Nghiên cứu mạ kẽm nhúng nóng cho bluông bằng phương pháp ly tâm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRÀ THANH TRUNG NGHIÊN CỨU MẠ KẼM NHÚNG NĨNG CHO BULƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LY TÂM CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2006 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Ngọc Hà Cán chấm nhận xét 1: ………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: ………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠCSĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày tháng năm 200… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRÀ THANH TRUNG Phái: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 02/01/1979 Nơi sinh: Tây Ninh Chuyên ngành: Kim loại Hợp kim MSHV: 00304066 I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu mạ kẽm nhúng nóng cho Bulơng phương pháp ly tâm II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ nhúng, thời gian nhúng, lực ly tâm thiết bị ly tâm đến độ dày lớp mạ nhúng tổng độ dày pha d, pha x mạ nhúng nóng kẽm cho bulơng M24x250mm Nội dung: + Tình hình mạ kẽm nhúng nóng cho bulơng Việt Nam + Cơ sở lý thuyết việc hình thành mạ kẽm nhúng nóng, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng chiều dày lớp mạ + Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: o Đặc điểm sản phẩm o Khảo sát quy trình, cơng nghệ mạ kẽm nhúng nóng ly tâm bulông o Tiêu chuẩn bán thành phẩm cơng đoạn quy trình mạ kẽm nhúng nóng o Thực nghiệm, chế mẫu thử phương pháp xác định chiều dày lớp mạ + Đánh giá kết thực nghiệm - Bàn luận III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Ngọc Hà CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS Nguyễn Ngọc Hà TS Nguyễn Ngọc Hà Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chun ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày …….tháng…… năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH ……………………………… ………………………………… Lời cảm ơn Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: TS Nguyễn Ngọc Hà, thầy hướng dẫn cho ý tưởng, động lực giúp đỡ tận tình q trình nghiên cứu Q thầy hội đồng bảo vệ có nhận xét quý báu cho kết luận văn Quý thầy cô, anh chị khoa Công nghệ vật liệu, Bộ môn CNVL Kim loại Hợp kim, Bộ môn Cơ sở khoa học vật liệu nhiệt tình giúp đỡ, tạo tất điều kiện thuận lợi cho thực hiện tốt đề tài luận văn Quý thầy cơ, anh chị Cơ quan Văn phịng, Ban Đào tạo ĐHQG-HCM tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập thực luận văn Đặc biệt gia đình tơi, chỗ dựa vững tinh thần vật chất Trân trọng Trà Thanh Trung TÓM TẮT LUẬN VĂN Chống ăn mòn cho vật liệu kim loại nhiều nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng nhiều phương pháp để bảo vệ bề mặt kim loại chống ăn mịn Trong đó, phương pháp mạ kẽm nhúng nóng cho chi tiết máy áp dụng rộng rãi Đề tài tiến hành nghiên cứu mạ kẽm nhúng nóng cho bulơng phương pháp ly tâm, tìm nhiệt độ nhúng, thời gian nhúng, lực ly tâm thiết bị ly tâm tối ưu để có lớp mạ kẽm chất lượng đảm bảo dung sai lắp ghép Đã khảo sát mẫu mạ kẽm cho thấy: chiều dày lớp mạ bulông dao động từ 42 – 70 mm ứng với điều kiện thực nghiệm quy trình cơng nghệ sau: Những thông số thay đổi: + Nhiệt độ nhúng: T0C = 450 0C – 480 0C + Thời gian nhúng: t = 90s - 180s + Mức độ ly tâm: vận tốc dài từ 11,51 – 16,69 m/s (ứng với tốc độ ly tâm: n = 500 - 725 vòng/phút, biến tần: 30 – 50Hz) Những thông số không đổi: thép làm bulông, độ dầu mỡ sét gỉ, thành phần bể trợ dung, thành phần hoá học bể kẽm nhúng Có nhiều tiêu chí đánh giá lớp mạ bulông: độ dày, độ bền học, độ ổn định chống ăn mòn,… Nhưng đây, giới hạn nghiên cứu độ dày lớp mạ: độ dày tổng, độ dày pha d Tiến hành xây dựng tốn quy hoạch thực nghiệm để tìm phương trình hồi quy, tìm thơng số hợp lý về: nhiệt độ nhúng, thời gian nhúng, tốc độ ly tâm cấu ly tâm giới hạn cho phép đề tài nhằm tạo lớp phủ kẽm bulông đảm bảo độ dày lớp phủ với dung sai lắp ghép bulông Luận văn cao học MỤC LỤC Lời cảm ơn Chương TỔNG QUAN 1 Nguyên nhân gây ăn mòn kim loại Những yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn Phương pháp chống ăn mòn Các phương pháp bảo vệ bề mặt kim loại Mười lý tốt để chọn mạ nhúng nóng 12 Các sơ đồ công nghệ mạ kẽm nhúng nóng 14 Tình hình mạ kẽm nhúng nóng cho bulơng Việt Nam 18 Phạm vi, nội dung, hướng nghiên cứu đề tài 19 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 Cơ sở lý thuyết việc hình thành lớp mạ kẽm 21 Tổ chức tế vi lớp mạ kẽm nhúng nóng 22 Ảnh hưởng thành phần hoá học thép đến tổ chức, tính chất chiều dày lớp mạ 24 Ảnh hưởng thành phần hố học bể kẽm đến tổ chức, tính chất chiều dày lớp mạ kẽm 26 Ảnh hưởng nhiệt độ nhúng, thời gian nhúng đến tổ chức, tính chất, chiều dày lớp mạ 29 Các yếu tố khác ảnh hưởng đến lớp mạ (chiều dày, tính chất, tổ chức).29 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 32 Đặc điểm sản phẩm 34 GVHD: TS Nguyễn Ngọc Hà HV: Trà Thanh Trung Luận văn cao học Khảo sát quy trình cơng nghệ mạ nhúng kẽm ly tâm bulông 35 Thực nghiệm chế mẫu thử, phương pháp xác định chiều dày lớp mạ 41 Chương THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 46 Khảo sát, đánh giá lớp kẽm phủ mẫu bulông chế thử 46 Khảo sát, đánh giá pha d, pha x lớp kẽm phủ mẫu bulông chế thử 50 Khảo sát chiều dày lớp kẽm bám phương pháp quy hoạch thực nghiệm 55 Bàn luận kết thực nghiệm kiến nghị 71 Tài liệu tham khảo Phụ lục - Chuẩn bị dung dịch xử lý Quy trình vận hành lị kẽm Vận hành quy trình nhúng mạ kẽm nóng cho bulông Các khuyết tật bulông, chi tiết mạ nhúng kẽm - cố xảy biện pháp khắc phục - Bảo dưởng - bảo trì, khuyến cáo q trình vận hành quy trình cơng nghệ mạ kẽm nhúng nóng - ASTM 90/A 90M GVHD: TS Nguyễn Ngọc Hà HV: Trà Thanh Trung Luận văn cao học Trang Chương TỔNG QUAN Nguyên nhân gây ăn mòn kim loại: Kim loại tiếp xúc với khơng khí, đất dung dịch sinh ăn mịn Có hai loại ăn mịn ăn mịn hố học ăn mịn điện hố o Ăn mịn hố học: xảy khơng có dịng điện phát sinh Sự ăn mịn xảy bị oxy hố nhiệt độ cao, hay ăn mịn dung dịch khơng có chất điện ly Thí dụ thép ăn mòn nhiệt độ cao, kim loại bị ăn mịn dung mơi hữu cơ… o Ăn mịn điện hố xảy cị dịng điện phát sinh Thí dụ: nhúng đồng thép vào dung dịch axit H2SO4 loãng, dùng dây nối hai cực ta thấy có dịng điện qua, dịng điện có chiều từ đồng chạy kẽm tạo thành pin Những yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn: Những yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn kim loại nhiều phức tạp chủ yếu yếu tố sau: 2.1 Ảnh hưởng chất kim loại Nói chung, tính chống ăn mịn kim loại liên quan đến điện tiêu chuẩn, hoạt độ hoá học kim loại Điện tiêu chuẩn kim loại âm hoạt độ hố học cao, kim loại dễ bị ăn mòn (tuy nhiên Crơm, Niken có điện tiêu chuẩn âm, hoạt độ hố học cao độ bền ăn mịn tốt Vì bề mặt hình thành lớp màng oxy hố kín, mỏng, có tính ổn định hố học cao, bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mịn Đó thụ động hoá kim loại) 2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến ăn mịn Nhiệt độ cao, hoạt độ hố học kim loại dung dịch tăng, làm tăng ăn mịn Ảnh hưởng mơi trường ăn mịn Tính chống gỉ ngun liệu có quan hệ trực tiếp tới mơi trường ăn mịn GVHD: TS Nguyễn Ngọc Hà HV: Trà Thanh Trung Luận văn cao học Trang Phương pháp chống ăn mòn Ăn mòn kim loại vấn đề nghiêm trọng gây nên tổn thất lớn cho kinh tế quốc dân Trên giới có khoảng 1/9 trọng lượng kim loại hàng năm bị ăn mòn, phá huỷ Để bảo vệ kim loại khỏi ăn mịn, điều kiện cơng nghệ cho phép, nên tận dụng khả chọn nguyên liệu kim loại chống ăn mịn, gia cơng bề mặt, nhiệt luyện hợp lý, thiết kế cấu hợp lý Có nhiều phương pháp để chống ăn mòn: - Căn vào môi trường khác mà chọn nguyên liệu - Tấm kim loại có cấu tạo hợp lý để đề phòng ăn mòn vi pin - Sản xuất hợp kim chống gỉ: thép không gỉ - Xử lý mơi trường ăn mịn làm cho khơng phát huy tác dụng Thí dụ: nước cho NaCO3, NaPO4, NaNO2 v.v…làm cho thép khơng bị ăn mịn - Bảo vệ điện hoá, làm cho nguyên liệu nguồn điện catốt anốt thụ động hóa - Bảo vệ tráng phủ bề mặt: sơn, mạ, ôxy hoá , phốt phát hoá.v.v …yêu cầu lớp phủ phải bám chắc, mịn, độ xốp nhỏ, có tính bền hố học cao, có độ dày định Các phương pháp bảo vệ bề mặt kim loại: 4.1 Phương pháp mạ điện: Mạ điện phương pháp sử dụng rộng rãi để bảo vệ thép Với lớp mạ bền, đẹp, bám dính tốt đồng thời đảm bảo tính chất chi tiết nhúng, đặc biệt tính chất ưu việt kim loại (chịu nhiệt độ cao, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt) Nguyên lý phương pháp mạ điện dùng phương pháp điện phân để kết tủa lớp kim loại lớp kim loại hợp kim mỏng, để chóng ăn mịn, trang trí bề mặt, mang tính dẫn điện, tăng độ cứng bề mặt Quy trình mạ dựa sở q trình điện ly Điện hố q trình phân ly thuận nghịch chất có liên kết ion liên kết nguyên tử phân cực mạnh thành cation anion dung dịch muối nóng chảy Các cation (+) di chuyển đến cực âm (catốt), anion (-) đến GVHD: TS Nguyễn Ngọc Hà HV: Trà Thanh Trung Niken: ¸ 0,1% sản phẩm nhúng có yêu cầu đặc biệt Thiếc: ¸ 0,15% sản phẩm nhúng có yêu cầu đặc biệt Trong điều kiện sản phẩm nhúng bulông, đai ốc làm thép cacbon thấp, yêu cầu chiều dày lớp mạ 50 ¸ 100 mm, đề nghị thành phần bể kẽm sau: Nhôm: 0,10 % Kẽm : lại 2.2 Phương pháp chất kẽm vào nồi lị: Cách xắp xếp thỏi kẽm vào lò theo thứ tự, phải ý điểm sau: - Các thỏi kẽm đặt đáy lò phải áp sát mặt đáy xếp theo bậc để làm điểm tựa hình xiên cho thỏi kẽm chồng lên - Các thỏi kẽm sát cạnh lò cần đặt thật sát thành đứng nồi lò nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc với thành lò để truyền nhiệt dễ dàng - Các thỏi kẽm chất cho có khoảng hở tối thiểu 40 mm lò thành lò thỏi kẽm có khoảng cách giãn nở nhiệt mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ nồi lò - Xếp thỏi kẽm khoảng 2/3 độ cao lò 2.3 Tính toán lượng kẽm hợp kim cho vào nồi kẽm: Lượng kẽm hợp kim cho vào phụ thuộc mức kẽm cần trì nồi lò Mức kẽm cách miệng nồi lò 200 mm Lượng hợp kim cho vào nồi lò kẽm tính toán theo công thức: MZn – X đó: MZn x [%X] = -hX x [%X]Zn – X MZn – X : Khối lượng hợp kim Zn – X cần cho nồi lò MZn : Khối lượng kẽm nồi lò [%X] : Hàm lượng nguyên tố X can thiết bể kẽm [%X]Zn – X : Hàm lượng nguyên tố X hợp kim trung gian Zn – X hX : hiệu suất thu hồi đưa hợp kim Zn – X vào bể kẽm; hợp kim Zn – 5% Al, hAl = 0,90; Chì: hPb = Thí dụ: Tính toán lượng hợp kim kẽm nhôm cần thiết đưa vào nồi lò để bể kẽm chứa 0,10% Al Biết: - Khối lượng kẽm nồi lò: 5000 kg; - Hợp kim kẽm – nhôm sử dụng chứa 5% Al Lượng hợp kim kẽm – nhôm cần cho vào nồi lò: MZn – Al 5000 x 0,10 = - = 111 kg 0,90 x 2.4 Quy trình nhúng kẽm, ly tâm kẽm, làm nguội, thụ động hoá: - Đưa gá nhúng sang lò kẽm - Hạ gá xuống dừng lại đáy gá cách bề mặt kẽm 200 mm - Sau 30 giây, gạt xỉ bề mặt bể kẽm, dìm gá thật chậm theo bước (mỗi bước khoảng 40 mm dừng giây) vào bể kẽm gá ngập hoàn toàn kẽm lỏng - 30 s sau, tiến hành lắc gá 15 s - Dừng 30 s, lại lắc gá thấy không muối lên - Gạt xỉ kẽm bề mặt ga.ù - Sau 90s -180s tính từ thời điểm gá dìm hoàn toàn bể kẽm (khi chiều dày lớp mạ cần đạt giá trị trung bình 60 mm), rút gá khỏi bể kẽm với vận tốc 15¸20 mm/s dừng lại 15 s đáy gá cách bề mặt kẽm lỏng 200mm để kẽm lỏng chảy khỏi gá - Chuyển nhanh gá vào lồng thiết bị li tâm - Vận hành cấu li tâm s cấp độ quay - Mở nắp lồng, nhanh chóng chuyển gá sang làm nguội bể nước 30 s (phải dìm gá xuống sát đáy bể) - Chuyển gá sang ngâm bể thụ động hoá 30 giây - Li tâm làm nước 10 s cấp độ quay Tiêu chuẩn bán thành phẩm cơng đoạn quy trình mạ kẽm nhúng nóng: 3.1 Đối với bulông nguyên liệu: - Bulông nguyên liệu không cong quy định cho phép - Bề mặt bulông không cho phép có vết sơn, vết matít, chỗ lỗ rỗ bavia - Để đảm bảo chất lượng lớp phủ tốt, ống nên làm từ thép cacbon thấp tốt từ thép sôi (%Si < 0,07) Trong trường hợp đặc biệt, bulông nguyên liệu làm thép cacbon trung bình cao, thép hợp kim phải báo trước cho phận kỹ thuật để chuẩn bị biện pháp công nghệ phù hợp Bulông cho đợt sạn xuất phải loại vật liệu 3.2 Bulông qua tẩy dầu mỡ: - Bulông xem tẩy dầu mỡ đạt yêu cầu quan sát bề mặt không thấy vệt màu đặc trưng cho dầu mỡ - Khi có cố sản xuất, cho phép bulông tẩy dầu mỡ nằm lâu (không giờ) bể rửa nước 3.3 Bulông qua tẩy sét, rỉ: - Bulông xem tẩy sét rỉ đạt yêu cầu quan sát bề mặt thấy có màu trắng bạc trắng xám nhẹ Trên bề mặt bulông không đốm, vệt, điểm li ti có màu sậm - Khi có cố sản xuất, cho phép bulông tẩy rỉ nằm bể rửa nước không 30 phút, không khí không 10 phút Nếu quy định thời gian nêu trên, bulông bị oxy hóa trở lại, lúc phải chuyển bulông (nếu lượng nhiều) vào bể rửa nước sau bể tẩy dầu mỡ (nếu lượng ít) chờ dây chuyền hoạt động trở lại, tiến hành tẩy rỉ lại từ đầu 3.4 Bulông qua trợ dung hóa: - Bulông qua khâu này, đạt yêu cầu thường có màu trắng xám, bề mặt đốm sậm Tuy nhiên khó quan sát mắt để đánh giá chất lượng sau khâu Do đó, để bảo đảm chất lượng khâu cần đảm bảo quy định nồng độ clorua sắt bể thời gian bulông nằm bể - Khi có cố sản xuất, cho phép bulông nằm bể trợ dung hóa đến 30 phút Nếu thời gian trên, phải đưa bể rửa nước trước bể tẩy rỉ để tiến hành lại từ khâu tẩy rỉ - Khi có cố sản xuất, cho phép bulông trợ dung hóa nằm không khí đến 20 phút trước xuống bể kẽm Nếu thời gian bulông bị oxy hóa (sét rỉ) trở lại Lúc phải đưa bulông bể rửa nước trước bể tẩy rỉ để tiến hành lại từ khâu tẩy rỉ 3.5 Bulông qua nhúng, li tâm thụ động hóa: Xem phần tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm phần khuyết tật - nguyên nhân biện pháp khắc phục Cần lưu ý thêm số vấn đề: a) Nếu mặt bulông có vết xỉ kẽm, vết kẽm lồi nhọn nguyên nhân là: o Không bảo đảm gạt xỉ bề mặt bể kẽm trước rút gá lên; o Mức kẽm nồi lò không đủ; o Nhiệt độ bể kẽm thấp; o Thời gian chuyển gá từ bể kẽm sang thiết bị li tâm lâu quy định; o Hàm lượng nhôm bể kẽm thấp quy định; o Tốc độ quay cấu li tâm thấp b) Nếu bulông có màu sậm (màu thép với lớp pha trung gian) phải giảm tốc độ quay cấu li tâm c) Nếu ren bulông bị biến dạng phải giảm tốc độ quay cấu li tâm d) Nếu bề mặt lớp kẽm bám có hạt li ti ( giống hạt cát) phải kiểm tra lại lượng kẽm cát đáy bể tiến hành vớt kẽm cát e) Nếu màu sắc lớp kẽm bám có dạng lạ phải tiến hành phân tích thành phần hóa học bể kẽm điều chỉnh lại thành phần Phụ lục Các khuyết tật bulông, chi tiết mạ nhúng kẽm - cố xảy biện pháp khắc phục HIỆN TƯNG Tro, trợ dung, xỉ bám bề mặt sản phẩm Bề mặt sản phẩm có vết gỉ đỏ NGUYÊN NHÂN Không gạt tro, xỉ, trợ dung Gạt tro, xỉ, trợ dung bề mặt kẽm lỏng bề mặt nồi kẽm - Tẩy gỉ không - Lớp trợ dung bị cháy - Thép có thành phần Si, C cao Lớp kẽm bị thô chỗ, vùng Bề mặt sản phẩm bị vón cục Vết xám chỗ bề mặt Tinh thể kẽm có hoa với đường kính khác Đọng giọt vón cục điểm vùng bề mặt Tạo bọt bóng với đường kính khác Bề mặt vật liệu không đồng BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC - Bề mặt có oxit sắt sắt clorua tạo thành tẩy rửa - Nhiệt độ bể kẽm cao - Thời gian nhúng dài - Bám kẽm cứng bề mặt - Sản phẩm nhúng vùng kẽm cứng - Kẽm cứng bị xáo trộn - Lượng kẽm cứng cao - Thép có thành phần Si, C, P cao - Làm nguội sản phẩm muộn - Khử hydro hấp phụ - Xảy trình tạo mầm, kết tinh bề mặt sản phẩm kẽm nóng chảy - Khi kéo sản phẩm ra, kẽm lỏng chảy không mà thành giọt - Tẩy gỉ - Sấy nhiệt độ - Kiểm tra chất lượng thép - Rửa kỹ, thay đổi thời gian tẩy rửa cho phù hợp, thay lọc dd tẩy rửa, dd trợ dung - Điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với sản phẩm - Thời gian nhúng kết thúc sản phẩm nhúng đạt nhiệt độ kẽm nóng chảy - Chiều sâu bể kẽm sản phẩm phải phù hợp Tránh chạm phần đáy bể - Để lắng kẽm cứng vớt kẽm cứng - Chọn chất lượng thép - Tránh để sản phẩm nóng lâu - Tránh tẩy rỉ (bể axít) lâu - Làm sản phẩm sau nhúng khí cưỡng bức, tránh phát triển mầm kết tinh - Chọn hợp kim thích hợp để hạn chế tốc độ phát triển mầm - Chọn góc thoát hợp lý - Gạt kẽm thừa - Do khí hydro hấp phụ lên bề mặt chi tiết trước nhúng - Tránh rẩy rỉ lâu bổ sung chất ức chế - Các chất lỏng rãnh chi tiết bị bốc - Sấy khô kỹ Vật liệu có khuyết tật như: nứt, lồi, lõm, gai rỗ lộ Sử dụng vật liệu không khuyết tật nhúng Tạo đốm vùng phân bố không bề mặt - Có kẽm cứng kẽm lỏng - Lọc, vớt kẽm cứng bể kẽm - Vật liệu có khuyết tật bavia - Sử dụng vật liệu không bị khuyết tật Điểm tối đen sản phẩm nhúng sau thời gian - Oxy hóa kẽm đè chồng sản phẩm chứa kho sau nhúng - Lót sản phẩm xếp chồng - Ăn mòn kẽm không khí - Bảo quản nơi khô ráo, thông gió tốt Sản phẩm bị ăn mòn màu xám đỏ xuất chỗ - Oxy hóa sắt hợp kim FeZn bề mặt lớp kẽm nguyên chất bảo vệ - Phải tạo lớp phủ kẽm nguyên chất lên bề mặt Sản phẩm bị ăn mòn màu trắng xám xuất chỗ toàn sản phẩm Đông đặc kẽm bề mặt sản phẩm - Tác dụng nước mưa - Bảo quản không bị nước mưa, sương, khí ẩm thời gian dài ẩm ướt, thông gió tốt - Tác dụng việc crômat hóa kẽm - Sản phẩm sau crômat hóa không sấy khô - Tốc độ nhúng sản phẩm nhanh - Nhiệt độ kẽm lỏng thấp - Tốc độ rút sản phẩm nhanh Đọng giọt tạo gai nhọn nơi kẽm chảy không hết va chạm Lớp kẽm dầy Lớp kẽm mỏng Có chỗ kẽm - Nhiệt độ kẽm lỏng thấp - Góc nghiêng sản phẩm lấy sản phẩm không phù hợp - Kiểm tra, bổ sung thay dung dịch crômat cho phù hợp - Sấy khô kỹ - Điều chỉnh tốc độ nhúng - Tăng nhiệt độ kẽm lỏng cho phù hợp - Chọn tốc độ, nâng sản phẩm, góc nghiêng nhiệt độ kẽm lỏng phù hợp để kẽm có đủ thời gian chảy hết (1¸5 m/ph) Đồng thời chọn góc nghiêng phù hợp để diện tích tiếp xúc với kẽm lỏng lúc lấy sản phẩm nhỏ - Thép có %Si cao - Chọn thép thành phần - Nhiệt độ kẽm lỏng thời gian nhúng không tương ứng với kết cấu khối lượng sản phẩm - Xác định điều kiện nhúng tương ứng Cần nhúng thử vài mẫu để xác định xác - Áp lực gió thời gian cho thổi trong, không đủ lớn - Hiệu chỉnh cho phù hợp - Nhiệt độ kẽm lỏng thời gian nhúng không thích hợp - Hiệu chỉnh cho phù hợp - Áp lực gió thổi trong, lớn - Hiệu chỉnh cho phù hợp - Không tẩy gỉ, mỡ - Chọn phương pháp tẩy rửa không bám - Trợ dung bị cháy thích hợp - Có vật phi kim bám lên chi tiết - Chọn nhiệt độ sấy theo quy định - Các mối hàn với vật liệu hàn không phù hợp cho nhúng kẽm - Kiểm tra chi tiết hồ tẩy, hồ trợ dng có dính chất phi kim, gõ xỉ hàn, … - Dung dịch trợ dung tác dụng không đồng lên chi tiết - Sản phẩm bị dính sau nhúng - Khí không thoát hết - Đổi que hàn khác cho phù hợp với nhúng kẽm - Tẩy xỉ hàn trước mạ - Có biện pháp tích cực tạo điều kiện cho trợ dung phủ tác dụng hết chi tiết - Không cho sản phẩm bị dính khỏi bể kẽm lỏng - Tạo góc nghiêng bố trí chi tiết cho nhúng, khí thoát hết Lớp kẽm không bám khí đọng - Khí đọng làm cản trở bề mặt tiếp xúc - Lắc sản phẩm Lớp kẽm không bám chất lỏng bay - Dung dịch đọng lại - Chọn góc lấy sản phẩm để dung dịch chảy hết - Tích nhiệt lớp Fe-Zn tiếp tục phát triển - Bố trí để tỏa nhiệt tốt có chế độ làm nguội cưỡng - Làm lạnh đột ngột - Làm nguội bình thường đến 80oC làm lạnh - Bề mặt vật liệu không đồng Bong tróc lớp kẽm - Thời gian nhúng dài - Va chạm mạnh vận chuyển, bốc xếp, kéo chi tiết không cách - Phoi, bavia dính bám - Chú ý góc nghiêng - Chọn vật liệu, tránh tổ hợp nhiều thành phần - Tăng tốc độ nhúng - Tránh va chạm mạnh, kéo lê chi tiết Khi vận chuyển phải thao tác - Làm bavia, phoi dính bám - Sự co rút chi tiết làm nguội Biến dạng sản phẩm - Không khí dãn nở nhanh - Nhúng vào dung dịch làm lạnh chậm - Chọn vật liệu co rút, kết cấu công nghệ có ứng suất dư - Chọn hướng nhúng cho khí thoát dễ dàng - Nhúng nhanh co hướng thích hợp để ứng suất bên chi tiết phù hợp An tồn vệ sinh cơng nghiệp phân xưởng mạ Các quy định an toàn lao động sau soạn thảo để áp dụng thực công đoạn quy trình mạ kẽm nhúng nóng cho bulông Các quy định bổ sung tùy vào tình hình thực tế để hoàn thiện An toàn lao động đề nhằm bảo vệ an toàn cho người thiết bị sản xuất, sản xuất thiếu an toàn dễ xảy tai nạn lao động, hư hỏng thiết bị Vì vậy, tất công nhân cán quản lý phải trang bị kiến thức an toàn lao động , chấp hành, thực nghiêm túc để tự bảo vệ tính mạng, sức khỏe cho người khác, bảo vệ thiết bị để đáp ứng cho nhu cầu sản xuất Việc học an toàn lao động nhà máy, xí nghiệp tổ chức cho toàn thể CB - CNV học năm lần, có biên chữ ký CB CNV Các công nhân vào phải học an toàn lao động trước vào công tác công ty Quy định an toàn lao động chung: o Công nhân vào làm việc phải có đầy đủ trang phục bảo hộ lao động tối thiểu như: quần áo, mũ, giày, găng tay, trang, nữ phải chụp tóc mũ Ngoài ra, tùy tính chất riêng khâu sản xuất có quy định cụ thể o Vận hành thiết bị theo quy trình đề khâu phân công, không tự ý vận hành thiết bị khác không cho người trách nhiệm vận hành thiết bị khâu phụ trách o Không uống rượu bia trước làm việc o Ở khâu quan trọng, công nhân vận hành phải qua đào tạo kiểm tra o Không sửa chữa, thao tác thiết bị hoạt động o Không nô đùa, giỡn, la ó sản xuất o Không báo động giả để dừng máy Quy định an toàn lao động khâu xử lý bề mặt: o Cần có trang bị kính trắng, găng tay cao su, ủng cao su trang phòng độc o Chỉ lại hành lang cho phép Thay giầy ủng cao su khu vực xử lý nhằm tránh mang theo hoá chất làm lan rộng o Kiểm tra theo định kỳ thiết bị nâng chuyển, thiết bị cột, móc, v o Không dùng tay không thao tác bể dung dịch có mang găng tay nhúng sâu vào bể o Dùng palang để tẩy rửa chi tiết phải hạ nhẹ nhàng tránh gây tung tóe dung dịch o Khu vực làm việc phải vệ sinh sẽ, tránh trơn trượt Tính chất độc hại số hóa chất phương pháp khử độc: Axít clohydric (HCl): Axít HCl chất lỏng không màu, ăn mòn mạnh Tính chất độc hại giống H2SO4 nhẹ hơn, ăn da nhiễm độc toàn thân nhẹ Hơi axít HCl kích thích mắt mũi Nếu bị bắn vào mắt phải rửa nước 10 phút nước chứa 2% Na2CO3 Nếu rơi vào da cần rửa vài lần nước Xút (NaOH) sôđa (Na2CO3): Là chất ăn da mạnh dung dịch đậm đặc, gây ngứa cho người có da dễ mẫn cảm với Na Rất nguy hiểm bị văng vào mắt Khi thao tác làm việc phải có bảo hộ lao động, đặc biệt kính găng tay cao su Phải có đầy đủ dụng cụ thao tác làm việc với sút sôđa Khi bị xút sôđa văng vào người, mắt, cần rửa nước phải rửa nhiều lần cho Quy trình an toàn lao động lò kẽm thiết bị ly tâm kẽm: o Có găng tay chịu nhiệt, kính trắng bảo hộ lao động, mũ bảo hiểm, giầy chịu nhiệt thao tác sàn lò o Các dụng cụ kim loại, kẽm thỏi, hợp kim trước cho vào nồi lò lỏng phải sấy khô nóng o Khay khuôn chứa xỉ nổi, bã nặng phải sấy khô, nóng trước cho xỉ, bã vào o Chỉ sấy đạt yêu cầu đưa gá nhúng vào bể kẽm o Khi dừng lò bị cắt điện đột ngột phải khoá đường dầu, không để dầu chảy vào lò o Dụng cụ thao tác phải để nơi quy định, gọn gàng ngăn nắp, không cản trở lại sàn lò Các dụng cụ thao tác trước cho vào lò phải dầu mỡ, rỉ sét phải sấy sơ o Sàn lò phải khô ráo, không dính dầu mỡ để tránh trơn trượt Không để vật không cần thiết sàn lò o Không dùng tay (dù có găng tay) thao tác va chạm vào vật nóng như: sản phẩm sau nhúng, kẽm thỏi sấy khô, nóng o Thao tác cho thỏi kẽm, hợp kim vào nồi lò phải nhẹ nhàng, tránh gây bắn tóe, nên dùng vật dài đẩy đưa kẽm thỏi, hợp kim vào lò o Thao tác sửa chữa thiết bị khí, điện nồi lò lỏng tiến hành bề mặt chảo đậy kín, che vật liệu cứng vững, cách nhiệt nhằm tránh rơi dụng cụ, chi tiết khí xuống kẽm lỏng làm gây nổ, người thao tác bị trượt té, bị choáng rơi xuống nồi lò o Thường xuyên kiểm tra hệ thống cấp khí nén thiết bị li tâm o Phải đảm bảo nắp ăn khớp với khung gá khởi động quay cấu li tâm Chỉ cấu ngừng quay hoàn toàn phép mở nắp gá o Khi thiết bị li tâm làm việc, có tượng bất thường (tiếng động lạ, bật nắp …) phải dừng thiết bị Phụ lục Quy trình vận hành lò kẽm Khái niệm: Để tuổi thọ nồi lò kẽm cao, quy trình đốt lò lần đầu quan trọng Vì cần phải nắm vững vận hành theo quy trình đề Các hư hỏng nồi lò rách, nứt sau kẽm lỏng chảy phát sinh ứng suất bên vật liệu (tồn hàn nồi lo gây nên), cộng thêm tải trọng tác dụng lên nồi lò Mặt khác nhiệt độ không đồng phần khác bề mặt nồi lò làm giãn nở không góp phần quan trọng việc làm hư hỏng nồi lò Tóm lại, quy trình đốt lò lần đầu cần giải tốt vấn đề sau: - Khử phần lớn ứng suất hàn tồn nồi lò kẽm - Tạo tương đối đồng nhiệt độ toàn nồi lò, tránh chênh lệch nhiệt độ cao Các lần đốt lò sau phải tôn trọng nguyên tắc nâng nhiệt chậm để tránh ứng suất nhiệt Quy trình vận hành cho nồi lò kẽm mới: Chuẩn bị: - Làm buồng đốt, kênh khói nồi lò - Kiểm tra lại béc đốt, hệ thống cấp dầu, hệ thống đo khống chế nhiệt độ … - Chất kẽm thỏi vào nồi lò quy trình - Cho nước vào nồi lò đến cách miệng nồi 300 mm - Thay đầu béc 0.8 cho lò - Mở van dầu van gió - Khởi động béc đốt, béc đốt tự cháy.Nếu béc không cháy tủ điện báo lổi - Sau béc đốt hoạt động, mở công tắc quạt hút điều chỉnh van hút cho phù hợp Quy trình nung: - Giai đoạn 1: nâng nhiệt độ kênh khói dọc thành lò từ nhiệt độ phòng đến 1300C - Giai đoạn 2: nung giữ nhiệt 130oC ± 10oC, thời gian nung 30 Ở giai đoạn cần phải châm nước liên tục cạn nước vàovào cuối giai đoạn - Giai đoạn 3: nâng nhiệt độ lên từ 130oC ® 430oC với thời gian 40 (mỗi tăng 30oC) - Giai đoạn 4: giữ nhiệt độ 430oC ± 10oC, giai đoạn nung cho kẽm chảy lỏng Đây giai đoạn quan trọng, nhiệt độ cao chưa có lưu chất giúp cho truyền nhiệt đồng đều, cần khống chế nhiệt độ thường xuyên theo dõi tình trạng kẽm chảy (qua lỗ chừa sẵn chất kẽm) Đến lúc có kẽm lỏng dâng lên khoảng 100 mm kết thúc giai đoạn - Giai đoạn 5: chuyển nhiệt kế vào nồi lò kẽm Nâng nhiệt từ từ lên đến 440oC ± 5oC (cứ tăng 5oC) giữ nguyên nhiệt độ đến kẽm chảy hoàn toàn Ở giai đoạn kẽm thỏi bắt cầu, lúc dùng xà beng sắt bẩy cho kẽm thỏi sụt xuống chìm kẽm lỏng để kẽm thỏi mau chảy lỏng hơn, tiếp tục bổ sung kẽm thỏi vào chảo để sau kẽm chảo chảy lỏng hoàn toàn dâng lên cách miệng chảo khoảng 250 mm - Giai đoạn 6: cho chì hợp kim vào lượng quy định Nâng nhiệt độ bể kẽm lên 465 - 4700C Quy trình đốt lò cho lần đốt sau: - Toàn khâu chuẩn bị ban đầu giống - Chỉ khác không cần giai đoạn nung ủ nồi lò để khử ứng suất hàn, nên đổ lần nước vào để nồi lò nóng Sau cạn nước, ta tiến hành thao tác trình bày(từ giai đoạn – 6) Quy trình vận hành lò không tải (duy trì lò kẽm): Dây chuyền mạ nhúng kẽm nóng có đặc điểm bể kẽm lớn, dây chuyền hoạt động liên tục có hiệu Tuy nhiên có trường hợp tạm dừng sản xuất thời gian Tùy thời gian ngắn hay dài mà ta tiến hành trì lò kẽm (lò không tải hay ủ lò) múc kẽm tắt lò a) Các trường hợp phải trì lò kẽm: b) Tạm dừng sản xuất để sửa chữa thiết bị khí, điện … Tạm dừng để chờ kế hoạch sản xuất Tạm dừng hết nguyên liệu (như kẽm, muối, axít, v.v…) Tạm dừng lý khác Quy trình ủ lò: - Trước dừng lò không tiến hành vớt xỉ - Đậy kín toàn bề mặt nồi lò kẽm với mục đích chống nhiệt oxy hóa bề mặt kẽm lỏng - Hiệu chỉnh khoảng nhiệt độ lò 430 ± 5oC, canh chỉnh giảm lượng dầu gió cho béc đốt - Trong thời gian ủ lò phải có người trực Quy trình vận hành máy ly tâm máy bơm axit: a) Quy trình vận hành máy ly tâm kẽm ly tâm khô: - Kiểm tra vấu ly tâm định vị giỏ tình trạng hoạt động tốt : làm kẽm bám thành đáy vấu - Kiểm tra lượng nhớt máy nén khí - Đóng CB mở nguồn cho máy nén khí tủ điện tổng - Đóng CB mở nguồn tủ điện điều khiển cho máy ly tâm - Mở công tắc nguồn khẩn cấp - Kiểm tra nút điều chỉnh tốc độ quay thời gian quay - Di chuyển giỏ vào máy ly tâm,lấy móc di chuyển Palant khỏi phạm vi nắp máy - Nhấn sâu nút khởi động giữ nút nhấn từ lúc nắp máy ly tâm đậy lại quay buông tay khỏi nút nhấn - Sau quay (đèn báo màu xanh sáng) đạt tốc độ thời gian cài đặt,máy tự tắt thắng (đèn báo màu vàng sáng) ngừng quay máy mở nắp (đèn báo màu đỏ sáng) b) Hướng dẩn sử dụng bơm Axit: - Kiểm tra tình trạng hoạt động lốppê Mồi đầy nước cho bơm Ghim điện 01 pha – 220V cho bơm chạy Sau bơm xong phải bơm nước phút để rửa hoá chất dính bám cánh bơm thân bơm Lưu ý: Không ghim điện cho máy bơm chưa mồi nước ngập thân bơm máy bơm Quy trình dừng lò múc kẽm lỏng: a) Các trường hợp phải múc kẽm dừng lò: - Ngừng sản xuất lâu ngày - Nồi lò bị xì, rách b) Quy trình dừng lò, múc kẽm lỏng: - Làm sạch, sấy khuôn chứa kẽm lỏng, kẽm cát cho khô, nóng Sau xếp thứ tự xưởng - Vớt kẽm cát vào khuôn nhiệt độ lò 465-4750C - Dùng gáo múc kẽm vào khuôn Chờ kẽm khuôn đông đặc hoàn toàn lấy kẽm - Vừa múc kẽm vừa vệ sinh thành nồi kẽm không để xó kẽm bám vào thành lò - Có thể để chừa kẽm lại nồi lò lớp dầy khoảng 150 mm Nếu vết rách sát đáy nồi, cần múc vét kẽm gáo cho thật đáy - Đậy nắp lò lại để lò nguội chậm Phương pháp vớt bã nặng (kẽm cát): a) Khái niệm: Nguyên nhân hình thành kẽm cát: - Do tương tác kẽm với sắt, silic điều kiện nhiệt độ cao (hình thành mạnh nhiệt độ > 4900 C < 5200 C) - Do bể trợ dung có hàm lượng sắt cao vào bể kẽm trình nhúng - Do dụng cụ thao tác bị nhiều sét gỉ - Do nồi lò làm vật liệu không quy định Các tính chất kẽm cát: - Tỷ trọng cao Zn, chúng thường lắng xuống đáy nồi lò - Nhiệt độ nóng chảy cao: nên bám lên chi tiết nhúng thường bị vón cục sần sùi làm cho bề mặt chi tiết không láng đẹp - Tính dòn cao: dễ bị bong tróc khỏi bề mặt chi tiết - Độ dẫn nhiệt kém: bã nặng truyền nhiệt kém, cần lượng lớn để cấp nhiệt cho nồi lò, điều dẫn đến giảm tuổi thọ nồi lò b) Thời điểm vớt bã nặng: Do dây chuyền sản xuất liên tục, nên việc tiến hành vớt bã nặng thực xuất lớp kẽm cát bám lên chi tiết thành vệt hạt Khi dừng lò phải vớt bã nặng c) Phương pháp vớt bã nặng: Bã nặng vớt tay Công nhân đứng gần nồi lò, dùng vá đưa sâu xuống đáy nồi lò múc bã nặng, sau kéo lên từ từ, chờ kẽm lỏng chảy hết, mang cho vào khuôn chứa sấy nóng khô Phương pháp vớt xỉ kẽm: Xỉ liên tục hình thành bề mặt kẽm lỏng do: - Quá trình ôxy hoá bề mặt kẽm lỏng tạo thành ôxit kẽm - Muối kẽm muối amôn bulông, đai ốc mamg qua từ bể trợ dung Nếu vớt liên tục tốn công, hao hụt kẽm nhiều màng xỉ hình thành Thông thường, sau – 10 lần nhúng, tiến hành vớt xỉ Thao tác vớt xỉ: - Hơ nóng gáo vớt xỉ cần gạt xỉ bề mặt kẽm lỏng - Dùng cần gạt xỉ đẩy xỉ đầu nồi lò - Vớt xỉ, gõ cần vào thành lò cho kẽm tách khỏi xỉ, cho vào khay Phát xử lý cố xảy lò kẽm: Nồi lò kẽm bị rách, nứt, rò rỉ thông thường khó phát a) Cơ chế phát triển vết nứt: Lúc đầu, nồi lò bị rạn nứt thủng lỗ nhỏ mối hàn, kẽm bắt đầu len lỏi tiết giọt nhỏ, gặp nhiệt độ buồng lò cao thành oxít kẽm bay tạo nên luồng khói trắng thoát ống khói Dưới áp lực kẽm lỏng (tùy thuộc vào vị trì nứt, rách, rò rỉ so với bề mặt kẽm lỏng mà áp lực lớn hay nhỏ), kẽm tương tác nhanh với nguyên tố Fe, Si làm bào mòn lỗ rò rỉ xé rách nhanh hơn, lúc lỗ hổng to, kẽm chảy mạnh b) Phương pháp quan sát: - Thường xuyên theo dỏi nồi lò qua lỗ quan sát đầu lò tình trạng khói thải ốùng khói (thường nhiệm vụ giao cho thợ lò) Khi quan sát thấy giọt kẽm bướu oxyt kẽm mặt nồi lò thấy khói trắng bốc vùng bị nứt, rách (ngoại trừ vết nứt, rách xảy đầu nồi lò), ống khói phải báo động - Dừng sản xuất, chuẩn bị múc kẽm khỏi nồi lò ... chuyển hướng sang mạ nhúng kẽm nóng cho bulơng phương pháp ly tâm Phạm vi, nội dung, hướng nghiên cứu đề tài: 8.1 Hướng nghiên cứu đề tài: + Nghiên cứu q trình mạ kẽm nhúng nóng cho Bulơng M24 x... rộng rãi Đề tài tiến hành nghiên cứu mạ kẽm nhúng nóng cho bulơng phương pháp ly tâm, tìm nhiệt độ nhúng, thời gian nhúng, lực ly tâm thiết bị ly tâm tối ưu để có lớp mạ kẽm chất lượng đảm bảo dung... TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu mạ kẽm nhúng nóng cho Bulơng phương pháp ly tâm II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ nhúng, thời gian nhúng, lực ly tâm thiết bị ly tâm đến độ