nghiên cứu chế tạo dung dịch crom dùng trong công nghệ mạ xoa tại việt nam

luận văn thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-


 -

TRẦN NHẬT TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DUNG DỊCH MẠ CRÔM DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ MẠ XOA TẠI VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp

Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: TS HOÀNG VĂN CHÂU

HÀ NỘI - 2011

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là phần nghiên cứu và thể hiện luận án tốt nghiệp của riêng tôi, không sao chép các ñồ án khác, nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của nhà trường ñề ra

Hà Nội, ngày tháng năm 2011

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trần Nhật Trường

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập, nghiên cứu cũng như trong thời gian hoàn thành

ñề tài, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi ñã nhận ñược sự chỉ bảo tận tình của các Thầy, Cô giáo trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, sự giúp ñỡ nhiệt tình của các cô chú, anh chị trong Phòng Thí nghiệm trọng ñiểm Quốc gia Công nghệ Hàn và Xử lý bề mặt, các anh chị trong lớp Cơ khí nông nghiệp K18 và người thân trong gia ñình tôi ñể tôi hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp này Qua ñây, tôi xin chân thành cảm ơn TS Hoàng Văn Châu ñã trực tiếp hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong thời gian thực hiện ñề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn sự góp ý chân thành của các Thầy, Cô giáo

bộ môn Công nghệ cơ khí, Khoa Cơ – ðiện trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2011

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trần Nhật Trường

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ MẠ

3.3.7 Mạ crôm (III) 44

4.3.1.2.Muối amoni axêtat 69

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

MỞ ðẦU

Từ lâu, mạ ñiện hóa ñã ñược biết ñến như một phương pháp hữu hiệu

và năng suất ñể xử lý bề mặt chi tiết Khi chi tiết ñược mạ, bề mặt chi tiết không chỉ có ñộ cứng, ñộ chịu nhiệt, chịu mài mòn, chịu ăn mòn… cao hơn, mà ñộ sáng, ñộ bóng bề mặt (tính thẩm mỹ) cũng cao hơn Chi tiết vừa có một lớp bảo vệ, lại vừa có một lớp trang trí Khi lớp mạ bị hỏng (do

ma sát, va ñập dẫn ñến bong, chóc…), ta có thể tiến hành tẩy lớp mạ và mạ một lớp mới lên bề mặt chi tiết ðối với các chi tiết bị hỏng nhẹ trên lớp bề mặt, làm bằng những việt liệu ñặc biệt, hay có xuất xứ nước ngoài, thì việc thay mới chi tiết hết sức “xa xỉ” và khiến cho sản xuất bị ñình trệ một thời gian dài Khi ñó, ta có thể mang chi tiết ñi mạ phục hồi, vừa tiết kiệm thời gian lại tiết kiệm tiền bạc Có thể nói, ñây là một phương pháp hết sức hiệu quả và có tính kinh tế cao

Tuy nhiên, không phải trường hợp nào mạ ñiện cũng là tối ưu (kể cả mạ mới lẫn mạ phục hồi) ðặc biệt, là những chi tiết lớn, chi tiết truyền ñộng chính, hay các chi tiết quan trọng trong các cơ cấu, các máy, các thiết bị… thì việc tháo lắp gây rất nhiều khó khăn và có thể dẫn ñến sai sót, hỏng hóc Lúc này ta sẽ phải sử dụng một phương pháp mạ ñiện khác: mạ xoa Cũng như mạ

bể, mạ xoa cũng tạo một lớp bảo vệ, trang trí lên bề mặt chi tiết Tuy nhiên,

mạ xoa lại có ưu ñiểm rất lớn: tính linh hoạt cao Khác với mạ ñiện thông thường, mạ xoa sử dụng thiết bị nhỏ gọn, dễ vận hành, thời gian phục hồi nhanh, phục hồi với ñộ chính xác cao… ðặc biệt, có thể tiến hành mạ chi tiết tại chỗ và không cần phải tháo chi tiết ra khỏi máy móc, thiết bị ðiều này ñem lại lợi ích không nhỏ cho các cơ sở sản xuất khi không phải tháo dời máy móc hay dừng sản xuất trong thời gian dài

Trong mạ ñiện nói chung và mạ xoa nói riêng, mạ crôm ñược ứng dụng rất rộng rãi Khi chi tiết ñược phủ một lớp crôm, chi tiết không những sáng,

bóng hơn, mà còn bền hơn, vì crôm là kim loại sáng bóng và có cơ tính tốt hơn thép Dung dịch mạ crôm ñược sử dụng phổ biến ở Việt Nam là các dung dịch crôm (VI) (vì giá rẻ) Tuy nhiên, các dung dịch crôm (VI) vẫn còn khá ñộc hại Một số quốc gia châu Âu, Mỹ, Nhật Bản… ñã cấm sử dụng các dung dịch mạ crôm (VI) do những ảnh hưởng không tốt ñến môi trường và con người

Trên thế giới, mạ xoa ñã ñược sử dụng rộng rãi Không chỉ dừng lại ở mức ñộ phục hồi chi tiết trong sản xuất công nghiệp, mạ xoa còn ñược sử dụng rất nhiều trong chế tạo, phục hồi các chi tiết tinh xảo (trang sức) và trong lĩnh vực “ñộ” xe (xe máy, ô tô…) Một số loại dung dịch mạ có pha thêm một số phụ gia hữu cơ ñã xuất hiện và ñược ñánh giá là “thân thiện” với môi trường hơn mà vẫn ñảm bảo chất lượng lớp mạ

Xuất phát từ yêu cầu trên, vấn ñề ñặt ra là: “Nghiên cứu chế tạo dung dịch mạ Crôm dùng trong công nghệ mạ xoa tại Việt Nam” ñể mạ xoa trở

nên hoàn thiện hơn cũng như ñược sử dụng rộng rãi hơn trong các ngành, các lĩnh vực tại Việt Nam

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Mạ ñiện là quá trình sử dụng dòng ñiện ñể làm giảm các cation từ một vật liệu mong muốn và phủ lên ñối tượng dẫn một lớp vật liệu mỏng, chẳng hạn như kim loại Mạ ñiện chủ yếu ñược sử dụng ñể tạo ra những tính chất mong muốn trên một bề mặt có rất ít hoặc không có những tính chất ñó (ví dụ như tính chịu mài mòn, chịu ăn mòn, thẩm mỹ…) Một ứng dụng khác của mạ ñiện là làm tăng chiều dày cho các phần mỏng hơn của một ñối tượng

Hình 1.1: Mạ ñồng lên kim loại Me trong dung dịch CuSO 4

Trong quá trình mạ ñiện, ñối tượng cần mạ ñược gắn với cực âm (catốt), kim loại mạ gắn với cực dương (anốt) của nguồn ñiện trong dung dịch ñiện môi Cực dương của nguồn ñiện sẽ hút các electron e- trong quá trình ôxi hóa

và giải phóng các ion kim loại dương, dưới tác dụng lực tĩnh ñiện các ion dương này sẽ di chuyển về cực âm, tại ñây chúng nhận lại e- trong quá trình ôxi hóa khử hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật ñược mạ ðộ dày của lớp mạ tỉ lệ thuận với cường ñộ dòng ñiện của nguồn và thời gian mạ

Ví dụ: mạ ñồng trong dung dịch ñiện môi SO42-, tại cực dương:

CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4

2-Cu 2+ + 2e - → Cu

Kim loại mạ thường là vàng, bạc, ñồng, kẽm, thiếc, crôm, niken và ñược dùng trong việc sản xuất ñồ trang sức, linh kiện ñiện tử, tế bào nhiên liệu, ñồ gia dụng không gỉ, chi tiết máy…

Mạ ñiện hóa hiện ñại ñược nhà hóa học ý Luigi V Brugnatelli khai sinh vào năm 1805 Ông ñã sử dụng thành quả của người ñồng nghiệp Alessandro Volta ñược phát minh 5 năm trước ñó, pin Volta, ñể tạo ra lớp phủ ñiện hóa ñầu tiên Tuy nhiên, phát minh của ông ñã bị Viện Hàn lâm Khoa học Pháp bác bỏ, không ñược ứng dụng trong công nghiệp trong suốt 30 năm và chỉ ñược nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm

Năm 1839, các nhà khoa học Anh và Nga ñã ñộc lập phát minh ra quá trình mạ (tương tự như của Brugnatelli) kim loại ñồng cho những nút bấm bản

in Không lâu sau ñó, John Wright (Birmingham, Anh) ñã khám phá ra kali xianua là chất ñiện phân thích hợp trọng mạ vàng và bạc Tiếp bước Wright, George Elkington và Henry Elkington ñã nhận ñược bằng sáng chế về kĩ thuật

mạ ñiện vào năm 1840 Sau ñó, họ ñã xây dựng ngành công nghiệp mạ ñiện tại Birmingham và phát triển trên khắp thế giới

Hình 1.2: Mạ niken

Norddeutsche Affinerie ở Humburg (ðức) là nhà máy mạ ñiện hiện ñại ñầu tiên trên thế giới, bắt ñầu sản xuất các sản phẩm liên quan từ năm 1876 Khi khoa học về ñiện hóa phát triển, mối liện hệ của nó với quy trình mạ ñiện trở nên chặt chẽ hơn và các hình thức mạ ñiện kim loại phi trang trí cũng phát triển Những năm 1850, các sản phẩm mạ ñiện thương mại phát triển Các sản phẩm mạ thương mại của thời kỳ này là các sản phẩm về mạ niken, ñồng, thiếc và kẽm Bể và các thiết bị mạ ñiện cơ bản trong sáng chế của anh

em Elkington ñã ñược tăng tỉ lệ lên nhiều lần ñể phù hợp với những lượng lớn sản phẩm có kích thước ña dạng, các ngành sản xuất cụ thể và các ứng dụng

kỹ thuật

Cuối thế kỷ XIX, ngành công nghiệp mạ ñược ñẩy mạnh từ sự ra ñời và phát triển của các máy phát ñiện Với dòng ñiện có cường ñộ lớn hơn, các chi tiết yêu cầu lớp bảo vệ chịu ăn mòn , tính chịu mài mòn cao cùng với kiểu dáng ñẹp (như các chi tiết máy, phần cứng, các bộ phận của ô tô…) có thể ñược sản xuất với số lượng lớn

Hai cuộc chiến tranh thế giới và sự phát triển của ngành công nghiệp hàng không cũng tạo ñộng lực cho sự phát triển hơn nữa của mạ ñiện bao gồm

mạ crôm cứng, mạ hợp kim ñồng, mạ kền sulfamate… Thiết bị mạ cũng phát triển Từ các bể mạ gỗ vận hành bằng tay phát triển thành các thiết bị tự ñộng,

có khả năng xử lý hàng nghìn kilogram chi tiết trong 1 giờ

Richard Feynman, một nhà vật lý người Mỹ, ñã phát triển công nghệ mạ kim loại lên nhựa Phát triển từ ý tưởng của một người bạn, ông ñã biến nó thành một phát minh hết sức thành công và hiện nay nó ñược ứng dụng rộng rãi [22]

Công nghệ mạ xoa (hay mạ quét, mạ chọn lựa) là một trong những phương pháp mạ ñiện mới ñược phát triển gần ñây, là biện pháp kết tủa kim loại lên bề mặt vật liệu nền mà không cần dùng ñến bể mạ Ý tưởng về ban

đầu về mạ xoa được Georges Icxi đưa ra tại Paris (Pháp) năm 1938 Kể từ đĩ,

mạ xoa đã phát triển thành nhiều dạng ứng dụng khác nhau: phục hồi, sửa chữa, tăng cường tính chất lớp bề mặt… Sau đĩ, Daloze cùng với Icxi tạo ra quy trình mạ xoa thương mại đầu tiên vào năm 1945 và đến năm 1948, họ đã được nhận bằng sáng chế của Pháp

Quy trình mới này trở thành mục tiêu đấu tranh của nhiều cơng ty khác nhau, qua đĩ thúc đẩy cơng nghệ mạ xoa phát triển cả về thiết bị lẫn các loại hĩa chất Tất cả các ngành cơng nghiệp đều được hưởng lợi từ sự tiến bộ này

Mạ xoa được sử dụng từ các nhà sản xuất cho đến các cửa hàng nhỏ lẻ

Một trong những cơng ty đầu tiên sử dụng sự tiên tiến của mạ xoa là Selectrons LTD Hệ thống của họ được biết đến với tên gọi quy trình SELECTRON và thuật ngữ “Electrochemical Metallizing” đã ra đời Cụm từ này đã được Marvin Rubinstein làm cho nổi tiếng Ơng cũng là tác giả cuốn sách “Electrochemical Metallzing” (cuốn sách hay nhất về chủ đề mạ xoa) Giữ những năm 70 (thế kỷ XX), một kỹ sư hĩa chất tên là Herb Freedman đã giới thiệu quy trình SELECTRON đến Canada và trở thành người nắm quyền và phát ngơn chính của vấn đề này Ban đầu, các lĩnh vực

sử dụng mạ xoa nhiều nhất là hàng khơng vũ trụ, hàng khơng dân dụng và máy phát điện Sau đĩ, thị trường nhanh chĩng mở rộng sang lĩnh vực sản xuất giấy và bột giấy, in ấn, hàng hải, vận tải, thực phẩm…

ðến cuối những năm 70, chủ sở hữu của tập đồn Metal-ad ngày nay, Paul Arato bắt đầu làm việc với Freedman về cơng nghệ mạ xoa Quy trình này đã đem lại lợi nhuận và thành cơng [19]

Hiện nay, mạ xoa vẫn thỏa mãn rất nhiều tiêu chuẩn trong ASTM, MIL

và được hầu hết các tập đồn hàng đầu thế giới chấp nhận trong tất cả các ngành cơng nghiệp Hiện tại, mạ xoa cĩ thể mạ được hơn 70 kim loại và hợp kim khác nhau, và vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu và phát triển

Một trong những ứng dụng ñiển hình của mạ ñiện hóa là mạ crôm Mạ crôm ñược nhắc ñến lần ñầu tiên trong sáng chế của Junot de Bussy năm

1848 Năm 1854, Bunsen xuất bản tài liệu khoa học ñầu tiên về mạ crôm nhưng nhiều thông tin cho rằng Tiến sỹ Geuther mới là người ñầu tiên ñưa ra các kê khai về mạ crôm tại Gottingen, ðức, năm 1856 ðiều thú vị là ông ta

sử dụng axit crômmic, trong ñó có thể còn một chút axit sunphuric dư Giáo

sư H Buff ñã cố gắng tiếp nối Nhưng ông ñã không thành công và ñưa ra các ñưa ra các nghi vấn về kết quả của Geuther

ðiều này có thể ñã dẫn tới sự tập trung vào sự ñiện phân của muối crôm (III) trong suốt 40 năm tiếp theo Rất nhiều người ñã dành thời gian nghiên cứu những mẫu dung dịch trên nhưng thất bại Trong số ñó có Placet và Bonnet (Pháp) Tuy nhiên, họ cũng sử dụng dung dịch crômmat như trong phát minh của họ năm 1891 Nhưng một người Pháp khác là LeBlanc ñã tỏ ý nghi ngờ các kết quả của họ khi mà ông ta thấy rằng mình không thể mạ crôm từ bất kỳ dung dịch crôm sunphat nào Sau ñó, giữa họ

ñã có những tranh luận quyết liệt về việc hình thành lớp mạ ngay với cả một lượng nhỏ crôm trong bể mạ cho ñến năm 1905 khi Carveth và Curry công bố kết quả nghiên cứu của họ

Họ ñã làm việc cùng Giáo sư W.D Bancroft thuộc trường ñại học Cornell và dễ dàng tạo ra lớp mạ crôm từ dung dịch axit crômmic Năm 1906, Giáo sư Bancroft ñã phát biểu rằng dung dịch mạ crôm thực sự không phải là

từ phèn crôm hay crôm sunphat, mà là từ axit crômmic

Tại Budapest, Tiến sỹ F.L Salzer ñã tiến hành nghiên cứu về dung dịch axit crômmic và ñưa ra những lợi ích của việc thêm crôm sunphat ñể có ñược dung dịch mạ crôm

Từ năm 1912 ñến 1914, Tiến sỹ Sargent từ ñại học Cornell, cũng dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Bancroft, ñã thực hiện một nghiên cứu hệ thống về tác

ñộng của những hỗn hợp axit crômmic và crôm sunphat khác nhau nhưng không công bố kết quả của mình cho ñến năm 1920

ðầu những năm 20 (thế kỷ XX), Tiến sỹ Liebreich ñã nghiên cứu vấn ñề tương tự ở Béc-lin và ñã mang về cho ông rất nhiều bằng sáng chế Trong ñó, những sáng chế trong năm 1924 ñược coi là thích hợp nhất cho mạ crôm Mạ crôm thương mại ra ñời và ñược thúc ñẩy nhờ nghiên cứu của Giáo sư Fink (ðại học Columbia) Mạ crôm thương mại nhanh chóng phát triển ở cả Hoa

Kỳ và ðức Ban ñầu, người ta mạ crôm từ dung dịch lạnh, tạo ra lớp mạ dầy nhưng tối và phải ñánh bóng ñể có ñược ñộ bóng cao Người ta cũng nhanh chóng phát hiện ra rằng crôm không thể thay thể hoàn toàn thay thế cho lớp

mạ niken lót Crôm thường ñược mạ một lớp mỏng và sáng trên lớp niken Năm 1927, Haring & Barrows ñã xuất bản một ñánh giá tỉ mỉ về mạ crôm bằng axit crômmic và ảnh hưởng của những thành phần dung dịch tới ñặc tính lớp mạ và thông số quá trình mạ Kể từ ñó, lớp mạ crôm ñã có nhiều cải tiến trong việc chống ăn mòn nhưng quá trình vẫn ñược thực hiện trên cơ

sở axit crômmic Một trong những ưu ñiểm lớn nhất là việc sử dụng ion silico florua như chất xúc tác Dung dịch loại này ñạt hiệu suất sử dụng catốt từ 18÷20% so với 10÷12% của dung dịch chỉ sử dụng gốc sunphat là xúc tác Hiệu suất của dung dịch axit crômmic thấp là do lớp mạ ñược hình thành

từ ion Cr6+ Nhiều nghiên cứu về dung dịch mạ crôm với dạng hóa trị thấp hơn ñã ñược tiến hành nhưng không thành công cho ñến năm 1975 Quy trình

mạ crôm dựa trên dung dịch ñiện phân của crôm (III) ñược chính thức giới thiệu Việc sử dụng dung dịch mạ crôm (III) nhanh chóng tăng lên, mặc dù lúc ñầu có phần chậm ðiều này là do các giới hạn về kỹ thuật và màu sắc lớp

mạ Ban ñầu mạ crôm (III) chỉ ñược dùng ñể mạ lớp mỏng và mục ñích chủ yếu là trang trí, chưa ñược sử dụng cho mạ crôm cứng Tuy nhiên, mạ crôm (III) càng ngày càng phát triển do mạ crôm (VI) bị giới hạn vì có ảnh hưởng xấu ñến môi trường và con người

Hiệp hội phát triển crôm quốc tế cho rằng lượng crôm ñược mạ ñiện hóa hàng năm là khoảng 20000 tấn nhưng nhấn mạnh rằng ñây chỉ là ước tính [6]

Mạ crôm có các ứng dụng quan trọng:

− Mạ crôm trang sức rất mỏng trong hệ lớp mạ bảo vệ-trang sức

− Mạ crôm bảo vệ chịu ăn mòn nâng cao ñộ bền mòn cho các dụng cụ cầm tay

− Mạ crôm cứng phục hồi chi tiết máy ñã bị mòn

Lớp mạ crôm làm việc tốt ở nhiệt ñộ cao (≤500OC), có khả năng phản xạ ánh sáng tốt và không bị mờ ñi theo thời gian, có ñộ cứng rất cao (8000÷10000N/mm2) và không hề bị suy giảm khi nhiệt ñộ làm việc chưa vượt quá 350OC Lớp mạ crôm có hệ số ma sát rất bé và có ñộ gắn bám tốt với thép, niken, ñồng và hợp kim của ñồng Nhưng mạ các kim loại khác lên crôm thì rất khó bám do có lớp ôxit ngăn cản

1.2 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MẠ XOA TRÊN THẾ GIỚI

Mạ xoa ñã ñược sử dụng trên thế giới khoảng 70 năm Dưới ñây là một

số ứng dụng ñiển hình của mạ xoa:

Bảng 1.1: Một số ứng dụng ñiển hình của mạ xoa

Chống ăn mòn

Ứng dụng

ñiển hình

- Mạ bạc lên các thanh ñồng

- Mạ cañimi lên thép có ñộ cứng cao

Truyền dẫn trong lĩnh vực ñiện tử

Chống mài mòn

Ứng dụng

ñiển hình

- Mạ crôm lên các chi tiết ñể chống mài mòn

- Mạ niken hoặc crôm lên xy-lanh

Trang trí

Ứng dụng

ñiển hình

- Mạ vàng sáng lên biểu tượng ô tô

- Mạ ñông thau và ñồng ñỏ lên tượng Trên thế giới hiện nay, có rất nhiều hãng phát triển các thiết bị, dung dịch mạ xoa như LDC, Caswell Inc., Dalmar, SIFCO… phục vụ cho các lĩnh vực:

− Công nghiệp hàng không vũ trụ

− Công nghiệp hàng hải

− Công nghiệp sản xuất dụng cụ

− Công nghiệp khai thác dầu mỏ

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ MẠ XOA TẠI VIỆT NAM

Tuy mạ xoa đã được sử dụng trên thế giới khoảng 50 năm, nhưng việc sử dụng mạ xoa ở Việt Nam cịn hết sức hạn chế Phịng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia Cơng nghệ Hàn và Xử lý bề mặt, Viện nghiên cứu cơ khí, là đơn vị đầu tiên tại Việt Nam cĩ thiết bị mạ xoa với tên gọi LDC-100A (Mỹ sản xuất) Một vài đơn vị khác cũng đã đầu tư mua thiết bị mạ xoa như:

− Trường ðH Bách Khoa Hà Nội (Trung Quốc sản xuất)

− Viện máy mỏ và năng lượng (Trung Quốc sản xuất)

− Nhà máy Z153

Các thiết bị mạ xoa được mua về hiện vẫn được sử dụng để nghiên cứu là chủ yếu, chưa cĩ nhiều ứng dụng thực tế Ngồi hạn chế về trang thiết bị mạ, tại Việt Nam hiện nay, hầu hết các loại dung dịch mạ xoa đều được mua từ nước ngồi với giá cả đắt đỏ Thực trạng ở nước ta hiện nay là phần lớn các loại máy mĩc, thiết bị (hay hệ thống sản xuất) đều được mua hoặc nhập từ các nước cĩ cơng nghệ phát triển mạnh (ðức, Mỹ, Nhật…), nên khi cĩ sự cố xảy ra thì chúng ta đều nhờ các đồn chuyên gia từ nước ngồi đến xử lý, khắc phục sự cố, bảo hành bảo trì… việc tự xử lý, khắc phục sự cố là hết sức hạn chế

Ở Việt Nam, mạ crơm lên các chi tiết trên ơ tơ, xe máy một phần để trang trí, nhưng vẫn chủ yếu là để bảo vệ các chi tiết Việc sử dụng mạ Crơm (hay mạ vàng, bạc…) hồn tồn để trang trí thì chưa phát triển do các quy định chặt chẽ của pháp luật Khi mạ xoa chưa được ứng dụng rộng rãi trong cơng nghiệp thì điều này cũng hạn chế rất nhiều đến sự phát triển của mạ xoa Mặt khác, trong mạ Crơm, nhiều quốc gia trên thế giới đã cấm sử dụng các muối crơm (VI) và chuyển sang sử dụng các muối crơm (III), thì ở nước

ta, muối crơm sử dụng trong mạ điện vẫn chủ yếu là các muối crơm (VI) do

giá của chúng rẻ hơn so với các muối crôm (III) Sự quan tâm cần thiết dành cho vấn ñề môi trường sức khỏe con người vẫn bị bỏ ngỏ

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI

Ứng dụng của mạ xoa là rất rộng rãi Tuy nhiên, sự phát triển của công nghệ mạ xoa ở Việt Nam vẫn còn ở mức nhỏ lẻ, số lượng thiết bị không nhiều Trước tình hình trên, vấn ñề cấp thiết ñặt ra là: Cần nghiên cứu, chế tạo dung dịch mạ sử dụng muối crôm (III)

So với thế giới, công nghệ mạ xoa vẫn là công nghệ mới ở Việt Nam Ứng dụng của mạ xoa trong thực tế tại Việt Nam là rất nhiều và không thể phủ nhận Vì vậy, cần có sự quan tâm ñể công nghệ mạ xoa có thể ñược ứng dụng rộng rãi hơn trong công nghiệp cũng như một số lĩnh vực dân dụng

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Qua nghiên cứu tổng quan, ta thấy:

1 Công nghệ mạ xoa ñã ñược sử dụng từ lâu và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, ở nhiều lĩnh vực khác nhau

2 Ở Việt Nam, công nghệ cũng như thiết bị mạ xoa vẫn chưa phổ biến

3 Dung dịch mạ crôm ở Việt Nam vẫn chủ yếu là crôm (VI), tuy rẻ nhưng lại ñộc hại ñối với con người và môi trường

CHƯƠNG 2: ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Dung dịch mạ xoa, sản phẩm mạ

Nghiên cứu thành phần dung dịch mạ nền crôm (VI) và crôm (III) ñể thấy ñược những ưu ñiểm của crôm (III) so với crôm (VI) mặt ảnh hưởng ñến môi trường và sức khỏe con người mà vẫn ñảm bảo ñược chất lượng lớp mạ

2.1.2 ðịa ñiểm nghiên cứu

Phòng thí nghiệm trọng ñiểm Quốc gia Công nghệ Hàn và Xử lý bề mặt, Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công Thương

2.1.3 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu, chế tạo dung dịch mạ crôm (III) sử dụng ñể mạ trên thép cácbon, vừa có chất lượng lớp mạ tốt lại vừa giảm thiểu ñộc hại

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

− Nghiên cứu lý thuyết về mạ ñiện, mạ xoa: lịch sử phát triển, vai trò

và các ứng dụng trong công nghiệp và dân sinh, các ñề tài nghiên cứu có liên quan… Từ nghiên cứu lý thuyết ta có thể chỉ ra ñược những ñiểm khác biệt của mạ xoa so với công nghệ mạ ñiện nói chung

− Tình hình ứng dụng công nghệ mạ xoa trên thế giới

− Tình hình nghiên cứu và các ứng dụng của công nghệ mạ xoa tại Việt Nam

− Nghiên cứu dung dịch mạ xoa nền crôm (III), chế ñộ công nghệ khi

mạ xoa và các ảnh hưởng của mạ xoa ñến môi trường

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

− Tìm hiểu cấu tạo, chế ñộ làm việc của thiết bị mạ xoa LDC-100A tại Phòng thí nghiệm trọng ñiểm Quốc gia Công nghệ Hàn và Xử lý bề mặt, Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công Thương

− Nghiên cứu, chế tạo dung dịch mạ crôm (III) với các tỉ lệ pha trộn khác nhau, làm các thí nghiệm trên mẫu

− ðo kiểm chất lượng lớp mạ trên mẫu

− Tổng hợp kết quả từ các thí nghiệm ñể tìm ra thành phần dung dịch

và chế ñộ mạ tối ưu

2.3 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA

Một số yếu tố chính cần kiểm tra:

− Kiểm tra bề mặt ngoài của lớp mạ: là phương pháp thường dùng ñể kiểm tra chất lượng lớp mạ, dùng mắt ñể kiểm tra có thể phân làm ba loại: loại ñạt chất lượng, loại phải làm lại và loại phế phẩm

− Kiểm tra ñộ bám chắc: ñộ bám chắc của lớp mạ không tốt, nguyên nhân chủ yếu do khâu chuẩn bị bề mặt trước khi mạ không tốt Ngoài ra ñộ bám chắc còn chịu ảnh hưởng của thành phần dung dịch, chế ñộ làm việc, hệ

số nở nhiệt giữa kim loại nền và lớp mạ Có nhiều phương pháp kiểm tra, nhưng ta có thể dùng phương pháp ñơn giản sau: sau khi chuẩn bị mẫu xong, trước khi mạ ta dùng băng dính, dính lên bề mặt của mẫu và tiến hành mạ, sau khi mạ xong bóc lớp băng dính ra và ñánh giá ñược ñộ bám chắc của lớp mạ

− ðộ dày lớp mạ ño trên máy MINITEST 4000 bằng phương pháp ño không phá huỷ

− ðộ xốp ñược kiểm tra bằng phương pháp kim tương trên kính hiển

vi kim tương OLYMPUS – TOKYO

Ngoài ra mẫu mạ còn có thể ñược kiểm tra ở một số yếu tố sau:

− ðộ cứng ño trên máy ño ñộ cứng HPO – 250 của ðức, theo phương pháp ño ñộ cứng tế vi (HV)

− ðộ mài mòn ño trên máy của ðức APGI Phương pháp thử nghiệm theo DIN 53516 ( Cho mài mòn trên mẫu sau mỗi chu kỳ dừng máy cân mẫu

và tính ñược lượng mài mòn của mẫu)

− ðộ nhám bề mặt kiểm tra bằng máy Mitutoyo SJ – 400 (Nhật Bản)

− Máy ño ñộ nhám SJ – 400 ñược hoạt ñộng dựa trên nguyên lý cơ học, trong ñó ñầu dò (dạng kim) tiếp xúc và di chuyển trên bề mặt vật cần ño,

ñộ nhám bề mặt sẽ ñược xác ñịnh dựa vào những biến ñổi về vị trí của ñầu dò trong quá trình dịch chuyển Kết quả ño ñược hiển thị trên màn hình hoặc có thể in kết quả ño ra giấy nhiệt

KẾT LUẬN CHƯƠNG II

Nội dung của chương II ñã xác ñịnh ñược:

1 ðối tượng và nội dung nghiên cứu ñề tài

2 Phương pháp nghiên cứu ñề tài (kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm)

3 Một số phương pháp kiểm tra và ñánh giá mẫu thí nghiệm

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ MẠ

XOA, MẠ CRÔM

3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Mạ xoa cũng là một phương pháp mạ ñiện hóa nên nó có cở sở lý thuyết của mạ ñiện hóa

3.1.1 Cơ sở lý thuyết mạ ñiện hóa

Công nghệ mạ ñiện hóa (mạ ñiện) là một ngành công nghệ bề mặt rất quan trọng với việc thay ñổi bề mặt vật liệu Mạ ñiện là quá trình ñiện kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ có những tính chất cơ, lý, hóa ñáp ứng ñược các yêu cầu mong muốn, không chỉ nhằm bảo vệ kim loại nền khỏi ăn mòn, mạ ñiện còn có tác dụng trang trí Ngoài ra, lớp mạ còn có khả năng tăng ñộ cứng, ñộ dẫn ñiện, dẫn nhiệt chính vì vậy mà mạ ñiện ñược áp dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất công cụ, dụng cụ, thiết bị ñiện năng, ô tô,

xe máy, xe ñạp, dụng cụ y tế, các mặt hàng kim khí tiêu dùng

Chọn vật liệu nền và vật liệu làm lớp mạ còn tùy thuộc vào trình ñộ, năng lực công nghệ, tính chất cần có ở lớp mạ và giá thành Vật liệu nền do yêu cầu sản phẩm quyết ñịnh (thường là những vật liệu tương ñối rẻ và sẵn có trên thị trường) Vật liệu làm lớp mạ thường là các vật liệu ñắt tiền, quý hiếm nên lớp mạ chỉ là một lớp mỏng bên ngoài Vì vậy, ñiều quan trọng nhất khi

mạ ñiện là phải ñảm bảo chất lượng lớp mạ, cụ thể:

− Lớp mạ phải bám chắc vào vật liệu nền, có ñộ phủ ñều, kết tủa nhỏ mịn, ñộ xốp nhỏ, không bị bong, chóc…

− Có ñộ bóng, ñộ cứng… cao, có chiều dầy nhất ñịnh (tùy thuộc vào yêu cầu sản phẩm)

Ngoài ra, khi vận hành cần phải ñảm bảo chế ñộ mạ ổn ñịnh bởi vì mọi biến ñộng về nồng ñộ, về mật ñộ dòng ñiện, nhiệt ñộ… vượt quá giới hạn cho phép ñều làm thay ñổi tính chất lớp mạ, làm giảm chất lượng sản phẩm

3.1.2 Cơ chế của quá trình mạ ñiện

Hình 3.1: Sơ ñồ mạ ñiện

Mạ ñiện là một công nghệ ñiện phân Quá trình tổng quát là:

− Trên anốt xảy ra quá trình hòa tan kim loại anốt :

M – ne → Mn+

− Trên catốt xảy ra quá trình cation phóng ñiện trở thành kim loại mạ:

Mn+ + ne → M Thực ra quá trình trên xảy ra theo nhiều bước liên tiếp nhau, bao nhiều giai ñoạn nối tiếp nhau như: quá trình cation hyñrat hóa di chuyển từ dung dịch vào bề mặt catốt (quá trình khuếch tán); cation mất lớp vỏ hyñrat, vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catốt (quá trình hấp phụ); ñiện tử chuyển từ catốt ñiền vào vành hóa trị của cation, biến nó thành nguyên tử kim loại trung hòa (quá trình phóng ñiện); các nguyên tử kim loại này sẽ tạo thành mầm tinh thể mới, hoặc tham gia nuôi lớn mầm tinh thể ñã hình thành trước ñó Mọi trở lực của các quá trình trên ñều gây nên một ñộ phân cực catốt, (quá thế catốt), tức

là ñiện thế catốt dịch về phía âm hơn một lượng so với cân bằng:

ηc = φcb - φ = ηnñ + ηñh + ηkttrong ñó :

ηc: quá thế tổng cộng ở catốt

φcb: ñiện thế cân bằng của catốt φ: ñiện thế phân cực catốt (ñã có dòng i)

ηnñ: quá thế nồng ñộ (phụ thuộc vào quá trình khuếch tán)

ηñh: quá thế chuyển ñiện tích

ηkt: quá thế kết tinh

Do ñó, ñiện kết tủa kim loại trên catốt sẽ chỉ diễn ra khi nào ñiện thế catốt dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng về phía âm một lượng ñủ ñể khắc phục các trở lực nói trên

3.1.3 Phân loại lớp mạ

Tùy theo từng mục ñích mà có thể chọn trong số các chủng loại lớp mạ sau:

− Lớp mạ kim loại: Zn, Cd, Sn, Ni, Cr, Pb, Ag, Au, Pt…

− Lớp mạ hợp kim: Cu-Ni, Cu-Sn, Pb-Sn, Sn-Ni, Co, Cr, Fe…

Ni-− Lớp mạ composite: là lớp mạ kim loại có chứa các hạt rắn nhỏ và phân tán như Al2O3, SiC, Cr2C2, TiC, Cr2N2, MoS2, kim cương, graphít Các hạt này có ñường kính từ 0,5÷5µm và chiếm từ 2 ñến 10% thể tích dung dịch Khuấy mạnh trong khi mạ ñể chúng bám cơ học, hóa học hay ñiện hóa lên catốt rồi lẫn vào lớp mạ

− ðộ dẫn ñiện của dung dịch ñiện ly

− ðộ hòa tan và bền vững của các chất

− ðộ hòa tan và thụ ñộng ñiện hóa của anốt

− Quá trình giải phóng hyñrô

− Quá trình kết tinh kim loại và tính chất lớp kim loại ñược kết tinh

− Kết tủa của các hợp chất kiềm…

Vì vậy, ñộ pH của hung dịch mạ cần phải ñược ño và khống chế chính xác Người ta có thể ño ñộ pH của dung dịch bằng cách xác ñịnh ñiện thế hoặc bằng phương pháp so mà nhờ sự chuyển màu của các chất chỉ thị

3.1.4.2 Ảnh hưởng của sự phân cực

Sự phân cực gây nên do tốc ñộ di chuyển của ion, gọi là sự phân cực nồng ñộ Sự phân cực nồng ñộ là do sự thay ñổi nồng ñộ ion kim loại ở lớp sát anốt và catốt Ở lớp sát anốt nồng ñộ ion kim loại tăng lên, ở lớp sát catốt nồng ñộ ion kim loại giảm ñi

Sự phân cực do sự phóng ñiện chậm của ion gọi là sự phân cực ñiện hóa Trong quá trình ñiện phân thường xảy ra ñồng thời hai loại phân cực nồng ñộ

và phân cực ñiện hóa, nhưng tùy trường hợp cụ thể mà nó chiếm tỷ trọng khác nhau Thông thường khi mật ñộ dòng ñiện nhỏ thì phân cực ñiện hóa là cơ bản Khi mật ñộ dòng ñiện cao thì phân cực nồng ñộ là cơ bản

Sự phân cực có quan hệ mật thiết với mạ và quyết ñịnh:

− ðộ mịn của lớp mạ kết tinh

− Khả năng phân bố phân bố ñồng ñều của lớp mạ

− Làm hyñrô thoát ra mạnh, làm giảm hiệu suất dòng ñiện và ñộ bám lớp mạ Khi nghiêm trọng có thể gây ra bọt khí, tróc

− Sự phân cực làm cho anốt hòa tan không bình thường, dung dịch không ổn ñịnh

Ảnh hưởng của sự phân cực ñến lớp mạ có mặt lợi có mặt hại Trong quá trình mạ, cần lợi dụng mặt lợi, khống chế mặt hại ða số trường hợp muốn ñược lớp mạ mịn, khả năng phân bố tốt ñều phải nâng cao phân cực catốt nhưng phải hạn chế trong phạm vi nhất ñịnh bởi vì nâng cao phân cực catốt sẽ làm giảm hiệu suất dòng, ñộ bám mạ không tốt

3.1.4.3 Ảnh hưởng của ñiện áp

ðiện áp mạ ảnh hưởng trực tiếp ñến chất lượng lớp mạ, nó là một trong những yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhất ñến chất lượng lớp mạ ðiện áp cao hay thấp ñều ảnh hưởng không tốt ñến chất lượng lớp mạ ðiện áp cao có thể làm cho lớp mạ có tổ chức thô, xốp, nhiệt ñộ dung dịch tăng, lớp mạ có thể bị bong do quá nhiệt… ðiện áp thấp quá dẫn ñến tốc ñộ hình thành lớp mạ chậm, chất lượng thấp, năng suất giảm… Vì vậy, cần phải duy trì ñiện áp ở mức thích hợp tùy theo từng loại dung dịch

3.1.4.4 Ảnh hưởng của mật ñộ dòng ñiện

Trong quá trình mạ, mật ñộ dòng ñiện giữ vai trò rất quan trọng Nếu mật ñộ dòng ñiện rất thấp, tốc ñộ chuyển ñổi ñiện tử trong các phản ứng ñiện cực sẽ nhỏ, các nguyên tử mới hình thành có ñủ thời gian gia nhập có trật tự vào mạng tinh thể vì vậy mạng lưới và cấu trúc tinh thể ñược duy trì không bị biến dổi

Khi tăng mật ñộ dòng ñiện lên, tốc ñộ phóng ñiện tăng nhanh, các nguyên tử kim loại sinh ra ồ ạt không kịp gia nhập vào vị trí cân bằng trong mạng tinh thể Mặt khác do quá thế lúc ñó lớn nên mầm tinh thể mới tiếp tục sinh ra Do vây mà mạng tinh thể trở nên mất trật tự và ñược thể hiện ra là lớp

mạ có nhiều lớp, nhiều gợn sóng và nhiều khối ña tinh

Nếu tiếp tục tăng mật ñộ dòng ñiện, tốc ñộ phóng ñiện quá nhanh làm cho ion kim loại gần catốt quá nghèo gây ra hiện tượng kết tủa trên bề mặt catốt sẽ sần sùi hoặc có hình nhánh cây

ðể ñạt ñược yêu cầu chất lượng thì phải dùng dải mật ñộ dòng ñiện tương ñối thấp Phần lớn ñều dùng nguồn ñiên một chiều ñã qua nắn dòng ñể

mạ và giữ dòng ñiện không ñổi vào catốt Dải mật ñộ thích hợp cho lớp mạ tốt thường thấp hơn mật ñộ dòng giới hạn (Dgh) khá nhiều Do ñó, với một dòng ñiện nhất ñịnh, muốn nâng cao tốc ñộ mạ thì phải tìm cách tăng Dgh của

mạ, sau ñó áp vào chi tiết Khi mạ, cần có sự di chuyển tương ñối giữa chổi mạ

và chi tiết Việc này có thể ñược thực hiện theo 3 cách:

Hình 3.2: Sơ ñồ mạ xoa

− Chổi mạ di chuyển, chi tiết không di chuyển

− Chi tiết di chuyển, chổi mạ không di chuyển

Ưu ñiểm của mạ xoa

Sử dụng mạ xoa có nhiều ưu ñiểm:

− Tính linh hoạt cao Có thể di chuyển thiết bị ñến tận nơi cần sửa chữa, phục hồi

− Dễ vận hành

− Nhanh chóng tạo ra lớp phủ kim loại

− Hạn chế việc tháo chi tiết ra khỏi máy móc, thiết bị

− Cho phép mạ các chi tiết rất lớn mà mạ bể không ñáp ứng ñược

− Có khả năng tạo ra lớp phủ có chiều dày như mong muốn mà yêu cầu gia công trước là rất ít hoặc không cần

− Khả năng bám dính tốt trên hầu hết các vật liệu cơ sở

− Lớp phủ có chiều dày ñồng ñều

− Hạn chế tối ña tính giòn hyñrô hóa

− Sửa chữa lớp mạ cục bộ, không cần mạ lại toàn bộ

− Giảm thiểu ñộc hại vì lượng chất thải rất ít

− Mạ xoa có thể mạ 16 kim loại cơ bản và rất nhiều hợp kim lên bất

kỳ kim loại hay hợp kim cơ sở nào

− Hệ thống bơm, lọc và gia nhiệt dung dịch:

Hệ thống này chứa bơm, các ñường ống và bộ phận gia nhiệt cho dung dịch mạ xoa, làm nóng dung dịch lên ñến 70÷80OC trước khi mạ

− Các loại ñiện cực dương:

ðiện cực dương dùng trong mạ xoa có rất nhiều hình dạng khác nhau và phổ biến là: dạng phẳng, dạng thanh, dạnh trụ tròn, dạng bán nguyệt… Việc

sử dụng ñiện cực dạng nào hay vật liệu ñiện cực là gì tùy thuộc vào ñối tượng ñược mạ Thông thường, ñiện cực dương ñược làm bằng than chì

− Một số trang thiết bị phụ trợ:

Ngoài ra, máy mạ xoa còn ñược trang bị thêm các thiết bị: cánh tay dao ñộng, thiết bị quay anốt… ñể hỗ trợ cho người vận hành máy

3.2.3 Vật liệu dung dịch mạ xoa

Dung dịch mạ giữ vai trò quyết ñịnh về tốc ñộ mạ, chiều dày tối ña của lớp mạ, mặt hàng mạ, chất lượng lớp mạ… Dung dịch mạ thường là một hỗn hợp khá phức tạp gồm: ion kim loại mạ, chất ñiện ly và các loại chất phụ gia nhằm ñảm bảo thu ñược lớp mạ cho tính chất và chất lượng như mong muốn

− Ion kim loại mạ

Trong dung dịch, ion kim loại tồn tại ở dạng hyñrat hóa hoặc ion phức Nói chung, chúng thường có nồng ñộ cao ñể tăng giá trị của dòng ñiện và nâng cao giải mật ñộ dòng ñiện nhằm tạo ra lớp mạ có chất lượng cao

Dung dịch ñơn thường dùng ñể mạ với tốc ñộ cao cho các vật có hình thù ñơn giản, còn dung dịch phức dùng cho trường hợp cần có khả năng phân

bố cao ñể mạ cho vật có hình dáng phức tạp

− Chất ñiện ly

Chất ñiện ly ñược ñưa vào dung dịch với nồng ñộ cao ñể tăng ñộ dẫn ñiện cho chúng và cũng ñóng vai trò là chất ñệm, không chế ñộ pH ở mức ổn ñịnh

− Chất tạo phức

Phức chất dùng ñể làm cho ñiện thế kết tủa trở nên âm hơn nhằm tránh hiện tượng tự phản ứng hóa học giữa catốt và ion kim loại mạ ðồng thời, nó dùng ñể thay ñổi phản ứng khử kim loại nhằm cải thiện khả năng phân bố của dung dịch mạ

− Phụ gia hữu cơ

Phụ gia hữu cơ ñược cho vào dung dịch mạ nhằm làm thay ñổi cấu trúc, hình thái và tính chất của lớp mạ trên catốt Nhiều chất cũng làm thăng quá thế ñiện kết tủa

Một số chất phụ gia thường dùng: chất bóng, chất san bằng, chất làm biến ñổi cấu trúc, chất tạo ẩm

Bảng 3.1: Các hợp chất hữu cơ bổ sung cho dung dịch mạ crôm

BT: Lượng kết tủa theo dòng ñiện

PC: Khả năng phân cực của dung dịch

BL: ðộ bóng bề mặt

TB: ðộ cứng của lớp mạ

“+”: Hợp chất ảnh hưởng tốt ñến chỉ tiêu tương ứng

Ví dụ, dung dịch mạ xoa crôm (VI) có thể bao gồm các chất:

Thành phần dung dịch mạ xoa crôm (VI) Axit crômmic 300g

Axit sunphuric 1,25g Triclo axêtic 15g Crôm (III) (crôm sunphat) 5g Natri hyñrôxit 40g

3.2.4 Một số ví dụ ứng dụng của mạ xoa

− Sửa chữa các thanh, trục trong hệ thống thủy lực:

Trong hầu hết các trường hợp sửa chữa, các phần tử thủy lực có thể ñược

mạ xoa và hoàn thiện bằng tay khi chúng vẫn ở nguyên trên máy Khi sửa chữa chi tiết lót xy-lanh thủy lực, ta cần tháo một số bộ phận ñể có thể tiến hành mạ và hoàn thiện chi tiết

Hình 3.4: Phục hồi trục thủy lực xe nâng

− Sửa chữa ổ ñỡ bánh răng hình yên ngựa:

Những ổ ñỡ hình yên ngựa có thể ñược sửa chữa tại chỗ Vật liệu sử dụng ñể sửa chữa là ñồng Mạ xoa giúp cho lớp ñồng bị mòn trở lại kích thước ban ñầu Các phương pháp phục hồi khác tốn nhiều thời gian hơn và chỉ

có hiệu quả sau 2 ñến 3 lần sửa chữa

Hình 3.5: Phục hồi ổ ñỡ hình yên ngựa

− Sửa chữa các chi tiết của ñộng cơ ñiện:

Một số chi tiết trong ñộng cơ ñiện hay bất kỳ ổ ñỡ có lớp phủ nào cũng

có thể ñược phục hồi bằng phương pháp mạ xoa Trong hầu hết các trường hợp phục hồi, không cần gia công trước hoặc sau phục hồi

Hình 3.6: Phục hồi ñộng các phần của ñộng cơ ñiện

− Sửa chữa trục truyền ñộng chính của tàu thủy:

Trên hình vẽ là trục truyền ñộng của một tàu thuộc lực lượng Hải quân Hoa Kỳ nặng 65 tấn Một khu vực có kích thước 50x18in ñã bị phá hủy do ăn mòn Trục ñược phục hồi bằng mạ xoa Một lớp mạ ñồng dày 0,075in ñã ñược ñắp lên khu vực hỏng và ñược gia công ñể giảm chiều dày xuống 0,01in Sau ñó, trục tiếp tục ñược mạ xoa thêm một lớp niken dày 0,015in ñể hoàn thiện

Hình 3.7: Phục hồi trục dẫn ñộng chính tàu thủy

− Công nghiệp Hàng hải và Hải quân Hoa Kỳ:

Hải quân Hoa Kỳ ñã ban hành tiêu chuẩn quân sự 2197 (SH) về việc sử dụng mạ chọn lựa linh hoạt trong sửa chữa Hải quân Hoa Kỳ cũng như các công ty thương mại hàng hải khác ñã sử dụng mạ xoa cho nhiều mục ñích khác nhau Các thiết bị mạ xoa trở thành công cụ sửa chữa vô cùng giá trị cho rất nhiều ứng dụng khác nhau trong hàng hải Nó làm giảm thời gian chết, giảm chi phí tháo lắp, hạn chế việc thay thế các chi tiết ñặc chủng…

Hình 3.8: Phục hồi ổ bi máy phát bị mòn bằng niken

Các ứng dụng ñiển hình: sửa chữa cổ trục, ổ ñỡ hình yên ngựa, van hơi

nước, xy-lanh thủy lực, trục máy bơm…

− Công nghiệp hàng không vũ trụ:

Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ có những ñặc ñiểm kỹ thuật hết sức chặt chẽ Tuy nhiên, mạ xoa lại có thể ñáp ứng ñược chính xác các tiêu chuẩn kỹ thuật trên (bao gồm các tiêu chuẩn của Không quân Hoa Kỳ, Boeing, McDonnel Douglas…)

Hình 3.9: Piston máy bay ñược mạ xoa một lớp ñồng

Các ứng dụng ñiển hình: sửa chữa lớp mạ cañimi tại chỗ cho phanh máy

bay, thay ñổi kích thược trục tua-bin, ổ bi, moay-ơ…

− Công nghiệp in ấn:

Mạ xoa ñã ñược sử dụng trong công nghiệp in ấn nhiều năm và ñem lại kết quả tốt Nhờ mạ xoa, các chi tiết trong máy in nút bấm chữ, ốp-xét, in nổi khuôn mềm, máy in quay… ñược sửa chữa tại chỗ Thời gian tháo lắp cũng như thời gian chết ñược giảm xuống mức tối thiểu

Hình 3.10: Con lăn ñược mạ bạc tại chỗ

Các ứng dụng ñiển hình: ñiều chỉnh lại kích thước cổ trục và ổ bi, sửa

chữa phá hủy trên tất cả các dạng xy-lanh, phục hồi lớp ñồng trên các trống mực

− Ứng dụng trong khai thác dầu mỏ và khai khoáng:

Nhờ có mạ xoa, công nghiệp khai khoáng ñã tiết kiệm ñược hàng nghìn ñô-la mỗi giờ Mạ xoa trở thành công cụ sửa chữa hết sức giá trị trong các ngành công nghiệp nặng: làm giảm thời gian chết, giảm chi phí tháo lắp, tạo lớp mạ có ñộ chính xác cao

Hình 3.11 là một ví dụ về ứng dụng của mạ xoa trong sửa chữa: một trục bánh xe của máy kéo xe goòng ñang ñược sửa lại kích thước với một lớp mạ niken Công nhân mạ có thể tránh ñược sự ôxy hóa và có thể mạ nhanh hơn với 2 anốt ðiều này hết sức quan trọng ñối với những chi tiết lớn như vậy

Hình 3.11: Công nghiệp khai khoáng

Trong công nghiệp khai thác dầu mỏ, rất nhiều chi tiết (ví dụ: trong máy nén khí lớn) ñược sửa chữa bằng phương pháp mạ xoa

Trên hình 3.12 là hình ảnh một chi tiết ñược sửa chữa bằng mạ xoa với lớp phủ bằng ñồng và niken cứng

Hình 3.12: Công nghiệp khai thác dầu

Các ứng dụng ñiển hình: trục máy sàng lắc quặng, cổ trục ổ bị, ổ ñỡ gầu

xúc, xy-lanh thủy lực, trục máy nén khí, máy bơm, ñộng cơ, cầu trì, bộ chuyển mạch

− Ứng dụng trong các nhà máy ñiện:

Mạ xoa ñược sử dụng trong bảo trì, bảo dưỡng hàng năm ở các nhà máy ñiện Thời gian chết ñược giảm xuống tối thiểu và ñây là nhân tố quyết ñịnh

trong ngành công nghiệp này