Tài liệu đồ án công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa 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 Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 -1- Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa 1. Xử lý bề mặt trước khi mạ ......................................................................... 4 1.1 1.2 2 Gia công cơ ................................................................................................................. 4 Gia công xử lý hóa học............................................................................................... 4 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 Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 -2- Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa 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. Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 -3- Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa 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 Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 -4- Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa 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 Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 -5- Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa Tẩy nhẹ hay còn gọi là hoạt hóa bề mặt, nhằm lấy đi lớp oxit rất mỏng, không nhìn thấy được, được hình thành trong quá trình gia công ngay trước khi mạ. khi tẩy nhẹ xong, cấu trúc tinh thể của nền bị lộ ra, độ gắn bám sẽ tăng lên. 2. CÔNG NGHỆ MẠ KẼM 2.1 MẠ KẼM TRONG DUNG DỊCH AXIT Dung dich axit để mạ kẽm chính là dung dich mạ đơn, thường dùng là dung dich sunfat, rồi đến dung dịch clorua, dung dich floborat. Đặc điểm chung của các dung dịch này là : kẽm tồn tại dưới dạng ion đơn đã hydrat hoá, cho độ phân cực bé khi phóng điện, dung dịch ổn định, cho phép dùng Dc lớn , nhất là khi dung dịch được khuấy mạnh, hiệu suất dòng điện lớn ( ngay cả khi nồng độ axit cao ). Nhược điểm chung của các dung dich này là : cho lớp mạ có tinh thể thô, khả năng phân bố kém, nên chỉ dùng cho để mạ cho vật có hình thù đơn giản như dây, băng tấm... Để phục vụ học tập cần nghiên cứu kỹ dung dich sunfat - đại diện cho loại dung dịch axit, từ đó có thể dễ dàng hiểu được các quy luật của các dung dịch axit khác. Mạ kẽm từ dung dịch sunfat Cấu tử chính của dung dich này là ZnSO4.7H2O, độ hoà tan ở 25oC là 600g/l, nhưng dung dich chỉ cần nồng độ từ 200 đến 300g/l. Vì đặc quá thường cho lớp mạ xốp, dễ bị gai cây; còn loãng quá thì độ dẫn điện của dung dịch thấp, làm giảm chất lượng lớp mạ. Khi mạ kẽm cho dây, băng, tấm... liên tục, để tăng tốc độ mạ người ta dùng dung dịch có nồng độ cao đến 400-700 g/l, nhưng buộc phải đun nóng liên tục dung dịch ở 40-50 độ C và khuấy thật mạnh bằng khí nén. Trên catot xảy ra quá trình phóng điện của ion Zn2+ hidrat hoá: Zn2+.mH2O + 2e = Zn + mH2O Quá trình này xảy ra với độ phân cực bé nên kết tủa có tinh thể thô và khả năng phân bố PB bé. Để cải thiện các nhược điểm này , dung dịch phải có thêm thành phần thích hợp: - Các chất dẫn điện có cùng anion như Na2SO4,(NH4)2SO4… Các chất này làm tăng độ dẫn điện của dung dịch đồng thời làm tăng khả năng phân bố cho dung dịch, làm tăng độ phân cực catot, cải thiện được cấu trúc tinh thể. - Chất hoạt động bề mặt cho vào dung dịch làm tăng độ phân cực, cải thiện tổ chức tinh thể kết tủa và khả năng phân bố của dung dịch. Nhưng bề mặt Zn trong dung dịch axit tích điện âm nên phải dùng chất hoạt động bề mặt loại cation như dextrin, keo dán gỗ, glucoza, cam thảo … Chất hoạt động bề mặt chỉ có tác dụng ở nhiệt độ thường. Ngoài quá trình chính, trên catot còn quá trình phụ của H+ phóng điện. Điện thế tiêu chuẩn của hydro dương hơn của Zn là 0,76, lẽ ra hiệu suất của dòng điện thoát Zn Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 -6- Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa sẽ phải thấp, nhưng vì quá thế thoát hydro trên Zn rất lớn, và vì nồng độ H+ rất bé, trong khi nông độ Zn2+ lại rất lớn, nên trên catot Zn thoát ra là chính, do đó hiệu suất dòng điện trong dung dịch mạ kemz sunfat thường rất cao (96-98%). Để hiệu suất dòng điện thoát Zn luôn luôn cao thì nồng độ H+ trong dung dịch phải đủ thấp,pH không được dưới 3,5. Nếu pH <3,5, nồng độ H+quá lớn, H+ sẽ trở nên ưu tiên phóng điện trên catot và hiệu suất dòng điện thoát Zn giảm đi, thậm chí giảm đến 0. Ngược lại, pH cũng không được cao hơn 4,5-4,8, nếu không lớp mạ điện sẽ dòn, sần sùi vì lẫn nhiều kẽm hydroxit (sinh ra tại pH 5,3 trong lớp sát catot). Vậy để ổn định pH trong khoảng 3,5-4,5 cần phải dùng chất đệm. Al2(SO4)3 tỏ ra là 1 chất đệm rất tốt trong phạm vi ấy. Khi pH>4,5 Al2(SO4)3 sẽ thủy phân: Al2(SO4)3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2SO4 H2SO4 giải phóng ra sẽ làm giảm pH xuống, đồng thời Al(OH)3 được sinh ra ở dạng keo, phân tán, có tác dụng nâng cao độ phân cực catot cải thiện thêm cấu trúc tinh thể, lớp mạ mịn sáng hơn. Mặt khác chất keo làm đục dung dịch và chính độ đục này lại là một tín hiệu thông báo tình trạng tốt xấu của dung dịch. Thấy rằng mạ kẽm từ dung dịch sunfat luôn có hiệu suất dòng điện anot trên 100% (trong khi hiệu suất dòng điện catot bé hơn 100%), lý do là trên anot ngoài quá trình hòa tan điện hóa do hoạt động của các vi pin ăn mòn. Anot càng nhiều tạp chất hiện tượng hòa tan ấy càng mạnh. Điều này đưa đến hai hậu quả: một là nồng độ Zn2+ trong dung dịch dần dần đặc lên; hai là nồng độ H+ trong dung dịch mất dần, dẫn đến pH tăng lên. Để khắc phục hai hiện thượng đó ngoài việc dùng chất đệm, cần thường xuyên theo dõi để bổ sung H2SO4và điều chỉnh nồng độ Zn2+ trong dung dịch được kịp thời. Dung dịch mạ kẽm rất nhạy với tạp chất. Các ion tạp chất nào có điện thế dương hơn kẽm, sẽ được giải phóng trên catot cùng với kẽm. Các tạp chất này lại thường có quá thế hydro trên chúng thấp hơn trên kẽm (nhất là Co, Cu, Ag, Sb …) nên sẽ tạo thành những điểm chỉ cho hydro thoát ra, làm giảm mạnh hiệu suất dòng điện, nhưng nguy hại hơn là tạo thành các vết rỗ, sọc hoặc sùi, bột … làm hỏng lớp mạ. Vì vậy hóa chất, nước, anot phải dùng loại đủ sạch ( theo đúng tiêu chuẩn quy định). Khi sử dụng, vận hành không được để lẫn tạp chất vào dung dịch. Để mạ kẽm bóng trực tiếp từ dung dịch sunfat người ta dùng các chất bóng: 2,62,7-disunfonaphtalat, chất DSU và U-2...hoặc dùng dòng điện đổi cực (T=6s; tc:ta = 6:1). Nói chung mạ bóng kẽm từ dung dịch sunfat chưa được nghiên cứu nhiều. Có lẽ vì bản thân lớp mạ kẽm không phải là lớp mạ trang sức, khi cần làm đẹp thì đã có cách tẩy bóng sau khi mạ vẫn quen dùng từ lâu. Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 -7- Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa 2.2. MẠ KẼM TRONG DUNG DỊCH XYANUA 2.2.1. Đặc điểm công nghệ Dung dịch mạ kẽm xyanua, khả năng phân bố tốt, lớp mạ mịn, bóng có thể sử dụng mật độ dòng điện và nhiệt độ cao, không ăn mòn thiết bị, mạ chi tiết có hình dáng phức tạp, có độ dày trên 20µm. Nhưng dung dịch xyanua có hiệu suất dòng điện thấp, dung dịch rất độc, có hại đến sức khỏe, vì vậy phải có thiết bị hút độc tốt và có biện pháp an toàn cần thiết. 2.2.2 Chế độ công nghệ Thành phần (g/l) và chế độmạ ZnO NaCN NaOH Na2S Glyxerin C3H5(OH) Nhiệt độ dung dịch, ºC Mật độ dòng, A/dm² Hiệu suất dòng, H% Ứng dụng Dung dịch mạ kẽm 1 2 3 4 40-45 75-80 70-80 0,5-5,0 3-5 Phòng 40-45 80-85 40-60 Phòng 8-10 18-20 70 Phòng 41-57 68-132 34,5-56 27-38 0,5-2,5 70-80 Mạ quay, Ít độc 1-5 75-95 Mạ dày 2-5 1,5-2 80-85 75-80 Tẩy HNO3 cho Mạ tĩnh lớp mạ sang Tỷ lệ diện tích anot/catot Sa/Sc : 2/1 Anot : kẽm độ sạch cao và thép Điện thế nguồn 6-12V Thời hạn phân tích điều chỉnh dung dịch 1-2 lần/ tuần NaCN tạo với ZnO thành phức chất Na2[Zn(CN)4], cho khả năng phân bố lớn, độc. NaOH tạo thành với ZnO thành phức chất Na2ZnO2 (zincat), cho khả năng phân bố thấp. Na2S dùng để kết tủa kim loại nặng xuống đáy bể, làm sạch dung dịch, lớp mạ sáng hơn. Glixerin cho lớp mạ mịn, sáng. Làm việc lâu, hàm lượng Na2CO3 tăng dần lên do hấp thụ khí CO2 từ không khí. Khi nồng độ Na2CO3 vượt quá 100g/ml sẽ kết tinh trắng lên thành bể, làm giảm H%, ic và chất lượng lớp mạ. Loại bỏ bằng cách cứ thêm 1,5g Ba(OH)2 vào dung dịch sẽ kết tủa được 1g Na2CO3. Sau đó lắng, gạn khỏi dung dịch. Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 -8- Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa Hiện nay thị trường nước ta có bán chất bóng ZB-ATZ của Enthol dùng cho mạ kẽm rất tốt, dùng trong dung dịch sau (g/l) : ZnO 22,4 ; NaCN 40 ; NaOH 85 ; ZB-ATZ 4ml/l ; ic = 0,5-5 A/dm² ; nhiệt độ thường. 2.2.3. Pha chế dung dịch Dung dịch mạ kẽm xyanua pha bằng các hóa chất ZnO hoặc Zn(OH)2 cho tác dụng với NaCN. Phản ứng chúng như sau : 2ZnO + 4NaCN = Na2Zn(CN)4 + Na2ZnO2 2Zn(OH)2 + 4NaCN = Na2Zn(CN)4 + Na2ZnO2 + 2H2O Pha chế dung dịch mạ kẽm xyanua trong điều kiện có quạt hút. Quá trình pha chế như sau : - Hòa tan NaCN và NaOH trong bể mạ (bể thép hay nhựa) có thể tích nước bằng ½ thể tích bể mạ. - Cho nước vào ZnO đã tính toán, khuấy thành dạng hồ đặc, vừa khuấy vừa cho vào bể mạ đến khi hòa tan hoàn toàn. - Cho glicerin , Na2S,…..và các chất phụ gia khác đã hòa tan vào trong bể. Khuấy đều, cho nước đến mức quy định. Khi cần thêm ZnO phải hòa tan nó vào NaCN hay NaOH rồi mới lọc vào dd. Pha xong mạ xử lí với ic = 0,1-0,2 A/dm² đến khi được lớp mạ sáng. 2.3. MẠ KẼM TRONG DUNG DỊCH ZINCAT 2.3.1. Đặc điểm công nghệ Kẽm tồn tại dưới dạnh phức Na2ZnO3. Dung dịch này có khả năng phân bố khá lớn nên mạ được các vật tương đối phức tạp. Tuy không bằng dung dịch xyanua nhưng nó không độc hại, thành phần đơn giản, giá rẻ, độ dẫn điện cao, chỉ cần nguồn điện 1 chiều dưới 6V. 2.3.2 Chế độ công nghệ Dung dịch loãng có khả năng phân bố tốt hơn, dùng mạ các vật phức tạp. Sn4+ làm lớp mạ nhẵn, sáng. Điều chế Sn4+ (ở dạng Na2SnO3): dùng 2ml H2O2 sẽ oxy hóa được Sn2+ thành 1g Na2SnO3 (dùng thay cho SnCl4) Polyetylenimi cho phép dùng mật độ dòng cao, lớp mạ trắng. Dung dịch mạ kẽm zincat Thành phần (g/l) và Dung dịch zincat chế độ mạ 1 2 3 4 Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 -9- Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa ZnO (tính ra Zn) NaOH SnCl4 ( hay Na2SnO3) Polyetylenimin Mật độ dòng: - ia - ic khuấy - ic không khuấy Nhiệt độ dung dịch 15-17 135160 0,2-0,5 - 3,5-6,8 65-80 0,2-0,5 - 10 80 1 - 10 100 1 3-4 2,0-2,5 50 1,5-2,0 0,7 50 <1,5 6-7 <1,2 50 1-5 50 Tỷ lệ diện tích anot/catot Sa/Sc = ½ đến 2/3 Anot có độ tinh khiết kĩ thuật Điện thế nguồn 6V 2.3.3. Pha chế dung dịch Cân hóa chất, hòa tan NaOH vào nước, đun nóng đến 90-100ºC ZnO hay Zn(OH)2 mới chế hòa thành bột nhão rồi từ từ rót vào dd NaOH khuấy đều cho đến khi tan hết - Thêm nước đến thể tích đã tính toán, lọc dung dịch vào bể mạ, thêm các cấu tử còn lại - Lấy mẫu đem phân tích, đồng thời mạ xử lí với ic= 0,1-0,2 A/dm² cho đến khi được lớp mạ sáng. Sau khi phân tích điều chỉnh lại nồng độ nếu cần. 2.4. MẠ KẼM TRONG DUNG DỊCH AMONIACAT 2.4.1. Đặc điểm công nghệ Dùng mạ cho các vật có hình dáng phức tạp, lớp mạ mịn (gần bằng mạ từ dung dịch xyanua). Không độc, mạ được ở nhiệt độ phòng. Kẽm tồn tại dưới dạng phức Zn(NH3)2Cl2 ở pH<7. Ở pH>7 tồn tại dưới dạng Zn(NH3)4Cl2. Ở pH<5 phức không tồn tại. 2.4.2. Chế độ công nghệ Độ hòa tan của ZnO trong NH4Cl bão hòa ở 20ºC là 0,18M Các dung dịch này chứa nhiều ion Cl- nên sau khi mạ phải rửa sạch để trách gây gỉ về sau: Dùng ZnSO4 thay cho ZnO hay ZnCl2 để pha dung dịch cũng cho lớp mạ tốt nhưng dd mạ hay biến động, không ổn định. H3BO3 và CH3COONH4 là các chất điệm nhưng không đổi lẫn được cho nhau Urtropin C6H12 N4 và gelatin hay keo da trâu là những chất làm lớp mạ mịn , sáng, phân bố tốt. Liconda ZnSR A và B là tên thương mại của chất bóng được bán trên thị trường. Anot dùng kim loại tinh khiết kĩ thuật Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 10 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa Nguồn điện 6V cho mạ tĩnh, treo ; 12V cho mạ trong thùng quay 2.4.3. Pha chế dung dịch - NH4Cl hòa tan sẽ thu nhiệt nên phải hòa tan chúng trong nước nóng 50-60ºC - ZnO hòa với nước thành bột nhão rồi cho từ từ vào dung dịch NH4Cl nóng và khuấy lien tục cho đến khi tan hết. Để hòa tan được nhanh nên cho ZnO vào HCl (đã pha loãng với nước theo tỉ lệ 1:1) cho tan trước rồi mới rót vào dd NH4Cl - Hòa tan H3BO3 riêng vào nước 60-70ºC rồi đổ chung vào. Các chất còn lại cũng phải hòa tan trước rồi mới trộn chung lại. - Thêm nước đến thể tích đã tính toán, lọc dung dịch vào bể mạ. Mạ xử lí với ic= 0,25-5 A/dm² cho đến khi được lớp mạ trắng, sáng. Nếu hóa chất ZnO lẫn nhiều Pb, Fe, Cu….phải mạ xử lí khá lâu thường phải đạt trên 2-3 Ah/l mới được lớp mạ tốt. Chú ý: Urotropin hòa tan trong nước nguội. Gelatin phải ngâm 1-2 ngày cho trương hoặc ngâm trong nước nóng trong 1-2h. Các chất bóng cho trực tiếp vào dung dịch. 2.5. MẠ KẼM TRONG DUNG DỊCH PYROPHOTPHAT 2.5.1. Đặc điểm công nghệ Dung dịch có khả năng phân bố lớn, mạ được cho các vật có hình dạng khá phức tạp. Không độc hại 2.5.2. Chế độ công nghệ Zn tồn tại dưới dạng phức Na6[Zn(P2O7)2], được sinh ra khi hòa tan ZnSO4 trong Na4P2O4 dư. Anot kẽm dễ bị thụ động, nhất là ở nhiệt độ thấp do bị phủ màng muối khó tan. Tỷ lệ diện tích anot/catot Sa/Sc > 2-3 Các muối chứa NH4+ có tác dụng chống thụ động anot. K4P2O7, K2HPO4 có độ hòa tan lớn hơn, cho dung dịch có nồng độ phức cao hơn, dùng được mật độ dòng cao hơn, ít gây thụ động anot hơn. Còn K4P2O7, Na2HPO7 thì ngược lại. Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 11 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa DUNG DỊCH MẠ KẼM PYROPHOTPHAT Thành phần (g/l) và Chế độ mạ ZnSO4.7H2O K4P2O7.3H2 O Na4P2O7.10H2O (NH4)2HPO4 Na2HPO4 NH4Cl Dextrin Axit sunfanilic Ic, A/dm2 Ia, A/dm2 Nhiệt độ pH Hiệu suất dòng H% Ứng dụng Các dung dịch pyrophotphat mạ kẽm 1 2 3 4 5 50-60 180-200 16-20 3-5 3-5 1-2 50-55 8,0-8,3 75-95 Mạ mờ 60-70 300330 45-55 0,1-0,5 2-5 0,5-1,0 20-30 8,5-9,0 83-92 Mạ bóng 35-40 140-150 50 10 0,3-1,0 15-30 11,2-11,6 95 Mạ tĩnh; Mạ quay 90-100 300-350 50-60 1,3-30 0,8-1,2 18-25 7,5-8,5 85-95 - 54-60 190-240 18-20 5 1-5 0,7-1,2 50-55 84-89 Anot ít bị thụ động 2.5.3. Pha chế dung dịch Hòa tan natri hay kali pyrophotphat bằng nước 70-80 ºC . Hòa tan riêng ZnSO4 Cũng bằng nước nóng. Đổ từ từ 2 dung dịch trên vào nhau và khuấy liên tục. Thoạt đầu sinh ra kết tủa kẽm pyrophotphat , sau đó phản ứng tiếp với pyrophotphat dư thành phức tan 2ZnSO4 + Na4P2O7 = Zn2P2O7 + 2Na2SO4 Zn2P2O7 + 3Na4P2O7 = 2Na6[Zn(P2O7)] Để nguội dung dịch , gạn lọc dung dịch vào bể mạ và loại bỏ cặn(là K2SO4 và Na2SO4 kết tinh). Hòa tan riêng các cấu tử còn lại và lọc vào bể. Thêm nước đến thể tích đã định. Điều chỉnh pH bằng NaOH loãng hay H3PO4 ; mạ thử. 3. BÓC LỚP MẠ KẼM HỎNG Bóc lớp thụ động hỏng : Tẩy trong HNO3 3% Bóc lớp mạ kẽm hỏng : Tẩy trong HCl 5 – 10% + Sb+3 3-5g/ml. Hoặc tấy trong NaOH 10 -15% nền thép không bị mòn. Hoặc tấy trong H2SO4 5 -10% ở nhiệt độ thường. Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 12 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa 4. HOÀN THIỆN LỚP MẠ KẼM (cromat hóa) Kẽm rất hoạt động nên dễ bị các tác nhân ăn mòn trong môi trường tác dụng, xâm thực, làm cho bề mặt dần xấu đi. Để nâng cao tính bảo vệ và vẻ đẹp hàng hóa, lớp mạ kẽm cần phải qua khâu hoàn thiện sau khi mạ như: thụ động, tẩy bóng trắng, khử dòn hydro, photphat hóa... Thụ động hóa hay cromat hóa cho các lớp mạ kẽm được tiến hành trong dung dịch axit cromic hoặc natri bicromat. Phản ứng hóa học giữa bề mặt kẽm và dung dịch tạo thành màng thụ động gồm một dãy các oxit, các hydroxit và các muối của kẽm và crom. Mỗi chất có 1 màu riêng, hợp thành một phổ màu cho lớp mạ từ lục sáng đến ngũ sắc rồi đến không màu, tùy thuộc thành phần và chế dộ thụ động chiều dày mảng ~ 0,25 – 0,5 m. Lúc còn ướt màng yếu, dễ cọ tuột mất, sau khi sấy khô ở nhiệt độ 60oC màng bám rất chắc với nền, màng ít bền cơ học. Nếu sấy ở trên 60oC màng sẽ mất nước kết tinh, gây nứt nẻ, chống ăn mòn kém. Để màu được tươi sáng nên tẩy sáng bằng HNO3 2 – 30 g/l ở nhiệt độ thường trong 0,1 – 0,3 ph rồi mới thụ động hoặc cho hẳn HNO3 vào dung dịch thụ động. Thụ động bằng kẽm Cr (III) (Cromitr hóa) Cấu tạo và khả năng bảo vệ lớp phủ Cromít Cấu tạo Giống như lớp phủ cromat, lớp phủ cromit là màng vô định hình có cấu trúc phức hợp gồm các chất sau: Cr2O3 ,Cr(OH)3 , ZnO, Zn(OH)2, Cr, Zn(NO3)2, Zn(Cl)2, Cr(NO3)3, Cr(Cl)3, phức. Lớp màng là một cấu trúc phức tạp bao gồm rất nhiều chất , lớp màng tạo thành bao phủ trên bề mặt Kẽm, có màu trắng xanh nhưng rõ đậm hơn màu của kim loại Zn. Nhờ có màng này nên làm cho khả năng chống ăn mòn của Zn tăng lên rất là nhiều. Mẫu tạo thành có thể để ngoài không khí một thời dài vẫn chưa bi oxy hóa. Lớp phủ thụ động Crôm(III) có cấu trúc xốp nên dung dịch dễ thấm qua để tiếp xúc với bề mặt kẽm thực hiện các phản ứng tạo ra màng thụ động. Quá trình phát triển màng thông qua trao đổi điện tích và chuyển khối qua các lỗ và khuyết tật trên bề mặt cromit (ăn mòn từ phía trong). Lớp phủ cromit được xác định có mật độ lỗ tương đối cao, do đó dung dịch và các sản phẩm ăn mòn dễ dàng đi xuyên các lỗ, tạo điều kiện thuận lợi cả về chuyển khối và chuyển điện tích cho quá trình phát triển màng. Chính vì vậy có thể dự đoán độ dày màng cromit có khả năng dày lên theo thời gian, khác hoàn toàn so với màng cromat hóa chỉ có thể dày ở mức độ nhất định (10-1000nm). Khả năng bảo vệ Màng Cromit hóa bảo vệ bề mặt kẽ theo cơ chế che chắn (barie). Chính vì vậy khả năng chống ăn mòn phụ thuộc trực tiếp vào độ lỗ của màng. Khi tráng một lớp bảo vệ hữu cơ (sealing) thì khả năng chống ăn mòn của màng tăng lên rất nhiều do các hợp chất hữu cơ này bịt được các lỗ trên bề mặt cromit. Khi thêm màng phủ, khả năng chịu thử mù muối chống ăn mòn có thể tăng gấp ba lần so với khi không có màng hữu cơ bao phủ. Bảng 1.1 là số liệu khảo sát khi có và không có lớp phủ hữu cơ. Cũng cần Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 13 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa chú ý khả năng chống ăn mòn của lớp màng thụ động ở nhiệt độ cao lại tốt hơn so với nhiệt độ thường, diều này có thể giải thích là ở nhiệt độ cao thì lớp màng thụ động giãn nở nên đă bịt kín lại các khe trống. Bảng : Sự phụ thuộc khả năng chống ăn mòn vào thời gian thụ động vào thời gian thụ động và che phủ màng hữu cơ. Quá trình Nhiệt độ 0C Thời gian Phủ màng Thời gian bị thụ động(s) hữu cơ ăn mòn (h) Nhúng 70 6 48 nt 70 6 x 144 nt 70 10 48 nt 70 10 x 168 phun 70 6 144 nt 70 6 x 484 Cơ chế quá trình cromít hoá Cũng giống như quá trình cromát hoá. Đầu tiên trên bề mặt của kim loại nền kẽm tiếp xúc với dung dịch xảy ra phản ứng kẽm bị hoà tan bởi axít: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑ (1) 2+ Và sau đó ion Zn sinh ra sẽ phản ứng với Cr(III) trong phức và trong dung dịch tạo sản phẩm: Zn2+ + x Cr(III) + yH2O ↔ ZnCrxOy + 2yH+ (2) Lượng axit trong dung dịch thụ động tham gia vào quá trình hoà tan lớp kẽm. Kết quả là lượng axít bị giảm đi và giá trị pH ở đó tăng lên nhanh. Điều đó được biểu hiện cụ thể trong hình sau: Bề Mặt Kẽm pH Lớp Khuếch Tán Dung Dịch Thụ Động Hình: Thay đổi pH theo khoảng cách tới bề mặt kẽm Đồng thời lúc đó Cr(III) cũng bị kết tủa dưói dạng hidroxyt: Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3↓ (3) Trong suốt quá trình kết tủa của Cr(OH)3, nó sẽ kéo theo các ion, cation,anion tồn tại trong dung dịch tạo thành một lớp màng gắn chắc với bề mặt kim loại nền: Cr(OH)3+ phức +Zn2+ + A- + ZnCrxOy→ (Cr3+,phức,OH-,Zn2+,A-)↓ (4) Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 14 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa Như vậy lớp màng hình thành trên bề mặt kẽm là hỗn hợp của Zn, Cr(III), oxít kẽm-crom,…gắn bám chặt với kim loại nền, có tác dung bảo vệ và trang sức cho kim loại nền. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cromít hóa Màng cromít tạo ra được rất khó và nó chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tô khác nhau. Mỗi yếu tố thay đổi là có thể làm thay đổi cả sự hình thành và chất lượng của màng cromít  Ảnh hưởng của thành thành phần ligan trong phức Thành phần ligan có trong phức rất quan trọng. Nó quyết định đến khả năng tạo màng, độ bền và khả năng chống ăn mòn của lớp màng. Phức có ligan là nước: thì phức rất yếu, tốc dộ của phản ứnng cao và màng thụ động tạo thành ở dạng bột, độ gắn bám kém. Phức có ligan là gốc florua: thì màng thụ động tạo thành mỏng, có màu xanh. Đây là phức rất bền, phản ứng diễn ra chậm và màng mỏng. Các thành phần ligan là một trong những yếu tố giúp cho dung dịch được ổn định, tạo ra đuợc mối liên kết phức đa ligan, làm cho phức bền hơn và có khả năng tạo màng tốt hơn. Mặt khác nó cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng ăn mòn cục bộ của màng thụ động. Ví dụ như ion Cl- trong màng làm yếu liên kết giữa các cation và anion oxy nên tạo điều kiện cho ăn mòn cục bộ khơi mào. Theo các kết quả nghiên cứu cho thâý hàm lượng Cl- trong màng thụ động tăng lên khi pH giảm điều đó có thể được giải thích như sau: Quá trình thụ động crom diễn ra : Cr3+ + H2O ↔ Cr(OH)3.ad + H+ + e- Cr(OH)3.ad → Cr(OH)2.ad + H2O Cr(OH)2.ad + H+ + Cl- ↔ CrOHClad + H2O CrOHClad ↔ CrOClad + H + +e - (5) (6) (7) (8) Như vậy khi tăng nồng độ H+ sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng (7) hình thành CrOHCl. Vì CrOHCl sẽ tiếp tục phản ứng (8) để tạo ra phản ứng thụ động cuối cùng CrOCl nên kết quả là khi giảm pH, nồng độ Cl- trong màng thụ động sẽ tăng lên. Trong trường hợp màng thụ động dày thì phức của crom với chất tạo màng tốt hơn là phức của crom với nước nhưng lại kém hơn phức của crom với florua. Vấn đề quan trọng của quá trình cromít ở đây là phải tìm ra được một ligan tốt nhất cho hợp chất phức của Cr(III), sao cho nồng độ của Cr(III) trong phức là lớn nhất, để khi tham gia vào phản ứng thì các thành phần phức này của crom sẽ liên kết ngay với hidroxyt crom tạo ra và tạo thành một lớp màng phức bền. Tốc độ thụ động của Cr3+ phụ thuộc rất nhiều vào hợp chất tạo phức. Nếu như Cr(III) tham gia vào liên kết phức mà quá lớn thì độ linh động của Cr(III) là rất kém, lúc đó phản ứng diễn ra rất chậm và màng tạo ra trên bề mặt kim loại nền sẽ rất mỏng (như với trường hợp phức là F-), còn nếu như Cr(III) tham gia vào quá trình tạo phức mà yếu thì phức sẽ không bền, Cr(III) linh động hơn và tham gia vào phản ứng với tốc độ nhanh hơn, lớp màng thụ động tạo ra sẽ ở dạng bột, tính kết dính kém.  Ảnh hưởng của pH pH ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình hòa tan kẽm (phản ứng (1)), do đó thay đổi pH cục bộ trên bề mặt kẽm, dẫn đến ảnh hưởng tới khả năng kết tủa hợp chất Cr(OH)3 tạo màng cromit. Các ảnh hưởng cụ thể tới khả năng tạo màng và tính chất màng sẽ được nghiên cứu kỹ trong luận văn này. Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 15 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa  Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian Tăng nhiệt độ của dung dịch thụ động sẽ dẫn tới làm tăng tốc độ của qúa trình kết tủa, tạo phức. Với thời gian tiếp xúc dài hơn, nhiệt độ cao hơn sẽ tạo ra lớp màng thụ động dày hơn. Tuy nhiên lớp màng thụ động này sẽ không bền ăn mòn. Nguyên nhăn là do cùng với thơì gian lớp màng dày lên nhưng lại không đồng đều, khả năng tạo liên kết giữa crom và kẽm kém đi và trên màng xuất hiện nhiều lỗ nhỏ, lớp màng lúc đó dễ rạn nứt, làm cho khả năng bảo vệ ăn mòn của màng kém đi rất nhiều. Độ chống ăn mòn của Cr(III) tốt hơn Cr(VI) nguyên nhân là do màng Cr(VI) chứa nhiều nước nên dễ tạo vết nứt khi thoát nước, đồng thời Cr(III) thực hiện ở pH=1.7→2, còn Cr(VI) thụ động ở pH=4 nên Cr(III) sẽ hạn chế được sự lôi kéo của thành phần dung dịch vào lớp bề mặt ngoài.Để khắc phục nhược điểm này người ta thường phủ bên ngoài lớp thụ động bằng một màng hữu cơ thì có thể tăng độ chống ăn mòn một cách mạnh mẽ, thời gian chống ăn mòn có thể tăng gấp ba lần so với khi không có màng hữu cơ bao phủ Sau đây là một số dung dịch kẽm thông dụng : Thành phần (g/l) H2SO4 HNO3 Na2Cr2O7 CrO3 Na2SO4 Nhiệt độ , oC Thời gian, ph Dung dịch 1 8 – 12 150 – 200 15 – 30 0,1 – 0,3 Dung dịch 2 3–7 25 – 35 10 – 15 15 – 30 0,5 – 1 Dung dịch 3 8 – 12 25 – 35 100 – 150 15 – 30 0,3 Dung dịch 1 thụ động cho lớp mạ kẽm thu từ dung dịch xyanua, cho màng ngũ sắc. Dung dịch 2 tẩy sáng đồng thời với cromat hóa cho kẽm mạ từ thùng quay và từu dây chuyền tự động, màng ngũ sắc. Tẩy trắng bóng: Nhiều trường hợp cần phải có bề mặt trắng bóng, không có màu ngũ sắc, thì sau khi thụ động trong các dung dịch cromat hóa nói trên cần tẩy tiếp bằng một trong các dung dịch sau cho mất màu ngũ sắc: Dung dịch 1: NaOH 80g/l, Na2CO3 40g/l, t 15 – 30 oC,  5 – 10 s. Dung dịch 2: CrO3 150g/l , t 15 – 30 oC,  10 – 15 s. Cần chú ý: Rửa sạch trước và sau khi tẩy bóng để dung dịch ở các bể không lẫn lẫn vào nhau và bề mặt không bị ố, mốc, gỉ…sau này. Cần bổ sung, điều chỉnh kịp thời nồng độ dung dich cromat hóa cho đúng như ban đầu để chất lượng màng thụ động không bị giảm sút do dung dịch bị loãng dần. Nguyên nhân dung dịch thụ động mau loãng là: dung dịch tác dụng với kẽm để tạo thành màng, dung dịch mất theo sản phẩm Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 16 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa sau khi tẩy, nước rửa theo sản phẩm vào dung dịch, mất do vương vãi, mất theo hệ thống gió… Khử dòn hydro: Lớp mạ kẽm thấm hydro trong quá trình mạ nên bị dòn, nhất là khi mạ từ dung dich xyanua có hiệu suất dòng điện thoát kẽm thấp. Để đuổi hydro ra khỏi kẽm sau khi mạ cần ủ ở nhiệt độ 140 – 200oC trong 2 – 4h tùy mác thép theo nền. Vật ủ phải được tăng nhiệt độ lên từ từ tránh làm bong lớp mạ. Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 17 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa PHẦN II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Đối tượng : Bu lông , đai ốc 1. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH MẠ KẼM CROMAT CHO BU LÔNG, ĐAI ỐC Bulong, Đai Ốc Kiểm tra chất lượng Quay Xóc Hết Bavia Sản Phẩm Rửa Lạnh Chảy Tràn Sấy, Thổi Khí Nóng Tẩy Dầu Mỡ Trong Dung Dịch Kiềm Rửa Lạnh Rửa Nóng Cromat Hóa Rửa Lạnh Chảy Tràn Rửa Chảy Tràn Tẩy Nhẹ Rửa Thu Hồi Rửa Lạnh Chảy Tràn Mạ Kẽm Quay Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 18 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa 2. THUYẾT MINH CHO QUY TRÌNH Bước 1: Kiểm tra chất lượng Kiểm tra bề mặt sản phẩm trước khi gia công nhằm loại bỏ các sản phẩm lỗi, hỏng do cơ khí, tránh lãng phí cho quá trình mạ sau này. Bước 2: Quay xóc hết bavia ( áp dụng cho các vật bé, mảnh ) Tất cả bu lông, đai ốc được đổ vào thùng quay hay máy rung cùng với hóa chất tẩy rửa và chất độn. Sau 1 thời gian quay, rung hoặc xóc bu lông đai ốc được cọ sạch, hết gỉ, hết dầu mỡ và nhẵn hơn. Bước 3: Rửa lạnh chảy tràn Nước rửa phải có độ cứng thấp và phải thay mới liên tục. Rửa tĩnh nên cấp nước sạch vào từ phía dưới và nước bẩn ra khỏi bể từ phía trên do rửa chảy tràn và có kết hợp phun tia bao giờ cũng tốt và hiệu quả nhất. Tốc độ chảy tràn trong bể từ 1 – 3 thể tích bể trong một giờ. Thời gian rửa từ 3 – 5 phút. Bước 4: Tẩy dầu mỡ trong dung dịch kiềm Tẩy trong dung dịch kiềm đặc (NaOH tới 100g/l) pH 12- 14 . Tăng nhiệt độ để tẩy được nhanh, được hiệu quả và triệt để hơn . Thường tẩy ở nhiệt độ 70-90 oC Bước 5: Rửa nóng Bể rửa nước nóng: làm bằng nhựa dày 5 – 8 mm, bọc thép 3mm, miệng có chỗ chảy tràn, có bố trí can gia nhiệt phía dưới bể. Thời gian T = 0.5ph. Nhiệt độ 4050oC. Bước 6: Rửa lạnh chảy tràn Ở đây ta dùng 2 bể rửa chảy tràn. Rửa chảy tràn có sục khí thì công đoạn này nhằm tạo cho vật mạ một bề mặt sạch và không ảnh hưởng tới công đoạn tiếp theo. Rửa nhúng có nước chảy tràn và nhúng ngược chiều dòng chảy, cách này tiết kiệm được nhiều nước và hiệu quả. Bước 7: Tẩy nhẹ Làm hoạt hóa bề mặt, nhằm lấy đi lớp oxit rất mỏng, không nhìn thấy được, được hình thành trong quá trình gia công ngay trước khi mạ. Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 19 - Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa Khi tẩy nhẹ xong, cấu trúc tinh thể của nền bị lộ ra, độ gắn bám sẽ tăng lên Bước 8: Rửa lạnh chảy tràn Sau công đoạn tẩy nhẹ thì vật mạ đã tương đối sạch ta không được rửa nước nóng, vì bề mặt mau khô nên khi tiếp xúc với oxy không khí sẽ bị oxy hóa, nhất là lúc vật còn nóng. Bước 9: Mạ kẽm quay Thùng mạ kẽm quay Thùng quay là thiết bị dạng thùng quay hình trụ 6 cạnh. Khi mạ, ta cho chi tiết vào trong thùng quay và cho thùng quay vào trong dung dịch. Khi chi tiết quay, tiếp xúc với thanh đồng đặt trong thùng, thanh này nối với catot của nguồn điện, anốt treo bên ngoài thùng quay. Thùng quay có thể làm bằng nguyên liệu như thuỷ tinh hữu cơ, bakelit... Để thùng chuyển động, có thể dùng các phương pháp như truyền động bánh răng, hộp giảm tốc, dây xích... Trên thùng có khoan nhiều lỗ để dung dịch và dòng điện đi qua, độ lớn của lỗ căn cứ vào độ lớn của chi tiết mà quyết định. Hàm lượng (g/l) và chế độ mạ 15 Dung dịch ZnO Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56 - 20 -