Dung dịch chỉ gồm hai cấu tử: CrO3 và H2SO4.
CrO3 có thể đƣợc dùng với nồng độ thay đổi trong một khoảng rất rộng từ 150 g/l đến 400 g/l vẫn không ảnh hƣởng 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 loãng cho lớp mạ rất cứng,hiệu suất dòng điện và khả năng phân bố cao.
H2SO4 đƣợc dùng để cung cấp anion hoạt hóa SO42-. Nồng độ H2SO4 cao có xu hƣớng cho kết tủa bóng, tinh thể nhỏ, nồng độ thấp cho kết tủa xám, kém chất lƣợng, nhƣng cả 2 trƣờng hợp này đều làm giảm hiệu suất dòng điện.
Tỷ lệ nồng độ giữa 2 cấu tử này tốt nhất là CrO3/H2SO4 = 100/1, lúc đó lớp mạ sẽ bóng sáng nhất, cho hiệu suất dòng điện cao nhất (12 - 18%), khả năng phân bố lớn nhất. Tỷ lệ 70/1 đến 80/1 cho lớp mạ rất cứng nhất là mạ ở nhiệt độ cao nhƣng không sáng bóng. ở các tỷ lệ khác cho hiệu suất dòng điện rất thấp, lớp mạ dễ bị lỏi, có nhiều chấm nâu, đen, thâm chí không mạ đƣợc.
Ngƣời ta chia dung dịch mạ crom thành 3 loại theo nồng độ của chúng nhƣ trong bảng 1.4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
40
Bảng 1.3. Các dung dịch mạ crom chứa anion SO42-
Loại dung dịch
Nồng độ các cấu tử, g/l Chế độ mạ
CrO3 H2SO4 Dc, A/dm2 nhiệt độ, 0C
Dung dịch vạn năng 220-250 2,2-2,5 15-60 45-55
Dung dịch loãng 150-175 1,5-1,75 45-100 55-65
Dung dịch đặc 275-300 2,75-3,0 10-30 35-45
Dung dịch vạn năng, còn gọi là dung dịch tiêu chuẩn, đƣợc dùng rộng rãi nhất, để mạ crom trang sức, mạ crom bảo vệ, mạ crom 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 đƣợc mật độ dòng điện yêu cầu, thƣờng 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 loãng chỉ dùng để mạ crom cứng, chống mài mòn. Hiệu suất dòng điện 13 - 15%. Khả năng phân bố cao nhất, thành phần dung dịch biến động nhanh 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 hƣởng rất mạnh đến quá trình làm việc của bể mạ crom là: mật độ dòng điện và nhiệt độ. Chúng có quan hệ chặt chẽ với nhau, yếu tố này thay đổi thì yếu tố kia cũng phải thay đổi theo. Khi tăng nhiệt độ 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 cho quá trình mạ đƣợc bình thƣờng. Ngoài ra mạ ở nhiệt độ cao sẽ giảm độ cứng của lớp mạ crom.
Ứng với mỗi nhiệt độ của dung dịch có một ngƣỡng Dc tối thiểu và kết tủa crom chỉ xảy ra đƣợc khi dùng mật độ dòng điện lớn hơn ngƣỡng đó. Nhiệt độ càng cao, ngƣỡng này càng lớn. Khả năng phân bố có khá hơn khi tăng mật độ dòng điện lên.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
41
Ion Cr3+ tự sinh ra từ catot, nếu khi dung dịch chỉ chứa từ 2 đến 6 g/l Cr3+ thì không có ảnh hƣởng đến tính chất lớp mạ, ngƣợc lại còn làm tăng hiệu suất dòng điện lên một chút. Nhƣng 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 15-20 g/l, lớp mạ sẽ giòn, xám đen giống nhƣ khi thiếu anion SO42- hay khi mạ ở nhiệt độ thấp quá.
Tạp chất sắt có nồng độ từ 8 - 10 g/l trở lên cũng gây tác hại giống nhƣ Cr3+ khi nồng độ quá lớn đồng thời còn làm mờ và chấm nâu trên lớp mạ. Ion đồng cũng có tác hại tƣơng tự. Tạp chất NO3- rất có hại cho bể crom, chỉ cần 0,1 - 0,2 g/l đã làm kết tủa bị mờ xỉn.
Bảng 1.4. Chế độ điện phân để tạo các kiểu lớp mạ crom khác nhau
Các kiểu lớp mạ crom Chế độ mạ crom
nhiệt độ, 0C Dc, A/dm2
Chống va đạp, mài mòn 55-58 80-100
Crom cứng 45-50 100-120
Crom chống ăn mòn 60-65 20-40
Crom bảo vệ 58-60 60-70
Thay đổi chế độ điện phân hoàn toàn có thể tạo ra các kiểu lớp mạ crom có tính chất khác nhau và do đó có những phạm vi ứng dụng khác nhau (bảng 2.4).
Để ổn định nồng độ SO42-
có thể cho dƣ muối khó tan SrSO4 vào dung dịch, phần đã tan cho nồng độ SO42- đúng yêu cầu của dung dịch mạ crom loãng, phần dƣ chƣa 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 đƣợc gọi là dung dịch tự điều chỉnh.
Thành phần dung dịch tự điều chỉnh gồm:
CrO3 140-170 g/l
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
42
Bảng 1.5. Chế độ mạ crom từ dung dịch tự điều chỉnh như sau:
Kiểu lớp mạ Nhiệt độ, 0
C Dc, A/dm2
Crom mờ 35 - 45 50 - 80
Crom sữa 65 - 75 20 - 40
Crom bóng 55 - 65 60 - 80
Thêm các phụ gia hữu cơ vào dung dịch mạ crom 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 crom vạn năng là metyl xanh 1 - 5 g/l, axit galic 0,5 - 3 g/l, sunfanylamit 7 - 10 g/l. Phụ gia cho bể mạ crom tự điều chỉnh là natri pyriđinsunfonat 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 nhƣ chế phẩm có tên cromin (2-3 g/l), cromocsan (0,15 g/l) hay mistrol (0,6 g/l). Hoặc thả một lớp vật nổi trên mặt dung dịch cũng đạt đƣợc mục đích ấy, thƣờng dung vật nổi dạng viên bằng polyetylen, polystirol và các loại polyme khác.