Lý thuyết quá trình chuẩn bị bề mặt trước khi xi mạ

 KỸ SƯ MẠ ĐHBK HÀ NỘI: TRẦN HỮU KIÊN  ĐT: 0366584136

Chú ý: Hiện nay có nhiều hãng với nhiều tên phụ gia khác nhau nhưng hầu hết là từ một gốc và có thành phần gần như nhau

CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN

I KHÁI NIỆM CHUNG

1.1 các hằng số vật lý và hoá học

Trong quá trình mạ phải tính độ dày lớp mạ mức tiêu thụ các vật liệu vật tư, hóa chất xác định nồng độ dung dịch... do đó phải biết các hằng số này

*Nồng độ chất tan trong 1 lít dung dịch được biểu thị qua các trường hợp sau đây:

1: Số đương lượng gam của chất tan trong 1 lít dung dịch: 

2: Số gam chất tan trong 1 lít dung dịch C:g/l

3: Số gam chất tan trong 100g dung dịch p%

C = p.d.10

d: Tỷ trọng dung dịch

Các hằng số vật lý của kẽm:

Hoá trị: 2                   Nhiệt độ nóng chảy 419 độ C

Nguyên tử lượng 65,38         điện thế tiêu chuẩn Zn2+/Zn = - 0,76

Tỷ trọng d = 7,13

1-2- Các thông số chính của quá trình mạ

Sơ lược lý thuyết chung

- Mạ điện là sự kết tủa kim loại bằng dòng điện, kim loại ở trong dung dịch nước dưới dạng các Cation khi có dòng điện đi qua sẽ chạy về phía cực âm (catôt) Tức vật mạ và phóng điện ở đó:

- Dòng điện đi qua bể mạ gọi là dòng điện mạ I

- Dòng điện trung bìmh tính cho 1 dm2 vật mạ gọi là mật độ dòng điện.

Dk = I/S     S: Là tổng diện tích vật mạ trong bể

Vậy I = S.Dk    Trong mỗi loại vật mạ hoặc mỗi loại bể mạ Dk thường là số được chọn sẵn.

- Lượng kim loại kết tủa lên vật mạ tỷ lệ thuận với thời gian mạ và dòng điện mạ.

m = k.I.t       k: Hằng số cho mỗi loại kim loại

                      t: Thời gian mạ

Chiều dày lớp mạ: H = m/S...          S: Diện tích vật mạ

                                                               d : Tỷ trọng kim loại mạ với niken ...=8,9

- Từ đó có thể tính được thời gian mạ cho chiều dày định trước : t = HS/ kI

Lượng kim loại hao hụt ở cực dương bằng trọng lượng kim loại bám vào vật mạ cộng với lượng hao hụt do sự tan rã không điện tạo mùn cặn.

- Bản chất lớp mạ phụ thuộc rất nhiều vào kim loại : tính chất cơ lý của nền.

- Sự bảo vệ lớp mạ phụ thuộc vào tính chất kim loaị mạ, mật độ dòng điện, mạ nhiều lớp hay 1 lớp, mạ dày hay mỏng, càng dày bảo vệ càng tốt nhưng tốn kém và đến một mức chuẩn nào đó sẽ gây sự bong tróc.

1. Mật độ dòng điện Đk trên vật mạ,Đa trên cực tan là thông số chủ yếu của quá trình mạ được tính bằng A/dm2 là tỷ số giữa dòng điện mạ và diện tích điện cực ( vật mạ hoặc cực tan)

D = I/S

2. Lượng kim loại kết tủa m = a.I.t (g)

I : Cường độ dòng điện mạ .A

t : Thời gian mạ (giờ)

a : Đương lượng điện hoá của kẽm a = 1,220, của niken a = 1,095

Từ đó tính được chiều dày trung bình của lớp mạ

 H = m : S : d

S =diện tích vật mạ cả các  mặt

II. CÁC THIẾT BỊ CỦA QUÁ TRÌNH MẠ

A. Các thiết bị gia công trước khi mạ

1. Bể tẩy dầu hoá học:

Sử dụng để tách dầu mỡ bẩn khỏi hàng bằng phương pháp ngâm vào trong dung dịch tẩy rửa là dung môi ( xăng, dầu hoả) hoặc kiềm, xà phòng, xút, cácbonat nát ri...

Nồng độ thường dùng nhất

NaOH        30-35 g/l

Na2CO3     20-30 g/l

Thuỷ tinh lỏng  5-10 g/l

Na3PO4          50-70 g/l

T “                 50-100độ c

T                10-60

2. Bể tẩy rỉ

Thường phải bọc nhựa PVC, PE, Composite sử dụng các loại axit thông thường là H2SO4, HCL, HNO3 có thể cho thêm các phụ gia chống rỗ và ức chế và chống bay hơi nhưng thường là đắt .

Nồng độ thường sử dụng

H2SO4           5-15%

HCL              10-15%

Nếu dùng cho đồng  HNO3 20-25%

Dùng cho hợp kim nhôm kẽm   HF  10%

3. Máy chải, máy đánh bóng dùng để làm bóng và chải sạch rỉ có thể gắn trực tiếp vào động cơ kiểu trục hoặc dây đai. Tốc độ trung bìmh 1800- 2800v/phút. Sử dụng các bàn chải làm bằng dây cáp kim loại hoặc các bánh mài bằng da, nỉ, vải may ghép.

4. Máy xóc bóng có thể dùng loại quay khô hoặc ướt nếu quay khô ít bóng và nhiều thời gian lâu hơn nhưng tác dụng đánh via tròn đầu, quay ướt thường sử dụng hơn trong các môi trường kiềm với chấu, cát, mùn cưa, hạt độn. Có kiểu thùng quay nằm ngang hoặc quay nghiêng tuỳ theo hàng mạ sử dụng mà lựa chọn. Tốc độ trung bình của thùng quay là: 15-75v/phút

5 Bể tẩy nhẹ: Như bể tẩy rỉ phải lót nhựa

B. Các thiết bị mạ

1. Bể mạ treo

          Thường là lót nhựa PVC hoặc PP composite cá biệt có dung dịch kiềm đặc có thể là thép CT3. Kích thước bể mạ được xác định theo hàng mạ cần làm. Tôn vỏ bể mạ thường dày từ 4-6mm nếu quá to thì làm gân tăng  cứng bằng hộp thép hoặc thép góc.

Có thể sử dụng bể xây lót nhựa

Ngoài bể dùng sơn chịu axit

Trên bể thường treo 1 hoặc 2 cầu mạ mỗi cầu mạ sẽ có 2 cầu cực tan 2 bên cân đối

Các thanh dẫn điện thường bằng đồng đỏ hoặc dây cáp dẫn từ máy chỉnh lưu vào bể. Bể mạ treo có thể là tĩnh, đu đưa hoặc sục khí

2. Bể mạ quay

Sử dụng cho các chi tiết nhỏ hoặc khó gá treo. Ưu điểm dễ sử dụng, vận hành đơn giản, nhược điểm chỉ làm được hàng nhỏ.

Bể gồm lồng quay chứa hàng, cơ cấu quay và động cơ, bể chứa dung dịch, cầu cực và điện cực có thể treo một phía hoặc hai phía.

Điện thế bể quay thường là lớn hơn mạ treo.

3. Máy chỉnh lưu: Cấp nguồn cho bể mạ thường gồm máy biến áp và bộ chỉnh lưu để mạ tuỳ theo dung dịch mà sử dụng điện áp và dòng điện chỉnh lưu khác nhau.

4. Các thiết bị, dụng cụ phụ : Bao gồm các bể rửa, máy bơm chịu hoá chất, máy bơm lọc dung dịch, máy sục khí sẽ cho chất lượng cao và công việc đơn giản nhưng rất đắt tiền.

Các can, làn, rổ, khung, giá...

Các trang thiết bị bảo hộ : ủng, mũ, găng tay cao su, khẩu trang...

Các loại móc treo, đồ gá, giá đỡ.

5. Các thiết bị gia công sau khi mạ: Thường là trung hoà, rửa, nhuộm màu, xử lý, véc ni, cuối cùng là, sấy, phơi, quạt

Tính độ dày trung bình của lớp mạ nickel theo định luật

PHARADAY

          S = 12.29 X  a X I X t : A

  S      Độ dày lớp mạ(microm)

            a    Hiệu suất dòng điện cathode(%)

        I    Cường độ dòng điện ( Ampe)

               t    Thời gian mạ    (giờ)

               A   Diện tích bề mặt (dm2)

QUY TRÌNH TẨY RỬA

Hoá chất, các pha chế, phân tích, bổ sung...xem trong catalogue của từng chất

CHẤT TẢY DẦU MỠ UDYPREP 110 EC

Nồng độ

Điều kiện

Cách pha mới

1. Cho 2/3 mức nước vào và đun nóng tới 50-60độ C

2. Cho lượng UDYPREP 110 EC quy định

3. Khuấy kỹ đến khi tan hoàn toàn

4. Bổ sung mức nước đến vạch qui định

5. Bể tẩy sẵn sàng làm vịêc 

Bổ sung

1.Nên phân tích thực tế 1 lần/ ngày để bổ xung

2.Sau một thời gian với một chủng loại sản phẩm ổn định thì có thể xác định được mức

tiêu hao theo thời gian, xong cần phải kiểm tra lại từng tuần.

3. Khi bổ sung vào phải khuấy liên tục.

CHẤT TẨY DẦU MỠ ĐIỆN PHÂN      UDYPREP 220 EC

Nồng độ

Điều kiện

Cách pha mới

1. Cho 2/3 mức nước vào và đun nóng tới 40-45 độ C

2. Cho lượng UDYPREP 220 EC quy định

3. Khuấy kỹ đến khi tan hoàn toàn

4. Bổ sung mức nước đến vạch qui định

5. Bể tẩy sẵn sàng làm vịêc 

Bổ sung

1.Nên phân tích thực tế 1 lần/ ngày để bổ xung

2.Sau một thời gian với một chủng loại sản phẩm ổn định thì có thể xác định được mức

tiêu hao theo thời gian, xong cần phải kiểm tra lại từng tuần.

3. Khi bổ xung vào phải khuấy liên tục.

CHẤT TẨY ĐIỆN PHÂN AXIT UDYVATE 345

Nồng độ

Điều kiện

Cách pha mới

1. Cho 2/3 mức nước vào và đun nóng tới 40-45độ C

2. Cho lượng từng hoá chất vào theo quy định

( lưu ý cho axit phải đảm bảo an toàn)

3. Khuấy kỹ đến khi tan hoàn toàn

4. Bổ sung mức nước đến vạch qui định

5. Bể tẩy sẵn sàng làm vịêc 

Bổ sung

1.Nên phân tích thực tế 1 lần/ ngày để bổ xung

2.Sau một thời gian với một chủng loại sản phẩm ổn định thì có thể xác định được mức

tiêu hao theo thời gian, xong cần phải kiểm tra lại từng tuần.

3. Khi bổ xung vào phải khuấy liên tục.

CHẤT HOẠT HOÁ     UDYVATE 345

Nồng độ

Điều kiện

Cách pha mới

1. Cho 2/3 mức nước vào và đun nóng tới 40-45độ C

2. Cho lượng từng hoá chất vào theo quy định

    ( lưu ý cho axit phải đảm bảo an toàn)

3. Khuấy kỹ đến khi tan hoàn toàn

4. Bổ sung mức nước đến vạch qui định

5. Bể tẩy sẵn sàng làm vịêc 

Bổ sung

1.Nên phân tích thực tế 1 lần/ ngày để bổ xung

2.Sau một thời gian với một chủng loại sản phẩm ổn định thì có thể xác định được mức

tiêu hao theo thời gian, xong cần phải kiểm tra lại từng tuần.

3. Khi bổ xung vào phải khuấy liên tục.