III. ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn
2. ý nghĩa thực tiễn
3.3.1. Các dung dịch mạ Crôm
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 43
- Dung dịch gồm hai phần tử : CrO3 và H2SO4, CrO3 có thể dùng với nồng độ thay đổi trong một khoảng rất rộng từ 150 g/l đến 400g/l vẫn không ảnh h−ởng gì nhiều đến dáng vẻ bên ngoài của lớp mạ . Nồng độ lớn cho lớp mạ ít cứng, hiệu suất dòng điện và khả năng phân bố thấp. Nồng độ lo>ng cho lớp mạ rất cứng, hiệu suất dòng điện và khả năng phân bố cao.H2SO4 đ−ợc dùng để cung cấp anion hoạt hoá SO42-. Nồng độ H2SO4 cao có xu h−ớng cho kết tủa bóng, tinh thể nhỏ, nồng độ thấp cho kết tủa xám, kém chất l−ợng, nh−ng cả hai tr−ờng hợp này đều làm giảm hiệu suất dòng điện.
- Tỷ lệ nồng độ giữa hai cấu tử này là tốt nhất là CrO3/H2SO4 = 100/1 lúc đó lớp mạ sẽ bóng sáng nhất, cho hiệu suất dòng điện là cao nhất ( 12-18 % ), khả năng tạo phân bố lớn nhất. Tỷ lệ 70/1 đến 80/1 cho lớp mạ cứng nhất là mạ ở
nhiệt độ cao nh−ng không sáng bóng, ở các tỷ lệ khác cho dòng điện rất thấp, lớp mạ dễ bị lỏi, có nhiều dấu chấm nâu, đen , thậm chí không mạ đ−ợc. - Dung dịch vạn năng còn gọi là dung dịch tiêu chuẩn, đ−ợc dùng rộng r>i nhất, để mạ Crôm trang sức, mạ Crôm bảo vệ, mạ Crôm cứng. Hiệu suất dòng điện 12-14%. Chúng có nồng độ trung bình, có độ dẫn điện thấp nên đòi hỏi điện thế cao mới đạt đ−ợc mật độ dòng điện yêu cầu, th−ờng điện thế tại bể là 8 -10V. Khả năng phân bố trung bình, khoảng nhiệt độ và Dc làm việc rộng, thành phần dung dịch ít biến động.
- Dung dịch lo>ng chỉ dùng mạ Crôm cứng, chống mài mòn. Hiệu suất dòng điện 13-15%. Khả năng phân bố cao nhất, thành phần dung dịch biến động nhanh chóng trong quá trình làm việc.
- Dung dịch đặc chỉ dùng để mạ bóng để bảo vệ, trang sức. Hiệu suất dòng điện 8-10%. Khả năng phân bố thấp. Khoảng nhiệt độ và Dc làm việc rộng và thành phần dung dịch ổn định trong quá trình mạ.
- Hai yếu tố ảnh h−ởng rất mạnh đến quá trình làm việc của bể mạ Crôm là: mật độ dòng điện và nhiệt độ. Chúng có liên hệ chặt chẽ với nhau, yếu tố này thay đổi thì yếu tố kia cũng phải thay đổi theo. Khi tăng nhiệt độ
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 44
dung dịch sẽ làm giảm hiệu suất dòng điện, thu hẹp khoảng Dc làm việc, tăng độ bay hơi dung dịch, do đó cần phải tăng Dc lên để giữ quá trình mạ đ−ợc bình th−ờng. Ngoài ra mạ ở nhiệt độ cao sẽ giảm độ cứng của lớp mạ Crôm ứng với mỗi nhiệt độ của dung dịch có một ng−ỡng Dc tối thiểu và kết tủa Crôm chỉ xảy ra khi dùng mật độ dòng điện lớn hơn ng−ỡng đó. Nhiệt độ càng cao ng−ỡng này càng lớn. Khả năng phân bố có khá hơn khi tăng nhiệt độ dòng điện lên. Ion Cr3+ tự sinh ra từ catôt nếu khi dung dịch chứa từ 2 - 6g/l.Cr3+ thì không có ảnh h−ởng tới tính chất lớp mạ, ng−ợc lại còn làm tăng hiệu suất dòng điện lên một chút. Nh−ng khi nồng độ Cr3+ lớn hơn sẽ làm tăng độ nhớt và giảm độ dẫn điện của dung dịch khiến cho khoảng Dc cho lớp mạ bóng bị thu hẹp lại. Khi nồng độ Cr3+ lên đến 15- 20g/l , lớp mạ sẽ giòn, xám đen giống nh− thiếu anion SO42- hay khi mạ ở nhiệt độ quá thấp.
- Tạp chất Sắt có nồng độ từ 8-10 g/l trở lên cũng gây tác hại nh− Cr3+, khi nồng độ quá lớn, đồng thời còn làm mờ và chấm nâu trên lớp mạ. Ion Cu cũng có tác hại t−ơng tự. Tạp chất NO3 rất có hại cho bể Crôm, chỉ cần 0,1- 0,2 g/l đ> làm kết tuả bị mờ xỉn.
- Thay đổi chế độ điện phân hoàn toàn có thể tạo ra các kiểu lớp mạ Crôm khác nhau có tính chất khác nhau và do đó có những phạm vi ứng dụng khác nhau (Bảng 1.4).
- Để ổn định nồng độ SO42- có thể cho d− muối khó tan SrSO4 vào dung, phần đ> tan cho nồng độ SO42- đúng yêu cầu của dung dịch mạ Crôm lo>ng, phần d− ch−a tan nằm trong dung dịch, lúc nào cũng sẵn sàng tan ra để bù SO42- cho dung dịch mỗi khi nồng độ của nó bị giảm, vì vậy chúng đ−ợc gọi là dung dịch tự điều chỉnh.
- Thêm các phụ gia hữu cơ vào dung dịch mạ Crôm cho phép tăng hiệu suất dòng điện, tăng độ bóng, tăng khả năng phân bố, ổn định chế độ làm việc cho bể mạ. Phụ gia cho bể mạ Crôm vạn năng là Metyl xanh1- 5g/l, axit Galic
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 45
0,5-3g/l, Sunfanylamit7-10g/l. Phụ gia cho bể mạ Crôm tự điều chỉnh là Natri pyriddinsunfonat 50 g/l…
- Để giảm bay hơi và mất dung dịch hút theo khí thông gió nên cho vào dung dịch chất giảm sức căng bề mặt ngoài nh− chế phẩm có tên cromin (2-3g/l), cromocsan(0,15g/l) hay mistrol(0,6g/l). Hoặc thả một lớp vật nổi trên mặt Polyetylen, Polystirol và các loại Polyme khác.
b). Mạ Crôm từ dung dịch có anion F-
- Mạ Crôm từ dung dịch chứa F - có những −u điểm so với dung dịch chứa SO42- là có thể mạ Crôm ở nhiệt độ phòng, khả năng phân bố và khả năng mạ sâu tốt hơn, ng−ỡng Dc tối thiểu thấp hơn, tức có thể mạ ở mật độ dòng điện rất thấp (0,5-2 A/dm2), hiệu suất dòng điện cao hơn.
- Do làm việc đ−ợc ở nhiệt độ phòng nên cho phép mạ Crôm trong thùng quay hay chum quay từ dung dịch này.
Vì dung dịch chứa anion F- có tính ăn mòn cao, nên bể chứa phải bọc lót bằng chất dẻo, không dùng chì, anot phải dùng hợp kim Pb - Sb (1-8%) hay Pb- Sn(4-6%). Anot Pb dễ sinh ra chất chì florua bao phủ làm tăng điện trở lên. Lớp mạ thu đ−ợc từ dung dịch chứa anion có F- có độ cứng thấp, có độ đàn hồi cao và có thể mạ bóng đ−ợc.
c) Mạ Crôm từ dung dịch có các anion S042- và SiF62-
- Dung dịch chứa đồng thời hai nhóm anion SO42- và SiF62- đ> làm tăng khoảng nhiệt độ và mật độ dòng điện cho lớp mạ bóng lên, làm tăng khả năng phân bố và trong một số tr−ờng hợp cụ thể còn tăng đ−ợc năng suất mạ crôm lên.
- Điểm nổi bật của dung dịch này là thành phần của nó luôn ổn định nhờ dùng d− các muối khó tan chứa các anion ấy nên cũng thuộc loại dung dịch tự điều chỉnh.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 46
- Khác với mạ Crôm bình th−ờng, axit Crômic trong dung dịch Tetracromat đ> đ−ợc trung hoà bằng NaOH và Crôm trong dung dịch tồn tại ở dạng Natri tetracromat Na2Cr4O13 . Dung dịch này đ−ợc dùng để mạ Crôm bảo vệ trang sức.
- Dung dịch Tetracromat vận hành ở nhiệt độ th−ờng, kết tủa có màu xám nh−ng rất dễ đánh bóng để đạt độ bóng rất cao, lớp mạ mềm dẻo, không có lỗ sút, có thể mạ dầy trên 20àm để thay cho hệ mạ bảo vệ, trang sức nhiều lớp Cu -Ni- Cr. Dung dịch này không xâm thực nên cho phép mạ trực tiếp lên đồng thau và hợp kim kẽm.
- Do Tetracromat bị phân huỷ ở nhiệt độ cao nên chỉ đ−ợc phép mạ ở nhiệt độ không quá 24 0C, nh−ng Dc phải dùng khá lớn nên dung dịch luôn bị đun nóng, mặt khác mùa hè n−ớc ta nhiệt độ trong phòng th−ờng lớn hơn 24 0C, cho nên buộc phải làm lạnh dung dịch th−ờng xuyên, đó là nh−ợc điểm lớn nhất của dung dịch này. Ngoài ra độ cứng lớp mạ không cao, ch−a mạ bóng trực tiếp đ−ợc, phải đánh bóng cơ. Tuy nhiên dung dịch này cũng có rất nhiều −u điểm đặc biệt : có thể mạ Crôm nhiều lần chồng lên nhau mà không phải bóc bỏ lớp mạ cũ, có thể mạ Crôm phân đoạn cho các vật quá lớn, không thể nhúng hết một lần vào bể đ−ợc, trong qua trình mạ đ−ợc phép ngừng cấp điện một lúc để tu chỉnh rồi mạ tiếp, hiệu suất dòng điện cao nên tốc độ mạ lớn, khoảng 1àm/ph, lớp mạ hầu nh− không có lỗ xốp, ứng xuất bé, phân bố chiều dày khá đồng đều…