Ứng dụng công nghệ mạ điện trong cơ khí đối với chi tiết dạng trục
MỤC LỤC
Ứng dụng của mạ ủiện trong cơ khớ 1. Lịch sử phỏt triển mạ ủiện
+ Chỗ có xu hướng mạ đắp quá dày hoặc mật độ dòng điện quá cao (cháy) cần phải đặt thêm các catốt phụ (catot giả) hay đặt các tấm chắn cách. điện để bố trí lại đường điện đi trong dung dịch. + Dung dịch mạ gồm có muối dẫn điện, hợp chất chứa ion kim loại sẽ kết tủa thành lớp mạ,. + Catốt dẫn điện, chính là vật cần đ−ợc mạ. + Anốt dẫn điện, có thể tan hoặc không tan. + Bể chứa bằng thép, thép lót cao su, polyprotylen, polyvinyclorua, chịu. đ−ợc dung dịch mạ. + Nguồn điện một chiều, thường dùng máy chỉnh lưu dòng điện xoay chiều. Những điều này phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm và sự khéo léo của ng−ời thợ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .. Cơ chế tạo thành lớp mạ điện. a) Điều kiện xuất hiện tinh thể. Lớp mạ điện có cấu trúc tinh thể rất điển hình, vì thế trong quá trình khử catôt các kim loại đ−ợc gọi là quá trình điện kết tủa mà trong thực tế gọi là mạ điện. Lớp mạ có tinh thể càng mịn xếp chặt xít thì chất l−ợng càng cao. Quá trình kết tinh từ dung dịch đ−ợc quyết định bởi 2 yếu tố chính : tốc độ tạo mầm tinh thể và tốc độ phất triển các mầm ấy. Tốc độ tạo mầm lớn thì tinh thể nhỏ mịn và chặt sít. Tốc độ tạo mầm chậm thì tinh thể sẽ thô, to và xốp. b) Quá trình hình thành tinh thể và tổ chức tinh thể. Dung dịch mạ th−ờng là một hỗn hợp khá phức tạp gồm ion kim loại mạ, chất điện ly (dẫn điện) và các chất phụ gia nhằm đảm bảo thu. đ−ợc lớp mạ có chất l−ợng và tính chất mong muốn. D−ới đây sẽ xem xét vai trò của từng chất. a)Dung dịch muối đơn. Thành phần chính của của dung dịch này là muối của các axit vô cơ, hoà tan nhiều trong n−ớc và phân ly hoàn toàn trong dung dịch và trở thành các ion tự do. Vì vậy khi điện phân bình th−ờng thì:. - Do nồng độ cation phóng điện lớn nên phân cực nồng độ không lớn lắm - Do cation chỉ bị vỏ hydrat hoá liên kết yếu, nên phân cực hoá học cũng tương đối bé. Cho nên nếu không có biện pháp gì đặc biệt, chúng sẽ phóng điện với phân cực catot bé,và cho lớp mạ thô, dày mỏng không đồng đều. Dung dịch đơn thường dùng để mạ với tốc độ cao cho các vật có hình thù đơn giản. b) Dung dịch muối phức. Nếu cho chất tạo phức vào để làm cho điện thế oxy hoá - khử của đồng trở nên mạnh hơn của sắt thì khả năng nhiệt động xảy ra ở phản ứng (1.7) không còn nữa. Phức chất dùng để thay thế cũng đ−ợc dùng để thay đổi độ nghiêng Tafel của phản ứng khử kim loại nhằm cải thiện khả năng phân bố cho dung dịch mạ. Chất tạo phức thông dụng nhất trong công nghệ mạ điện là các ion xyanua, hydro và sunfamat. Chất tạo phức có vai trò làm hoà tan vì chúng ngăn cản. đ−ợc sự thụ động anốt. đ) Phụ gia hữu cơ.
Đó là điều không dễ dàng trả lời một cách rành rọt cho mọi tr−ờng hợp.Tuy nhiên vẫn có thể khái quát những điều có liên quan đến việc sử dụng phụ gia này như sau: Các chất hữu cơ thường dùng có khả năng hấp thụ lên bề mặt catot, và có tr−ờng hợp chất hữu cơ bị giữ lại trong kết tủa, đặc biệt là khi mạ các kim loại có năng l−ợng bề mặt lớn (điểm nóng chảy cao). Một số chất đ−ợc dùng để tạo ra các tính chất đặc biệt cho lớp mạ (ứng xuất là do mạng tinh thể bị xô lệch) nên đ−ợc gọi là chất giảm ứng xuất. - Chất thấm −ớt: Phản ứng phụ th−ờng gặp trên catôt là 2H+ + 2e = H2- Nếu bọt khí hyđrô thoát ra bám lâu trên bề mặt catốt sẽ cản trở quá trình mạ ở chân, bọt sẽ gây rỗ, châm kim và giòn hydro do chúng thấm vào kim loại. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .. 19 Chất này đ−ợc cho vào để thúc đẩy tạo các bọt khí, bọt hydro mau chóng tách khỏi bề mặt điện cực. Chất thấm −ớt hay dùng là ankylsunfat, r−ợu êtylic.. e) Chất chống thụ động. Đa số quá trình mạ đều dùng anôt hoà tan để giữ nồng độ kim loại mạ trong dung dịch không bị nghèo đi do chúng đ> giải phóng trên catôt. Hiện t−ợng bất lợi hay gặp là anôt bị thụ động, khi đó trên bề mặt anốt bị phủ một lớp muối, lớp hyđrô xyt, hoặc ô xit khó tan. Lớp này che kín một phần hay toàn bộ bề mặt anôt làm cho diện tích hoạt động của anốt bị thu hẹp , phân cực anốt tăng lên, dẫn đến thoát oxy trên anôt làm cho anôt thụ động trầm trọng hơn. Để khắc phục cho vào dung dịch mạ chất chống thụ động anôt. Các chất này có chứa ion CL- nếu mạ Ni, mạ Cu dùng chất chứa ion CN-.. Phân bố chiều dày lớp mạ. Một trong những nhiệm vụ quan trọng của kỹ thuật mạ điện là làm cho lớp mạ dày đều trên toàn bộ bề mặt catôt. Để giải quyết vấn đề này ta khảo sát các yếu tè sau:. a) .Phân bố dòng điện. Mạ điện nhiều khi phải dùng đến các dung dịch kim loại nặng, kim loại chuyển tiếp có nồng độ cao, các hợp chất Xyanua…Để bảo vệ môi trường nên cố gắng hạn chế sử dụng các dung dịch quá độc hại, mặt khác các xưởng mạ phải có bộ phận để xử lý nước thải để thu lại các ion kim loại và các chất độc.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cứu
Có rất nhiều phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng lớp mạ: kiểm tra bề mặt ngoài lớp mạ, kiểm tra độ bám chắc của lớp mạ lên lớp nền, kiểm tra. Những chi tiết phải làm lại là những chi tiết có bề mặt lớp mạ không đạt yêu cầu, phải tẩy lớp mạ hỏng và mạ lại và loại không phải tẩy lớp mạ nh−ng phải gia công tiếp những nguyên công sau mạ nh− đánh bóng. Ngoài ra độ gắn bám còn phụ thuộc vào thành phần dung dịch, chế độ làm việc, hệ số gi>n nở vì nhiệt của kim loại nền và kim loại mạ.
+ Mẫu mạ đ−ợc kẹp trên êtô, dùng dũa dũa đi cạnh lớp mạ, cho đến khi tạo thành góc 450 với bề mặt lớp mạ, kim loại nền lộ ra mà lớp mạ không bị bong. + Dùng dao nhỏ vạch ngang, dọc trên bề mặt chi tiết cho tới khi tới kim loại nền, số lần vạch cự ly vạch không hạn chế, quan sát lớp mạ không có hiện t−ợng bong. + Chi tiết mạ đ−ợc đ−a vào lò nung, gia nhiệt trong thời gian 0,5 – 1 giờ, sau đó làm nguội trong không khí hoặc ở nhiệt độ thường, lớp mạ không bị bong ra và không bị rộp.
Ph−ơng pháp hoá học bao gồm những ph−ơng pháp nh−: ph−ơng pháp dòng chảy, ph−ơng pháp hoà tan, ph−ơng pháp nhỏ giọt, và ph−ơng pháp điện l−ợng. Kiểm tra độ bền ăn mòn của lớp mạ để đánh giá chất l−ợng lớp mạ như độ xốp, độ dày và chất lượng gia công bề mặt trước khi mạ và sau khi mạ, so sánh độ bền ăn mòn trong khí quyển. Trong những phương pháp kiểm tra độ bền ăn mòn thì phương pháp kiểm tra độ bền ăn mòn bằng phương pháp phun nước muối là được rộng r>i nhất.
Sử dụng ph−ơng pháp hull cho ta kết quả nhanh, tổng hợp và đồng thời nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ: nồng độ dung dịch, mật độ dòng điện, các chất phụ gia, tạp chất, pH, nhiệt độ. Trong luận văn này chỉ hạn chế nghiên cứu khả năng ứng dụng bảng chắn phi kim và ứng dụng katốt phụ để nâng cao độ đồng đều của lớp mạ. Độ bám lớp mạ: Ngay sau khi mạ dùng dũa để thử sau đó lắp chi tiết vào máy để chạy sau đó tháo ra và kiểm tra xem có chỗ nào bị bong không.
Để đánh giá độ đồng đều lớp mạ chúng tôi sử dụng hai hệ số: K(hệ số. đồng đều dựa vào lớp mạ dầy nhất và nhỏ nhất) và KTB (hệ số đồng đều dựa vào lớp mạ nhỏ nhất và chiều dầy lớp mạ trung bình).
