Giáo trình Lắp đặt và sửa chữa máy - Chương 7: Mạ kim loại
Ch−¬ng 7 : m¹ kim lo¹i [5, 8, 12, 16,17,18]
M¹ kh«ng nh÷ng ®−îc øng dông ®Ó trang trÝ, b¶o vÖ bÒ mÆt kim lo¹i, t¨ng
tÝnh tiÕp xóc trong c¸c m¹ch ®iÖn, c«ng t¾c ®iÖn mµ cßn ®−îc sö dông ®Ó phôc håi
c¸c chi tiÕt m¸y bÞ mµi mßn.
Môc ®Ých cña m¹ phôc håi chñ yÕu lµ c¶i thiÖn bÒ mÆt tiÕp xóc cña chi tiÕt,
kh«i phôc c¸c kÝch th−íc l¾p ghÐp, phôc håi kÝch th−íc c¸c chi tiÕt bÞ mµi mßn,
t¨ng ®é cøng, t¨ng ®é chÞu mµi mßn; b¶o vÖ kim lo¹i khái t¸c dông cña m«i tr−êng
xung quanh.
7.1 C¸c kh¸i niÖm chung vÒ qu¸ tr×nh m¹
7.1.1 C¸c h»ng sè vËt lý vµ ho¸ häc
Nång ®é chÊt tan trong n−íc ®−îc biÓu diÔn b»ng mét trong c¸c ph−¬ng
ph¸p sau :
• Sè ®−¬ng l−îng gam cña chÊt tan trong 1 lÝt dung dÞch (nång ®é ®−¬ng l−îng )
N.
• Nång ®é chÊt tan lµ sè gam chÊt tan ( C ) trong 1 lÝt dung dÞch gam/lÝt (g/l) ;
• Nång ®é phÇn tr¨m ( p ) lµ sè gam chÊt tan trong 100 gam dung dÞch , % ;
C = p . γ . 10
Trong ®ã : C - nång ®é chÊt tan (g/l)
p - Nång ®é %
γ - Tû träng dung dÞch , g/cm3.
TÝnh nång ®é ®−¬ng l−îng N tõ nång ®é C (g/l) theo c«ng thøc :
C.Z
N =
M
M. N
C =
z
Trong ®ã
M - Ph©n tö l−îng cña chÊt
z - Ho¸ trÞ
7.1.2 C¸c th«ng sè cña quy tr×nh m¹
1. MËt ®é dßng ®iÖn trªn catèt Dk hoÆc trªn anèt Da lµ nh÷ng th«ng sè chñ
yÕu cña qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n. MËt ®é dßng ®iÖn lµ tû sè c−êng ®é dßng ®iÖn trªn
diÖn tÝch ®iÖn cùc , th−êng ®−îc biÓu diÔn theo ®¬n vÞ : ( A/ dm2 ).
2. Qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n tu©n theo ®Þnh luËt Faraday : l−îng kim lo¹i kÕt tña
trªn catèt hoÆc hoµ tan trªn anèt tû lÖ thuËn víi ®iÖn l−îng qua dung dÞch. §iÖn
l−îng tÝnh b»ng cu l«ng.
3. L−îng chÊt kÕt tña hoÆc hoµ tan trong 1 ampe giê ®−îc gäi lµ
®−¬ng l−îng ®iÖn ho¸ vµ tÝnh theo c«ng thøc [16]:
73
A
a =
Z.28,6
Trong ®ã : A - nguyªn tö l−îng cña kim lo¹i;
Z - ho¸ trÞ
28,6 - sè ®iÖn l−îng (28,6 ampe . giê= 96.500 cu l«ng )
4. L−îng kim lo¹i kÕt tña hoÆc hoµ tan ®−îc tÝnh theo c«ng thøc :
m = a.I.t.η
m - L−îng kim lo¹i
I - C−êng ®é dßng ®iÖn ( Ampe, A )
t - Thêi gian ( giê , h)
( gam , g)
a - §−¬ng l−îng ®iÖn ho¸ ( gam/ (A.h) ( Cr a = 0,323 ; Fe a = 1,043 )
η - HÖ sè h÷u Ých cña qu¸ tr×nh
5. HiÖu suÊt dßng ®iÖn
Trªn catèt , ngoµi ion kim lo¹i kÕt tña cßn cã ion hydro. V× thÕ kim lo¹i
b¸m trªn catèt kh«ng b»ng l−îng kim lo¹i tÝnh theo ®Þnh luËt Faraday. Tû sè l−îng
kim lo¹i kÕt tña trªn l−îng kim lo¹i lý thuyÕt tÝnh theo ®Þnh luËt Faraday
gäi lµ hiÖu suÊt dßng ®iÖn η
m
η =
100.%
a.I.t
6. TÝnh ®é dµy líp m¹ [ 13]
m
δ =
m - l−îng kim lo¹i hoµ tan ®iÖn ho¸
S - DiÖn tÝch, γ- tû träng.
S.γ
Dk .η.a.t
δ =
γ .1000
Trong ®ã :
δ
γ
η
t
- §é dµy trung b×nh,
mm
- Tû träng kim lo¹i m¹
- HiÖu suÊt dßng ®iÖn
- Thêi gian m¹ (giê )
- §−¬ng l−îng ®iÖn ho¸
g/cm3.
%
h
a
g/(A.h)
Tõ c«ng thøc (*) ta tÝnh ®−îc thêi gian cÇn m¹.
γ .δ.1000
Dk .S
t =
I = Dk . S
S - diÖn tÝch bÒ mÆt kim lo¹i m¹ (mm2)
8. KiÓm tra tÝnh chÊt cña líp m¹
KiÓm tra ®é dÎo vµ ®é bÒn xÐ r¸ch: X¸c ®Þnh ®é bÒn xÐ r¸ch σb. lµ tû sè
lùc xÐ r¸ch cùc ®¹i Fmax (kp) vµ tiÕt diÖn vËt m¹ bÞ bÞ xÐ r¸ch A (mm2)
F
(kp/mm2)
max
σ =
B
S
74
9. §é cøng : [ 5]
F
(kp/mm2)
max
HV =
S - DiÖn tÝch lón (mm2)
Fmax - Lùc Ðp (kp)
S
• NÕu δ > 100 µm , ®é cøng ®−îc ®o b»ng mòi kim c−¬ng, trªn c¸c m¸y ®o
th«ng th−êng.
• NÕu δ < 100 µm , ®o b»ng mòi kim c−¬ng cã gãc më 136 o.
• §é cøng Vicker ®−îc ®o b»ng c«ng thøc :
1854,4.F
HV =
d - ®é s©u cña vÕt lón (µm)
m
2
d
F - Lùc t¸c dông
B¶ng 7 - 1
Líp m¹
Niken nãng
L¹nh
Ho¸ häc
Cr«m M¹ cr«m s÷a
M¹ cr«m cøng
§é cøng Vicker HV, Mpa
1400 - 1600
3000 - 5000
6500 - 9000
4500 - 6000
7500 - 11000
3500 - 4000
4500 - 7000
400 - 600
Tõ dung dÞch tetracromat
S¾t
Vµng
KÏm
400 - 600
Cadimi
ThiÕc
350 - 500
120 - 300
10. §é b¸m - ®−îc thö b»ng ph−¬ng ph¸p bÎ g·y mÉu, hoÆc xo¾n.
11. §é chÞu mµi mßn ®−îc kiÓm tra b»ng c¸ch cho thö ma s¸t.
12. §é bãng kiÓm tra b»ng c¸ch so s¸nh ¸nh s¸ng ph¶n chiÕu.
13. §é bÒn ¨n mßn thö b»ng ph¬i mÉu tù nhiªn vµ ph¬i mÉu trong h¬i muèi.
KiÓm tra dung dÞch m¹
Gi¸ trÞ pH cµng thÊp th× dung dÞch cµng mang tÝnh axit, pH cµng cao th×
dung dÞch cµng mang tÝnh kiÒm.
Khi muèi t¸c dông víi n−íc ®Ó t¹o thµnh kiÒm vµ axit gäi lµ ph¶n øng thuû
ph©n.
Muèi axit m¹nh t¸c dông víi kiÒm m¹nh (NaCl) sÏ kh«ng thuû ph©n, Æ
dung dÞch ®iÖn ly lµ trung tÝnh.
Muèi axit yÕu+ kiÒm m¹nh sÏ thuû ph©n cho m«i tr−êng kiÒm.
Dung dÞch ®Öm cã kh¶ n¨ng lµm gi¶m mét l−îng ®¸ng kÓ ion H+ hoÆc
(OH)- cña c¸c muèi axit yÕu + kiÒm m¹nh hoÆc axit m¹nh + kiÒm yÕu gi÷ cho gi¸
75
trÞ pH kh«ng thay ®æi nhiÒu khi thªm axit hoÆc kiÒm vµo dung dÞch ®Öm axit boric
- muèi borat, axit axªtic - muèi axªtat vµ am«niac - muèi am«n.
14. Nång ®é pH
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
TÝnh axit m¹nh
axÝt yÕu
Trung tÝnh
kiÒm yÕu
KiÒm m¹nh
H×nh 7 - 1 Liªn hÖ tÝnh axit, tÝnh baz¬ vµ nång ®é pH
§é pH cña dung dÞch cã ¶nh h−ëng lín ®Õn :
+ ®é dÉn ®iÖn cña dung dÞch ®iÖn ly
+ ®é hoµ tan vµ bÒn v÷ng cña c¸c chÊt
+ ®é hoµ tan vµ thô ®éng ®iÖn ho¸ cña anèt
+ qu¸ tr×nh gi¶i phãng hydro
+ qu¸ tr×nh kÕt tña kim lo¹i tÝnh chÊt líp kim lo¹i ®−îc kÕt tña.
+ thuû ph©n c¸c muèi kim lo¹i;
+ kÕt tña c¸c hîp chÊt kiÒm.
Khi qu¸ tr×nh m¹ cÇn duy tr× vµ æn ®Þnh ®é pH trong ph¹m vi nhÊt ®Þnh.
NÕu pH thay ®æi sÏ lµm xÊu chÊt l−îng m¹ nh− t¨ng dßn, g·y, rç, bong,...
§Ó æn ®Þnh vµ duy tr× ®é pH cña dung dÞch trong ph¹m vi nhÊt ®Þnh, ng−êi
ta th−êng cho c¸c chÊt phô gia gäi lµ chÊt ®Öm. ChÊt ®Öm cã kh¶ n¨ng t¹o ion H+
khi thiÕu hay kÕt hîp ®Ó bít ion thõa.
Khi m¹ Ni, chÊt ®Öm th−êng dïng lµ axit boric (H3BO3.
§iÖn cùc kim lo¹i bÞ hoµ tan lµ anèt (nèi víi cùc d−¬ng cña nguån ®iÖn )
Kim lo¹i cã thÕ tiªu chuÈn kh¸c nhau nªn líp m¹ cã thÓ cã ®iÖn thÕ d−¬ng
h¬n hoÆc ©m h¬n so víi kim lo¹i nÒn.
NÕu kim lo¹i líp m¹ cã ®iÖn thÕ ©m h¬n so víi kim lo¹i nÒn : líp m¹ bÞ hoµ
tan anèt nªn ®−îc gäi lµ líp m¹ anèt.
Zn
Zn cã thÕ ®iÖn cùc - 0,76 V
KÏm bÞ ¨n mßn
Fe
Fe cã thÕ ®iÖn cùc - 0,44 V
Kim lo¹i c¬ b¶n - s¾t ®−îc b¶o vÖ
H×nh 7-2 Sù ¨n mßn cña líp m¹ anèt
NÕu kim lo¹i líp m¹ cã ®iÖn thÕ d−¬ng h¬n so víi kim lo¹i nÒn : kim lo¹i nÒn bÞ
tan nÕu líp m¹ cã ræ, líp m¹ nµy ®−îc gäi lµ líp m¹ catèt.
76
Sn
Sn cã thÕ ®iÖn cùc - 0,14 V
Fe
Fe cã thÕ ®iÖn cùc - 0,44 V
S¾t bÞ ¨n mßn
H×nh 7- 3 Sù ¨n mßn cña líp m¹ Katèt
7.2 S¬ ®å nguyªn lý m¹ ®iÖn
6-12 V
+
+
2
+
3
1
H×nh 7 - 4 S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ ®iÖn [24]
1 - Dung dÞch ®iÖn ph©n
3 - Katèt ( Cùc ©m );
5 - Ion ©m ( anion )
2 - Anèt (Cùc d−¬ng);
4 - Ion d−¬ng ( cation )
6 - Nguyªn tö trung hoµ
Katèt ( cùc ©m ) nèi víi chi tiÕt cÇn m¹. Chi tiÕt nµy ®−îc nhóng vµo dung
dÞch ®iÖn ph©n (th−êng lµ muèi hoÆc a xid cã chøa kim lo¹i cÇn m¹)
Anèt ( cùc d−¬ng) lµ thanh hay tÊm kim lo¹i ®ång chÊt víi líp cÇn m¹ lªn chi
tiÕt (®iÖn cùc tan nh− Ni, Cr,... ) hoÆc lµ ®iÖn cùc kh«ng tan : ch×, grafit - ®iÖn cùc.
Anèt th−êng ®−îc chÕ t¹o tõ kim lo¹i cÇn m¹ lªn chi tiÕt (®iÖn cùc tan). Th«ng
th−êng khi cã dßng ®iÖn ®i vµo dung dÞch ®iÖn ly th× anèt bÞ hoµ tan (®iÖn cùc tan).
Nh−ng do mËt ®é dßng ®iÖn anèt lín hoÆc thµnh phÇn dung dÞch kh«ng ®óng th×
anèt kh«ng tan mµ chØ cã oxy tho¸t ra, anèt bÞ ®en. Qu¸ tr×nh hoµ tan anèt bÞ k×m
h·m gäi lµ sù thô ®éng. §Ó chèng thô ®éng ng−êi ta cho vµo c¸c chÊt ho¹t ®éng
(active) nh− ion : Cl, F, Br,...
77
Dung dÞch ®iÖn ph©n lµ dung dÞch n−íc cÊt víi c¸c muèi kÕt tña. §«i khi
ng−êi ta cßn cho thªm mét Ýt axit ®Ó lµm t¨ng chÊt l−îng m¹ vµ t¨ng c−êng qu¸
tr×nh m¹.
Trong kü thuËt m¹ ng−êi ta sö dông réng r·i c¸c dung dÞch axit, baz¬, vµ muèi.
Trong dung dÞch axit, th× ph©n ly thµnh H+ vµ gèc axit .
Trong dung dÞch kiÒm th× ph©n ly thµnh ion kim lo¹i vµ ion hydroxit OH--.
Trong dung dÞch muèi th× ph©n ly thµnh ion kim lo¹i vµ gèc axit.
M¹ ®iÖn lµ qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n khi dßng ®iÖn ch¹y qua dung dÞch. Sau
khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua dung dÞch ®iÖn ph©n, anèt b¾t ®Çu ph©n huû (hoµ tan)
vµ di chuyÓn vµo dung dÞch 4 vµ ®ång thêi cã gi¶i phãng oxy. C¸c ion b¾t ®Çu
chuyÓn ®éng theo hai h−íng : Ion d−¬ng sÏ theo chiÒu dßng ®iÖn ch¹y vÒ catèt
nhËn ®iÖn tö vµ bÞ khö; ion ©m ch¹y vÒ an«t bÞ mÊt ®iÖn tö - bÞ «xy ho¸.
T¹i catèt ( chi tiÕt): x¶y ra sù l¾ng ®äng kim lo¹i vµ gi¶i phãng hydro. Ion
d−¬ng ®i vÒ phÝa catèt ; nh÷ng ion kim lo¹i cùc d−¬ng hoµ tan trong dung dÞch
®iÖn ph©n hoÆc nh÷ng ion d−¬ng cña kim lo¹i trong dung dÞch ®iÖn ph©n sÏ b¸m
lªn bÒ mÆt chi tiÕt cÇn m¹ ( catèt ).
T¹i anèt : - ion ©m ®i vÒ phÝa anèt ;
Khi tiÕp xóc víi c¸c ®iÖn cùc, c¸c ion sÏ biÕn thµnh c¸c nguyªn tö trung
hoµ lµm cho l−¬ng c¸c ion trong dung dÞch sÏ gi¶m xuèn nªn chóng ph¶i th−êng
xuyªn ®−îc bæ sung b»ng c¸c ion do anèt hoµ tan vµo, hay do bæ sung dung dÞch
míi.
7.3 §Æc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p m¹ phôc håi
−u ®iÓm
• Líp b¸m ch¾c;
• C¬ lý ho¸ tÝnh tèt;
• Kim lo¹i c¬ b¶n kh«ng bÞ ¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn tÝnh chÊt vµ c¬ tÝnh cña kim
lo¹i c¬ b¶n;
• H×nh d¸ng h×nh häc Ýt bÞ thay ®æi;
• M¹ chØ phï hîp v¬Ý viÖc phôc håi c¸c chi tiÕt cã ®é chÝnh x¸c cao vµ líp dµy
kh«ng lín;
• M¹ cã thÓ øng dông ®Ó c¶i thiÖn bÒ mÆt cña chi tiÕt; Cho bÒ mÆt cã c¸c tÝnh
chÊt ®Æc biÖt nh− ®é cøng cao, chÞu mµi mßn;
• B¶o vÖ kim lo¹i vµ t¨ng tuæi thä cho chi tiÕt (Chèng ¨n mßn,...) ;
Nh−îc ®iÓm
• Thêi gian m¹ rÊt l©u, ®iÒu kiÖn lµm viÖc khã kh¨n.
• ChiÒu dµy líp m¹ bÞ h¹n chÕ;
ChÊt l−îng líp m¹ phô thuéc :
• ChÊt l−îng chuÈn bÞ bÒ mÆt;
• NhiÖt ®é m¹;
• §é axit cña dung dÞch;
78
• Thµnh phÇn cña dung dÞch;
• MËt ®é dßng ®iÖn D ( A/dm2);
• Tû lÖ gi÷a diÖn tÝch S catèt / S anèt
.
7.4 Quy tr×nh m¹
1. ChuÈn bÞ ;
2. TiÕn hµnh m¹;
3. Giai ®o¹n xö lý sau khi m¹.
7.4.1 Giai ®o¹n chuÈn bÞ
• T¸ch riªng c¸c chi tiÕt cÇn m¹ ra khái c¸c chi tiÕt kh¸c.
• Kh¾c phô c¸c sai sè bÒ mÆt vÒ h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc cña chi tiÕt cÇn m¹ nh−
: gia c«ng c¬ (tiÖn, mµi, ®¸nh bãng, ...)
• §¶m b¶o ®é s¹ch, ®é bãng vµ ®é chÝnh x¸c.
• TÈy s¹ch dÇu mì b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p thñ c«ng (giÎ lau, bµn ch¶i s¾t, chæi
l«ng), c¬ häc (siªu ©m), ho¸ häc (tÈy trong dung dÞch kiÒm nãng, c¸c dung
m«i,...), ®iÖn ho¸ (tÈy b»ng cat tèt, tÈy dÇu mì an«t), ...
+ TÈy dÇu mì b»ng ph−¬ng ph¸p ho¸ häc
Dïng n−íc v«i CaO, MgO, n−íc ®¸ v«i th¶i khi hµn giã ®¸ ®Ó tÈy.
+ B»ng ph−¬ng ph¸p ®iÖn ph©n
Cho chi tiÕt vµo bÓ cã chøa dung dÞch kiÒm, cho dßng ®iÖn mét chiÒu ®i
qua, chi tiÕt nèi víi cùc ©m, tÊm thÐp nèi víi cùc d−¬ng, khi cã dßng ®iÖn ®i qua
th× bÒ mÆt chi tiÕt cã gi¶i phãng H2 vµ c¸c bät khÝ. C¸c bät khÝ nµy cã t¸c dông
kho¸y dung dÞch, ph¸ huû mµng dÇu trªn bÒ mÆt chi tiÕt lµm cho dÇu ph©n t¸n vµo
dung dÞch ë d¹ng nhñ t−¬ng. §Ó t¨ng hiÖu qu¶ tÈy thØnh tho¶ng nªn ®æi ®iÖn cùc
(chi tiÕt nèi víi cùc d−¬ng (+).
+ TÈy s¹ch dÇu mì b»ng siªu ©m sö dông dung dÞch tÈy [ 5 ]
Dïng siªu ©m ®Ó rung vµ x¸o trén dung dÞch, sau ®ã t¶y röa chi tiÕt b»ng
n−íc nãng vµ treo chi tiÕt vµo bÓ m¹.
+ TÈy dÇu mì b»ng catèt
Khi cã dßng ®iÖn ®i qua, l−îng hydro sinh ra trªn catèt lín gÊp ®«i l−îng
«xy sinh ra trªn anèt. Bät khÝ ®i lªn, kho¸y dung dÞch vµ t¸ch chÊt bÈn ra khái bÒ
mÆt kim lo¹i, lóc nµy kim lo¹i lµ catèt. C¸c chi tiÕt tÝch ®iÖn ©m ®Èy c¸c h¹t chÊt
bÈn tÝch ®iÖn ©m.
Nh−îc ®iÓm cña tÈy catèt lµ c¸c chi tiÕt tÝch ®iÖn ©m sÏ hót c¸c ion Cu2+, Zn2+, vµ
c¸c ion kh¸c : xµ phßng, c¸c chÊt keo tíi bÒ mÆt ®iÖn cùc.
C¸c nguyªn tö hydro sinh ra trªn c¸c chi tiÕt kim lo¹i cã thÓ b¸m vµ hÊp thô
trªn bÒ mÆt kim lo¹i, g©y ¶nh h−ëng ®Õn kÕt tña trªn bÒ mÆt chi tiÕt. C¸c kim lo¹i
mµu th−êng ®−îc t¶y dÇu catèt, ®ã lµ do ®iÖn tÝch ©m cña bÒ mÆt ng¨n c¶n kh¶
n¨ng hoµ tan kim lo¹i mµu trong m«i tr−êng kiÒm, ng¨n ngõa hiÖn t−îng t¹o mµng
oxyt trªn bÒ mÆt kim lo¹i mµu.
79
+ TÈy dÇu mì b»ng anèt
BÒ mÆt kim lo¹i tÝch ®iÖn d−¬ng (+) ®Èy c¸c cation chÊt bÈn. BÒ mÆt kim
lo¹i kh«ng hÊp thô «xy nªn tÝnh chÊt kim lo¹i kh«ng gi¶m sót. Kim lo¹i mµu
kh«ng thÓ tÈy anèt qu¸ vµi gi©y v× dßng anèt (bÒ mÆt ®iÖn tÝch d−¬ng) lµm cho kim
lo¹i mµu dÔ bÞ hoµ tan trong dung dÞch kiÒm. Trong qu¸ tr×nh tÈy dÇu bÒ mÆt kim
lo¹i mµu l¹i bÞ oxy ho¸ m¹nh vµ bÞ che phñ b»ng mµng ®ôc - chÊt øc chÕ cã thÓ
ng¨n c¶n sù «xy ho¸.
• T¶y s¹ch líp oxyd
• T¶y s¹ch dÇu më lÇn cuèi
• Chän nguån ®iÖn cho bÓ m¹ :
+ Sö dông m¸y ph¸t ®iÖn, nguån ®iÖn qua chØnh l−u,...
+ Dßng ®iÖn mét chiÒu
+ Dßng mét chiÒu nh−ng ®æi cùc theo nh÷ng chu kú nhÊt ®Þnh. Sö dông
dßng ®æi cùc cho phÐp t¨ng mËt ®é dßng J lªn tõ 1,5 - 3 lÇn. Do ®ã cho phÐp t¨ng
n¨ng suÊt, n©ng cao chÊt l−îng tæ chøc m¹, c¬ tÝnh líp m¹; qu¸ tr×nh m¹ chØ yªu
cÇu ë nhiÖt ®é thÊp.
+ Dßng chu kú kh«ng sin (n÷a chu kú khi catèt (cùc ©m) nèi víi chi tiÕt th×
gi÷ l©u h¬n so víi n÷a chu kú chi tiÕt nèi víi cùc d−¬ng (+). Khi tiÕn hµnh ®¶o
chiÒu th× thêi gian chi tiÕt mang ®iÖn ©m (-) nhiÒu h¬n 8 - 10 lÇn khi chi tiÕt mang
®iÖn d−¬ng (+) [24].
+ §iÖn ¸p
: 6 - 18 V
7.4.2 TiÕn hµnh qu¸ tr×nh m¹
G¸ l¾p chi tiÕt lªn bÓ m¹ (®¶m b¶o bÒn, tiÐp xóc ®iÖn tèt , cã tiÕt diÖn phï hîp
dßng ®iÖn...)
7.4.3 Giai ®o¹n xö lý sau khi m¹
Sau khi m¹ cã thÓ cã c¸c c«ng viÖc cÇn thùc hiÖn nh− sau:
• Röa s¹ch chi tiÕt;
• Thu håi dung dÞch b¸m theo chi tiÕt;
• Khö ho¸ chÊt cßn dÝnh l¹i trªn chi tiÕt;
• Th¸o chi tiÕt, gì c¸ch ®iÖn vµ sÊy kh«;
• Ng©m chi tiÕt trong dÇu b«i tr¬n ;
• Gia c«ng nguéi nÕu cÇn thiÕt;
• Doa vµ ®¸nh bãng theo tõng cèt söa ch÷a cña xylanh.
7.5 M¹ Cr«m. [8, 16]
7.5.1 §Æc ®iÓm
• Theo lý thuyÕt cr«m dÔ bÞ ¨n mßn h¬n s¾t (Cr - 0,744V; Fe - 0,44V) Nh−ng
nhê líp oxyt Cr2O3 trªn bÒ mÆt kh¸ bÒn v÷ng trong nhiÒu m«i tr−êng x©m thùc,
kh«ng bÞ ¨n mßn trong khÝ quyÓn, Cr bÒn nhiÒu trong axid vµ kiÒm nh−: HCl,
HNO3, Nã chØ tan trong c¸c a xid trªn ë nhiÖt ®é cao nªn nãi chung nã cã tÝnh
n¨ng b¶o vÖ tèt.
80
• Cr cã ®é cøng cao chØ xÕp sau kim c−¬ng vµ Corundum ( Al2O3 ) ®é cøng ®¹t
tõ 310 - 1050 HB ( t−¬ng ®−¬ng m¸c thÐp tèt nhÊt sau nhiÖt luyÖn.
• Cr«m chÞu ®−îc mµi mßn, chÞu ®−îc ¨n mßn, kh«ng bÞ hydr«sulfua ( H2S ) ph¸
huû;
• Líp m¹ Cr«m cã ®é æn ®Þnh ho¸ häc cao;
• Líp m¹ Cr«m cos ®é bãng cao, trong s¸ng ®Ñp, kh«ng bÞ biÕn ®æi theo thêi
gian ( §Õn nhiÖt ®é 400 - 500 oC vÉn kh«ng bÞ ®æi mµu) ph¶n x¹ ¸nh s¸ng tèt.
ChÝnh v× lÏ ®ã mµ m¹ cr«m ®−îc sö dông rÊt réng r·i .
7.5.2 C«ng dông vµ ph¹m vi sö dông cña ph−¬ng ph¸p m¹
cr«m
• T¨ng c¬ tÝnh cho bÒ mÆt chi tiÕt
• Lµm t¨ng ®é chÞu mµi mßn c¬ häc
• øng dông ®Ó m¹ lªn c¸c chi tiÕt m¸y, khu«n ®óc thuû tinh, khu«n dËp nhùa,
khu«n Ðp cao su, ...
• M¹ c¸c lo¹i dông cô chÝnh x¸c ®Ó lµm t¨ng tuæi thä lªn kho¶ng 5-10 lÇn;
• M¹ c¸c chi tiÕt lµm viÖc ë nhiÖt ®é cao nh− èng h¬i, vßng g¨ng cña ®«ng c¬ ®èt
trong,...
• M¹ phôc håi c¸c chi tiÕt bÞ mµi mßn vµ hÕt thêi gian sö dông; rÊt
thÝch hîp víi nh÷ng chi tiÕt cÇn t«i luyÖn bÒ mÆt, c¸c chi tiÕt cÇn ®é cøng cao
(nh− trôc quay, ¾c qu¶ nÐn, trôc tay l¸i, piston b¬m cao ¸p . ChiÒu dµy líp m¹
cã thÓ ®¹t ®Õn trªn 500 µm
• M¹ trang trÝ lªn c¸c bÒ mÆt cÇn ®Ñp , bÒn, bãng,...
• M¹ b¶o vÖ lªn c¸c bÒ mÆt chi tiÕt.
ChiÒu dµy líp m¹ b¶o vÖ b»ng Ni cã thÓ ®¹t ®Õn trªn 0,5 - 1,5 µm
ChiÒu dµy líp m¹ b¶o vÖ b»ng Cu cã thÓ ®¹t ®Õn trªn 6 - 9
µm
§Ó t¨ng chÞu mµi mßn cã thÓ ®¹t
7 - 60 µm
Chó ý :
Líp m¹ Cr lµ líp m¹ catèt, cã nhiÒu lç nªn kh«ng b¶o vÖ ®−îc s¾t thÐp khái
bÞ ¨n mßn. V× thÕ kh«ng thÓ m¹ trùc tiÕp Cr lªn s¾t ®Ó chèng rØ ®−îc v× t¹i nh÷ng vÞ
trÝ hë sÏ h×nh thµnh pin ho¸ häc Cr-Fe , g©y nªn ¨n mßn ®èi víi s¾t khi tiÕp xóc víi
kh«ng khÝ Èm. Cho nªn tr−íc khi m¹ Cr bao giê còng m¹ hai líp lãt lµ Cu vµ Ni,
khi ®ã ®é dµy líp Cr«m m¹ chØ cÇn máng n÷a th«i (cì micr«mÐt ).
T¹o ®é bãng cao t¨ng kh¶ n¨ng ph¶n x¹ trong quang häc. Cr«m cã
thÓ m¹ lªn bÒ mÆt cã ®é bãng cao, s¸ng, lµm g−¬ng ph¶n chiÕu thay v× ph¶i dïng
b¹c ( Ag) ®¾t.
T¨ng kh¶ n¨ng b«i tr¬n b»ng m¹ Cr«m xèp ®−îc øng dông cho nh÷ng chi
tiÕt cÇn b«i tr¬n v× c¸c lç xèp cã chøa c¸c lç rçng cã kh¶ n¨ng ®Ó ch−¸ dÇu b«i
tr¬n.
81
7.5.3 §Æc ®iÓm cña qu¸ tr×nh m¹ Cr«m.
Khi m¹ ë c¸c cù ®Òu cã tho¸t bät khÝ ®Æc biÖt lµ cùc ©m . Ta cã thÓ dùa vµo
t×nh tr¹ng bät khÝ ®Ó nhËn biÕt cùc m¾c cã chÝnh x¸c hay kh«ng.
a. CÇn mét nguån ®iÖn m¹nh v× ph¶i lµm viÖc víi mËt ®é dßng ®iÖn cao.
MËt ®é dßng tèi thiÓu ®Ó kÕt tña Cr lín h¬n 5 - 10 lÇn so víi tr−êng hîp m¹ c¸c
kim lo¹i kh¸c nh− Zn, Cd, Fe, Ni, Cu, ...
b. Thµnh phÇn chÝnh cña dung dÞch m¹ kh«ng ph¶i lµ muèi kim lo¹i
mµ lµ a xid cromic trong ®ã dung dÞch cã c¶ mét sè anion kh¸c ®Ó b¶o ®¶m chÊt
l−îng líp m¹ nh− SO4 - - Dung dÞch nµy Ýt nh¹y víi c¸c ion kim lo¹i, nh−ng c¸c
®iÒu kiÖn m¹ nh− nhiÖt ®é, mËt ®é dßng ®iÖn lµm thay ®æi chÊt l−îng líp m¹ dÓ
dµng h¬n bÊt kú qu¸ tr×nh m¹ nµo kh¸c.
c. §iÖn trë riªng cña dung dÞch m¹ Cr cao nªn ®iÖn thÕ m¹ ph¶i
b»ng 10-12 V.
d. M¹ Cr«m th−êng dïng anèt lµ ch×, kh«ng dïng Cr«m v× Cr«m dßn,
tèc ®é tan nhanh h¬n tèc ®é m¹. Nªn ph¶i th−êng xuyªn bæ sung dung dÞch ®Ó bï
l¹i l−îng Cr«m kÕt tña.
e. HiÖu suÊt dßng catèt khi m¹ Cr«m thÊp do trªn bÒ mÆt ca tèt cã
Hydr« gi¶i phãng, cßn trªn bÒ mÆt anèt kh«ng tan th× o xy tho¸t ra m¹nh. C¸c khÝ
tho¸t ra cuèn theo mét l−îng c¸c chÊt ®iÖn ph©n lµm hao hôt c¸c chÊt ®iÖn ph©n.
§Ó lµm gi¶m l−îng hao hôt nµy cÇn ph¶i bæ sung mét l−îng ho¸ chÊt vµo dung
dÞch " Cr«min " ( CrO2) ®Ó lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt cña chÊt ®iÖn ph©n. Còng cã
thÓ thªm vµo c¸c thµnh bÓ c¸c mÈu hoÆc c¸c viªn bi næi lµm tõ vËt liÖu tr¬
(polyetylen, polypropilen, teflon
f. Kh¶ n¨ng m¹ ®Òu cña dung dÞch m¹ Cr thÊp, nªn chØ cã thÓ m¹
lªn bÒ mÆt m¹ ®ång nhÊt mµ th«i nh−ng lóc ®ã líp m¹ vÉn cã ®é bãng cao mµ
kh«ng cÇn c¸c phô gia lµm bãng kh¸c.
g. Anèt ®−îc sö dông lo¹i kh«ng tan do vËy ph¶i th−êng xuyªn bæ
sung l−îng dung dÞch ®Ó bï l¹i l−îng Cr ®· kÕt tña.
h. Ph©n lo¹i líp m¹ cr«m
Cã 3 líp m¹ Cr kh¸c nhau :
*-Líp m¹ Cr«m x¸m; lo¹i nµy cã ®é cøng cao nhÊt (72 HRC), nh−ng
dßn, dÓ bong t¸ch khái bÒ mÆt nªn Ýt dïng.
*-Líp m¹ Cr«m tr¾ng bãng; Cã ®é cøng võa ph¶i ( 64-65 HRC)
≈ 900 HB cã ®é b¸m vµ c¬ tÝnh tèt.
*- Líp m¹ Cr«m tr¾ng s÷a cã ®é cøng 48-50 HRC cã c¬ tÝnh tèt,
ch¾c,
k. Dung dÞch m¹ cr«m
* Dung dÞch lo·ng
Cã nång ®é : 150-200 gam/lÝt CrO3 + (1,5 G/L H2SO4)
82
Dung dÞch cã nång ®é CrO3 thÊp dïng ®Ó m¹ cr«m cøng, m¹ phôc håi
c¸c chi tiÕt m¸y; v× ®é cøng líp m¹ cao, hiÖu suÊt dßng ®iÖn cao 16-18 % vµ cã
thÓ sö dông mËt ®é dßng ®iÖn cao. Dung dÞch Ýt bÞ tæn thÊt.
* Dung dÞch lo¶ng võa
Cã nång ®é : 200-250 gam/lÝt CrO3 + (2,5 G/L H2SO4)
Kh¶ n¨ng ph©n bè trung b×nh, dung dÞch æn ®Þnh, l¬p m¹ tèt dïng ®Ó m¹
phôc håi.
* Dung dÞch ®Æc
Cã nång ®é : 250-500 gam/lÝt CrO3 + (3,5 G/L H2SO4)
Dung dÞch nµy kh¸ æn ®Þnh, ®é dÉn ®iÖn cao, kh¶ n¨ng ph©n bè tèt, nh−ng
mËt ®é dßng (J ) cao , líp m¹ mÒm, dung dÞch bÞ hao hôt nhiÒu nªn chØ dïng ®Ó
m¹ trang trÝ.
Thµnh phÇn dung dÞch m¹ cr«m cøng xem b¶ng 7-2 dïng cho m¹ c¸c chi
tiÕt nh− khu«n, æ trôc, xilanh, dông cô ®o.
ChiÒu dµy líp m¹ ®¹t kho¶ng tõ 20 - 250 µm.
B¶ng 7-2 [16]
Thµnh phÇn
dung dÞch
CrO3
H2SO4
ChÊt cromil
CrO2
§¬n vÞ
tÝnh
G/lÝt
G/lÝt
G/lÝt
Dung dÞch
N1
150-250
1,5 - 2,5
-
N2
150-250
1,5-2,5
3
N3
200 - 300
2 - 3
N4
200 - 250
10 - 20
1 - 3
1 - 3
NhiÖt ®é
D
oC
A/dm2
45 - 70
15 - 100
12 - 15
50 - 80
15 - 35
13 - 15
57 - 75
20 - 40
20 - 25
54 ±2
35 - 50
-
HiÖu
dßng
suÊt %
7.5.4 C¸c ph−¬ng ph¸p m¹ cr«m
1. Mét sè ®Æc ®iÓm cña chÕ ®é m¹ cæ ®iÓn
§iÖn ¸p
Da
6 - 8 V
50 - 80
A/dm2
ToC
50 - 60 oC
CÇn kiÓm tra nång ®é dung dÞch, ®é pH, nång ®é c¸c chÊt pha vµo dung dÞch.
Nh−îc ®iÓm khã ®¶m b¶o ®é ®ång ®Òu cña dung dÞch còng nh− chÊt l−îng
m¹.
2. ChÕ ®é m¹ hiÖn ®¹i
Cã thiÕt bÞ hiÖn ®¹i ®Ó :
• KiÓm tra khèng chÕ quy tr×nh m¹.
• Tù ®éng ®iÒu chØnh nång ®é dung dÞch;
• Dïng dung dÞch tù ®iÒu chØnh hoÆc kÕt hîp víi thiÕt bÞ ®−îc ®iÒu chØnh
cã thµnh phÇn theo yªu cÇu
83
VÝ dô mét lo¹i dung dÞch khi m¹ cr«m :
SrSO4
CrO3
K2SiF6
K2CrO4
=
=
=
=
6 g/L
200-300 g/L
20 g/l
110 g/L
Tù ®iÒu chØnh ®−îc v× SrSO4 hoµ tan dung dÞch CrO3 theo tû lÖ nhÊt ®Þnh
+++
(250 g/l CrO3 hoµ tan 2,5 g/l SrSO4 , phÇn d− ra kÕt tña l¾ng ®äng khi Cr
gi¶m dÇn .
* NhiÖt ®é ®−îc ®iÒu chØnh nhê kÕt cÊu lß hai líp.
• Bªn trong lµ chÊt dÎo hay GrafÝt
• Bªn ngoµi lµ vá thÐp
• ë gi−· hai líp lµ n−íc nãng hay h¬i cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc nhiÖt ®é bÓ
m¹. ( Sai sè ®iÒu chØnh 1-2 oC).
ChÕ ®é m¹ ®¶o cùc
§Ó t¨ng c−êng chÊt l−îng m¹ ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p ®¶o cùc, v×
nÕu kh«ng th× dung dÞch bÞ lo·ng dÇn gi÷a hai cùc; H+ lµm cho bÒ mÆt líp m¹ t¨ng
cøng c¶n trë qu¸ tr×nh m¹.
VÝ dô :
- Da =
- t (-) =
- t (+) =
60
9
15
A/dm2
phót
gi©y
ChÊt l−îng líp m¹ tèt h¬n khi kh«ng ®¶o cùc.
+ ¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p m¹ ®¶o cùc :
- N¨ng suÊt t¨ng g¸p
- Kh¶ n¨ng chèng mßn t¨ng
- Søc bÒn mái t¨ng
3 lÇn
30 %
25 %
+ BÓ m¹ ph¶i c¸ch ®iÖn vµ kh«ng bÞ ¨n mßn.
7.5.5 VÝ dô quy tr×nh m¹ xylanh
1. ChuÈn bÞ chi tiÕt cÇn m¹ ( xy lanh)
• Lµm s¹ch
2. ChuÈn bÞ bÓ m¹
• Cho CrO3 vµo bÓ;
• Cho n−íc cÊt vµo víi T oC = 50 oC;
• Cho dung H2SO4;
• Nèi cùc + Víi tÊm ch× cã pha thªm 5 - 10 % Sb (Antimoan)
• Cùc ©m (-) vµo chi tiÕt ;
3. ChÕ ®é m¹ ®Æc tr−ng
• Da
• T
50-80 A/dm2.
50-60 C
o
84
• t
6-8 giê
4. Gia c«ng xö lý sau khi m¹
• Röa s¹ch chi tiÕt trong thïng n−íc cÊt;
• Thu håi dung dÞch b¸m theo xylanh;
• Röa l¹i b»ng n−íc th−êng;
• Ng©m vµo dung dÞch chøa 5-3 % NaCO3 ®Ó khö ho¸ chÊt cßn dÝnh l¹i;
• Röa s¹ch b»ng n−íc nãng;
• Th¸o chi tiÕt, gì c¸ch ®iÖn vµ sÊy kh« ë
• Ng©m chi tiÕt trong dÇu b«i tr¬n ë
• Gia c«ng nguéi nÕu cÇn thiÕt ;
T = 100 - 120 oC;
T = 160 - 200 oC tõ 1-2 giê ;
• Doa vµ ®¸nh bãng theo tõng cèt söa ch÷a cña xylanh.
7.6 M¹ ni ke
TÝnh chÊt cña ni ken
• Ni ken cã mµu tr¾ng b¹c,
• DÉn ®iÖn , dÉn nhiÖt tèt,;
• DÔ ®¸nh bãng vµ dÔ hµn;
• Ni ken bÞ thô ®éng vµ bÒn trong c¸c dung dÞch trung tÝnh, kiÒm vµ axÝt yÕu.
• Cã ®é bãng cao, øng dông trong kü thuËt quang häc;
• ChiÒu dµy líp m¹ δ = 5 - 40 µm vµ cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn;
• §Ó tiÕt kiÖm ni ken ng−êi ta tiÕn hµnh m¹ lãt ®ång Cu sau ®ã míi m¹ Ni víi
tæng chiÒu dµy líp m¹ Ni chiÕm kho¶ng (50 - 70) % chiÒu dµy toµn bé.
7.7 M¹ ®ång
7.7.1 §ång vµ tÝnh chÊt cña nã
• Mµu ®á s¸ng , khi bÞ « xy ho¸ trong kh«ng khÝ sÏ biÕn mµu do t¹o thµnh líp
oxyt máng vµ kÝn.
• §ång dÔ t¸c dông víi axit HNO3.
• Líp ®ång m¹ b»ng ph−¬ng ph¸p xianua vµ dung dÞch phot ph¸t cã cÊu tróc tinh
thÓ mÞn, kÝn b¶o vÖ tèt nªn th−êng dïng ®Ó m¹ lãt, m¹ b¶o vÖ gi÷a líp s¾t m¹
vµ líp m¹ Ni hay Cr.
• Líp ®ång m¹ b»ng dung dÞch axit cã cÊu tróc tinh thÓ th« vµ mÒm, song dung
dÞch l¹i cho tèc ®é m¹ lín, líp m¹ dµy nen cã thÓ øng dông cho m¹ khu«n.
• B»ng c¸ch cho thªm c¸c chÊt h÷u c¬ ng−êi ta cã thÓ biÕn ®æi tÝnh chÊt cña líp
m¹ nh− ®é cøng, ®é bãng,...
7.7.2 C¸c ph−¬ng ph¸p m¹ ®ång
a. M¹ ®ång b»ng dung dÞch sun ph¸t, Floborat, diphotphat;
b. M¹ ®ång b»ng dung dÞch xianua;
85
7.8 M¹ kÏm
86
14 trang
17300
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Lắp đặt và sửa chữa máy - Chương 7: Mạ kim loại", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_lap_dat_va_sua_chua_may_chuong_7_ma_kim_loai.pdf
