Bài giảng Lắp đặt và sửa chữa mạch - Chương 7: Mạ kim loại

lên bể mạ (đảm bảo bền, tiép xúc điện tốt , có tiết diện phù hợp 
dòng điện...) 
7.4.3 Giai đoạn xử lý sau khi mạ 
 Sau khi mạ có thể có các công việc cần thực hiện nh− sau: 
• Rửa sạch chi tiết; 
• Thu hồi dung dịch bám theo chi tiết; 
• Khử hoá chất còn dính lại trên chi tiết; 
• Tháo chi tiết, gỡ cách điện và sấy khô; 
• Ngâm chi tiết trong dầu bôi trơn ; 
• Gia công nguội nếu cần thiết; 
• Doa và đánh bóng theo từng cốt sửa chữa của xylanh. 
7.5 Mạ Crôm. [8, 16] 
7.5.1 Đặc điểm 
• Theo lý thuyết crôm dễ bị ăn mòn hơn sắt (Cr - 0,744V; Fe - 0,44V) Nh−ng 
nhờ lớp oxyt Cr2O3 trên bề mặt khá bền vững trong nhiều môi tr−ờng xâm thực, 
không bị ăn mòn trong khí quyển, Cr bền nhiều trong axid và kiềm nh−: HCl, 
HNO3, Nó chỉ tan trong các a xid trên ở nhiệt độ cao nên nói chung nó có tính 
năng bảo vệ tốt. 
 81
• Cr có độ cứng cao chỉ xếp sau kim c−ơng và Corundum ( Al2O3 ) độ cứng đạt 
từ 310 - 1050 HB ( t−ơng đ−ơng mác thép tốt nhất sau nhiệt luyện. 
• Crôm chịu đ−ợc mài mòn, chịu đ−ợc ăn mòn, không bị hydrôsulfua ( H2S ) phá 
huỷ; 
• Lớp mạ Crôm có độ ổn định hoá học cao; 
• Lớp mạ Crôm cos độ bóng cao, trong sáng đẹp, không bị biến đổi theo thời 
gian ( Đến nhiệt độ 400 - 500 oC vẫn không bị đổi màu) phản xạ ánh sáng tốt. 
Chính vì lẽ đó mà mạ crôm đ−ợc sử dụng rất rộng rãi . 
7.5.2 Công dụng và phạm vi sử dụng của ph−ơng pháp mạ 
crôm 
• Tăng cơ tính cho bề mặt chi tiết 
• Làm tăng độ chịu mài mòn cơ học 
• ứng dụng để mạ lên các chi tiết máy, khuôn đúc thuỷ tinh, khuôn dập nhựa, 
khuôn ép cao su, ... 
• Mạ các loại dụng cụ chính xác để làm tăng tuổi thọ lên khoảng 5-10 lần; 
• Mạ các chi tiết làm việc ở nhiệt độ cao nh− ống hơi, vòng găng của đông cơ đốt 
trong,... 
• Mạ phục hồi các chi tiết bị mài mòn và hết thời gian sử dụng; rất 
thích hợp với những chi tiết cần tôi luyện bề mặt, các chi tiết cần độ cứng cao 
(nh− trục quay, ắc quả nén, trục tay lái, piston bơm cao áp . Chiều dày lớp mạ 
có thể đạt đến trên 500 àm 
• Mạ trang trí lên các bề mặt cần đẹp , bền, bóng,... 
• Mạ bảo vệ lên các bề mặt chi tiết. 
Chiều dày lớp mạ bảo vệ bằng Ni có thể đạt đến trên 0,5 - 1,5 àm 
Chiều dày lớp mạ bảo vệ bằng Cu có thể đạt đến trên 6 - 9 àm 
Để tăng chịu mài mòn có thể đạt 7 - 60 àm 
Chú ý : 
 Lớp mạ Cr là lớp mạ catốt, có nhiều lỗ nên không bảo vệ đ−ợc sắt thép khỏi 
bị ăn mòn. Vì thế không thể mạ trực tiếp Cr lên sắt để chống rỉ đ−ợc vì tại những vị 
trí hở sẽ hình thành pin hoá học Cr-Fe , gây nên ăn mòn đối với sắt khi tiếp xúc với 
không khí ẩm. Cho nên tr−ớc khi mạ Cr bao giờ cũng mạ hai lớp lót là Cu và Ni, 
khi đó độ dày lớp Crôm mạ chỉ cần mỏng nữa thôi (cỡ micrômét ). 
Tạo độ bóng cao tăng khả năng phản xạ trong quang học. Crôm có 
thể mạ lên bề mặt có độ bóng cao, sáng, làm g−ơng phản chiếu thay vì phải dùng 
bạc ( Ag) đắt. 
Tăng khả năng bôi trơn bằng mạ Crôm xốp đ−ợc ứng dụng cho những chi 
tiết cần bôi trơn vì các lỗ xốp có chứa các lỗ rỗng có khả năng để ch−á dầu bôi 
trơn. 
 82
7.5.3 Đặc điểm của quá trình mạ Crôm. 
 Khi mạ ở các cự đều có thoát bọt khí đặc biệt là cực âm . Ta có thể dựa vào 
tình trạng bọt khí để nhận biết cực mắc có chính xác hay không. 
a. Cần một nguồn điện mạnh vì phải làm việc với mật độ dòng điện cao. 
Mật độ dòng tối thiểu để kết tủa Cr lớn hơn 5 - 10 lần so với tr−ờng hợp mạ các 
kim loại khác nh− Zn, Cd, Fe, Ni, Cu, ... 
b. Thành phần chính của dung dịch mạ không phải là muối kim loại 
mà là a xid cromic trong đó dung dịch có cả một số anion khác để bảo đảm chất 
l−ợng lớp mạ nh− SO4 - - Dung dịch này ít nhạy với các ion kim loại, nh−ng các 
điều kiện mạ nh− nhiệt độ, mật độ dòng điện làm thay đổi chất l−ợng lớp mạ dể 
dàng hơn bất kỳ quá trình mạ nào khác. 
c. Điện trở riêng của dung dịch mạ Cr cao nên điện thế mạ phải 
bằng 10-12 V. 
d. Mạ Crôm th−ờng dùng anốt là chì, không dùng Crôm vì Crôm dòn, 
tốc độ tan nhanh hơn tốc độ mạ. Nên phải th−ờng xuyên bổ sung dung dịch để bù 
lại l−ợng Crôm kết tủa. 
e. Hiệu suất dòng catốt khi mạ Crôm thấp do trên bề mặt ca tốt có 
Hydrô giải phóng, còn trên bề mặt anốt không tan thì o xy thoát ra mạnh. Các khí 
thoát ra cuốn theo một l−ợng các chất điện phân làm hao hụt các chất điện phân. 
Để làm giảm l−ợng hao hụt này cần phải bổ sung một l−ợng hoá chất vào dung 
dịch " Crômin " ( CrO2) để làm giảm sức căng bề mặt của chất điện phân. Cũng có 
thể thêm vào các thành bể các mẩu hoặc các viên bi nổi làm từ vật liệu trơ 
(polyetylen, polypropilen, teflon 
f. Khả năng mạ đều của dung dịch mạ Cr thấp, nên chỉ có thể mạ 
lên bề mặt mạ đồng nhất mà thôi nh−ng lúc đó lớp mạ vẫn có độ bóng cao mà 
không cần các phụ gia làm bóng khác. 
g. Anốt đ−ợc sử dụng loại không tan do vậy phải th−ờng xuyên bổ 
sung l−ợng dung dịch để bù lại l−ợng Cr đã kết tủa. 
h. Phân loại lớp mạ crôm 
Có 3 lớp mạ Cr khác nhau : 
*-Lớp mạ Crôm xám; loại này có độ cứng cao nhất (72 HRC), nh−ng 
dòn, dể bong tách khỏi bề mặt nên ít dùng. 
*-Lớp mạ Crôm trắng bóng; Có độ cứng vừa phải ( 64-65 HRC) 
≈ 900 HB có độ bám và cơ tính tốt. 
*- Lớp mạ Crôm trắng sữa có độ cứng 48-50 HRC có cơ tính tốt, 
chắc, 
k. Dung dịch mạ crôm 
* Dung dịch loãng 
 Có nồng độ : 150-200 gam/lít CrO3 + (1,5 G/L H2SO4) 
 83
 Dung dịch có nồng độ CrO3 thấp dùng để mạ crôm cứng, mạ phục hồi 
các chi tiết máy; vì độ cứng lớp mạ cao, hiệu suất dòng điện cao 16-18 % và có 
thể sử dụng mật độ dòng điện cao. Dung dịch ít bị tổn thất. 
 * Dung dịch loảng vừa 
Có nồng độ : 200-250 gam/lít CrO3 + (2,5 G/L H2SO4) 
 Khả năng phân bố trung bình, dung dịch ổn định, lơp mạ tốt dùng để mạ 
phục hồi. 
 * Dung dịch đặc 
Có nồng độ : 250-500 gam/lít CrO3 + (3,5 G/L H2SO4) 
 Dung dịch này khá ổn định, độ dẫn điện cao, khả năng phân bố tốt, nh−ng 
mật độ dòng (J ) cao , lớp mạ mềm, dung dịch bị hao hụt nhiều nên chỉ dùng để 
mạ trang trí. 
Thành phần dung dịch mạ crôm cứng xem bảng 7-2 dùng cho mạ các chi 
tiết nh− khuôn, ổ trục, xilanh, dụng cụ đo. 
Chiều dày lớp mạ đạt khoảng từ 20 - 250 àm. 
Bảng 7-2 [16] 
Thành phần 
dung dịch 
Đơn vị 
tính 
Dung dịch 
N1 
N2 
N3 
N4 
CrO3 G/lít 150-250 150-250 200 - 300 200 - 250 
H2SO4 G/lít 1,5 - 2,5 1,5-2,5 2 - 3 10 - 20 
Chất cromil 
CrO2 
G/lít - 3 1 - 3 1 - 3 
Nhiệt độ oC 54 ±2 45 - 70 50 - 80 57 - 75 
D A/dm2 35 - 50 15 - 100 15 - 35 20 - 40 
Hiệu suất 
dòng 
% - 12 - 15 13 - 15 20 - 25 
7.5.4 Các ph−ơng pháp mạ crôm 
1. Một số đặc điểm của chế độ mạ cổ điển 
 Điện áp 6 - 8 V 
 Da 50 - 80 A/dm
2 
 ToC 50 - 60 oC 
Cần kiểm tra nồng độ dung dịch, độ pH, nồng độ các chất pha vào dung dịch. 
 Nh−ợc điểm khó đảm bảo độ đồng đều của dung dịch cũng nh− chất l−ợng 
mạ. 
2. Chế độ mạ hiện đại 
Có thiết bị hiện đại để : 
• Kiểm tra khống chế quy trình mạ. 
• Tự động điều chỉnh nồng độ dung dịch; 
• Dùng dung dịch tự điều chỉnh hoặc kết hợp với thiết bị đ−ợc điều chỉnh 
có thành phần theo yêu cầu 
 84
Ví dụ một loại dung dịch khi mạ crôm : 
 SrSO4 = 6 g/L 
 CrO3 = 200-300 g/L 
 K2SiF6 = 20 g/l 
 K2CrO4 = 110 g/L 
 Tự điều chỉnh đ−ợc vì SrSO4 hoà tan dung dịch CrO3 theo tỷ lệ nhất định 
(250 g/l CrO3 hoà tan 2,5 g/l SrSO4 , phần d− ra kết tủa lắng đọng khi Cr +++ 
giảm dần . 
 * Nhiệt độ đ−ợc điều chỉnh nhờ kết cấu lò hai lớp. 
• Bên trong là chất dẻo hay Grafít 
• Bên ngoài là vỏ thép 
• ở gi−ã hai lớp là n−ớc nóng hay hơi có thể điều chỉnh đ−ợc nhiệt độ bể 
mạ. ( Sai số điều chỉnh 1-2 oC). 
Chế độ mạ đảo cực 
Để tăng c−ờng chất l−ợng mạ ng−ời ta sử dụng ph−ơng pháp đảo cực, vì 
nếu không thì dung dịch bị loãng dần giữa hai cực; H+ làm cho bề mặt lớp mạ tăng 
cứng cản trở quá trình mạ. 
 Ví dụ : 
 - Da = 60 A/dm2 
 - t (-) = 9 phút 
 - t (+) = 15 giây 
 Chất l−ợng lớp mạ tốt hơn khi không đảo cực. 
 + Ưu điểm của ph−ơng pháp mạ đảo cực : 
 - Năng suất tăng gáp 3 lần 
 - Khả năng chống mòn tăng 30 % 
 - Sức bền mỏi tăng 25 % 
 + Bể mạ phải cách điện và không bị ăn mòn. 
7.5.5 Ví dụ quy trình mạ xylanh 
 1. Chuẩn bị chi tiết cần mạ ( xy lanh) 
• Làm sạch 
 2. Chuẩn bị bể mạ 
• Cho CrO3 vào bể; 
• Cho n−ớc cất vào với T oC = 50 oC; 
• Cho dung H2SO4; 
• Nối cực + Với tấm chì có pha thêm 5 - 10 % Sb (Antimoan) 
• Cực âm (-) vào chi tiết ; 
 3. Chế độ mạ đặc tr−ng 
• Da 50-80 A/dm2. 
• T 50-60 oC 
 85
• t 6-8 giờ 
4. Gia công xử lý sau khi mạ 
• Rửa sạch chi tiết trong thùng n−ớc cất; 
• Thu hồi dung dịch bám theo xylanh; 
• Rửa lại bằng n−ớc th−ờng; 
• Ngâm vào dung dịch chứa 5-3 % NaCO3 để khử hoá chất còn dính lại; 
• Rửa sạch bằng n−ớc nóng; 
• Tháo chi tiết, gỡ cách điện và sấy khô ở T = 100 - 120 oC; 
• Ngâm chi tiết trong dầu bôi trơn ở T = 160 - 200 oC từ 1-2 giờ ; 
• Gia công nguội nếu cần thiết ; 
• Doa và đánh bóng theo từng cốt sửa chữa của xylanh. 
7.6 Mạ ni ke 
Tính chất của ni ken 
• Ni ken có màu trắng bạc, 
• Dẫn điện , dẫn nhiệt tốt,; 
• Dễ đánh bóng và dễ hàn; 
• Ni ken bị thụ động và bền trong các dung dịch trung tính, kiềm và axít yếu. 
• Có độ bóng cao, ứng dụng trong kỹ thuật quang học; 
• Chiều dày lớp mạ δ = 5 - 40 àm và có khả năng chống ăn mòn; 
• Để tiết kiệm ni ken ng−ời ta tiến hành mạ lót đồng Cu sau đó mới mạ Ni với 
tổng chiều dày lớp mạ Ni chiếm khoảng (50 - 70) % chiều dày toàn bộ. 
7.7 Mạ đồng 
7.7.1 Đồng và tính chất của nó 
• Màu đỏ sáng , khi bị ô xy hoá trong không khí sẽ biến màu do tạo thành lớp 
oxyt mỏng và kín. 
• Đồng dễ tác dụng với axit HNO3. 
• Lớp đồng mạ bằng ph−ơng pháp xianua và dung dịch phot phát có cấu trúc tinh 
thể mịn, kín bảo vệ tốt nên th−ờng dùng để mạ lót, mạ bảo vệ giữa lớp sắt mạ 
và lớp mạ Ni hay Cr. 
• Lớp đồng mạ bằng dung dịch axit có cấu trúc tinh thể thô và mềm, song dung 
dịch lại cho tốc độ mạ lớn, lớp mạ dày nen có thể ứng dụng cho mạ khuôn. 
• Bằng cách cho thêm các chất hữu cơ ng−ời ta có thể biến đổi tính chất của lớp 
mạ nh− độ cứng, độ bóng,... 
7.7.2 Các ph−ơng pháp mạ đồng 
 a. Mạ đồng bằng dung dịch sun phát, Floborat, diphotphat; 
 b. Mạ đồng bằng dung dịch xianua; 
 86
7.8 Mạ kẽm