gồm có muối dẫn điện, ion kim loại kết tủa thành lớp mạ, chất đệm và các phụ gia

2- Catot dẫn điện chính là vật cần được mạ

3- Anot dẫn điện có thể tan hoặc không tan

4- Bể chứa dung dịch

5- Nguồn điện một chiều thường dùng chỉnh lưu

Quá trình tổng quát là:

- Trên anot xảy ra quá trình hoà tan kim loại trên anot:

- Cation hyđrat hoá Mn+.mH2O di chuyển từ dung dịch về bề mặt catot

- Cation mất vỏ hyđrat (mH2O), vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catot (hấp thụ)

- Điện tử (e) từ catot điền vào vành điện tử hoá trị của cation, biến nó thành nguyên tử kim loại trung hoà (phóng điện) ở dạng hấp thụ

- Các nguyên tử kim loại này hoặc sẽ tạo thành mầm tinh thể mới, hoặc tham gia nuôi lớn mầm tinh thể đã sinh ra trước đó Mầm phát triển dần thành tinh thể Tinh thể kết thành lớp mạ

Tốc độ chung của quá trình catot (1.2) nhanh hay chậm là do tốc độ chậm nhất của một trong các bước trên quyết định Mọi trở lực của các bước trên đều được thể hiện ở độ phân cực catot (quá thế catot ηc ), tức là điện thế catot dịch về phía âm hơn một lượng ηc so với cân bằng:

ϕϕ

ηc = cb − (1.3) trong đó: ϕcb- điện thế cân bằng của catot, V;

ϕ - điện thế phân cực của catot (đã có dòng i), V

Giữa phân cực catot (quá thế catot) và cấu trúc kết tủa (lớp mạ) có quan hệ chặt chẽ với nhau: phân cực catot càng lớn tinh thể càng nhỏ mịn

Vậy: mọi yếu tố kỹ thuật làm tăng phân cực catot đều cho cấu trúc tinh thể lớp

mạ được tinh tế hơn, nhỏ mịn hơn

Tuỳ bản chất của các trở lực gây ra đối với quá trình điện cực mà người ta phân biệt thành các dạng quá thế khác nhau: quá thế khuếch tán, quá thế chuyển đổi, quá thế kết tinh, quá thế nồng độ, quá thế hoá học, quá thế điện hoá… Trong

mạ điện thường gặp các loại quá thế sau:

Quá thế khuếch tán ηkt  

Quá thế khuếch tán phát sinh khi nồng độ cation trong lớp kép giảm mà khuếch tán không bù kịp Phân cực khuếch tán được tính bằng phương trình:

) / ln(

) / (RT nF C1 C0

kt =

trong đó: C1 - nồng độ cation của kim loại kết tủa trong lớp sát catot;

C0 - nồng độ cation ấy trong khối dung dịch;

n - hoá trị trao đổi của cation;

) /

Từ (1.7) có các nhận xét sau:

- Trong mạ điện luôn luôn phải dùng i < igh nhưng trong sản xuất, để tăng tốc

độ mạ thường có xu hướng tranh thủ dùng i→ igh Khi đó (1- i/igh) → ε , hay ln(1- i/igh) → ∞ Tức là dùng i càng cao thì ηkt càng lớn

- Khi tăng nhiệt độ T thì ηkt tăng, nhưng igh cũng tăng, và thường có kết cục

Quá thế chuyển đổi

Quá thế chuyển đổi phát sinh do chậm chuyển đổi hyđrat hoặc các ligan trong nội cầu phức hay chậm phóng điện (cho - nhận điện tử)… nó được xác định bằng công thức Tafel:

i b

a+ lg

=

ηtrong đó:

i - mật độ dòng, A/dm2; a,b - các hằng số, xác định bằng thực nghiệm

Nếu khâu phóng điện là chậm nhất, ta có quá thế điện hóa ηđh

Quá thế kết tinh phát sinh do nguyên tử kim loại vừa được giải phóng chậm tham gia kết thành mạng lưới tinh thể Quá thế kết tinh có quan hệ với dòng điện trao đổi i0 của kim loại ấy

Quan hệ giữa quá thế kết tinh ηk , dòng điện trao đổi i0 và cỡ hạt tinh thể thể hiện rất rõ trong các trường hợp kết tủa kim loại từ dung dịch muối đơn (vì khi đó các quá thế nồng độ, điện hoá, … đều bé)

Căn cứ vào giá trị quá thế kết tinh ηk chia kim loại thành 3 nhóm như trong bảng 1.1

Thấy rằng quá thế kết tinh ηk phụ thuộc vào bản chất kim loại và tỉ lệ ngược với dòng trao đổi i0

Vậy quá thế chung của cả quá trình catot ηc bằng tổng các quá thế nồng độ

ηnđ , quá thế điện hóa ηđh và quá thế kết tinh ηk:

ηc = ηnđ + ηđh + ηk (1.8)

Bảng 1.1: Quan hệ giữa quá thế kết tinh, dòng trao đổi và cỡ hạt

Nhóm i0 , A/cm2 ηk , V Chiều dài tinh thể, cm

Ag, Cd, Sn… 10-1 - 10-2 10-3 > 10-3

Bi, Cu, Zn… 10-4 - 10-5 10-2 10-3 - 10-4

Co, Fe, Ni… 10-8 - 10-9 10-1 10-5 - 10-6

Do đó, điện kết tủa kim loại trên catot sẽ diễn ra khi nào điện thế catot dịch khỏi vị trí cân bằng và chuyển về phía âm một đại lượng ηc đủ để khắc phục các trở lực nói trên

1.3.1.2 Cơ chế tạo thành lớp mạ

a Điều kiện xuất hiện tinh thể

Lớp mạ điện có cấu trúc tinh thể rất điển hình, vì thế trong quá trình khử catot các kim loại được gọi là quá trình điện kết tủa kim loại, mà trong thực tế thường gọi

là mạ điện Lớp mạ có cấu trúc tinh thể càng nhỏ mịn, chặt sít, thì chất lượng của nó càng cao

Cũng như các quá trình kết tinh từ dung dịch quá bão hòa, từ chất nóng chảy động học quá trình điện kết tinh cũng bị chi phối bởi 2 yếu tố chính: tốc độ tạo mầm tinh thể (hay các trung tâm kết tinh) và tốc độ phát triển các mầm ấy Tốc độ tạo mầm lớn hơn sẽ tạo tinh thể nhỏ mịn, chặt sít Tốc dộ phát triển mầm lớn hơn sẽ cho tinh thể thô, to, xốp

Trường hợp kết tinh từ dung dịch quá bão hòa thì yếu tố quyết định sự xuất hiện mầm tinh thể là độ quá bão hòa β của dung dịch, biểu thị bằng tỉ số:

trong đó: C - nồng độ của dung dịch quá bão hòa

CS - nồng độ cân bằng của dung dịch bão hòa

β càng lớn hơn 1 tốc độ tạo mầm càng lớn và do đó tinh thể trong kết tủa càng nhỏ

Trường hợp điện kết tủa kim loại trên catốt thì yếu tố quyết định tốc độ xuất hiện mầm tinh thể β là tỷ số giữa mật độ dòng điện catốt DC và dòng điện trao đổi

i0

Vì dòng điện trao đổi i0 phụ thuộc vào bản chất kim loại, nên ở cùng một mật

độ dòng điện catốt DC kim loại nào có i0 bé hơn sẽ cho lớp mạ tinh thể nhỏ mịn hơn và ngược lại

Suy rộng ra, mọi yếu tố làm tăng phân cực catốt đều cho lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn, và ngược lại Trong thực tế điện phân có rất nhiều yếu tố (ngoài i0 và DC) ảnh hưởng đến phân cực catốt Cho nên nếu chọn được thành phần dung dịch, chế

độ điện phân, điều kiện công nghệ… làm tăng phân cực catot đến mức độ thích hợp cũng đều thu được kết tủa có cấu tạo tinh thể và chất lượng lớp mạ đạt yêu cầu

b Quá trình hình thành tinh thể và độ gắn bám

¾ Hình thành tinh thể: Không phải mọi mầm tinh thể sinh ra đều được phát triển thành tinh thể cả, chỉ những mầm có kích thước lớn hơn một ngưỡng nào đó mới có khả năng phát triển tiếp thành tinh thể được Để sinh ra được mầm đạt hoặc vượt ngưỡng ấy đòi hỏi phải có một quá thế bổ sung (tức cần cung thêm năng lượng), điều đó có thể thực hiện được nếu bề mặt điện cực bị thụ động nhẹ Khi tinh thể lớn lên (phát triển mầm) chỉ đòi hỏi một quá thế bình thường (không cần quá thế

bổ sung nữa) vì bề mặt tinh thể ở trạng thái hoạt động Các tinh thể này được nuôi lớn đến cỡ 10-5-10-3 cm, hình thù của chúng không giống hệt nhau, vì trong lúc phát triển mầm chúng tự chèn ép lẫn nhau mà biến dạng đi

¾ Tổ chức tinh thể: lớp mạ là do vô vàn các tinh thể hợp lại mà thành Kích thước tinh thể và cách sắp xếp của chúng sẽ quyết định tính chất và chất lượng lớp

mạ

- Kích thước tinh thể:

Ta đã biết, để có tinh thể nhỏ mịn phải tạo được điều kiện điện phân có phân cực đủ lớn Chất hoạt động bề mặt là một trong những biện pháp thường dùng để tăng phân cực catot Các chất này thường hấp thụ điểm lên catot làm thụ động cục

bộ và tạm thời Những chỗ chưa bị hấp thụ, mật độ dòng điện thực tế tăng lên, làm cho phân cực cục bộ cũng tăng, do đó mầm tinh thể mới sinh ra tại đấy dễ hơn (vì

có quá thế bổ sung) Đến lúc nào đó nồng độ ion kim loại trong lớp dung dịch sát chỗ catot có tinh thể đang lớn lên ấy sẽ nghèo đi, đồng thời, mật độ dòng điện thực

tế tại đấy cũng giảm đi, nên nó dễ dàng trở thành điểm bị hấp thụ Trong suốt thời gian đó tại các điểm vốn đã bị thụ động trước kia, nồng độ ion kim loại được phục hồi dần, mật độ dòng điện thực tế dần tăng lên (do mật độ dòng điện catot không đổi) làm cho phân cực tăng theo, chất hấp thụ bị nhả ra, các điểm này hoạt động trở lại

Nếu dùng chất hoạt động bề mặt thích hợp và mật độ dòng điện catot đủ lớn thì chu kì “hấp thụ - nhả hấp thụ” càng ngắn, tức thời gian để nuôi lớn tinh thể càng ngắn, nên kết tủa sẽ gồm các tinh thể nhỏ mịn, chất lượng lớp mạ sẽ càng tốt

- Cách sắp xếp tinh thể:

Nếu tinh thể được sinh ra và sắp xếp bố trí hỗn độn trong kết tủa thì lớp mạ thường có chất lượng thấp mặc dù kích thước tinh thể khá nhỏ

Bằng những điều kiện điện phân thích hợp hoàn toàn có thể làm cho các tinh thể phải sắp xếp theo một hướng nhất định nào đó Mức độ định hướng càng cao thì

tổ chức tinh thể càng hoàn chỉnh và có ảnh hưởng rõ rệt đến độ bóng, độ cứng, hoạt tính xúc tác, từ tính, độ giãn nở nhiệt… của lớp mạ Bởi vì mỗi mặt tinh thể có những đặt tính riêng, khi bề mặt lớp mạ được tạo nên từ cùng một loại mặt tinh thể thì đặt tính ấy sẽ được thể hiện nổi trội trong lớp mạ

Thay đổi điều kiện điện phân, nhất là mật độ dòng điện, phân cực catot, chất hoạt động bề mặt sẽ điều khiển được tổ chức tinh thể theo ý muốn Tuy nhiên sự điều khiển này là khá phức tạp

về cấu trúc vốn có của kim loại mạ Hai trường hợp trên cho độ gắn bám của lớp mạ đạt cực đại xấp xỉ với độ bền liên kết của kim loại nền

Nếu thông số mạng của chúng quá khác nhau, hoặc bề mặt kim loại nền có mặt tạp chất hay chất hấp thụ thì sự lai ghép sẽ không xảy ra Các chất lạ này lẫn vào lớp mạ thành những vùng khuyết tật hoặc ức chế không cho tinh thể lớn lên Cũng

có thể chỉ ức chế một vài mặt mạng nào đó, còn các mặt khác được tự do lớn lên, kết quả là tinh thể trở thành định hướng Khi tốc độ mạ nhanh quá cũng khiến các

nguyên tử kim loại vừa mạ được giải phóng không kịp gắn vào vị trí ổn định nhất

để thiết lập kiểu mạng chuẩn của nó hoặc thông số mạng biến đổi hoặc lẫn nhiều tạp chất làm tăng ứng suất nội của lớp mạ, cản trở việc hình thành kiểu mạng đặc trưng, làm phát sinh các tinh thể rời rạc, kém liên kết, tăng độ giòn, dễ bong

Chính các hiện tượng lệch mạng, thông số mạng biến đổi hoặc lẫn nhiều tạp chất (như oxit, hyđroxit, nước, sunfua, cacbon, hyđro, tạp chất kim loại) còn là nguyên nhân làm tăng ứng suất nội của lớp mạ Các hiện tượng này đã cảng trở việc hình thành kiểu mạng đặc trưng của kim loại mạ hoặc tạo điều kiện sinh ra lớp mạ gồm những tinh thể rời rạc, kém liên kết với nhau, làm tăng độ giòn và độ cứng cho kim loại mạ

1.3.1.3 Dung dịch chất điện phân

Dung dịch chất điện phân thường có 2 phần:

- Thành phần cơ bản: gồm muối hoặc hợp chất chứa ion của kim loại mạ và một số hoá chất thiết yếu khác, nếu thiếu những chất này thì dung dịch không dùng để mạ được

- Thành phần thứ hai: bao gồm các chất phụ gia như:

o Chất làm bóng lớp mạ

o Chất đệm để giữ cho pH dung dịch ổn định

o Chất thấm ướt, có tác dụng làm cho bề mặt kim loại mạ thấm ướt 100%, chống bong

o Chất làm giảm sức căng nội, đảm bảo lớp mạ dẻo, không giòn, không bong đứt

o Chất san bằng, đảm bảo cho lớp mạ đồng đều hơn

o Chất hoạt động bề mặt nhằm làm giảm sức căng bề mặt, làm bọt khí

H2 thoát nhanh, giảm hiện tượng giòn hyđro và hiện tượng “châm kim”

o Chất làm tăng độ dẫn điện làm cho lớp mạ được đồng đều hơn

o Chất chống thụ động hoá anot nhằm ổn định dung dịch mạ

Không phải dung dịch mạ nào cũng đòi hỏi một lúc có đồng thời các loại phụ gia đã nêu ở trên Đôi khi một chất phụ gia đóng vai trò một hay nhiều chức năng Việc sử dụng chất phụ gia về định tính, định lượng sao cho lớp mạ có chất lượng cao theo yêu cầu là công lao của nhiều thế hệ trong lĩnh vực kỹ thuật mạ điện Một số đặc điểm của dung dịch mạ điện:

- Dung dịch mạ điện cần phải có độ dẫn điện cao Độ dẫn điện cao của dung dịch không chỉ giảm được tổn thất điện trong quá trình điện phân mà còn làm cho lớp mạ thu được đồng đều hơn

- Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lượng trong một khoảng pH xác định, ví

dụ mạ niken pH = 4,5 - 5,5; mạ kẽm trong dung dịch amoniclorua pH = 4,5 - 5,5;

mạ kẽm trong dung dịch axit, pH = 3,5 - 4,0; mạ vàng axit, pH = 6; mạ vàng trong axit xyanua pH = 10,5 - 11,5

- Mỗi dung dịch mạ cho lớp mạ có chất lượng cao trong một khoảng nhiệt độ nhất định:

+ Mạ Ni trong khoảng nhiệt độ 55-700C

+ Mạ crôm, 40-800C

+ Mạ đồng xyanua, 50-700C

Nhìn chung, khi điện phân nhiệt độ dung dịch không bao giờ quá nhiệt độ sôi của dung dịch

- Mỗi dung dịch mạ có một khoảng mật độ dòng catot thích hợp như:

+ Mạ Ni, mật độ dòng catot Ik=4,5-5,5A/dm2

+ Mạ bạc, mạ vàng, Ik=0,1-3 A/dm2

+ Mạ đồng trong dung dịch axit, Ik=2-4A/dm2

- Dung dịch mạ chứa muối phức của một kim loại thường cho lớp mạ có chất lượng tốt hơn lớp mạ của chính kim loại này thu được từ muối đơn

Lớp mạ kẽm thu được từ dung dịch 2 −

4 )

Cũng tương tự, lớp mạ đồng thu được từ dung dịch 2 −

3 )

(CN

Cu tốt hơn lớp mạ đồng thu được từ dung dịch CuSO4…

1.3.1.4 Kim loại nền

Thường kim loại mạ và kim loại nền có điện thế khác nhau:

- Nếu kim loại nền dương hơn kim loại mạ thì khi bị ăn mòn lớp mạ đóng vai

trò anot trong pin ăn mòn (Mmạ | dung dịch | Mnền ) và bị hoà tan, còn kim loại nền được bảo vệ cho đến khi nào lớp mạ chưa tan hết Vì vậy tác dụng và khả năng bảo

vệ của lớp mạ loại này phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày của nó, độ kín tuy rất quan trọng nhưng không phải là chủ yếu Công nghệ điện kết tủa loại lớp mạ anot này

tương đối đơn giản Ví dụ mạ kẽm lên sắt thép từ dung dịch sunfat chẳng hạn

- Nếu kim loại nền âm hơn kim loại mạ thì tác dụng và khả năng bảo vệ của lớp mạ phụ thuộc chủ yếu vào độ kín của nó, còn độ dày chỉ là thứ yếu Vì nếu có lỗ thủng, vi pin ăn mòn sẽ xuất hiện, trong đó kim loại nền đóng vai trò anot, bị hoà tan Lớp mạ tuy vẫn sáng, đẹp, dày, nhưng dễ dàng bong ra từng mảng lớn do nền

đã bị gỉ ở dưới lớp mạ rồi

Công nghệ điện kết tủa loại lớp mạ catot này khá phức tạp Ví dụ mạ đồng từ dung dịch sunfat lên sắt, thép, kẽm… Khi đưa kim loại nền vào bể mạ, chưa thông dòng điện qua đã có lớp kim loại mạ trên bề mặt nền Chính các tinh thể đầu tiên của kim loại mạ đã làm xuất hiện vô vàn các vi pin gắn mạch với mật độ dòng tổng rất lớn Kết quả là lớp mạ dễ bị tơi, xốp, đồng thời nền bị ăn mòn nhanh, làm cho diện gắn bám giữa chúng bị thu hẹp, dễ bong ra

Để khắc phục phải áp dung một trong những biện pháp sau:

- Dùng dung dịch phức để ion kim loại mạ có điện thế phóng điện gần bằng hoặc âm hơn điện thế cân bằng của nền trong dung dịch ấy

- Mạ lót một lớp kim loại có điện thế trung gian giữa nền và lớp mạ catot

- Thụ động bề mặt nền bằng các phương pháp đặc biệt để cho điện thế của nó dương lên rồi mới mạ lớp mạ catot

- Lợi dụng phản ứng đẩy giữa kim loại nền (âm hơn) với kim loại mạ (dương hơn) để giải phóng ra kim loại mạ Nếu tìm được điều kiện kỹ thuật thích hợp thì

kim loại giải phóng ra vẫn cho lớp mạ đạt những yêu cầu nhất định và có thể sử dụng nó như một lớp mạ lót

1.3.2 Nguyên lý của công 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, cực dương có chuyển động tương đối với cực âm ở một tốc độ nhất định và dung dịch mạ được cung cấp liên tục bằng máy bơm dung dịch Quá trình mạ chỉ diễn ra ở những nơi bút xoa tiếp xúc với chi tiết gia công Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống thiết bị mạ xoa được thể hiện ở hình 1.1

Trong dung dịch mạ xoa, ion kim loại bị khử và kết tủa tại nơi tiếp xúc giữa bút xoa và chi tiết Sự dịch chuyển của bút xoa hạn chế sự lớn lên của các hạt tinh thể, do đó trong lớp mạ tồn tại rất nhiều các hạt tinh thể nhỏ mịn và lệch, dẫn tới nâng cao độ cứng của lớp mạ

Dung dịch mạ xoa thông qua bút xoa được cung cấp kịp thời lên bề mặt làm việc, rút ngắn quá trình khuếch tán ion kim loại, khiến không nảy sinh hiện tượng thiếu ion Do hàm lượng ion kim loại trong dung dịch rất cao nên cho phép sử dụng mật độ dòng điện lớn hơn khi mạ bể rất nhiều, do đó tốc độ mạ nhanh

Nguyên lý của công nghệ mạ xoa có thể biểu thị bằng công thức sau:

Mn+ +n.e ⇒ M Trong đó:

Mn+: ion kim loại n: Hóa trị của kim loại e: Điện tử

M: nguyên tử kim loại

1- Nguồn điện mạ; 2- Bút xoa; 3- Lớp bọc anode

4- Bơm dung dịch; 5- Khay đựng dung dịch; 6- Chi tiết mạ

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thiết bị mạ xoa

1.3.3 Các thông số công nghệ cơ bản của công nghệ mạ xoa:

1.3.3.1 Điện thế và dòng điện mạ:

Ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lớp mạ Nếu điện áp cao, dòng điện mạ xoa lớn, tốc độ dòng mạ xoa tăng nhanh, dễ hình thành lớp mạ thô xốp Dòng điện lớn làm phát sinh nhiệt nhiều, tăng nhiệt độ dung dịch mạ xoa, tốc độ mạ xoa càng nhanh, bề mặt lớp mạ càng khô nhanh, làm tốn nhiều dung dịch mạ, dương cực dễ

bị cháy khiến cho lớp mạ bị đen và thô rám, thậm chí bong ra do quá nhiệt Nếu điện áp quá thấp, tốc độ hình thành lớp mạ quá chậm, đồng thời tính năng lớp mạ cũng xấu Muốn cho chất lượng lớp mạ đảm bảo cần xác định phạm vi sử dụng của điện áp và mật độ dòng điện cho phù hợp với dung dịch

Nhiệt độ của chi tiết mạ ở 150C đến 350C Thấp nhất không dưới 100C, cao nhất không quá 500C

Nhiệt độ dung dịch mạ trong phạm vi từ 250C đến 500C

1.3.4 Đặc điểm dung dịch mạ xoa

- Dung dịch mạ xoa phần lớn là dung dịch của các hợp chất hữu cơ của kim loại hòa tan trong nước và có tính ổn định cao

- Dung dịch mạ xoa có hàm lượng ion trong dung dịch cao hơn dung dịch mạ điện thông thường một vài lần cho nên tốc độ mạ cao Tốc độ mạ xoa gấp 3 đến 5 lần dung dịch bình thường

- Nhìn chung phần lớn các loại dung dịch mạ xoa không cháy, không độc vì phần lớn dung dịch mạ là trung tính, do đó có thể đảm bảo thao tác thủ công an toàn

- Tính ổn định của dung dịch mạ xoa cho phép có thể sử dụng tuần hoàn trong một thời gian dài, trong một phạm vi nhiệt độ, mật độ dòng tương đối rộng trong quá trình sử dụng mà không cần thiết phải điều chỉnh nồng độ của ion kim loại

- Hiện nay đã chế tạo thành công thành phần của dung dịch mạ xoa ở thể rắn khiến cho việc vận chuyển và bảo quản rất thuận tiện

1.3.5 Đặc điểm của lớp kim loại mạ

- Lớp mạ mịn không có tạp chất, chịu mài mòn tốt

- Độ dày của lớp mạ phục hồi thường là 0,001 ÷ 2 mm Khi khôi phục rãnh, độ dày của lớp mạ có thể đạt được 3 mm

- Độ cứng của lớp mạ phụ thuộc vào vật liệu mạ song thường ở khoảng như sau:

tiêu chuẩn và không giới hạn thành phần hợp kim, kết quả mạ rất tốt trên mọi nền kim loại và hợp kim

Kết luận:

- Qua việc nghiên cứu tổng quan về việc ứng dụng công nghệ mạ xoa ở trong nước và trên thế giới hiện nay ta thấy được tầm quan trọng và sự đóng góp giá trị kinh tế vô cùng lớn của công nghệ này trong công việc bảo dưỡng và sửa chữa thiết

bị cơ khí hiện nay

- Công nghệ mạ xoa giúp cho chúng ta có thêm một phương án mới, một lựa chọn mới tốt và hợp lý hơn trong công việc phục hồi các chi tiết máy có giá trị kinh

tế cao hoặc làm việc trong những điều kiện khắc nghiệt, qua đó giúp nâng cao hiệu quả sản xuất kinh tế

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MẠ XOA

Nhìn chung phần lớn các loại dung dịch mạ xoa không cháy, không nổ, không độc vì phần lớn dung dịch là trung tính, do đó có thể đảm bảo thao tác thủ công an toàn

Tính ổn định của dung dịch mạ xoa cho phép có thể sử dụng tuần hoàn trong một thời gian dài, trong một phạm vi nhiệt độ, mật độ dòng tương đối rộng trong quá trình sử dụng không cần thiết phải điều chỉnh nồng độ ion kim loại

Do việc ứng dụng của công nghệ mạ xoa ngày càng rộng rãi, nhu cầu đối với dung dịch mạ xoa ngày càng nhiều Hiện nay trên thế giới có năm chủng loại dung dịch mạ xoa lớn, bao gồm: dung dịch xử lý, dung dịch mạ kim loại đơn và hợp kim, dung dịch tẩy lớp mạ và dung dịch thuần hóa, chia làm 18 nhóm nhỏ, hơn 100 chủng loại dung dịch cụ thể

Bảng 2.1 Phân loại dung dịch mạ xoa

M¸c 0, m¸c 1

Dung dÞch ho¹t hãa

M¸c 1-8, dung dÞch ho¹t hãa, dung dich ho¹t hãa b¹c nÒn

Ni kiÒm, Ni øng suÊt thÊp Dung dÞch

2.1.1 Dung dịch xử lý ban đầu bề mặt

Mức độ sạch của khâu xử lý ban đầu đối với bề mặt nền trước mạ là một khâu quyết định chất lượng lớp mạ Dung dịch xử lý ban đầu dùng cho bề mặt chủ yếu bao gồm dung dịch làm sạch dầu bằng điện với phương pháp điện phân Theo tính năng của dung dịch, dung dịch hoạt hóa có thể phân biệt thành dung dịch hoạt hóa mạnh và dung dịch hoạt hóa yếu, loại hoạt hóa mạnh bao gồm axit sunfuric và axit clohidric

2.1.1.1 Dung dịch làm sạch bằng điện phân

Trong mạ xoa, dùng phương pháp cơ giới để loại trừ vết gỉ nghiêm trọng, đối với vết dầu bẩn dùng phương pháp hóa học, bằng phương pháp hữu cơ để khử Dung dịch hữu cơ thường dùng bao gồm xăng, dầu than đá, axêtôn, cồn v.v

Cuối cùng dùng phương pháp điện hóa để khử dầu và ăn mòn, quá trình này được gọi là làm sạch bằng điện

Dung dịch làm sạch bằng điện là một loại dung dịch hòa tan trong nước, trong suốt, mang tính kiềm, trị số pH từ 11-13 Có khả năng tẩy dầu mạnh, do đó dùng để khử dầu và tạp chất trên bề mặt kim loại, chi tiết mạ nối với cực âm của nguồn điện, bút mạ nối với cực dương Khi mạ bút xoa liên tục cọ sát bề mặt của chi tiết, sẽ làm cho khí hiđrô tách ra khỏi bề mặt, làm rách màng dầu, xúc tiến tác dụng xà phòng hóa

và nhũ tương hóa đối với dầu, làm sạch dầu bẩn

Phương pháp khử dầu bằng cực âm có tốc độ nhanh, hiệu quả tốt, song không

dễ dùng với vật liệu nhạy cảm với hiđrô

¾ Dung dịch làm sạch bằng điện số 1

Đây là dung dịch trong nước tính kiềm trong suốt không màu:

pH=13, độ dẫn điện 21,9.103 l/(µΩ.cm) điểm đông đặc (đóng băng) là -100 0C,

có thể bảo tồn lâu ngày, ít bị oxi hóa

Dung dịch điện phân số 1 có khả năng khử chất bẩn tương đối mạnh, chúng có một chút khả năng xâm thực Phù hợp với việc khử dầu điện phân cho tất cả các bề mặt kim loại

Chế độ công nghệ khi làm sạch là:

- Điện thế làm việc: 8 - 15V

- Tốc độ chuyển động tương đối là 4-8 m/ph

- Đấu điện thuận (trừ thép cường độ cao)

- Tốc độ chuyển động tương đối 4 - 8 m/ph

- Đấu điện thuận (trừ thép có cường độ cao)

Khi chế biến NaOH là kiềm mạnh, Na2CO3 là kiềm có cường độ trung bình, đều

có khả năng xà phòng hóa mạnh, một thành phần khác là Na3PO4, hàm lượng cao, cũng là một loại kiềm có cường độ trung bình, ngoài ra cũng có một chất nhũ tương

có khả năng xà phòng hóa nhẹ, có thể gây tác dụng nhũ tương hóa

Làm sạch bằng điện hoá trước khi mạ xoa, thực chất là quá trình làm sạch dầu bằng điện hóa học Do tác dụng cực hóa giữa dầu và dung dịch, mặt khác bọt hiđrô hoặc ôxi được tách ra khỏi điện cực có tác dụng xé mạnh màng dầu nhanh chóng biến thành các hạt dầu li ti; ngoài ra còn có thêm chuyển động của bút mạ, có thể xà phòng hóa thêm một bước của quá trình làm sạch dầu, khiến cho quá trình làm sạch dầu có hiệu quả tốt

Trong phương pháp làm sạch bằng điện, tùy theo sự khác nhau về cực của nguồn điện nối với chi tiết gia công, mà chia làm hai loại: Phương pháp làm sạch bằng điện cực dương (bút xoa nối với cực dương của nguồn) và phương pháp làm sạch bằng cực âm Nói chung khi thao tác mạ xoa thường sử dụng phương pháp làm sạch bằng điện cực dương, vì tốc độ làm sạch dầu tương đối nhanh Tuy nhiên khi mạ xoa thép cường độ cao dễ dẫn đến xâm thực hiđrô vào nền của gang thép dẫn đến hiện tượng làm hỏng chi tiết, vì vậy với thép cường độ cao thường sử dụng phương pháp làm sạch bằng điện cực âm, tuy nhiên tốc độ làm sạch dầu có chậm hơn Đối với kim loại có nền khác nhau, điện áp sử dụng làm sạch bằng điện nêu ở bảng 2.2

Bảng 2.2: Điện thế và thời gian làm sạch bằng điện cho cỏc loại kim loại nền khỏc

nhau

Tên nền Điện thế làm việc

(V)

Thời gian làm sạch (s)

10~15 10~20

30-60 15~30 5~10 hoặc cho đến khi sạch

Lâu hơn một chút

Lâu hơn một chút

Trong thao tỏc thực tế, phải linh hoạt điều chỉnh điện ỏp làm việc, thời gian

làm sạch tuỳ thuộc vào hỡnh dạng bề mặt Tiờu chớ trực quan đỏnh giỏ việc làm sạch

bằng điện tốt hay xấu là bề mặt kim loại nền thể hiện sạch sẽ, cú màu xỏm mờ,

khụng cú nước

Bảng 2.3: 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

Quá trình hoạt hóa bề mặt được chuẩn bị mạ xoa tương tự quá trình ăn mòn kim loại trong bể mạ Mục đích của hoạt hóa là khử từ bề mặt kim loại lớp vỏ oxit, cấu trúc

bề mặt không tốt (như lớp bảo vệ bề mặt hóa cứng, bị mất cacbon, lớp xốp v.v ) cũng như vật phẩm xâm thực, nhằm bảo đảm sự kết dính giữa lớp mạ và kim loại nền Dung dịch ăn mòn trong bể mạ do nhiều loại axit cấu thành; Al, Zn và kim loại lưỡng tính dùng dung dịch kiềm để ăn mòn Do đó quá trình ăn mòn của bể mạ là quá trình phản ứng hóa học giữa một loại axit (hoặc kiềm) với oxit kim loại; đồng thời dung dịch ăn mòn cũng có thể hòa tan kim loại nền và phân li hiđrô Quá trình sau đó khiến cho nền

bị xâm thực quá mức và giòn hiđro Để ngăn ngừa quá trình tiếp theo, dung dịch ăn mòn mạ bể thường phải cho một ít chất ức chế ăn mòn Trong công nghệ mạ xoa sử dụng phương pháp ăn mòn điện hóa, mà trong thuật ngữ của mạ xoa (thường gọi là

“hoạt hoá”) Trong dung dịch hoạt hoá của mạ xoa không có chất ức chế xâm thực, vì một số chất ức chế xâm thực bị hấp thụ tương đối chặt trên bề mặt kim loại Do đó sau khi hoạt hóa rửa không sạch sẽ ảnh hưởng đến lực kết dính giữa lớp mạ

Dung dịch hoạt hóa do nhiều axit hợp thành, dưới tác dụng của điện trường một chiều, có năng lực khá mạnh đẩy đi màng ôxit trên bề mặt kim loại Màng dung dịch axit còn sót lại sau hoạt hóa, có thể ngăn ngừa bề mặt kim loại bị ôxi hóa Bề mặt kim loại nền sau khi được làm sạch bằng điện và xử lý hoạt hóa trên bề mặt xuất hiện nền kim loại sạch mới, trên bề mặt này sẽ kết dính với lớp mạ kim loại, sẽ đảm bảo kết dính tốt giữa lớp mạ và kim loại nền Khi kim loại nền khác nhau, chất hoạt hóa cũng khác nhau, dung dịch hoạt hóa loại axit sunfuric (thí dụ dung dịch hoạt hóa số 1) có thể sử dụng cho các chủng loại kim loại khác nhau, đặc biệt là Ni, Cr, thép không gỉ, hợp kim chịu nhiệt Dung dịch hoạt hóa kiểu axit Clohiđric (dung dịch hoạt hóa số 2) phù hợp với các kim loại, chủ yếu dùng cho gang, thép cacbon và hợp kim tác dụng mạnh mẽ Khi sử dụng bút mạ nối cực âm nguồn điện mạ xoa Loại dung dịch hoạt hóa axit (dung dịch hoạt hóa số 3) Có khả năng khử graphit và hoạt chất cacbon ở bề mặt, thường dùng cho gang và thép cacbon đã thông qua xử lý hoạt hoá bằng dung dịch số 1 và số

2, khử vết đen cacbon bị dính trên bề mặt chi tiêt gia công, làm xuất hiện màu trắng

sáng bạc của bề mặt kim loại nền, nâng cao tính gắn bám giữa lớp mạ và kim loại nền Một số ít kim loại màu để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực chỉ sử dụng dung dịch số 3

¾ Dung dịch hoạt hóa số 1:

Loại dung dịch này trong suốt không màu pH=0,4; độ dẫn điện 23,6.1031/(µΩ.Cm); nhiệt độ đóng băng -150C, có thể bảo quản lâu

Dung dịch hoạt hóa số 1 có khả năng khử màng ôxit và lớp gỉ của bề mặt, ăn mòn lớp kim loại nền tương đối chậm, thích hợp với thép cacbon thấp và gang nhằm xử lý hoạt hóa các bề mặt Cũng phù hợp với hoạt hóa bề mặt thép không gỉ, thép cacbon cao và hợp kim Cr-Ni Khi hoạt hóa, sử dụng chế độ công nghệ sau đây:

- Điện thế làm việc: 7-15V

- Tốc độ chuyển động tương đối: 6-10 m/ph

- Đấu điện ngược

Tác dụng của dung dịch hoạt hóa đối với thép không gỉ tương đối chậm, đối với thép cán nguội tác dụng tưong đối nhanh Điện thế làm việc đối với thép các bon cao, thép tôi, gang hoặc thép đúc điện áp làm việc 10-18V, tiến hành hoạt hóa cho đến khi xuất hiện mầu đen đều mới thôi Lại tiếp tục dùng hoạt hóa số 3 để xử

lý, khiến cho bề mặt kim loại xuất hiện mầu sáng bạc và sạch sẽ Sau đó có thể tiến hành mạ

¾ Dung dịch hoạt hóa số 2:

Loại dung dịch này trong suốt không màu pH = 0,3; độ dẫn điện 23.1031/(µΩ.Cm); nhiệt độ đóng băng -170C , có thể bảo quản lâu dài

Dung dịch hoạt hóa này có khả năng khử tương đối mạnh đối với màng ôxít và lớp gỉ bề mặt kim loại Tác dụng ăn mòn kim loại nền nhanh, phù hợp với xử lý hoạt hóa cho thép cacbon trung bình, thép cacbon cao, thép hợp kim cacbon cao và hợp kim nhôm, gang xám

Chế độ làm việc:

- Điện thế làm việc: 6-14V

- Tốc độ tương đối: 6-10m/ph

- Đấu điện ngược (bút xoa nối với cực âm)

¾ Dung dịch hoạt hóa số 3:

Dung dịch hoạt hóa số 3 màu xanh lục nhạt pH = 4; độ dẫn điện 21.1031/(µΩ.Cm); nhiệt độ đóng băng -90C, có thể bảo quản lâu dài

Dung dịch hoạt hóa số 3 là loại dung dịch có màu xanh lục nhạt, trong suốt, có tính axit nhẹ, có khả năng làm sạch cặn graphit và vết bẩn Nói chung dung dịchnày không dùng một mình mà phối hợp với các chất hoạt hóa khác Thí dụ: thépcacbon cao, gang, thép đúc v.v Dùng dung dịch hoạt hóa số 1 để xử lý bề mặt kim loại nền, thì trên bề mặt xuất hiện cacbon tàn dư và vết bẩn trên bề mặt, rất khó làm sạch bằng phương pháp cơ khí hoặc dung dịch mạ thường, khiến cho độ gắn bám bề mặt kém Vì vậy dùng tiếp dung dịch hoạt hóa số 3 để khử cặn graphit và vết bẩn

Độ dẫn điện của dung dịch hoạt hóa số 3 tương đối kém, khi làm việc ta nên dùng hiệu điện áp tương đối cao

Chế độ làm việc :

- Điện thế làm việc: 10-15V

- Tốc độ tương đối: 6-10m/ph

- Đấu điện ngược

¾ Dung dịch hoạt hóa số 4:

Loại dung dịch này trong suốt, không màu pH=0,2; độ dẫn điện 2.1031/(µΩ.Cm); nhiệt độ đóng băng -180C, có thể bảo quản lâu dài

Dung dịch hoạt hóa số 4 là dung dịch không mầu trong suốt, tính axit mạnh Thành phần tương tự dung dịch hoạt hóa số 1 nhưng nồng độ của axit sunfuric cao hơn nhiều khiến tác dụng rất mạnh khi khử oxit kim loại Được dùng chủ yếu trong trường hợp sau khi hoạt hóa bằng các dung dịch hoạt hóa nêu trên, vẫn chưa đạt để

mạ xoa Khi đó ta dùng dung dịch hoạt hóa số 4 để khử tiếp của bề mặt thép cacbon Cũng có thể dùng cho hoạt hoá Cr, Ni sạch tinh khiết

Chế độ làm việc:

- Điện thế làm việc: 10-15V

- Tốc độ tương đối: 6-10m/ph

- Đấu điện ngược

2.1.1.3 Dung dịch mạ kim loại đơn

a Dung dịch mạ xoa đồng

Lớp mạ đồng có màu vàng đỏ (nếu bị oxi hóa thì có màu thẫm), tương đối mềm, dễ đánh bóng, tính dãn dài tốt, dễ gia công cơ, tính dẫn điện và hàn tốt Do đó trong công nghệ mạ xoa thì mạ đồng là một phương pháp thường dùng, chỉ đứng sau niken

Tốc độ mạ xoa đồng rất nhanh thường để khôi phục kích thước rãnh và vết xước, cũng dùng để làm lớp đệm khi bị mòn kích thước lớn Đương nhiên việc khôi phục kích thước bằng đồng có hiệu quả lớn

Do yêu cầu mạ xoa đồng cần có tốc độ nhanh, phải tiến hành mạ xoa ở mật độ dòng điện lớn, nồng độ ion đồng cao (thí dụ hàm lượng ion đồng ở trong dung dịch

mạ đồng nhanh là 116 g/l), không độc, do đó hiện nay dung dịch mạ đồng bể thường dùng, đều không phù hợp với công nghệ mạ xoa Thí dụ: dung dịch mạ đồng dạng muối sunfuric, dạng muối clorua v.v

Trong mạ xoa thường dùng dung dịch muối sunfuric methyl Dung dịch mạ xoa đồng thường chia làm 2 loại: tính axit và tính kiềm Trong đó có đồng axit nhanh, đồng kiềm, đồng kiềm nhanh, đồng bán bóng và đồng bạc đỡ Dưới đây giới thiệu thành phần dung dịch mạ đồng

¾ Dung dịch mạ xoa đồng axit nhanh

Dung dịch mạ xoa đồng axit nhanh có: pH ~1,5

Chế độ làm việc:

- Điện thế làm việc đến 15 V

- Tốc độ chuyển động giữa chi tiết và bút xoa 10 - 15 m/ph

- Hệ số tiêu hao điện 0,073 A.h/(dm2 µm)

Dung dịch mạ xoa này có tốc độ mạ tương đối cao và độ dẫn điện tốt, ăn mòn

ít Với mật độ dòng điện lớn vẫn được lớp mạ tinh thể mịn Chủ yếu dùng khôi phục kích thước, điền rãnh vết xước, cũng phù hợp với mạ xoa cục bộ cho chi tiết chính xác

Cần phải nêu thêm rằng, khi tiến hành mạ ở mật độ dòng điện lớn trong khoảng thời gian dài, cần đảm bảo cung cấp dung dịch mạ đầy đủ cũng cần nhấn mạnh loại dung dịch đồng axit này không thể dùng trực tiếp trên thép (trừ thép không gỉ) và một số kim loại nền khác Nếu cần phải mạ dung dịch đồng axít trên các kim loại nền nói trên, nên dùng dung dịch niken mạ một lớp đáy nền

¾ Dung dịch mạ xoa đồng kiềm

Dung dịch mạ xoa đồng kiềm có: pH=8,5

Chế độ làm việc:

+ Điện thế làm việc 6-14 V

+ Tốc độ chuyển động giữa chi tiết và cực dương 8 - 12 m/ph

+ Hệ số tiêu hao điện 0,079 A.h/(dm2 µm)

Dung dịch mạ điện này tương đối ổn định, tổ chức lớp mạ mịn khi độ dày lớp

mạ 0,01mm, có tính chịu ăn mòn và khả năng chống thấm than cục bộ tốt Đặc biệt tốt khi dùng cho kim loại khó mạ như nhôm, kẽm hoặc gang Đối với thép, mạ đồng kiềm nên dùng niken mạ đáy nhằm cải thiện độ gắn bám giữa đồng kiềm với kim lọai nền Trong sử dụng thực tế thường tiến hành mạ giao nhau với niken, có hiệu quả tốt, nhưng độ dày của lớp mạ đồng - niken nên nhỏ hơn 0,13mm, nếu dày quá

mà không xử lý nhiệt thì dễ bị giòn

¾ Dung dịch mạ xoa đồng bóng một nửa

Dung dịch mạ xoa đồng bán bóng có: pH<2

Chế độ làm việc:

- Điện thế làm việc 4-10 V

- Tốc độ chuyển động giữa chi tiết và cực dương 10 - 14 m/ph

- Hệ số tiêu hao điện 0,152 A.h/(dm2 µm)

Dung dịch mạ này ổn định làm việc ở điện thế dưới 10V, lớp mạ mịn, bóng, có tính chống ăn mòn tốt Nếu trên lớp mạ được phủ một chất chống đổi màu thì có thể giữ được độ bóng Chủ yếu dùng cho lớp mạ làm việc chóng ăn mòn và lớp mạ trang sức

¾ Những vấn đề cần lưu ý khi sử dụng dung dịch mạ đồng

Nên lưu ý hiện tượng nghèo ion Cu ở trong dung dịch mạ, đặc biệt là trong mạ Cu axít nhanh, do tốc độ kết tủa hết sức nhanh dễ phát sinh nghèo ion Cu Do đó khi thao tác nếu phát hiện cường độ dòng điện giảm hoặc phát hiện màu xanh sẫm của dung dịch mạ biến màu nhạt đều là sự biểu hiện của sự giảm hàm lượng ion kim loại trong dung dịch, không thể tiếp tục sử dụng cần phải cho thêm dung dịch mới hoặc thay toàn

bộ Ở trên cũng đã nói đến hiện tượng mạ Cu nếu làm việc ở điện áp thấp thì lớp mạ sẽ bong và giòn Ngoài ra để giữ màu sắc lớp mạ có thể phủ lên một lớp giữ cho Cu không đổi màu, tức là dùng chất thụ động hóa sẽ kết hợp với Cu hình thành một lớp bề mặt Cu tinh khiết, mịn, gắn bám tốt, chống oxi hóa, bảo vệ bề mặt mạ không bị biến màu Đương nhiên cũng có thể trên lớp mạ Cu phủ một lớp hữu cơ bảo vệ Cu không bị biến màu

b Dung dịch mạ xoa niken

Lớp mạ niken ở điều kiện bình thường có thể chịu đươc rất tốt tác động ăn mòn của khí quyển, kiềm và một số loại axit

Lớp mạ niken của mạ xoa có độ cứng tương đối cao, tính dẻo tương đối do đó được dùng rộng rãi cho bề mặt chi tiết có yêu cầu cao, chịu mòn Ngoài ra lớp mạ niken có khả năng chống oxi hóa ở nhiệt độ cao, khi nhiệt độ cao hơn 6000C thì bề mặt

bị ôxi hoá

Điện thế tiêu chuẩn của điện cực niken so với điện thế tiêu chuẩn của sắt là dương hơn, trên sản phẩm bằng thép lớp mạ xoa niken là lớp mạ katốt nên sắt sẽ bị ăn mòn Nếu lớp mạ quá mỏng hoặc có khuyết tật (nhiều lỗ hoặc bị tổn thương) thì không còn tác dụng bảo vệ Do đó không đơn độc chỉ dùng lớp mạ niken mà thường dùng lớp bảo

vệ bằng hợp kim mạ xoa phức hợp với đồng, crôm Hạt tinh thể của lớp mạ xoa rất nhỏ, với tính năng đánh bóng tốt, lớp mạ niken đã qua đánh bóng có thể đạt độ bóng rất cao, có thể sáng bóng trong thời gian dài ở trong khí quyển Nếu sử dụng thêm chất đánh bóng, có thể đạt độ bóng như gương Do đó mạ niken thường dùng ở ôtô, xe máy, đồng hồ đo để tạo nên bề mặt trang trí

Dung dịch mạ xoa niken có rất nhiều chủng loại, khoảng 15 loại đã được sản xuất đại trà Đó là niken đặc biệt, niken axit, niken nhanh axit số 1, niken “M” số 2, niken

“M” số 3 v.v Các loại dung dịch mạ niken có tính năng và ứng dụng khác nhau Dưới đây chúng ta xét tính năng, phạm vi ứng dụng, điều kiện sử dụng của chúng

¾ Dung dịch mạ xoa niken đặc biệt

Lớp mạ niken đặc biệt có độ gắn bám rất tốt với kim loại nền, có thể dùng rộng rãi để làm lớp mạ nền, với chiều dày từ 1- 3mm Thích hợp với hợp kim, niken, crôm

và những hợp kim nóng chảy ở nhiệt độ cao và có thể đạt độ bóng như gương nếu nền kim loại được gia công chuẩn bị đạt độ bóng cao

Dung dịch mạ xoa niken đặc biệt có: pH < 2

Chế độ làm việc:

- Điện thế làm việc 7 - 18V

- Tốc độ tương đối giữa chi tiết gia công và dương cực 6 -10m/ph

- Hệ số tiêu hao điện 0,744 Ah/(dm2 µm)

¾ Dung dịch mạ xoa niken trung tính

Dung dịch mạ xoa niken trung tính có: pH = 7,0 - 8,0

Chế độ làm việc:

- Điện thế làm việc 10 - 14V

- Tốc độ tương đối giữa chi tiết gia công và dương cực 6 -10m/ph

- Hệ số tiêu hao điện 0,119 Ah/(dm2 µm)

Loại dung dịch mạ này tương đối ổn định, lớp mạ mịn, phù hợp làm lớp mạ lót cho gang, thép đúc, gang cầu, cũng có thể làm lớp mạ thường xuyên tiếp xúc với axit hoặc cùng với đồng mạ giao thoa để hình thành lớp mạ dày, cũng có thể làm kim loại nền cho kẽm hoặc thiếc chịu ăn mòn bởi axit hoặc làm nền để mạ tiếp Do đó tính năng

mạ sâu của niken trung tính tốt, có thể dùng cho chi tiết có lỗ không thông Đối với chi tiết nhôm có thể dùng thay cho dung dịch niken axit

¾ Dung dịch mạ xoa niken axit

Dung dịch mạ xoa niken axit có: pH = 2-3

Chế độ làm việc như sau:

- Điện thế làm việc: 8-14V

- Hệ số tiêu hao điện 0,230 A.h/(dm2 µm)

Tốc độ mạ dung dịch này tương đối nhanh, độ cứng lớp mạ khoảng 450 -500HB,

có thể dùng cho đại bộ phận trường hợp mạ xoa, lớp mạ mỏng, khi chiều dày lớp mạ vượt quá 0,2 mm có thể xuất hiện vết nứt ứng suất

¾ Dung dịch mạ xoa niken ứng suất thấp

Dung dịch mạ xoa niken ứng suất thấp có: pH = 3-4

Điều kiện làm việc:

- Điện thế làm việc 10-16V

- Tốc độ chuyển động giữa chi tiết và cực dương 6-10m/ph

- Hệ số tiêu hao điện 0,214 A.h/(dm2 µm)

Tính công nghệ của mạ niken ứng suất thấp tương đối ổn định, cấu trúc lớp mạ bền chắc, có ứng suất nén tương đối lớn

Nhiệt độ làm việc của dung dịch mạ có ảnh hưởng mật thiết với ứng suất kéo của lớp mạ Khi mạ xoa ở nhiệt độ bình thường, lớp mạ sẽ có ứng suất kéo, tức là ứng suất dương Nếu mạ xoa với dung dịch mạ xoa được nung nóng tới 500C, lớp mạ sẽ xuất hiện ứng suất nén, tức là ứng suất âm Chiều dày lớp mạ càng tăng, trị số ứng suất càng nhỏ như bảng 2.4

Bảng 2.4: Ứng suất lớp mạ Ni ứng suất thấp và nhiệt độ dung dịch mạ xoa

¾ Dung dịch mạ xoa niken nhanh

Dung dịch mạ xoa niken nhanh có: pH = 7,5-8

Điều kiện làm việc:

- Điện thế làm việc 8-15V

- Tốc độ chuyển động giữa các chi tiết và cực dương 6 - 35 m/ph

- Hệ số tiêu hao điện 0,13 A.h/(dm2 µm)

Đặc điểm dung dịch mạ nhanh là tốc độ kết tủa nhanh Do dung dịch có tính kiềm nhẹ nên có thể sử dụng để mạ hầu hết các kim loại cơ bản Độ xốp của lớp mạ hơi cao song tính chịu mòn tương đối tốt trong điều kiện ma sát ướt, thông thường

độ cứng lớp mạ đạt 50 HRC Tính năng của lớp mạ niken nhanh: độ pH ổn định, dung dịch này dùng phổ biến để khôi phục kích thước làm việc, chịu mòn

Dung dịch mạ xoa nếu muốn có tính năng chịu mài mòn tốt hơn có thể mạ xoa thêm một lớp Ni-Cr, Ni-W, Co-Ni v.v

2.1.1.4 Lựa chọn dung dịch mạ

Hiện nay có hàng trăm loại dung dịch mạ xoa Mỗi loại có đặc điểm phạm vi

sử dụng nhất định Khi tiến hành mạ xoa cho một mục đích nào đó, việc chọn đúng dung dịch mạ xoa là điều cốt lõi để đảm bảo chất lượng lớp mạ Dưới đây là nguyên tắc lựa chọn dung dịch mạ

a Lựa chọn dung dịch mạ lớp lót để nâng cao độ gắn bám

Đối với các lớp mạ xoa, yêu cầu phải có độ bền liên kết tốt với kim loại nền Lớp lót là lớp liên kết giữa lớp mạ và nền kim loại, do đó việc lựa chọn chính xác dung dịch mạ lớp lót có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng lớp mạ Với vật liệu nền khác nhau, tính năng và cấu trúc vật liệu có những đặc điểm khác nhau, dung dịch mạ cũng lựa chọn khác nhau Thí dụ không nên trực tiếp mạ dung dịch axit lên chi tiết bằng gang, thép đúc v.v vì dung dịch axit dư sẽ thẩm thấu ăn mòn lớp kim loại nền hoặc trong quá trình sử dụng lớp mạ bị bong ra Đồng axit nhanh không nên mạ trực tiết lên bề mặt gang, thép đúc, vì sẽ xảy ra phản ứng dưới đây:

Fe +CuSO4 =FeSO4 + Cu

Dẫn đến cường độ kết hợp của lớp mạ giảm Bề mặt các kim loại Zn, Sb v.v không được dùng dung dịch mạ axit, mạ trực tiếp, nếu không sẽ bị ăn mòn nghiêm trọng Để giải quyết vấn đề này sau khi xử lý hoạt hóa bề mặt chi tiết, nên chọn một dung dịch mạ có tính kiềm, trung tính để mạ lớp lót Thép cacbon thấp, thép cacbon kết cấu, thép không gỉ, thép hợp kim và một số loại thép đặc biệt, trước khi mạ xoa nên dùng dung dịch Ni đặc biệt mạ lên một lớp lót dày khoảng 2-3µ để bảo vệ kim m

loại nền sau đó tùy theo yêu cầu mới tiến hành mạ lớp kim loại khác theo trình tự công nghệ cho đến khi đạt độ dày cần thiết

Đối với những vật liệu có cấu trúc xốp như gang dễ bị dung dịch axit ăn mòn,

lỗ tế vi của bề mặt dễ bị thẩm thấu bởi dung dịch axit dư, hình thành pin phá hoại sự kết hợp giữa nền và lớp mạ Để đề phòng hiện tượng này nên dùng dung dịch kiềm Khi kim loại nền là nhôm, hợp kim nhôm, Zn, gang thép đúc v.v và là chi tiết hàn, chi tiết chống thấm than, chống thấm nitơ có thể dùng Cu kiềm Ni trung tính hoặc

Ni nhanh có thể dùng để tạo lớp lót

b Lựa chọn dung dịch mạ để khôi phục nhanh kích thước

¾ Chủng loại dung dịch mạ thường dùng để khôi phục nhanh kích thước

Dung dịch mạ để khôi phục các chi tiết bị mòn hoặc bị gia công vượt kích thước bao gồm: Cu axit nhanh, Cu kiềm đắp nhanh, Cu nhanh đặc biệt, Cu đắp nhanh, Ni-Co bóng một nửa, hợp kim Ni-Co Những dung dịch mạ nói trên đều có một đặc điểm là tốc độ mạ nhanh, đối với bề mặt lắp ghép tĩnh thường dùng dung dịch mạ Cu để khôi phục kịch thước, bề mặt ma sát dùng Ni nhanh đặc biệt ưu việt hơn Tuy nhiên khi chiều dày lớp mạ tăng, áp suất nội cũng tăng, vết nứt cũng tăng, cường độ kết hợp “gắn bám” cũng như cường độ kéo của lớp mạ giảm đi, khi lớp

mạ quá dày thậm chí có thể bị bong Vì thế không nên dùng một loại dung dịch để

mạ liên tục mà dùng 2-3 loại dung dịch phối hợp, như vậy vừa đảm bảo nhanh đạt kích thước đồng thời cũng đảm bảo chất lượng lớp mạ Mỗi loại dung dịch mạ đều

có chiều dày mạ giới hạn và được gọi là chiều dày an toàn như bảng 2.5

Bảng 2.5: Bề dày an toàn của lớp mạ xoa.

Tªn dung

dÞch m¹ xoa

BÒ dµy an toµn líp m¹

µm

Tªn dung dÞch m¹ xoa

BÒ dµy an toµn líp m¹ µm