- Tốc độ phát triển các mầm ấy.
b. nh h−ởng của các nhân tố
Ngoài chất làm bóng ra thành phần cơ bản khác của dung dịch mạ bóng giống nh− mạ niken mờ, các nhân tố ảnh h−ởng cũng giống nh− dung dịch mạ mờ, nh−ng nồng độ muối niken cao, giá trị pH thấp, hàm l−ợng chất đệm cao. Dùng mật độ dòng điện cao, dung dịch mạ bóng niken có chất hữu cơ, vì vậy dễ xuất hiện châm kim nh−ng không thể dùng chất ôxi hoá làm chất chống châm kim, bởi vì chất ôxi hóa có tác dụng phá hoại hợp chất hữu cơ. Trong dung dịch mạ
bóng th−ờng cho 0,1 – 0,2 g/l Natrilaurylsunfat làm chất chống châm kim, cũng có thể dùng ph−ơng pháp ( di động catốt) để chống châm kim và có thể dùng mật độ dòng điện cao. Khi mạ th−ờng sảy ra các sự cố nh− bảng 3.7. [6],[7]
Bảng 3.14. Những sự cố và ph−ơng pháp khắc phục khi mạ niken bóng
Hiện t−ợng Ngyên nhân và cách khắc phục
Lớp mạ dòn, rộp, mạ xong bị bóc ra
1) Chất làm bóng nhiều, xử lí điện phân 2) Tạp chất h−ũ cơ nhiều
3) Tạp chất kim loại nhiều, tuỳ từng tạp chất mà xử lí theo từng ph−ơng pháp
4) pH quá cao, hàm l−ợng H3BO3 thấp Độ bóng chỗ lõm kém
hoặc đen
1) Mật độ dòng điện thấp hoặc nhiệt độ cao 2) pH thấp
3) Tạp chất đồng, kẽm nhiều 4) Tạp chất hữu cơ nhiều
5) Hàm l−ợng chất làm bóng quá cao hoặc quá thấp
Lớp mạ châm kim
1) Natri laurylsunffat thấp 2) Chất làm bóng hữu cơ nhiều 3) Tạp chất sắt nhiều
4) ảnh h−ởng của bùn anốt, cần bao anốt
5) Lớp mạ trung gian hoặc lớp mạ nền có điểm rỗ Lớp mạ cháy
1) Hàm l−ợng niken sunfat hoặc axit boric thấp 2) Nhiệt độ thấp
3) pH quá cao
Lớp mạ phân lớp Ngắt điện trong quá trình mạ, kiểm tra mạch điện ,giá treo
Lớp mạ thô 1) Dung dịch có tạp chất hữu cơ, cần phải lọc 2) Dòng điện quá cao
Lớp mạ có độ bóng kém
1) Mật độ dòng điện nhỏ 2) Chất làm bóng ít
Tác dụng làm bằng không tốt
1) Hàm l−ợng niken thấp 2) Nhiệt độ thấp
3) Mật độ dòng điện nhỏ Hiệu suất dòng điện
thấp, lớp mạ màu đen
Trong dung dịch có gốc nitrat hoặc crôm hoá trị 6
3.3.2.4. Mạ niken nhiều lớp
Mạ niken 2 lớp có 2 lớp mạ, lớp mạ mờ và lớp mạ bóng hay là lớp mạ nửa bóng nửa không bóng, độ dày lớp mạ đầu tiên bằng 75 – 85 % tổng độ dày lớp mạ. Do cấu tạo và hàm l−ợng l−u huỳnh trong mỗi lớp khác nhau, điện thế tiêu chuẩn của lớp mạ thứ 2 âm hơn so với lớp mạ thứ nhất mấy chục milivon, vì vậy lớp mạ thứ 2 là lớp mạ anốt so với lớp mạ thứ 1. Vì vậy nâng cao đ−ợc tính chống gỉ, bảo vệ kim loại nền không bị ăn mòn.
Mạ niken 3 lớp thì lớp mạ thứ 1 là lớp mạ lẫp lỗ kim loại nền có độ dày 0,5 – 2 micrôm, thành phần và chế độ làm việc của dung dịch mạ niken lẫp lỗ nh− bảng 3 - 10. Dung dịch này cũng giống nh− dung dịch mạ bóng nh−ng cho thêm chất phi kim loại ở thể rắn, có độ hạt nhỏ ( đ−ờng kính < 0,5 micron ),
Hàm l−ợng những chất nhỏ phi kim loại trong lớp mạ chiếm khoảng 2 – 3%, hình thành tổ chức kim loại niken và phi kim loại sít kín, làm giảm độ xốp lớp mạ,.
3.3.3. Phân loại lớp mạ.
Nhờ ph−ơng pháp mạ xoa, ng−ời ta có thể tạo ra đ−ợc một số lớp mạ có tính chất khác nhau.
3.3.3.1. Lớp mạ bảo vệ.
Nhiệm vụ chủ yếu của lớp mạ này là bảo vệ kim loại nền khỏi bị ăn mòn trong môi tr−ờng sử dụng. Lớp mạ bảo vệ không chỉ cách ly kim loại nền khỏi bị tác dụng của môi tr−ờng xung quanh mà còn có tác dụng bảo vệ điện hoá kim loại nền. Căn cứ vào cơ chế ăn mòn điện hoá ng−ời ta chia lớp mạ bảo vệ thành lớp mạ anot và lớp mạ catot.
- Lớp mạ anot là lớp mạ mà kim loại mạ có điện thế âm hơn điện thế điện thế kim loại nền trong môi tr−ờng ăn mòn, lớp mạ anode phổ biến trong thực tế: lớp mạ kẽm, thiếc lên thép. Trong n−ớc tự nhiên, lớp mạ kẽm thay thiếc sẽ đóng vai trò anode so với thép trong các pin ăn mòn.
- Lớp mạ catot là lớp mạ mà kim loại mạ có điện thế d−ơng hơn điện thế của kim loại nền trong môi tr−ờng ăn mòn. Lớp mạ đồng thau, niken, crôm bạc, vàng trên thép là những lớp mạ catot. Lớp mạ catot bảo vệ có hiệu quả kim loại nền nếu lớp mạ liên tục không bong tróc, nứt nẻ hoặc có lỗ xốp.
3.3.3.2. Lớp mạ trang trí.
Lớp mạ có màu sắc đẹp, bóng, sáng, hấp dẫn thị hiếu và giữa đ−ợc vẻ đẹp trong một thời gian dài cho các thiết bị máy móc, dụng cụ, đồ trang sức, nữ trang Ta không thể dùng lớp mạ kẽm, thiếc để làm lớp mạ trang trí bề mặt bóng sáng ban đầu của chúng sẽ biến đổi nhanh chóng. Nói chung lớp mạ anode không bao giờ đ−ợc sử dụng làm lớp mạ trang trí. Chỉ có một số mạ catot mới đ−ợc chọn làm lớp mạ trang trí.
3.3.3.3 Lớp mạ kỹ thuật.
- Lớp mạ làm phục hồi các trục, các chi tiết mài mòn. - Lớp mạ làm tăng độ bền chống ma sát ổ trục.
- Lớp mạ làm tăng độ cứng, độ bóng g−ơng (g−ơng đèn pha). - Lớp mạ xốp để thấm dầu, chốngma sát.
- Lớp mạ tổ hợp điện hoá. 3.3.4 đánh giá chất l−ợng lớp mạ
3.3.4.1. Các thông số đánh giá chất l−ợng
Chất l−ợng của lớp mạ phụ thuộc đồng thời vào tổng hợp nhiều yếu tố nh−: nồng độ dung dịch và tạp chất, các phụ gia bóng, san bằng, thấm −ớt, độ pH, nhiệt độ, mật độ dòng điện, hình dạng của vật mạ, của anot và chế độ thuỷ động của dung dịch v.v... vì vậy muốn điều khiển chất l−ợng lớp mạ phải khống chế đồng thời cả dung dịch mạ lẫn cách thức mạ. Nh−ng quan trọng nhất vẫn là dải
mật độ dòng điện thích hợp trong dải đó sẽ cho lớp mạ đạt chất l−ợng tốt: bóng, không gai nhám, cấu trúc đồng đều v.v…
Để đánh giá chất l−ợng lớp phủ sau khi mạ có đạt yêu cầu đặt ra hay không, ng−ời ta căn cứ vào những yếu tố sau:
- Độ cứng lớp mạ: Đại diện khả năng ( diện tích lún bề mặt) khi chịu lực ép tác động.
- Độ mài mòn: Là l−ợng kim loại bị mất mát trong quá trình mài mòn. L−ợng kim loại mất nhiều khi mài thì khả năng chịu mài mòn kém và ng−ợc lại.
- Độ bám dính: Khả năng liên kết chặt giữa lớp mạ và vật liệu nền khi chịu lực kéo, sé, đột hoặc bẻ v.v…
- Độ xốp : Tỷ lệ phần trăm của khoảng không trong lớp mạ.
- Khả năng chống ăn mòn hoá học: Sự chống lại đ−ợc oxy hoá, ăn mòn phá huỷ do môi tr−ờng hoặc các chất hoá học.
- Chiều dày lớp mạ:
- Độ nhám bề mặt: Là hiệu số chiều cao giữa các điểm lồi và điểm lõm trên bề mặt. Ng−ời ta th−ờng đánh giá độ nhám qua thông số Ra:
Ra: Giá trị trung bình các khoảng cách kể từ đ−ờng trung bình đến các điểm lồi và các điểm lõm trên bề mặt.
Giữa độ nhám bề mặt nền tr−ớc khi mạ và chiều dày lớp mạ có quy định sau: Độ nhám bề mặt phải nhỏ hơn 1/3 chiều dày lớp mạ bảo vệ.
Để mạ bảo vệ và mạ đặc biệt cần Ra < 40 àm. Để mạ bảo vệ trang sức, yêu cầu Ra < 2,5 àm.
3.3.4.2. Cơ sở lý thuyết về các ph−ơng pháp kiểm tra lớp mạ a. Kiểm tra chiều dày lớp mạ
Chiều dày của lớp mạ δ có thể các định bằng ph−ơng pháp phá hủy lớp mạ và các ph−ơng pháp không phá hủy lớp mạ.
- Một số ph−ơng pháp kiểm tra chiều dày lớp mạ :
+ Bắn dung dịch kiểm tra để hòa tan lớp mạ, chiều dày của lớp mạ sẽ tỷ lệ với thời gian t và hệ số hòa tan kim loại K:
δ = t.K (àm)
+ Nhỏ dung dịch kiểm tra có tác dụng hòa tan kim loại mạ, giữ giọt dung dịch độ 1 phút, lau sạch, kiểm tra rồi lại nhỏ tiếp đến khi xuất hiện kim loại nền. Chiều dày lớp mạ δ đ−ợc tính theo số giọt giỏ n và hệ số K theo nhiệt độ
δ = (n – 0,5)K, (àm )
Sự biến đổi của hệ số K ở 15 – 250C đối với kim loại Ni, Cu, Zn, Ag và các dung dịch kiểm tra đ−ợc trình bày ở bảng 3.15 d−ới đây.
Bảng 3 .15. Sự thay đổi của hệ số K ở nhiệt độ 12 - 250C
Nhiệt độ, 0C Kim loại mạ
15 20 25 Dung dịch kiểm tra, g/l
Ni 0,61 0,70 0,75 FeCL3. 6H2O CuSO4.5H2O CH3COOH 150 100 250 Cu 0,98 1,08 1,20 AgNO3 44 Zn 1,01 1,24 1,45 KI I2 200 100 Ag 1,1 1,1 KI I2 400 180
+ Dùng kính hiển vi đo chiều dày lớp mạ đ−ợc cắt ngang. Ph−ơng pháp này đòi hỏi khâu chuẩn bị mẫu phá phức tạp.
+ Kiểm tra bằng ph−ơng pháp từ tr−ờng