Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 1 -
LỜI CẢM ƠN
Đồ án nhập môn này được thực hiện tại bộ môn công nghệ điện hóa và bảo vệ kim
loại trường ĐH Bách Khoa Hà Nội. Trước hết, chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy
giáo: Th.s Nguyễn Tuấn Anh, người đã quan tâm và trực tiếp hướng dẫn chúng tôi
hoàn thành đồ án này. Chúng tôi cũng xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo
trong bộ môn đã chỉ bảo tận tình và tạo nhiều điều kiện thuận lợi để cho chúng tôi có
thể hoàn thành tốt nhất đồ án của mình.
Chúng tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các bạn trong lớp, những người
thân, bạn bè đã giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình làm đồ án.
Trong thời gian làm đồ án, do hạn chế về mặt thời gian và kiến thức còn hạn chế
nên không tránh khỏi sai sót, chúng tôi kính mong được các thầy cô chỉ bảo thêm để
chúng tôi có thể hoàn thiện hơn những kiến thức của mình.
Hà Nội, 12/2012
MỤC LỤC
Mở Đầu ................................................................................................................. 3
Phần I: Tổng Quan Về Công Nghệ Mạ Kẽm ....................................4
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 2 -
1. Xử lý bề mặt trước khi mạ ......................................................................... 4
1.1 Gia công cơ ................................................................................................................. 4
1.2 Gia công xử lý hóa học............................................................................................... 4
2 Công nghệ mạ kẽm .................................... Error! Bookmark not defined.
2.1 Mạ kẽm trong dung dịch axit .................................................................................... 6
2.2 Mạ kẽm trong dung dịch xyanua .............................................................................. 8
2.2.1 Đặc điểm công nghệ ............................................................................................ 8
2.2.2 Chế độ công nghệ .............................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.3 Pha chế dung dịch ............................................................................................... 9
2.3 Mạ kẽm trong dung dịch zincat .............................. Error! Bookmark not defined.
2.3.1 Đặc điểm công nghệ .......................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.2 Chế độ công nghệ ................................................................................................ 9
2.3.3 Pha chế dung dịch ............................................................................................. 10
2.4 Mạ kẽm trong dung dịch amoniacat ...................................................................... 10
2.4.1 Đặc điểm công nghệ .......................................................................................... 10
2.4.2 Chế độ công nghệ .............................................................................................. 10
2.4.3 Pha chế dung dịch ............................................................................................. 11
2.5 Mạ kẽm trong dung dịch pyrophotphat ................................................................. 11
2.5.1 Đặc điểm công nghệ .......................................................................................... 11
2.5.2 Chế độ công nghệ .............................................. Error! Bookmark not defined.
2.5.3 Pha chế dung dịch ............................................. Error! Bookmark not defined.
3 Bóc lớp mạ kẽm hỏng ................................ Error! Bookmark not defined.
4 Hoàn thiện lớp mạ kẽm (cromat hóa) ..... Error! Bookmark not defined.
Phần II: Quy Trình Công Nghệ ........................................................18
1 Sơ đồ quy trình mạ kẽm cromat cho bulong, đai ốc .............................. 18
2 Thuyết minh cho quy trình ...................................................................... 19
Phần III: ỨNG DỤNG THỰC TẾ ...................................................23
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 27
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 3 -
MỞ ĐẦU
Mạ kẽm hiện nay được dùng rộng rãi nhất để bảo vệ máy móc, thiết bị, dụng cụ...
bằng sắt thép, chống ăn mòn khí quyển. Kẽm có thế điện chuẩn ( -0,76 V) âm hơn kim
loại đen (sắt, thép, gang …) nên nó là lớp mạ anot, bảo vệ theo cơ chế điện hoá. Sản
phẩm ăn mòn kẽm (do tác dụng hoá học với hơi ẩm, với CO2,SO2...của môi trường
hoặc do tác dụng điện hoá của trong quá trình bảo vệ) làm cho vẻ đẹp kém đi: mờ,
xám dần theo thời gian, nhưng tính bảo vệ của nó không hề suy giảm. Vì vậy sản
phẩm mạ kẽm thích hợp nhất cho là dùng cho các công trình kiến trúc xây dựng, dùng
cho các đường dây tải điện, thông tin và đường sắt, các thiết bị đặt ngoài trời...dưới
dạng các tấm lợp, thép góc, ống dẫn...
Mạ kẽm có thể được thực hiện bằng nhiều cách: nhúng nóng, phun, nhiệt khuếch
tán, mạ điện...Mỗi cách có những đặc điểm riêng, phạm vi ứng dụng riêng, cụ thể là:
Mạ điện thích hợp cho việc sữa chữa các chi tiết có độ chính xác cao cần sửa
ngay, dù cấu kiện mới bị mòn ít mà nếu dùng phương pháp sữa chữa khác thì sẽ ảnh
hưởng tới tính chất kim loại gốc, hình dạng, kích thước và độ bám của kim loại đắp lên
chi tiết.
Các lĩnh vực ứng dụng mạ điện bao gồm:
Lĩnh vực xây dựng: mạ ống nước, đường sắt, các thiết bị ngoài trời, mạ các
thiết bị chịu lực, ….
Lĩnh vực viễn thông: mạ các cấu kiện trụ anten, thiết bị phụ trợ khác,…
Trong sản xuất dân dụng: làm đồ trang sức, lư đồng, huy chương, bát đĩa, các
vật dụng gia đình,…
Trong ngành kỹ thuật cao: sản xuất robot, tên lửa,…
Trong công nghiệp đóng tàu: thường mạ một lớp kẽm lên bề mặt vỏ tàu.
Trong các công trình thủy: hiện nay ở Tokyo (Nhật Bản) mạ điện được sử dụng
để mạ các trụ cầu của dẫn qua cảng Tokyo, lớp phủ titanium (1mm Ti + 4mm
thép tấm).
Các lĩnh vực khác: mạ vàng, điện thoại,… làm cho mạ điện nói chung và mạ
kẽm nói riêng thêm phong phú. Tuỳ yêu cầu của sản phẩm mà chọn phương
pháp mạ và chiều dày lớp mạ cho phù hợp. Phương pháp mạ điện thường cho
chiều dày lớp mạ kẽm từ 5 - 30 µm; phương pháp nhúng nóng cho từ 50 - 200
µm.
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 4 -
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠ KẼM
1. XỬ LÝ BỀ MẶT TRƯỚC KHI MẠ
Để sản phẩm sau khi mạ có lớp mạ đồng nhất thì gia công bề mặt là giai đoạn
không thể thiếu trong quá trình mạ. Gia công bề mặt trước khi mạ có ảnh hưởng
đến chất lượng lớp mạ. Ngoài việc làm cho bề mặt nhẵn bóng nó còn có tác dụng
khử sạch các lớp gỉ, các màng oxit mỏng hoặc các chất bẩn, dầu mỡ trên bề mặt
vật liệu cần mạ, tạo điều kiện thuận lợi cho lớp mạ gắn chắc với kim loại nền.
Các phương pháp gia công bề mặt:
Có 2 phương pháp chủ yếu thường sử dụng
• Gia công cơ khí: mài thô, mài tinh, đánh bóng, quay bóng
• Gia công xử lý hóa học: Tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ
1.1 Gia công cơ
Gia công cơ học là quá trình giúp cho bề mặt vật mạ có độ đồng đều và độ nhẵn
cao, giúp cho lớp mạ bám chắc và đẹp. có thể thực hiện gia công cơ học bằng nhiều
cách : mài, đánh bóng (là quá trình mài tinh), quay xóc đối với các vật nhỏ, chải, phun
tia cát hoặc tia nước dưới áp suất cao. Quá trình gia công cơ học làm lớp kim loại bề
mặt sản phẩm bị biến dạng, làm giảm độ gắn bám của lớp mạ sau này. Vì vậy trước
khi mạ cần phải hoạt hóa bề mặt trong axit loãng rồi đem mạ ngay.
Phương pháp mài: sử dụng các loại bột mài như nhôm oxit, các loại xi đánh bóng.
Chất thải trong quá trình này là các loại bụi do sử dụng các loại bột mài, các vật liệu bị
mài mòn.
Phương pháp quay bóng: Các vật thể nhỏ không thể mài bóng được thì sử dụng
phương pháp quay bóng. Có hai cách quay bóng: quay bóng khô và quay bóng ướt.
1.2 Gia công xử lý hóa học
Tẩy dầu mỡ: Trên bề mặt chi tiết cần mạ thường có các loại dầu mỡ hay thuốc đánh
bóng dính vào. Màng dầu mỡ gây hiện tượng bong lớp kim loại mạ đồng thời làm bẩn
dung dịch mạ
Các phương pháp tẩy dầu mỡ:
Tẩy dầu mỡ trong dung môi hữu cơ
Tẩy dầu mỡ trong dung dịch kiềm và nhũ tương
Tẩy dầu mỡ bằng phương pháp điện hóa
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 5 -
Tẩy dầu mỡ
Bề mặt kim loại sau nhiều công đoạn sản xuất cơ khí, thường dính dầu mỡ, dù rất
mỏng cũng đủ để làm cho bề mặt trở nên kị nước, không tiếp xúc được với dung dịch
tẩy, dung dịch mạ… Có thể tiến hành tẩy dầu mỡ bằng các cách sau: Tẩy trong dung
môi hữu cơ như tricloetylen C2HCl3, tetracloetylen C2Cl4, cacbontetraclorua CCl4…
chúng có đặc điểm là hòa tan tốt nhiều loại chất béo, không ăn mòn kim loại, không
bắt lửa. Tuy nhiên, sau khi dung môi bay hơi, trên bề mặt kim loại vẫn còn dính lại lớp
màng dầu mỡ rất mỏng, cẩn phải tẩy tiếp trong dung dịch kiềm. Tẩy trong dung dịch
kiềm nóng NaOH có bổ sung thêm một số chất nhũ tương hóa như Na2SiO3, Na3PO4…
Với các chất hữu cơ có nguồn gốc động thực vật sẽ tham gia phản ứng xà phòng hóa
với NaOH và bị tách ra khỏi bề mặt. Với những loại dầu mỡ khoáng vật thì sẽ bị tách
ra dưới tác dụng nhũ tương hóa của Na2SiO3.
Tẩy trong dung dịch kiềm bằng phương pháp điện hóa, dưới tác dụng của dòng
điện, oxy và hidro thoát ra có tác dụng cuốn theo các hạt mỡ bám vào bề mặt. tấy bằng
phương pháp này dung dịch kiềm chỉ cần pha loãng hơn so với tẩy hóa học đã đạt hiệu
quả. Tẩy dầu mỡ siêu âm là dùng sóng siêu âm với tần số dao động lớn tác dụng lên bề
mặt kim loại, những rung động mạnh sẽ giúp lớp dầu mỡ tách ra dễ dàng hơn.
Tẩy gỉ
Bề mặt kim loại nền thường phủ một lớp oxit dày, gọi là gỉ. tẩy gỉ hóa học cho kim
loại đen thường dùng axit loãng H2SO4 hay HCl hoặc hỗn hợp của chúng. Khi tẩy
thường diễn ra đồng thời 2 quá trình: hòa tan oxit và kim loại nền. Tẩy gỉ điện hóa là
tẩy gỉ hóa học đồng thời có sự tham gia của dòng điện. Có thể tiến hành tẩy gỉ catot
hoặc tẩy gỉ anot. Tẩy gỉ anot lớp bề mặt sẽ rất sạch và hơi nhám nên lớp mạ sẽ gắn
bám rất tốt. Tẩy gỉ catot sẽ sinh ra H mới sinh, có tác dụng khử một phần oxit. Hidro
sinh ra còn góp phần làm tơi cơ học màng oxit và nó sẽ bị bong ra. Tẩy gỉ bằng catot
chỉ áp dụng cho vật mạ bằng thép cacbon, còn với vật mạ Ni, Cr thì không hiệu quả
lắm.
Tẩy bóng điện hóa và hóa học
Tẩy bóng điện hóa cho độ bóng cao hơn gia công cơ học. lớp mạ trên nó gắn bám
tốt, tinh thể nhỏ, ít lỗ thủng và tạo ra tính chất quang học đặc biệt. Khi tẩy bóng điện
hóa thường mắc vật tẩy với anot đặt trong một dung dịch đặc biệt. Do tốc độ hòa tan
của phần lồi lớn hơn của phần lõm nên bề mặt được san bằng và trở nên nhẵn bóng.
Cơ chế tẩy bóng hóa học cũng giống tẩy bóng điện hóa. Khi tẩy bóng hóa học cũng
xuất hiện lớp màng mỏng cản trở hoặc kìm hãm tác dụng xâm thực của dung dịch với
kim loại tại chỗ lõm.
Tẩy nhẹ