ĐỒ ÁN NHẬP MÔN KỸ THUẬT HÓA HỌC BKHN CÔNG NGHỆ MẠ KẼM

Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 1 -

LỜI CẢM ƠN
Đồ án nhập môn này được thực hiện tại bộ môn công nghệ điện hóa và bảo vệ kim
loại trường ĐH Bách Khoa Hà Nội. Trước hết, chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy
giáo: Th.s Nguyễn Tuấn Anh, người đã quan tâm và trực tiếp hướng dẫn chúng tôi
hoàn thành đồ án này. Chúng tôi cũng xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo
trong bộ môn đã chỉ bảo tận tình và tạo nhiều điều kiện thuận lợi để cho chúng tôi có
thể hoàn thành tốt nhất đồ án của mình.
Chúng tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các bạn trong lớp, những người
thân, bạn bè đã giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình làm đồ án.
Trong thời gian làm đồ án, do hạn chế về mặt thời gian và kiến thức còn hạn chế
nên không tránh khỏi sai sót, chúng tôi kính mong được các thầy cô chỉ bảo thêm để
chúng tôi có thể hoàn thiện hơn những kiến thức của mình.
Hà Nội, 12/2011
Nhóm thực hiện

Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 2 -

MỤC LỤC
Mở Đầu 3
Phần I: Tổng Quan Về Công Nghệ Mạ Kẽm 4
1. Xử lý bề mặt trước khi mạ 4
1.1 Gia công cơ 4
1.2 Gia công xử lý hóa học 4
2 Công nghệ mạ kẽm Error! Bookmark not defined.
2.1 Mạ kẽm trong dung dịch axit 6
2.2 Mạ kẽm trong dung dịch xyanua 8
2.2.1 Đặc điểm công nghệ 8
2.2.2 Chế độ công nghệ Error! Bookmark not defined.
2.2.3 Pha chế dung dịch 9
2.3 Mạ kẽm trong dung dịch zincat Error! Bookmark not defined.
2.3.1 Đặc điểm công nghệ Error! Bookmark not defined.
2.3.2 Chế độ công nghệ 9
2.3.3 Pha chế dung dịch 10
2.4 Mạ kẽm trong dung dịch amoniacat 10
2.4.1 Đặc điểm công nghệ 10
2.4.2 Chế độ công nghệ 10
2.4.3 Pha chế dung dịch 11
2.5 Mạ kẽm trong dung dịch pyrophotphat 11
2.5.1 Đặc điểm công nghệ 11
2.5.2 Chế độ công nghệ Error! Bookmark not defined.
2.5.3 Pha chế dung dịch Error! Bookmark not defined.

3 Bóc lớp mạ kẽm hỏng Error! Bookmark not defined.
4 Hoàn thiện lớp mạ kẽm (cromat hóa) Error! Bookmark not defined.
Phần II: Quy Trình Công Nghệ 18
1 Sơ đồ quy trình mạ kẽm cromat cho bulong, đai ốc 18
2 Thuyết minh cho quy trình 19
Phần III: ỨNG DỤNG THỰC TẾ 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO 27



Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 3 -




MỞ ĐẦU
Mạ kẽm hiện nay được dùng rộng rãi nhất để bảo vệ máy móc, thiết bị, dụng cụ
bằng sắt thép, chống ăn mòn khí quyển. Kẽm có thế điện chuẩn ( -0,76 V) âm hơn kim
loại đen (sắt, thép, gang …) nên nó là lớp mạ anot, bảo vệ theo cơ chế điện hoá. Sản
phẩm ăn mòn kẽm (do tác dụng hoá học với hơi ẩm, với CO
2
,SO
2
của môi trường
hoặc do tác dụng điện hoá của trong quá trình bảo vệ) làm cho vẻ đẹp kém đi: mờ,
xám dần theo thời gian, nhưng tính bảo vệ của nó không hề suy giảm. Vì vậy sản
phẩm mạ kẽm thích hợp nhất cho là dùng cho các công trình kiến trúc xây dựng, dùng

cho các đường dây tải điện, thông tin và đường sắt, các thiết bị đặt ngoài trời dưới
dạng các tấm lợp, thép góc, ống dẫn

Mạ kẽm có thể được thực hiện bằng nhiều cách: nhúng nóng, phun, nhiệt khuếch
tán, mạ điện Mỗi cách có những đặc điểm riêng, phạm vi ứng dụng riêng, cụ thể là:
Mạ điện thích hợp cho việc sữa chữa các chi tiết có độ chính xác cao cần sửa
ngay, dù cấu kiện mới bị mòn ít mà nếu dùng phương pháp sữa chữa khác thì sẽ ảnh
hưởng tới tính chất kim loại gốc, hình dạng, kích thước và độ bám của kim loại đắp lên
chi tiết.

Các lĩnh vực ứng dụng mạ điện bao gồm:
 Lĩnh vực xây dựng: mạ ống nước, đường sắt, các thiết bị ngoài trời, mạ các
thiết bị chịu lực, ….
 Lĩnh vực viễn thông: mạ các cấu kiện trụ anten, thiết bị phụ trợ khác,…
 Trong sản xuất dân dụng: làm đồ trang sức, lư đồng, huy chương, bát đĩa, các
vật dụng gia đình,…
 Trong ngành kỹ thuật cao: sản xuất robot, tên lửa,…
 Trong công nghiệp đóng tàu: thường mạ một lớp kẽm lên bề mặt vỏ tàu.
 Trong các công trình thủy: hiện nay ở Tokyo (Nhật Bản) mạ điện được sử dụng
để mạ các trụ cầu của dẫn qua cảng Tokyo, lớp phủ titanium (1mm Ti + 4mm
thép tấm).
 Các lĩnh vực khác: mạ vàng, điện thoại,… làm cho mạ điện nói chung và mạ
kẽm nói riêng thêm phong phú. Tuỳ yêu cầu của sản phẩm mà chọn phương
pháp mạ và chiều dày lớp mạ cho phù hợp. Phương pháp mạ điện thường cho
chiều dày lớp mạ kẽm từ 5 - 30 µm; phương pháp nhúng nóng cho từ 50 - 200
µm.



Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 4 -

PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠ KẼM

1. XỬ LÝ BỀ MẶT TRƯỚC KHI MẠ

Để sản phẩm sau khi mạ có lớp mạ đồng nhất thì gia công bề mặt là giai đoạn
không thể thiếu trong quá trình mạ. Gia công bề mặt trước khi mạ có ảnh hưởng
đến chất lượng lớp mạ. Ngoài việc làm cho bề mặt nhẵn bóng nó còn có tác dụng
khử sạch các lớp gỉ, các màng oxit mỏng hoặc các chất bẩn, dầu mỡ trên bề mặt
vật liệu cần mạ, tạo điều kiện thuận lợi cho lớp mạ gắn chắc với kim loại nền.

Các phương pháp gia công bề mặt:
Có 2 phương pháp chủ yếu thường sử dụng

• Gia công cơ khí: mài thô, mài tinh, đánh bóng, quay bóng
• Gia công xử lý hóa học: Tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ
1.1 Gia công cơ
Gia công cơ học là quá trình giúp cho bề mặt vật mạ có độ đồng đều và độ nhẵn
cao, giúp cho lớp mạ bám chắc và đẹp. có thể thực hiện gia công cơ học bằng nhiều
cách : mài, đánh bóng (là quá trình mài tinh), quay xóc đối với các vật nhỏ, chải, phun
tia cát hoặc tia nước dưới áp suất cao. Quá trình gia công cơ học làm lớp kim loại bề
mặt sản phẩm bị biến dạng, làm giảm độ gắn bám của lớp mạ sau này. Vì vậy trước
khi mạ cần phải hoạt hóa bề mặt trong axit loãng rồi đem mạ ngay.

Phương pháp mài: sử dụng các loại bột mài như nhôm oxit, các loại xi đánh bóng.
Chất thải trong quá trình này là các loại bụi do sử dụng các loại bột mài, các vật liệu bị

mài mòn.
Phương pháp quay bóng: Các vật thể nhỏ không thể mài bóng được thì sử dụng
phương pháp quay bóng. Có hai cách quay bóng: quay bóng khô và quay bóng ướt.

1.2 Gia công xử lý hóa học

Tẩy dầu mỡ: Trên bề mặt chi tiết cần mạ thường có các loại dầu mỡ hay thuốc đánh
bóng dính vào. Màng dầu mỡ gây hiện tượng bong lớp kim loại mạ đồng thời làm bẩn
dung dịch mạ

Các phương pháp tẩy dầu mỡ:
Tẩy dầu mỡ trong dung môi hữu cơ
Tẩy dầu mỡ trong dung dịch kiềm và nhũ tương
Tẩy dầu mỡ bằng phương pháp điện hóa
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 5 -



Tẩy dầu mỡ
Bề mặt kim loại sau nhiều công đoạn sản xuất cơ khí, thường dính dầu mỡ, dù rất
mỏng cũng đủ để làm cho bề mặt trở nên kị nước, không tiếp xúc được với dung dịch
tẩy, dung dịch mạ… Có thể tiến hành tẩy dầu mỡ bằng các cách sau: Tẩy trong dung
môi hữu cơ như tricloetylen C
2
HCl
3
, tetracloetylen C

2
Cl
4
, cacbontetraclorua CCl
4
…
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 Na
2
SiO
3
, Na
3
PO
4
…
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 Na
2
SiO
3
.

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 H
2
SO
4
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
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55

- 6 -

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 ZnSO
4
.7H
2
O, độ hoà tan ở 25
o
C 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 Zn
2+
hidrat hoá:

Zn
2+
.mH
2
O + 2e = Zn + mH
2
O


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 Na
2
SO
4
,(NH
4
)
2
SO

4
… 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
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 7 -

sẽ phải thấp, nhưng vì quá thế thoát hydro trên Zn rất lớn, và vì nồng độ H
+
rất bé,
trong khi nông độ Zn
2+
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. Al
2
(SO
4
)
3
tỏ ra là 1 chất đệm rất tốt
trong phạm vi ấy. Khi pH>4,5 Al
2
(SO
4
)
3
sẽ thủy phân:

Al
2
(SO
4
)
3
+ 6H

2
O = 2Al(OH)
3
+ 3H
2
SO
4

H
2
SO
4
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 Zn
2+
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 H

2
SO
4
và điều chỉnh nồng độ Zn
2+
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: 2,6-
2,7-disunfonaphtalat, chất DSU và U-2 hoặc dùng dòng điện đổi cực (T=6s; t
c
:t
a
=
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.



Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 8 -

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
Dung dịch mạ kẽm
1
2
3
4
ZnO
NaCN
NaOH
Na
2
S
Glyxerin C
3
H
5

(OH)

Nhiệt độ dung dịch,
ºC
Mật độ dòng, A/dm²
Hiệu suất dòng, H%
Ứng dụng

40-45
75-80
70-80
0,5-5,0
3-5
Phòng

2-5
80-85
Tẩy HNO3 cho
lớp mạ sang
40-45
80-85
40-60
-
-
Phòng

1,5-2
75-80
Mạ tĩnh
8-10

18-20
70
-
-
Phòng

0,5-2,5
70-80
Mạ quay,
Ít độc
41-57
68-132
34,5-56
-
-
27-38

1-5
75-95
Mạ dày
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 Na
2
[Zn(CN)
4
], cho khả năng phân bố lớn, độc.

NaOH tạo thành với ZnO thành phức chất Na
2
ZnO
2
(zincat), cho khả năng phân bố
thấp.

Na
2
S 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 Na
2
CO
3
tăng dần lên do hấp thụ khí CO
2
từ không khí.
Khi nồng độ Na
2
CO
3
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 Na
2

CO
3
. Sau đó lắng, gạn khỏi dung dịch.
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 9 -

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 ; i
c
= 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 = Na
2
Zn(CN)
4
+ Na
2
ZnO
2
2Zn(OH)
2
+ 4NaCN = Na
2
Zn(CN)

4
+ Na
2
ZnO
2
+ 2H
2
O

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 , Na
2
S,… 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 i
c
= 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 Na

2
ZnO
3
. 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 Sn
4+
(ở dạng Na
2
SnO
3
): dùng 2ml H
2
O
2
sẽ oxy hóa
được Sn
2+
thành 1g Na
2
SnO
3
(dùng thay cho SnCl
4
)

Polyetylenimi cho phép dùng mật độ dòng cao, lớp mạ trắng.

Dung dịch mạ kẽm zincat
Thành phần (g/l) và
chế độ mạ
Dung dịch zincat
1
2
3
4
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 10 -

ZnO (tính ra Zn)
NaOH
SnCl
4
( hay Na
2
SnO
3
)
Polyetylenimin
Mật độ dòng:
- i
a
- i
c

khuấy
- i
c
không khuấy
Nhiệt độ dung dịch
15-17 135-
160
0,2-0,5
-

-
3-4
2,0-2,5
50
3,5-6,8
65-80
0,2-0,5
-

-
1,5-2,0
0,7
50

10
80
1
-

<1,5

<1,2
50
10
100
-
1

6-7

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 i
c
= 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(NH
3
)
2
Cl
2
ở pH<7. Ở pH>7 tồn tại dưới dạng
Zn(NH
3
)
4
Cl
2
. Ở pH<5 phức không tồn tại.

2.4.2. Chế độ công nghệ
Độ hòa tan của ZnO trong NH
4
Cl 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 ZnSO

4
thay cho ZnO hay ZnCl
2
để pha dung dịch cũng cho lớp mạ tốt
nhưng dd mạ hay biến động, không ổn định.
H
3
BO
3
và CH
3
COONH
4
là các chất điệm nhưng không đổi lẫn được cho nhau
Urtropin C
6
H
12
N
4
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
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 11 -

Nguồn điện 6V cho mạ tĩnh, treo ; 12V cho mạ trong thùng quay

2.4.3. Pha chế dung dịch
- NH
4
Cl 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 NH
4
Cl 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 NH
4
Cl

- Hòa tan H
3
BO
3
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 Na
6
[Zn(P
2
O
7
)
2
], được sinh ra khi hòa tan ZnSO
4
trong
Na
4
P
2
O
4
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.
K
4
P

2
O
7
, K
2
HPO
4
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 K
4
P
2
O
7
, Na
2
HPO
7
thì ngược lại.

Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 12 -



DUNG DỊCH MẠ KẼM PYROPHOTPHAT
Thành phần (g/l) và
Chế độ mạ
Các dung dịch pyrophotphat mạ kẽm
1
2
3
4
5
ZnSO
4
.7H
2
O
K
4
P
2
O
7
.3H
2
O

Na
4
P
2
O
7
.10H
2
O
(NH
4
)
2
HPO
4
Na
2
HPO
4
NH
4
Cl
Dextrin
Axit sunfanilic
I
c
, A/dm
2
I
a

, A/dm
2
Nhiệt độ
pH
Hiệu suất dòng H%
Ứng dụng
50-60
-
180-200
16-20
-
3-5
3-5
-
1-2
-
50-55
8,0-8,3
75-95
Mạ mờ
60-70 300-
330
-
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 ZnSO
4
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

2ZnSO
4
+ Na
4
P
2
O
7
= Zn
2
P
2
O
7
+ 2Na
2
SO
4
Zn
2
P
2
O
7
+ 3Na
4
P
2
O
7

= 2Na
6
[Zn(P
2
O
7
)]
Để nguội dung dịch , gạn lọc dung dịch vào bể mạ và loại bỏ cặn(là K
2
SO
4
và
Na
2
SO
4
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 H
3
PO
4
; mạ thử.

3. BÓC LỚP MẠ KẼM HỎNG

Bóc lớp thụ động hỏng : Tẩy trong HNO
3
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 H
2
SO
4
5 -10% ở nhiệt độ thường.
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 13 -




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
60

o
C màng bám rất chắc với nền, màng ít bền cơ học. Nếu sấy ở trên 60
o
C màng sẽ
mất nước kết tinh, gây nứt nẻ, chống ăn mòn kém. Để màu được tươi sáng nên tẩy
sáng bằng HNO
3
2 – 30 g/l ở nhiệt độ thường trong 0,1 – 0,3 ph rồi mới thụ động
hoặc cho hẳn HNO
3
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: Cr
2
O
3
,Cr(OH)
3
, ZnO, Zn(OH)
2
, Cr, Zn(NO
3
)
2
, Zn(Cl)
2
, Cr(NO

3
)
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
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55

- 14 -

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
0
C
Thời gian
thụ động(s)
Phủ màng
hữu cơ
Thời gian bị
ăn mòn (h)
Nhúng
nt
nt
nt
phun
nt
70
70
70
70
70
70
6

6
10
10
6
6
-
x
-
x
-
x
48
144
48
168
144
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
+
→ Zn
2+
+ H
2
↑ (1)
Và sau đó ion Zn
2+
sinh ra sẽ phản ứng với Cr(III) trong phức và trong dung dịch tạo

sản phẩm:
Zn
2+
+ x Cr(III) + yH
2
O ↔ ZnCr
x
O
y
+ 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:

Hình: Thay đổi pH theo khoảng cách tới bề mặt kẽm
Đồng thời lúc đó Cr(III) cũng bị kết tủa dưói dạng hidroxyt:
Cr
3+
+ 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 +Zn
2+
+ A
-
+ ZnCr
x
O
y
→ (Cr
3+
,phức,OH
-
,Zn
2+
,A
-
)↓ (4)
Lớp
Khuếch
Tán
Dung Dịch
Thụ Động
Bề Mặt Kẽm
pH
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 15 -

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 :
Cr
3+
+ H
2
O ↔ Cr(OH)

3.ad
(5)
Cr(OH)
3.ad
+ H
+
+ e
-
→ Cr(OH)
2.ad
+ H
2
O (6)
Cr(OH)
2.ad
+ H
+
+ Cl
-
↔ CrOHCl
ad
+ H
2
O (7)
CrOHCl
ad
↔ CrOCl
ad
+ H
+

+ e
-
(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 Cr
3+
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.

Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 16 -

 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) Dung dịch 1 Dung dịch 2 Dung dịch 3
H

2
SO
4
8 – 12 - 8 – 12
HNO
3
- 3 – 7 25 – 35
Na
2
Cr
2
O
7
150 – 200 25 – 35 -
CrO
3
- - 100 – 150
Na
2
SO
4
- 10 – 15 -
Nhiệt độ ,
o
C

15 – 30 15 – 30 15 – 30
Thời gian, ph 0,1 – 0,3 0,5 – 1 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, Na
2
CO
3
40g/l, t 15 – 30
o
C,

5 – 10 s.
Dung dịch 2: CrO
3
150g/l , t 15 – 30
o
C,

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
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 17 -

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 – 200
o
C trong 2 – 4h tùy mác thép theo nền.
Vật ủ phải được tăng nhiệt độ lên từ từ tránh làm bong lớp mạ.

Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 18 -


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

Kiểm tra chất lượng
Mạ Kẽm Quay
Rửa Chảy Tràn

Rửa Thu Hồi
Tẩy Nhẹ
Cromat Hóa

Quay Xóc Hết Bavia
Rửa Lạnh Chảy Tràn
Tẩy Dầu Mỡ Trong
Dung Dịch Kiềm
Rửa Nóng
Rửa Lạnh Chảy Tràn
Rửa Lạnh
Sấy, Thổi Khí Nóng
Sản Phẩm
Bulong, Đai Ốc
Rửa Lạnh Chảy Tràn
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 19 -



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
o
C

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 40-
50
o
C.

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
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 20 -


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.
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.


Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 21 -

Dung dịch
Hàm lượng (g/l) và
chế độ mạ
ZnO
15
NH
4
Cl
205
H
3
BO
3
25
Gelatin
1
i
c
, A/dm
2
1

Nhiệt độ,
o
C
phòng
pH
7
H, %
98

Ở đây ta dùng dung dịch mạ kẽm amoniacat. Dung dịch này được dùng để mạ
cho các vật có hình dáng phức tạp, lớp mạ mịn (gần bằng mạ từ dung dịch xyanua)
vì dung dịch này có khả năng phân bố tốt. Dung dịch không độc, mạ được ở nhiệt
độ phòng
Tốc độ thùng quay từ 10-60 vòng/ phút

Bước 10: Rửa thu hồi

Ta sử dụng 2 bể rửa thu hồi và công đoạn này nhằm lấy lại một phần dung dịch
mạ kẽm để giảm thiểu dung dịch mạ thoát ra gây ô nhiễm môi trường.

Bước 11: Rửa chảy tràn

Sau khi qua các bể mạ kẽm và rửa thu hồi xong vật mạ được đưa qua 2 bể rửa
nước chảy tràn. Công đoạn này nhằm mục đích rửa sạch vật mạ để không làm ảnh
hưởng đến công đoạn cromat hóa.

Bước 12: Cromat hóa
Các lớp phủ cromat hóa được tạo thành do phản ứng của kim loại nền với dung
dịch axit chứa ion Cr
6+

và một vài cấu tử khác như F
-
, SO
4
2-
Qúa trình cromat
hóa tạo nên trên bề mặt kim loại cần xử lý một lớp phủ có cấu trúc vô định bao
gồm các hợp chất phức của Cr
6+
, Cr
3+
và một vài cấu tử khác có trong bề mặt xử
lý.

Màng crom hóa được dùng để làm tăng độ bền chống ăn mòn của kim loại, làm
cho các sán phẩm kim loại có bề mặt đẹp, bóng, làm tăng khả năng bám dính của
sơn và các lớp phủ hữu cơ khác…

Qúa trình cromat hóa được ứng dụng rộng rãi để tạo mạng phủ bảo vệ nhiều kim
loại và hợp kim của chúng như nhôm, đồng, kẽm, magiê, niken, bạc… Màng
cromat hóa thường được tạo ra bằng cách ngâm hoặc phun phủ, như trong trường
hợp đặc biệt có thể sử dụng các phương pháp lăn, chải, phun tĩnh điện hoặc quét.
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 22 -

Hình thức bên ngoài màng cromat hóa thay đổi phụ thuộc vào thành phần hóa học
của dung dịch cromat hóa, bản chất của kim loại nền và chế độ công nghệ cromat
hóa. Màu sắc của màng thay dổi từ trắng  xanh  vàng óng ánh  nâu  oliu

 xám và đen. Thành phần hóa học của dung dịch cromat hóa thay đổi phu thuộc
vào bản chất của kim loại nền cần xử lý và yêu cầu cụ thể về chất lượng, hình thức
của sản phẩm

Bước 13: Rửa lạnh

Các chi tiết sau khi mạ xong được rửa lại bằng nước sạch để tẩy sạch các dung
dịch mạ bám trên bề mặ bằng việc nhúng các chi tiết vào các bể nước sạch liên
tiếp.

Bước 14: Sấy , thổi khí nóng


Thiết Bị Sấy

Bu lông, đai ốc sẽ được sấy khô bằng thiết bị sấy,
Nhiệt độ là 70 – 80
o
C,
Thời gian sấy là T = 10ph
Sau đó chúng sẽ được kiểm tra và đưa vào kho lưu trữ






Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55

- 23 -




PHẦN III
ỨNG DỤNG THỰC TẾ
Hiện nay mạ kẽm đang được sử dụng rất phổ biến trong các lĩnh vực. Dưới đây là 1 số
sản phẩm mạ kẽm trong thực tế
 Công nghệ mạ kẽm không xyanua


Công nghệ mạ kẽm không xyanua, không độc hại, thân thiện môi trường.
Đây là công nghệ mạ kẽm mới nhất trên thế giới, đã được sử dụng rông rãi tại EU,
Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đài Loan.
Phụ gia mạ kẽm kiềm không xyanua có khả năng hoạt động ổn định với khoảng
biến đổi rộng, lớp kẽm phân bố đồng đều ở khu vực có mật độ dòng điện thấp cũng
như ở khu vực có mật độ dòng điện cao. Cho lớp mạ sáng bóng, dễ thụ động. Dễ xử lý
nước thải
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 24 -

 Phụ kiện ống nối - KCM TECH GROUP















Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa

Nhóm 8 – Lớp: KTHH3 – K55
- 25 -

Phụ kiện ống nối chữ T và chữ L được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc
biệt là cơ khí. Sản phẩm này được áp dụng công nghệ mạ kẽm điện phân cho lớp mạ
kẽm bền, đẹp, sáng…

 Đai ốc mạ kẽm





 Thang mạ kẽm điện phân







Thang cáp mạ kẽm điện phân: được làm trên dây truyền hiện đại. Loại thang cáp mạ
kẽm điện phân thường được dùng cho các công trình ngoài trời hoặc những nơi có môi
trường làm việc mà kim loại dễ bị ăn mòn, rỉ sét. Tỳ theo kích thước, màu sắc và độ