Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. Quá trình mạ Crôm
Hình 18: Sơ đồ hệ mạ.
Sau nhiều thí nghiệm khảo sát một số loại dung dịch mạ khác nhau, chúng tôi đã chọn dung dịch sunfat làm dung dịch mạ crôm trong suốt quá trình nghiên cứu. Thành phần các cấu tử cũng như các tham số của quá trình mạ được trình bày chi tiết trong bảng 6.
Cách pha chế dung dịch:
Cho nước cất hay nước mềm từ 3/5 đến 4/5 thể tích bể mạ, đun nóng đến 60- 700C, tính lượng CrO3 cần thiết cho vào bể sau đó khuấy đều dung dịch cho CrO3 tan hoàn toàn, rồi cho nước vào đúng mức quy định. Dung dịch phải để một ngày sau mới sử dụng. Nếu trong CrO3 có chứa H2SO4 (~ 0,4% ) cần phải trừ lượng này khi thêm cấu tử H2SO4 vào dung dịch mới pha.
Bảng 6: Thành phần dung dịch mạ và các tham số của quá trình mạ.
Thành phần, g/l Tham số mạ
CrO3 H2SO4 Đường ăn jc, A/dm2 Nhiệt độ, oC
Giá treo mẫu thép:
Giá treo phải đảm bảo không bị hoà tan trong axít crômic, vì vậy chúng tôi đã sử dụng nhựa mica làm giá treo.
- Giá treo phải thiết kế đơn giản, nhẹ, lấy và lắp chi tiết dễ dàng, vị trí đế thép lắp trên giá treo làm sao cho chất khí thoát ra dễ dàng.
- Trong hệ mạ của chúng tôi, vật đỡ giá treo đế thép cũng được làm bằng nhựa mica, có khe nằm ngang cho phép thay đổi khoảng cách giữa các điện cực một cách dễ dàng.
Lắp mẫu:
Đế thép được gá chặt với giá treo để tạo tiếp xúc tốt giữa mẫu và dây dẫn nối với điện cực bằng cách dùng ốc vít vặn chặt. Trong trường hợp mẫu không được gá chặt với giá thì sẽ bị rơi vào trong dung dịch trong khi mạ do tác động của sự khuấy trộn mạnh.
Anôt và catôt được lắp đặt sao cho có cùng độ cao trong dung dịch so với đáy bể mạ để sự phân bố từ trường được đồng đều. Ngoài ra, anôt và catôt đều có dạng hình chữ nhật.
Về khoảng cách giữa các cực, nói chung người ta thừa nhận khoảng cách giữa anôt và catôt càng lớn thì sự phân bố mật độ dòng điện trên các chi tiết nhỏ càng đều và càng ít sự cố. Trong điều kiện hệ mạ thí nghiệm thực tế dùng, chúng tôi thường lắp anôt và catôt cách nhau 10 cm. Mẫu ngập trong dung dịch 2 cm.
Tiến hành mạ:
Đế thép được làm nóng lên 500
C ngay trong bể mạ crôm hay trong bể hoạt hoá catôt. Trước khi mạ phải hoạt hoá catôt ngay trong bể crôm 0,5- 3 phút. Phải dùng dòng lớn gấp 2-3 lần dòng điện mạ bình thường trong 0,5- 1 phút đầu tiên. Khi đang mạ mà bị mất điện hay cần mạ tiếp crôm lên bề mặt crôm cho dày thêm thì phải đưa đế thép vào bể mạ đợi cho nóng lên bằng nhiệt độ dung dịch, và đổi chiều dòng điện trong 0,5 phút để hoạt hoá bề mặt rồi mới bắt đầu mạ với jc nhỏ và nâng dần lên đến giá trị 50 A/dm2. Thế đặt vào thường nằm trong khoảng 8- 12V. Nhiệt độ của bể mạ được giữ cố định trong suốt thời gian tiến hành mạ. Hệ mạ crôm và hệ thống giá treo mẫu chúng tôi sử dụng được trình bày trên hình 19 và hình 20.
Hình 19: Ảnh hệ mạ crôm.
Hình 20: Hệ thống giá treo mẫu mạ.
Nguồn điện 1
chiều Dung dịch mạ Crôm
Máy khuấy từ và gia nhiệt
Trong thời gian thực hiện đề tài này, chúng tôi đã gặp phải nhiều sự cố, hư hỏng của lớp mạ crôm, của hệ mạ điện. Qua các tài liệu tham khảo [2, 4] và dựa vào thực tế của quá trình tiến hành mạ crôm, chúng tôi có thể rút ra một số nguyên nhân gây sự cố và cách khắc phục như sau :
Bảng 7: Một số sự cố thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục.
Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục
Lớp mạ bị bong 1- Gia công bề mặt không tốt, vẫn còn màng dầu mỡ bám. 2- Dòng điện bị ngắt trong khi mạ.
3- Nhiệt độ và mật độ dòng thay đổi lớn.
1- Làm tốt, cẩn thận trong khâu gia công, làm sạch bề mặt.
2- Kiểm tra tiếp xúc của hệ thống dây nối với các điện cực. 3- Khống chế tốt nhiệt độ và mật độ dòng. Đế thép có chỗ không mạ crôm được
1- Anôt dẫn điện không tốt. 2- Mật độ dòng điện nhỏ. 3- Hàm lượng SO42- quá thấp hoặc quá cao.
1- Kiểm tra và làm sạch anôt 2- Tăng mật độ dòng điện. 3- Pha chế lại dung dịch vì chưa có thiết bị kiểm tra. Lớp mạ không bóng, bị xám 1- Hàm lượng SO42- thấp (so với CrO3 ). 2- Mật độ dòng điện hoặc nhiệt độ thấp. 1- Tăng hàm lượng SO42- để đạt được tỷ lệ quy định. 2- Tăng mật độ dòng điện hoặc nhiệt độ. Tốc độ kết tủa chậm Mật độ dòng thấp. Tăng mật độ dòng. Lớp mạ thô có hạt Mật độ dòng điện lớn. Tăng mật độ dòng điện.
Một số điều cần chú ý:
- Đảm bảo sự tiếp xúc điện tốt của hệ thống dây dẫn nối từ các điện cực tới nguồn.
- Độ bóng của lớp mạ thu được phụ thuộc vào mức độ bằng phẳng của bề mặt mẫu trước khi đem mạ. Vì vậy phải đánh bóng tốt đế thép trước khi mạ.
- Trong suốt quá trình mạ crôm có thoát ra một lượng khí H2 lớn, khí thoát ra thường kéo theo một lượng hơi có lẫn CrO3, gây khó thở và gây ô nhiễm mạnh không khí nơi làm việc đồng thời làm hao hụt CrO3. Vì vậy cần thiết phải bật máy hút khí trong quá trình mạ và thường xuyên kiểm tra thành phần dung dịch mạ.