THUYẾT TRÌNH BẢO VỆ VÀ TRANG TRÍ BỀ MẶT

Phân chia công việc4.1 Mạ Điện • Khái niệm Nguyễn Tiến Thành ko tham gia0đ • Các khâu chuẩn bị trước khi mạ Bùi Trung Thảo 7đ • Các thiết bị sử dụng trong xưởng mạ Trần Phúc Thiện 7đ •

Nhóm 6 Phân chia công việc

4.1 Mạ Điện

• Khái niệm (Nguyễn Tiến Thành ko tham gia)0đ

• Các khâu chuẩn bị trước khi mạ (Bùi Trung Thảo) 7đ

• Các thiết bị sử dụng trong xưởng mạ ( Trần Phúc Thiện) 7đ

• Các phương pháp mạ ( Nguyễn Đức Thuận) 7đ

4.3 Các Phương Pháp Phủ Bảo Vệ Khác

• Phương pháp phủ nhúng kim loại nóng chảy (Trương Công Tiến)7đ

• Phương pháp phun phủ bề mặt ( Nguyễn Mạnh Toàn)7đ

4.2 Oxy Hóa ,Phốt Phát Hóa Kim Loại Và Hợp Kim

• Nhuộm đen thép và gang (Nguyễn Văn Thịnh) 6đ

• Phốt phát hóa thép và gang (Đàm Quang Tiến) 7đ

• Oxy hóa – Nhuộm nhôm vs hợp kim nhôm ( Nguyễn Văn Thuyên) 7đ

• Oxy hóa – Thụ động hóa đồng (Đỗ Mạnh Tiến)6đ

Chương 4: Bảo vệ và trang trí bề mặt

Lịch Sử Phát triển ngành Mạ Điện

Ngành mạ điện được nhà hóa học ý     Luigi V Brugnatelli   khai sinh vào năm 1805

Ông đã sử dụng thành quả của người đồng nghiệp  Alessandro Volta , pin Volta để tạo ra lớp phủ điện hóa

đầu tên. Phát minh của ông không có ứng dụng trong     công nghiệp   trong suốt 30 năm và chỉ được nghiên

cứu trong các phòng thí nghiệm Năm 1839, hai nhà hóa học Anh và     Nga   khác độc lập nghiên cứu quá trình mạ kim loại   đồng   cho những nút bản in Ngay sau đó,   John Wright , 

Birmingham , Anh sử dụng  Kali   Xyanua cho  dung dịch   mạ   vàng , bạc Vào thời kì này, đó là dung dịch duy nhất có khả năng cho lớp mạ  kim loại quý   rất đẹp Tiếp bước Wright,  

George Elkington    Henry Elkington đã nhận được và     bằng sáng chế   kĩ thuật mạ điện vào năm 1840 Hai năm sau đó, ngành công nghiệp mạ điện tại Birmingham đã có sản phẩm mạ điện trên khắp thế giới Cùng với sự phát triển của khoa học  điện hóa , cơ chế  điện kết tủa   lên bề mặt kim loại ngày càng được nghiên cứu và sáng tỏ Kĩ thuật mạ điện phi trang trí cũng được phát triển Lớp mạ  kền ,  đồng ,  kẽm , thiếc thương mại chất lượng tốt đã trở nên phổ biến từ những năm 1850 Kể từ khi     máy phát điện được phát minh từ cuối thế kỷ XIX, ngành công nghiệp mạ điện đã bước sang một kỉ nguyên mới Mật độ dòng điện tăng lên, năng suất lao động tăng, quá trình mạ được    tự động hóa từ một phần đến hoàn toàn   Những  dung dịch   cùng với các  phụ gia mới làm cho lớp mạ đạt chất lượng tốt hơn Các lớp mạ được nghiên cứu phát triển để thỏa mãn cả yêu cầu chống ăn mòn lẫn trang trí, làm   đẹp Kể từ sau  chiến tranh thế giới thứ hai , người ta còn nghiên cứu thành công

kĩ thuật mạ crom cứng, mạ đa lớp, mạ    đồng  hợp kim mạ kền  sunfamat Nhà vật lý Mỹ Richard Feynman đã nghiên cứu thành công

công nghệ mạ lên nền  nhựa Hiện nay công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi Kĩ thuật mạ hiện là một trong ba quá trình trong c

chu trình LIGA - được sử dụng trong sản xuất robot điện tử siêu nhỏ (   MEMS ).

Khái niệm cơ bản về mạ điện

Vật Mạ gắn với cực âm Catot Kim loại mạ gắn với cực dương anot của nguồn điện trong dung dịch điện môi Cực dương của của nguồn điện sẽ hút các e- trong quá trình OXH và giải phóng các ion kim loại dương dưới tác dụng lực tĩnh điện các ion dương sẽ di chuyển về cực

âm bám vào bề mặt vật được mạ

Độ dày lớp mạ phụ thuộc vào cường độ dòng điện của nguồn và thời gian mạ

4.1.2: Chuẩn bị bề mặt trước khi mạ điện.

(Bùi Trung Thảo)

• Bước 1 Tẩy dầu mỡ.

• Bước 2 Tẩy gỉ và tẩy nhẹ (màng oxi, các vật rắn bám trên bề mặt)

• Bước 3 Đánh bóng bề mặt.

4.1 Mạ Điện

BƯỚC 1: Cần làm sạch bề mặt chi tiết khỏi dầu mỡ.

Bề mặt của kim loại sau khi nhiều giai đoạn chế tạo cơ khí, thường bị dính dầu mỡ, dù rất mỏng nhưng cũng đủ để làm cho bề mặt của

kim loại trở nên kháng nước, không thể xúc tiếp được với dung dịch tẩy, dung dịch mạ…

Tẩy trong dung môi hữu cơ như tricloetylen ( C2HCl3 ) , tetracloetylen ( C2Cl4 ) , cacbontetraclorua ( CCl4 )…

Dầu mỡ được chia 2 loại 1: dầu động thực vật 2: Dầu mỏ, paraphin… 

Bước 2 Tẩy gỉ và tẩy nhẹ (màng oxi, các vật rắn bám trên bề mặt)

Tẩy nhẹ có thể tiến hành trong dung dịch axit như

H2SO4 ( 10%)+ HCl(5%) nhiệt độ thường trong khoảng 0.5-1 phút Tẩy nhẹ xong cần rửa nhanh

Bước 3 Gia công bề mặt chi tiết làm độ bóng tăng lên, khi đó độ bóng sau khi mạ cũng tăng lên.

Có 3 phương pháp để đánh bóng đó là bằng cơ học, hóa học và điện hóa.

- Đánh bóng hóa học có thể đánh bóng thép cacbon trong dung dịch gồm: H3PO4(1,7)(60% V) +H2SO4(1.84)(30% V) + HNO3(1.4)(10%V)+ CrO3 (( 5-10 g/l) t= 120-140 độ C thời gian <10’.

- Đánh bóng điện hóa trong dung dịch gồm : H3PO4 (66-70% m) +CrO3 (12-14%) + H2O 18-20% tỉ trọng dd 1.7-1.74 g/cm3 nhiệt độ 75-80 độ C mật độ Anot 20-30 A/dm2 thời gian từ 10-15’.

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

4.1.3 Thiết Bị Phân Xưởng Mạ

(Trần Phúc Thiện)

4.1.3 Thiết Bị Phân Xưởng Mạ

(Trần Phúc Thiện)

Thiết bị chính trong phân xưởng mạ bao gồm

Thiết bị

đánh

bóng

tẩy gỉ

Các thiết bị đánh bóng tẩy gỉ

- Máy đánh bóng, máy quay bóng, máy phun cát

- Hệ thống bể tẩy gỉ

Mục đích: Xử lí bề mặt kim loại tốt nhất trước khi qua quá trình mạ, giúp lớp mạ liên kết tốt hơn với sản phẩm được đem

mạ

Bể Mạ

Bể Mạ Tĩnh

 Vật cần mạ được gắn với cực âm catôt, kim loại mạ gắn với cực dương anôt của nguồn   điện trong dung dịch điện môi Cực dương của nguồn điện sẽ hút các electron e- trong   quá trình ôxi hóa và giải phóng các ion kim loại dương, dưới tác dụng lực tĩnh điện các   ion dương này sẽ di chuyển về cực âm, tại đây chúng nhận lại e- trong quá trình    

ôxi hóa khử   hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật được mạ Độ dày của lớp

mạ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện của nguồn và thời gian mạ.

Sử dụng cho

những chi

tiết lớn

Bể mạ quay

Sử mạ những chi tiết nhỏ, lớp mạ không bị rỗ cần độ bóng cao

Ngoài 2 loại bể mạ Tĩnh và bể mạ quay còn có Bể mạ lắc , thiết bị mạ tự động

4.1.4 Các Phương pháp mạ điện (Nguyễn Đức Thuận)

4.1.4 Mạ kẽm

a.Khái niệm

• Mạ kẽm là thuật ngữ phổ biến thường được dùng trong các ngành công nghiệp Đó là quá trình phủ kẽm  

để bảo vệ thép hoặc sắt trước quá trình ăn mòn oxi hóa của môi trường

b.Ứng dụng

Mạ kẽm được dùng bảo vệ chống ăn mòn các tấm tôn lợp nhà,ống thép,các chi tết trên đường dây tải điên bằng thép…

=> được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp mạ ô tô, mạ các chi tiết máy, dụng cụ y tế, phụ tùng xe máy, xe đạp, máy khâu, và hầu hết các kim loại thông dụng như sắt, đồng, inox,

nhôm,…

4.2 Oxy hóa và Phốt phát hóa kim loại và hợp kim

4.2.1 Nhuộm đen thép và gang (Nguyễn Văn Thịnh)

-Khái niệm:

Oxy hóa thép và gang còn gọi là nhuộm đen do tạo thành trên bề mặt chi tết màng oxit Fe3O4 có màu đen hoặc xanh đen

-Mục đích: Chống lại sự ăn mòn của không khí cho chi tiết

+Oxy hóa thép và gang trong môi

trường hơi nước

+Oxy hóa thép và gang trong môi

trường muối

+Oxy hóa thép và gang trong môi

trường kiềm -Ứng dụng: Dùng cho các chi tiết máy, dụng cụ đo, vũ

khí ….

Tên phương pháp Khái niệm Ưu điểm Nhược điểm

OXH thép và gang trong môi

trường hơi nước

Chi tiết được oxh trong thùng quay bằng hơi nước ở nhiệt độ nhỏ hơn 500ºC

đơn giản rẻ tiền và ít ô nhiễm có tính bảo vệ kém ko bóng đẹp

OXH trong môi trường hỗn hợp

muối NaNO2 + NaNO3

Tác nhân OXH chủ yếu là NaNO2 do Phản ứng phóng thích oxy khi nung

Các muối khác như NaOH, Na2CO3 được dùng để tạo ra môi trường muối nóng chảy có nhiệt độ xác định (4-500 độ C)

PP này cho màng oxit

Mà sắc rất đẹp từ đỏ đến Xanh đen phụ thuộc vào Nhiệt độ OXH

màng oxit kém bền, dễ chuyển màu và tính Bảo vệ ko cao

OXH thép và gang bằng dd Kiềm Sau khi oxy hóa nhuộm đen cần xử lý

trongdung dịch xà phòng 3- 5%, nhiệt độ 80 -90 %, trong 10 – 15 phút Sau khi xử lý cần rửa sạch rồi sấy khô hoặc thổi khô rồi nhứng vào dầu biến thế nóng ở nhiệt độ 105 – 110*C trong 5 – 10 phút

Màng oxit đen bóng đẹp , có tính bảo vệ cao

Thời gian gia công lâu + chi phí gia công lớn hơn các phương pháp khác

4.2.2 Phốt phát hóa

Thép & Gang ( Đàm Quang Tiến)

• Thành phần chủ yếu của màng phốt phát trên thép & gang gồm :

 Me3(PO4)2

 MHPO4

Đàm Quang Tiến- nhóm 6 20

• Có tính cách điện cao nhưng không làm thay đổi cơ tính

từ tính của chất liệu (roto,stato động cơ, lá thép biến thế của lõi cuộn dây…)

• Độ dày từ 5 ÷20µm, kích thước của chi tiết không thay đổi sau khi phốt phát

Đàm Quang Tiến- nhóm 6 21

Các thành phần dung dịch và chế

độ phốt phát hóa

 Các dung dịch gia công ở nhiệt độ cao có độ bền chống chịu ăn mòn cao, thời gian pp hóa ngắn thường

dung chống gỉ cho các chi tiết thép và gang.

 Các dung dịch gia công ở nhiệt độ trung bình có tính chống gỉ thấp hơnnhiệt độ cao nhưng dd lại ổn định,

thời gian pp hóa nhanh thường được dung cho bôi trơn sơn lót.

 Các dd gia công ở nhiệt độ thấp thì ít hao hóa chất, không cần gia nhiệt, dd ổn định, nhưng tính chống gỉ

thấp độ bám kém nên chỉ dung cho sơn lót.

Đàm Quang Tiến- nhóm 6 22

4.2.3 Ôxy hóa nhuộm nhôm và hợp kim nhôm (Nguyễn Văn Thuyên)

*Khái niệm :

- Oxy hóa nhôm làm màng ô xít nhôm Al2O3 mỏng và xít chặt , có tính bảo vệ

cao , màng có lỗ xốp , dễ hấp thụ màu đen nên có thể nhuộm được màu sắc đẹp

- Oxy hóa nhuộm màu nhôm và hợp kim nhôm được thực hiện bằng 2 phương

pháp :

1 Phương pháp oxy hóa hóa học

2 Phương pháp điện hóa

1 Phương pháp oxy hóa hóa học :

• 2 Phương pháp oxy hóa điện hóa :

• Oxy hóa nhôm và hợp kim nhôm điện hóa được tến hành trong các dung dịch khác nhau nhưng phổ biến nhất là trog dung dịch H2SO4 gia công ở những chế

độ nhiệt độ và mật độ dòng điện khác nhau sẽ cho những đặc tính khác nhau :

• Oxy hóa trong dug dịch H2SO4

• Oxy hóa sâu : oxy hóa sâu được độ dày màn oxit đạt tới 250 µm độ cứng tế vi có thể đạt 1500 hv ( Al tnh khiết) , và từ 400-600 hv ( trên hợp kim nhôm) Màng

có nhiều lỗ hấp thụ tốt , dễ nhuộm màu dễ bôi trơn Màng Al2O3 dày có tính cách điện cách nhiệt tốt nên được ứng dụng nhiều trong chế tạo máy ,động cơ đốt trong , công nghiệp quốc phòng

• Bịt lỗ và nhuộm màu :

- Để trang trí cho sản phẩm có màu sắc đẹp, sau khi oxy hóa nhôm , tiến hành nhuộm màu trong các thuốc nhuộm hữu cơ và vô cơ khác nhau Thông dụng nhất là thuốc nhuộm hữu cơ có tính axit , thuốc nhuộm hoạt tính Thuốc nhuộm hóa nguyên có nhiều màu sắc đẹp

- Sau khi nhuộm cần tiến hành bịp lỗ để cố định thuốc nhuộm trong màng và nâng cao tính bảo

vệ màng oxit

- Bịp lỗ bằng nước nóng 95 độ C trong 35 phút

- Bịp lỗ bằng hơi nước 105 độ C trong 60 phút

4.2.4 Oxy hóa và hợp kim đồng

(Đỗ Mạnh Tiến)

• Bạn thử tưởng tượng quả táo chúng ta cắt ra hoặc cắn dở để lâu ngày trong không khí hoặc bỏ vào trong tủ lạnh; sau khi lấy ra ta sẽ thấy nó chuyển màu tức thì, bị vàng úa và hơi khô Đó chính là kết quả của sự oxy hóa

• S oxy hoa không ch di n ra v i nh ng v t th thông thự ỉ ễ ớ ữ ậ ể ường mà còn di n ra bên trong c th chúng ta B n quan sát th y trên ễ ơ ể ạ ấ

m t nh ng ngặ ữ ườ ới l n tu i, th m chí là nh ng ngổ ậ ữ ười còn tr có xu t hi n nh ng n p nh n, da b s m màu và x u xí C th m ẻ ấ ệ ữ ế ă ị ạ ấ ơ ể ố

y u, n ch a nhi u b nh t t ó chính là do tác ế ẩ ứ ề ệ ậ Đ động c a quá trình oxy hóa Hay nói cách khác là da b lão hóa.ủ ị

• Vậy “ oxy hóa là gì?”

• Chúng ta đã được học môn hóa học, chắc không ai là chưa nghe câu “khử cho – (O) nhận” Cụ thể câu nói trên là quá trình khử là quá trình làm giảm số oxy hóa của chất đó xuống Còn sự oxy hóa sẽ là quá trình làm tăng số oxy của chất lên.

• oxy hóa là phản ứng hóa học xảy ra khi oxy tác dụng với một chất nào đó (đơn chất hay hợp chất), dẫn đến biến đổi về hình dạng, màu sắc Ở đâu có oxy ở đó

có thể xảy ra oxy hóa.

• Tác hại của sự oxy hóa như thế nào?

• Như đã nói ở trên, sự oxy hóa sẽ làm bề mặt các kim loại bị hoen rỉ, làm hư hỏng nhiều vật dụng và thực phẩm.

• Điểm hạn chế đáng nói ở đây là sự tác động của quá trình oxy hóa đối với cơ thể con người Điều này ảnh hưởng trực tếp đến chất lượng cuộc sống của chúng ta.

•  Do tác nhân từ môi trường như bức xạ, ô nhiễm, khói bụi, stress, những thức ăn, đồ uống chúng ta đưa vào cơ thể hàng ngày đều dẫn đến cơ thể bị oxy hóa theo thời gian Dẫn đến cơ thể bị lão hóa, già nua, bệnh tật nảy sinh.

• Oxy hóa đồng

• Màng oxit có thể là CuO, Cu₂O có tính bảo vệ và chống ăn mòn Nếu màng là CuO thì màng có thể có mầu đen hoặc xanh đen nếu là Cu₂O thì màng có thể nhuộm vàng , vàng chanh , đốm , nâu Sau khi oxy hóa, cần quét lên màng dầu hoặc sơn không màu để nâng cao tính bảo vệ của màng Oxy hóa đồng có thể tến hành trong các dung dịch và chế độ sau :

• Oxy hóa , hóa học trong dung dịch

• Thời gian 3 : 8 giây

• Sau khi thụ động không mà thổi khô bằng khí nóng ở 70 : 80 C

4.3.1 PHƯƠNG PHÁP PHỦ NHÚNG KIM LOẠI NÓNG CHẢY

( Trương Công Tiến)

-Phủ nhúng kim loại nóng chảy

lên bề mặt chi tiết thép và

gang được thực hiện bằng

cách nhúng chi tiết sau

khi đã tẩy gỉ, dầu mỡ vào

mặt kim loại hoặ hợp kim

loại cần phủ ở trạng thái

nóng chảy sau khi lấy chi

tiết ra khỏi bể, trên bề mặt chi tiết

xuất hiện màng kim loại hoặc hợp kim mà ta cần phủ.

• - Các kim loại và hợp kim phủ nhúng chống ăn mòn, thông thương là kẽm, thiếc, hợp kim kẽm – nhóm (AL-Zn) Các kim loại và hợp kim này có nhiệt độ nóng chảy thấp, nhôm và kẽm có điện thế tiêu chuẩn nhỏ hơn thép nên lớp phủ catôt có tính bảo vệ cao

• - Các vật phẩm phủ nhúng kẽm, hợp kim Zn-AL như tôn lợp nhà, tôn lạnh, ống nước dẫn, phương pháp phủ nhúng trong nhiều trường hợp có tính kinh tế cao hơn

mạ điện.

• Do quá trình mạ nhứng ở nhiệt độ tương đối cao nên tổ chức của lớp bề mặt bao gồm màng kim loại hoặc hợp kim trên bề mặt và tiếp theo là lớp hợp kim của sắt với kẽm hoặc nhôm.

• Thiết bị chính của công nghệ phủ nhúng là bề mặt kim loại lỏng bể kim loại lỏng

có 3 lớp chính.

Lớp sát bể là chì hoặc kim loại Pb –Sn, có tác dụng nung nóng nhanh chi tiết trước khi phủ.

• Lớp giữa là kim loại hoặc kim loại cần phủ

• Lớp trên cùng là trợ dung có tác dungj làm loăng xỉ kim loại bảo vệ kim loại ít bị cháy hao và tạo ra môi trường hoạt hóa bề mặt chi tiết trước khi nhúng Cl Hỗn hợp trợ dung được phun thành tia mảnh vào bể để nước bốc hơi còn lại lớp trợ dung, sau đó từ từ them Cl cho tới khi được lớp trợ dung có chiều dày 150

-180mm.

• Chi tiết sau khi tẩy dầu mỡ

tẩy gỉ được đưa vào bể nhúng

đầu tiên cho chi tiết nhúng

sơ bộ ở lớp sắt đáy, sau đó đi

lên lớp kim loại phủ nhúng

nhiệt độ bề mặt nhúng tùy

thuộc vào nhiệt độ nóng chảy

của kim loại cần phủ.

1: Phương pháp phun phủ kim loại

a Nguyên lý hoạt động : là phương pháp dùng hồ quang điện tạo thành do 2 dây dẫn bằng kim loại cần phủ khi tiếp xúc với

nhau ,làm nóng chảy dây dẫn , khí nén được thổi qua vùng kim loại nóng chảy , phun đắp lên bề mặt chi tiết cần phủ.Tổ chức của lớp phủ bao gồm các hạt kim loại hoặc hợp kim và các vật lẫn oxit tạo thành giữa khí nén và kim loại nóng chảy ( ảnh minh họa hình 1.1.1).

 Nhược điểm : mối liên kết giữa lớp phủ và nền còn thấp, tổn thất vật liệu phun nhiều , ảnh hưởng đến sức bền của chi tiết , bề mặt phun luôn yêu cầu phải làm sạch và tạo độ nhấp nhô, đòi hỏi trình độ tay nghề công nhân cao ,điều kiện làm việc nặng nhọc

1.1.1: ảnh minh họa phương pháp phun phủ kim loại

• 2: Phương pháp phun phủ bằng plasma

a Nguyên lý hoạt động : là nhờ năng lượng cao của ngườn nhiệt hồ quang Plasma gián tiếp của đầu phun mà vật liệu được nung

chảy và phun vào chi tiết Trên bề mặt chúng liên kết lại thành lớp phủ xống bằng quá trình chảy kết và bám dính lên bề mặt bằng lực cơ học Bề mặt vật phủ có nhiệt độ thấp nên không xảy ra quá trình khuếch tán

b Vật liệu dùng trong phun phủ plasma

-Bột gốm kim loại - Vật liệu siêu cứng( Kim Cương)

- Bột hợp kim cứng -Bột Ni 164-2 Zro

2.1.1: ảnh minh họa phương pháp phun phủ Plasma