nghiên cứu chế tạo dung dịch crom dùng trong công nghệ mạ xoa tại việt nam

luận văn thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ----------      ---------- TRẦN NHẬT TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DUNG DỊCH MẠ CRÔM DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ MẠ XOA TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: TS. HOÀNG VĂN CHÂU HÀ NỘI - 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam đoan đây là phần nghiên cứu và thể hiện luận án tốt nghiệp của riêng tôi, không sao chép các đồ án khác, nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của nhà trường đề ra. Hà Nội, ngày tháng năm 2011 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Nhật Trường Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập, nghiên cứu cũng như trong thời gian hoàn thành đề tài, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được sự chỉ bảo tận tình của các Thầy, Cô giáo trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, sự giúp đỡ nhiệt tình của các cô chú, anh chị trong Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia Công nghệ Hàn và Xử lý bề mặt, các anh chị trong lớp Cơ khí nông nghiệp K18 và người thân trong gia đình tôi để tôi hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp này. Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Hoàng Văn Châu đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn sự góp ý chân thành của các Thầy, Cô giáo bộ môn Công nghệ cơ khí, Khoa Cơ – Điện trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2011 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Nhật Trường Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các bảng biểu vii Danh mục các hình vẽ viii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 3 1.2. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MẠ XOA TRÊN THẾ GIỚI 9 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MẠ XOA TẠI VIỆT NAM 11 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 12 KẾT LUẬN CHƯƠNG I 12 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, 13 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 13 2.1.1. Dung dịch mạ xoa, sản phẩm mạ 13 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu 13 2.1.3. Nội dung nghiên cứu 13 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 13 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 14 2.3. PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA 14 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 15 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… iv CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ MẠ XOA, MẠ CRÔM 16 3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 3.1.1. Cơ sở lý thuyết mạ điện hóa 16 3.1.2. Cơ chế của quá trình mạ điện 17 3.1.3. Phân loại lớp mạ 18 3.1.4. Một số yếu tố ảnh hưởng 18 3.1.4.1 Ảnh hưởng của độ pH 18 3.1.4.2 Ảnh hưởng của sự phân cực 19 3.1.4.3 Ảnh hưởng của điện áp 20 3.1.4.4. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện 20 3.2. CÔNG NGHỆ MẠ XOA 21 3.2.1. Công nghệ mạ xoa 21 3.2.2. Thiết bị mạ xoa 23 3.2.3. Vật liệu dung dịch mạ xoa 24 3.2.4. Một số ví dụ ứng dụng của mạ xoa 26 3.3. MẠ CRÔM 33 3.3.1. Tính chất vật lý của crôm 33 3.3.2. Dạng tồn tại 35 3.3.3. Các ứng dụng của crôm 36 3.3.4. Các kiểu mạ crôm 37 3.3.4.1 Mạ crôm trang trí 38 3.3.4.2 Mạ crôm cứng 38 3.3.5. Tẩy lớp mạ crôm không đạt yêu cầu 39 3.3.6. Mạ crôm (VI) 40 3.3.6.1 Đặc điểm 40 3.3.6.2 Dung dịch mạ crôm (VI) tiêu chuẩn 41 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… v 3.3.7. Mạ crôm (III) 44 3.3.7.1 Đặc điểm 44 3.3.7.2 Lợi ích của mạ crôm (III) 45 3.3.7.3 Những khó khăn gặp phải 46 3.3.7.4 Dung dịch mạ crôm (III) 47 3.3.8. So sánh mạ crôm (VI) và crôm (III) 50 3.4. ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI 54 3.4.1. Sự cần thiết của crôm 55 3.4.2. Sự hấp thụ, phân bố và bài tiết 55 3.4.3. Chất độc hại 57 3.4.3.1 Tác nhân gây ung thư 60 3.4.3.2 Tác nhân gây đột biến 60 KẾT LUẬN CHƯƠNG III 61 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 62 4.1. THIẾT BỊ MẠ XOA 62 4.1.1. Bộ nguồn di động 62 4.1.2. Hệ thống bơm, lọc và gia nhiệt dung dịch mạ 62 4.1.3. Điện cực dương 64 4.1.4. Một số trang thiết bị phụ trợ 66 4.2. CÁC DỤNG CỤ SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO DUNG DỊCH MẠ XOA 67 4.2.1. Cân điện tử 67 4.2.2. Dụng cụ pha chế dung dịch 68 4.2.3. Nhiệt kế 68 4.3. PHA CHẾ DUNG DỊCH 68 4.3.1. Thành phần dung dịch mạ xoa 68 4.3.1.1. Muối amoni crôm ôxalat 69 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… vi 4.3.1.2. Muối amoni axêtat 69 4.3.1.3. Muối bari axêtat 69 4.3.1.4. Axit ôxalic 70 4.3.1.5. Muối natri phốtphat 70 4.3.1.6. Muối amoni sunphat 70 4.3.2. Cách thức pha chế 70 4.3.3. Điều kiện làm việc của dung dịch mạ 71 4.4. MẠ THỬ NGHIỆM TRÊN MẪU 72 4.4.1. Kiểu mẫu 72 4.4.2. Chuẩn bị mẫu 73 4.4.2.1. Gia công cơ khí 73 4.4.2.2. Tẩy rửa điện hóa và hoạt hóa bề mặt mẫu 73 4.5. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ MẠ XOA CRÔM (III) TRÊN NỀN THÉP CÁCBON 74 4.6. CÁC THÍ NGHIỆM THỰC HIỆN 75 4.7. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 76 4.8. BÀN LUẬN VỀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 79 KẾT LUẬN CHƯƠNG IV 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 1 KẾT LUẬN 82 2 KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 A TIẾNG VIỆT 84 B TIẾNG ANH 84 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Tên Bảng Trang 1.1 Một số ứng dụng điển hình của mạ xoa 9 3.1 Các hợp chất hữu cơ bổ sung cho dung dịch mạ crôm 25 3.3 So sánh mạ crôm (VI) và (III) 50 3.4 Các thông số công nghệ của mạ crôm (VI) và (III) 51 3.5 So sánh chi phí mạ crôm (VI) và (III) 52 3.6 Ảnh hưởng tiêu cực của crôm (VI) và tích của crôm (III) đến cơ thể người 54 4.1 Quy trình công nghệ mạ xoa crôm trên nền thép cácbon 74 4.2 Các thử nghiệm trên mẫu 75 4.3 Chiều dày lớp mạ thu được 77 4.4 Độ nhám của lớp mạ 79 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Tên hình Trang 1.1 Mạ đồng lên kim loại Me trong dung dịch CuSO 4 3 1.2 Mạ niken 4 3.1 Sơ đồ mạ điện 17 3.2 Sơ đồ mạ xoa 21 3.3 Mạ xoa 22 3.4 Phục hồi trục thủy lực xe nâng 26 3.5 Phục hồi ổ đỡ hình yên ngựa 26 3.6 Phục hồi động các phần của động cơ điện 27 3.7 Phục hồi trục dẫn động chính tàu thủy 27 3.8 Phục hồi ổ bi máy phát bị mòn bằng niken 28 3.9 Piston máy bay được mạ xoa một lớp đồng 28 3.10 Con lăn được mạ bạc tại chỗ 29 3.11 Công nghiệp khai khoáng 30 3.12 Công nghiệp khai thác dầu 30 3.13 Phục hồi con lăn hút 31 3.14 Phục hồi con lăn máy sấy 31 3.15 Phục hồi khuôn với lớp mạ niken 32 3.16 Một số ví dụ về mạ trang trí 33 3.17 Các ứng dụng của crôm và hợp chất của nó 37 4.1 Bộ nguồn di động 62 4.2 Hệ thống bơm, lọc và gia nhiệt 63 4.3 Bơm nhu động 63 4.4 Điện cực dạng cần và dạng phẳng nhỏ 64 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… ix 4.5 Điện cực bán nguyệt 64 4.6 Điện cực tròn 65 4.7 Điện cực vành khuyên 65 4.8 Điện cực phẳng 65 4.9 Đầu quay 66 4.10 Cánh tay dao động 66 4.11 Thiết bị quay anốt 67 4.12 Cân điện tử Precisa 67 4.13 Các dụng cụ dùng để đựng hoá chất 68 4.14 Nhiệt kế 68 4.15 Dung dịch mạ xoa 71 4.16 Bản vẽ mẫu thử nghiệm 72 4.17 Máy Elcometer 76 4.18 Các vị trí đo 76 4.19 Mẫu 1÷5 77 4.20 Đồ thị kết quả đo mẫu 1÷5 78 4.21 Mẫu 6÷10 78 4.22 Đồ thị kết quả đo mẫu 6÷10 78 . là: Nghiên cứu chế tạo dung dịch mạ Crôm dùng trong công nghệ mạ xoa tại Việt Nam để mạ xoa trở nên hoàn thiện hơn cũng như được sử dụng rộng rãi hơn trong. 3.2. CÔNG NGHỆ MẠ XOA 21 3.2.1. Công nghệ mạ xoa 21 3.2.2. Thiết bị mạ xoa 23 3.2.3. Vật liệu dung dịch mạ xoa 24 3.2.4. Một số ví dụ ứng dụng của mạ xoa