Mạ crôm khác với mạ các kim loại khác không những theo thành phần hóa học mà còn theo các điều kiện của quá trình mạ. Chất điện phân được dùng trong trường hợp này là axít crôm (dung dịch lỏng của anhyđrit crôm). Trong quá trình mạ đối với đa số các kim loại người ta sử dụng dung dịch muối của chúng. Lớp mạ crôm có chất lượng mong muốn sẽ nhận được chỉ trong trường hợp có mặt các ion SO4 hoặc F với một tỷ lệ rất khắt khe, đồng thời phải sử dụng loại anốt chì không tan.
Tỷ lệ giữa CrO3 và H2SO4 trong quá trình mạ crôm thường là 90 ÷ 120, tuỳ thuộc vào từng loại chất điện phân. Bảng 3.7 sau đây biểu thị các thông số của một số chất điện phân.
Bảng 3.7
Đặc tính của một số chất điện phân dùng để mạ crôm
Thành phần chất điện phân Chế độ điện phân Loại chất điện phân
CrO3(g/l) H2SO4 (g/l) Dk, A/dm2 t0C
Loại loãng 120 - 150 1,2 - 1,5 40 - 100 50 - 65 Loại tổng hợp 200 - 250 2,0 - 2,5 20 - 60 45 - 55 Loại đậm đặc 300 - 350 2,5 - 3,5 15 -30 40 - 50
• Chất điện phân loãng được đặc trưng bởi khả năng tán xạ tốt, mức độ tách crôm theo cường độ dòng điện caọ Lớp kim loại điện phân được tạo ra trong chất điện phân này có độ cứng và độ bền chống mòn caọ
• Chất điện phân tổng hợp thường được sử dụng để tạo ra lớp kim loại điện phân có độ cứng và độ bền chống mòn cao, đồng thời có tính chất bảo vệ tốt đối với chi tiết được mạ. Loại
http://www.ebook.edụvn 134
chất điện phân này, theo các thông số kỹ thuật được xếp vào loại trung gian giữa chất điện phân loãng và chất điện phân đậm đặc.
• Chất điện phân đậm đặc có khả năng tán xạ thấp hơn và mức độ tách crôm theo dòng điện cũng bé hơn (10 ữ 12%). Tuy vậy, khi sử dụng chất điện phân này, người ta có thể nhận được lớp kim loại phủ bền chắc và mịn hơn.
Nếu ta thay đổi các điều kiện điện phân thì có thể nhận được lớp phủ crôm có màu ánh kim, màu sữa và màu xám.
• Lớp phủ crôm màu ánh kim có độ cứng cao (6000 ÷ 9000 MN/m2), có độ bền chống mòn tương đối lớn. Tuy vậy nó thường có vết nứt và độ dòn cao do ứng suất bên trong lớn xuất hiện trong quá trình điện phân. Lớp phủ crôm màu ánh kim sẽ nhận được ở nhiệt độ chất điện phân 45 ữ 650C.
• Lớp crôm màu sữa được tạo thành ở nhiệt độ của chất điện phân lớn hơn 650C. Lớp crôm này có độ cứng thấp hơn (4000 ÷ 6000 MN/m2) nhưng có độ bền chống gỉ caọ
• Lớp crôm màu xám có độ cứng rất cao (9000 ÷ 12.000 MN/m2) nhưng có độ dòn lớn, dẫn tới độ bền chống mòn giảm. Do vậy, crôm màu xám ít được sử dụng trong lĩnh vực sửa chữạ
Quá trình mạ crôm trong các chất điện phân nêu trên đều có khả năng tách crôm theo dòng điện thấp (10 ÷ 16%) và thành phần không cố định (nồng độ CrO3 và H2SO4 trong quá trình điện phân bị thay đổi), tất cả những điều này đều ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng lớp kim loại phủ.
• Chất điện phân tự điều chỉnh
Để bảo đảm độ ổn định về nồng độ các ion SO−4− người ta cho thêm vào trong dung dịch điện phân một hợp chất khó tan là Sunphát stronxi SrSO4. Khi cho chất này vào trong dung dịch với số lượng vượt quá mức tan, sunphát stronxi sẽ nằm dưới đáy bể mạ với tỷ lệ dư thừa ở dạng chất rắn. Lúc này cùng với sự thay đổi nồng độ của crôm anhyđrit trong dung dịch thì nồng độ các ion SO4 sẽ tự động được giữ cố định do sự tan dần lượng dư thừa của sunphát. Loại chất điện phân này được gọi là chất điện phân tự điều chỉnh. Sự có mặt một số lượng không lớn các ion Sr++ trong quá trình mạ crôm sẽ không làm ảnh hưởng đến quá trình mạ.
Cũng cần chú ý rằng dung dịch trên đây có tác dụng ăn mòn đối với sắt (bề mặt các chi tiết bằng thép khi ở trong bể mạ mà không có dòng điện sẽ bị ăn mòn). Do vậy vấn đề chống ăn mòn đối với thành bể mạ, đối với giá treo chi tiết và đối với những vị trí không cần mạ trên chi tiết v.v… là cần phải quan tâm.
• Chất điện phân nguội: Trong lĩnh vực sửa chữa chất điện phân nguội có một giá trị nhất định. Nếu sử dụng nó thì kết cấu của bể mạ được tinh giảm đi nhiềụ Không cần thiết bị để đun nóng chất điện phân, có thể mạ crôm được các chi tiết bé, độ tách crôm theo dòng điện sẽ tăng (30 ữ 38%), lớp kim loại mạ có độ dính bám cao, có ứng suất trong thấp và ít bị rỗ.
Trong những năm gần đây người ta đã sử dụng chất điện phân nguội tự điều chỉnh có thành phần sau: 38 ữ 420 g/l CrO3, 60 g/l CaCO3, 12g /l CaSO4, 0,5 ÷ 1 g/l MgỌ Chế độ mạ: Nhiệt độ dung dịch t = 18 ÷ 25oC, mật độ dòng điện catốt 100 ÷ 140 A/dm2. Chất điện phân này có thể tạo ra được lớp kim loại phủ với năng suất 0,2mm/h, độ cứng đạt 9000 ÷ 12000
Hình 3.23. Các vùng phân chia về cấu trúc của lớp mạ xốp crôm
MN/m2.
Quá trình mạ xốp: Trong lĩnh vực sửa chữa lớp mạ crôm nhắn có khả năng bôi trơn không tốt dẫn tới tính chịu mài rà không caọ Để khắc phục nhược điểm này người ta áp dụng công nghệ mạ xốp. Có 3 phương pháp tạo nên lớp mạ crôm xốp: Phương pháp điện phân, phương pháp cơ học và phương pháp hóa học.