Nghiên cứu chế tạo lớp vỏ mạ crôm gia cường bằng ống nanô cacbon

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ






THÂN XUÂN TÌNH





NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LỚP MẠ CRÔM
GIA CƯỜNG BẰNG ỐNG NANÔ CACBON








LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2007
MỤC LỤC

Trang
Bảng các chữ viết tắt
3
Mở Đầu
4
Chƣơng 1: TỔNG QUAN
7
1.1. Cơ sở lý thuyết quá trình mạ điện
7
1.2. Cơ sở lý thuyết quá trình mạ crôm
9
1.2.1. Tính chất và ứng dụng của lớp mạ crôm
9
1.2.2. Nguyên lý quá trình mạ crôm
10
1.2.3. Phân loại các lớp mạ crôm
10
1.2.4. Đặc điểm của quá trình mạ crôm

11
1.2.5. Cấu tạo của lớp mạ crôm
11
1.2.6. Các loại dung dịch mạ crôm thông thường
12
1.2.7. Thành phần các cấu tử ảnh hưởng tới quá trình mạ crôm
14
1.3. Lớp mạ composit
15
1.3.1. Giới thiệu chung về lớp mạ composit
15
1.3.2. Cơ chế hình thành lớp mạ composit
16
1.3.3. Tính chất của các hạt gia cường
18
1.3.4. Ảnh hưởng của thành phần, tính chất dung dịch lên lớp mạ
composit
19
1.3.5. Ảnh hưởng của điều kiện điện phân lên quá trình tạo lớp mạ
composit
20
1.3.6. Cấu tạo lớp mạ composit
21
1.3.7. Tính chất hoá học và tính chất chống ăn mòn của lớp mạ
composit
21
1.4. Một số lớp mạ crôm với các hạt gia cường
21
1.4.1. Lớp mạ composit của crôm với bột Al
2

O
3

22
1.4.2. Lớp mạ composit của crôm với bột TiCN
22
1.4.3. Lớp mạ composit của crôm với bột TiO
2
và bột MoO
2

24
1.5. Giới thiệu về ống nanô cacbon
25
1.5.1. Cấu trúc ống nanô cacbon
25
1.5.2. Tính chất cơ học của ống nanô cacbon
27
1.5.3. Tổng hợp và biến tính ống nanô cacbon
27
1.6. Công nghệ mạ nanô sử dụng CNTs
32
1.6.1. Mạ nanô sử dụng vật liệu gia cường là CNTs thường
32
1.6.2. Mạ nanô sử dụng vật liệu gia cường là CNTs biến tính
33
Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
34
2.1. Biến tính vật liệu CNTs
34

2.1.1. Biến tính bằng phương pháp axít hoá
34
2.1.2. Biến tính bằng phương pháp diazo hoá
35
2.2. Chuẩn bị mẫu mạ
36
2.2.1. Lựa chọn và cắt mẫu mạ
36
2.2.2. Xử lý bề mặt đế thép trước khi mạ
36
2.3. Quá trình mạ crôm
39
2.4. Mạ crôm có gia cường vật liệu CNTs
42
2.4.1. Quá trình mạ với chế độ mạ liên tục
43
2.4.2. Quá trình mạ với kỹ thuật mạ xung
45
2.5. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất cơ lý của lớp mạ
46
2.5.1. Kính hiển vi lực nguyên tử
46
2.5.2. Kính hiển vi điện tử quét
47
2.5.3. Phương pháp đo độ cứng của lớp mạ
48
2.5.4. Phương pháp đo độ bền mài mòn
48
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
51

3.1. Biến tính vật liệu CNTs
51
3.1.1. Phổ hấp thụ hồng ngoại
51
3.1.2. Phổ tán xạ Raman
53
3.1.3. Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
54
3.2. Kiểm tra độ dày lớp mạ
56
3.3. Phân tích cấu trúc pha và cấu trúc hình thái bề mặt của lớp mạ
58
3.3.1. Phân tích cấu trúc pha của lớp mạ
58
3.3.2. Phân tích hình thái bề mặt của lớp mạ
59
3.4. Xác định hàm lượng của CNTs trong lớp mạ composit
64
3.5. Phương pháp đo độ cứng của lớp mạ
66
3.6. Phương pháp đo độ bền mài mòn
68
Kết luận
70
Danh mục các bài báo và báo cáo khoa học
71
Tài liệu tham khảo
72

6

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT


Chữ viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
AFM
Atomic Force Microscopy
Kính hiển vi lực nguyên tử
CNTs
Carbon Nanotubes
Ống nanô cacbon
CVD
Chemical Vapor Deposition
Ngưng tụ pha hơi hoá học
EDX
Energy Dispersive X-Ray spectroscopy
Phổ tán xạ năng lượng tia X
FTIR
Fourier Tranform Infrared spectroscopy
Phổ hồng ngoại
HV
Hardness Vickers
Độ cứng Vickers
MWCNTs
Multi-Walled Carbon Nanotubes
Ống nanô cacbon đa tường
SEM
Scanning Electron Microscopy
Kính hiển vi điện tử quét

SWCNTs
Single-Walled Carbon Nanotubes
Ống nanô cacbon đơn tường
XRD
X-ray Diffraction
Nhiễu xạ tia X















7

MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết lớp mạ crôm được ứng dụng vào rất nhiều các lĩnh vực
trong cuộc sống với các mục đích làm tăng độ cứng, tăng độ bền mài mòn, độ bền hoá
học, trang trí-bảo vệ, phục hồi các chi tiết máy đã bị mòn, Chính vì vậy mà lớp mạ
crôm được đặc biệt ưu tiên sử dụng trong các chi tiết máy móc cơ khí với mục đích
bảo vệ và trang trí. Các ứng dụng của lớp mạ crôm trải rộng trong nhiều ngành, nhiều

lĩnh vực, từ các chi tiết chịu mài mòn, chịu ma sát như vòng bi, bánh răng, mũi
khoan,… hay các chi tiết trong động cơ đốt trong như piston, xilanh, trục quay,… cho
đến các ứng dụng trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ. Độ cứng của lớp mạ
crôm khá cao có giá trị nằm trong khoảng 600-800 HV, tuy vậy trong nhiều trường
hợp do những yêu cầu kỹ thuật đặc thù đòi hỏi vật liệu phải có độ cứng càng cao càng
tốt, vì vậy người ta đã tìm cách gia cường các hạt có độ cứng cao vào lớp mạ crôm để
củng cố và tăng cường các ưu điểm vốn có của lớp mạ này. Việc gia cường các hạt có
độ cứng cao như TiN, TiO
2
, Al
2
O
3
, kim cương,… vào lớp mạ crôm để tạo thành lớp
mạ crôm composit cũng đã và đang nhận được sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhà
khoa học trên thế giới và cũng đã đạt được nhiều thành công về mặt nghiên cứu cũng
như ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, kỹ thuật thu lớp mạ composit trên cơ sở crôm vẫn
gặp phải một số khó khăn nhất định mà nguyên nhân chính là do sự thoát khí hiđrô
mạnh trên catôt, ngăn cản các hạt rắn muốn gia cường, nhất là các hạt có kích thước
lớn. Yêu cầu đặt ra là các vật liệu gia cường phải có kích thước nhỏ hơn nữa và phải
phát triển các kỹ thuật mạ làm sao để thu được lớp mạ crôm composit đạt hiệu quả
cao.
Mặt khác, vật liệu ống nanô cacbon (CNTs) là loại vật liệu mới có tính chất cơ
lý tuyệt vời như độ cứng và khả năng đàn hồi cao, dẫn nhiệt và dẫn nhiệt tốt và bền
hoá học. Với những tính chất cơ lý, hoá và tinh chất điện kể trên của CNTs đã mở ra
những hướng nghiên cứu vô cùng mới mẻ và đặc sắc để ứng dụng cho các ngành công
nghệ điện tử và công nghệ cao như các nghiên cứu chế tạo ra diode nanô, transtor
nanô, đầu tip của kính hiển vi lực nguyên tử và kính hiển vi quét xuyên hầm, đầu phát
xạ điện tử của kính hiển vi điện tử quét. Việc đưa CNTs vào các kim loại cũng là một
trong các hướng nghiên cứu để ứng dụng CNTs vào thực tiễn. Trong những năm gần

đây, đã có những nghiên cứu tạo ra các loại composit của một số kim loại như Ni, Cu,
Zn,… và CNTs để làm tăng tính chất điện, tính chất cơ học và tính bền hoá học của
các composit này so với đơn kim loại. Với những ưu điểm tuyệt vời về các tính chất cơ
lý hóa và đặc biệt là có kích thước nhỏ ở mức nanô nên CNTs hứa hẹn sẽ trở thành vật
liệu gia cường lý tưởng cho lớp mạ crôm.
Trong luận văn này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp mạ điện để nghiên cứu
và chế tạo lớp mạ crôm gia cường các loại CNTs, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của

8
CNTs đến cơ tính của lớp mạ composit thu được. Để phân tán tốt CNTs vào dung dịch
mạ chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu các phương pháp pháp biến tính CNTs để thu
được các loại CNTs biến tính khác nhau. Luận văn được thực hiện tại Phòng Vật lý và
Công nghệ Linh kiện Điện tử, Viện Khoa học Vật liệu.

Mục đích của luận văn
 Nghiên cứu phương pháp phân tán vật lý và phương pháp phân tán hoá học để
phân tán CNTs vào dung môi nước và dung dịch mạ crôm. Trong đó, phương pháp
phân tán hoá học là hướng nghiên cứu chính bằng cách sử dụng phương pháp biến tính
bằng axít và phương pháp biến tính bằng muối diazo để biến tính CNTs.
 Nghiên cứu các điều kiện thích hợp để chế tạo lớp mạ crôm gia cường vật liệu
CNTs trên đế thép và đế đồng.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc nghiên cứu chế tạo lớp mạ crôm gia cường ống nanô cacbon là một hướng
nghiên cứu hết sức mới mẻ ở trong nước cũng như trên thế giới, đáp ứng được những
yêu cầu cấp bách của nghiên cứu khoa học cũng như những ứng dụng thực tiễn. Đồng
thời đề tài này cũng góp phần đẩy mạnh việc nghiên cứu chế tạo và ứng dụng thực tiễn
vật liệu ống nanô cacbon.

Phương pháp nghiên cứu.

 Việc biến tính CNTs được thực hiện bằng cách sử dụng hỗn hợp axít để tạo ra
CNTs-COOH và sử dụng muối diazo để tạo ra CNTs-C
6
H
4
NH
2
. Các phương pháp
phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại và phổ tán xạ Raman được sử dụng để xác định sự
tạo thành của sản phẩm.
 Lớp mạ crôm gia cường vật liệu CNTs được tạo thành bằng phương pháp mạ
điện từ dung dịch mạ có chứa crôm hoá trị IV.
 Để khảo sát cơ tính của lớp mạ Cr cũng như lớp mạ composit Cr – CNTs,
chúng tôi đã thực hiện các phép đo độ cứng tế vi và kiểm tra độ bền mài mòn. Cấu trúc
pha của lớp mạ được kiểm tra bằng nhiễu xạ tia X. Hình thái bề mặt được quan sát qua
kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).
 Thành phần phần trăm về khối lượng của CNTs trong lớp mạ crôm composit
được xác định bằng phương pháp phân tích phổ EDX.
Ngoài ra, chúng tôi còn thực hiện phép đo độ dày lớp mạ để nghiên cứu sự ảnh
hưởng của CNTs đến hiệu suất quá trình mạ, phân bố về độ dày lớp mạ Cr có gia
cường CNTs.

Bố cục của luận văn

9
Luận văn được trình bày trong ba phần chính:
Chƣơng 1: Trình bày tổng quan về phương pháp mạ điện crôm cũng như các
phương pháp chế tạo lớp mạ crôm composit. Đồng thời cũng trình bày những kiến
thức chung nhất về vật liệu CNTs và các phương pháp biến tính loại vật liệu này.
Chƣơng 2: Trình bày quá trình biến tính vật liệu CNTs và quá trình chế tạo lớp

mạ crôm gia cường vật liệu CNTs.
Chƣơng 3: Trình bày các kết quả biến tính vật liệu CNTs và kết quả chế tạo lớp
mạ crôm gia cường vật liệu CNTs. Đồng thời cũng trình bày những kết quả kiểm tra
và đánh giá các tính chất của lớp mạ composit của crôm và CNTs.

10
Chƣơng 1: TỔNG QUAN

1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình mạ điện
Mạ điện là quá trình điện kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ có những
tính chất cơ, lý, hoá, …đáp ứng các yêu cầu mong muốn. Mạ điện được dùng trong
nhiều ngành công nghệ khác nhau để chống ăn mòn, phục hồi kích thước, trang sức,
chống mòn, tăng độ cứng, phản quang và nhiệt, dẫn điện, thấm dầu, dẫn nhiệt,…
Thông thường, vật liệu nền có thể là kim loại hoặc hợp kim. Lớp mạ có thể là kim loại,
hợp kim hoặc cũng có thể là composit của kim loại- chất dẻo hoặc kim loại - gốm, …
Xu hướng chung là dùng vật liệu nền rẻ, sẵn có; còn vật liệu mạ đắt, quý hiếm hơn
nhưng chỉ là lớp mỏng bên ngoài.
Khi có điện thế đủ lớn đặt giữa catôt và anôt, quá trình điện phân sẽ xảy ra. Ion
kim loại M
n+
trong dung dịch đến bề mặt catôt (vật mạ) nhận điện tử để thành kim loại
M và kết tủa lên vật mạ [2]:
M
n+
+ ne = M (1.1)
Anôt thường là kim loại cùng loại với lớp mạ, khi đó phản ứng anôt chính là sự
hoà tan nó thành ion M
n+
đi vào dung dịch:
M - ne = M
n+
(1.2)
Một hệ mạ điện gồm các thành phần chính sau:
- Dung dịch mạ.
- Catôt là vật cần mạ.

- Anôt.
- Bể mạ.
- Nguồn điện một chiều.

Hình 1: Sơ đồ hệ mạ điện [2].

11
Một số trường hợp phải dùng anôt trơ (không tan), nên ion kim loại được định
kỳ bổ sung ở dạng muối vào dung dịch, lúc đó phản ứng chính trên anôt chính là giải
phóng ôxi. Khối lượng kim loại m điện kết tủa lên diện tích S có thể tính dựa theo định
luật điện phân Faraday [2]:
m = S.j
c
.t.H.C (g) (1.3)
trong đó S - diện tích mạ (dm
2
).
j
c
- mật độ dòng điện catôt (A/dm
2
).
t - thời gian mạ (h).
H - hiệu suất dòng điện .
C- đương lượng điện hoá của ion kim loại mạ (g/Ah).
Một số kim loại có nhiều ion điện tích khác nhau nên có giá trị C tương ứng
khác nhau. Vì vậy cùng một đương lượng điện được dùng cho phản ứng kết tủa thì ion
kim loại nào có trạng thái ôxi hoá thấp sẽ mạ nhanh hơn.
Hiệu suất dòng điện H phụ thuộc rất nhiều vào từng loại dung dịch mạ. Đa số
dung dịch mạ có 0,9 <H< 1. Riêng mạ crôm từ dung dịch CrO

3
cho giá trị H rất thấp,
thường là 0,05 < H < 0,2. Phản ứng phụ hay gặp nhất trên catôt là sự phóng điện của
ion H
+
để giải phóng hiđrô [2].
Từ công thức tính khối lượng kim loại m điện kết tủa có thể suy ra cách tính
chiều dày lớp mạ (δ) [2]:
δ = 100j
c
.t.C.H/γ (μm) (1.4)
trong đó δ - chiều dày trung bình của lớp mạ (μm).
γ - trọng lượng riêng kim loại mạ (g/cm
3
).
j
c
- mật độ dòng điện (A/dm2).
t - thời gian mạ (h).
H - hiệu suất dòng điện.
C - đương lượng điện hoá của ion kim loại mạ (g/Ah).
Chất lượng của lớp mạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nồng độ dung dịch và
tạp chất, các phụ gia làm tăng độ bóng, khả năng san bằng của mỗi loại dung dịch mạ,
thấm ướt, độ pH, nhiệt độ, mật độ dòng điện, hình dạng của vật mạ, của anôt, của bể
mạ, và chế độ thuỷ động của dung dịch, … Vì vậy muốn điều khiển chất lượng lớp mạ
phải khống chế đồng thời cả dung dịch mạ lẫn cách thức mạ. Nhưng quan trọng nhất
vẫn là dải mật độ dòng điện thích hợp, trong dải đó sẽ cho lớp mạ đạt chất lượng tốt:
bóng, không gai nhám, cấu trúc đồng đều, …
Một yêu cầu rất hiển nhiên nữa là lớp mạ phải dày đều khắp mọi nơi. Muốn vậy
điện thế tại mọi điểm trên catôt phải bằng nhau. Điều này không thể xảy ra với catôt có

hình dạng phức tạp. Để tăng độ đồng đều về chiều dày cho lớp mạ phải tìm cách cải
thiện sự phân bố dòng điện sao cho đồng đều hơn trên catôt. Người ta thường dùng hai
cách sau:

12
- Dùng anôt phụ có hình dạng đặc biệt, đặt vào dung dịch tại các vị trí thích hợp
để tăng mật độ dòng điện cục bộ trên catôt ở những điểm vốn có mật độ dòng điện rất
thấp (khe, hốc, rãnh, lỗ, …).
- Tại những vị trí có xu hướng mà lớp mạ kết tủa quá dày hoặc mật độ dòng
điện quá cao (gây cháy) cần đặt thêm catôt phụ hay đặt các tấm chắn cách điện để bố
trí lại đường điện đi trong dung dịch [2,3].

1.2. Cở sở lý thuyết của quá trình mạ crôm
1.2.1. Tính chất và ứng dụng của lớp mạ crôm
Crôm có số thứ tự 24, khối lượng mol nguyên tử là 52,01 g/mol, có số ôxi hoá
+2, +3, +6. Khối lượng riêng ở 20
0
C là 7,18 g/cm
3
, nhiệt độ nóng chảy 1875
0
C [3].
Đương lượng điện hoá của Cr
3+
là 0,6467 g/A.h và của Cr
6+
là 0,3235 g/Ah. Trong dãy
điện hoá Cr nguyên chất có thế tiêu chuẩn 
0
(Cr

3+
/Cr) = -0,74 V đứng giữa sắt và kẽm,
thuộc các kim loại hoạt động, nhưng trong không khí crôm được lớp màng ôxit crôm
bền bảo vệ nên crôm có thế tiêu chuẩn là +1,19 V, cao hơn bạc và gần với platin.
Crôm là kim loại màu trắng bạc có ánh xanh [5]. Crôm bền trong khí quyển ẩm, trong
không khí chứa H
2
S và SO
2
, trong các dung dịch axít H
2
SO
4
, HNO
3
, H
3
PO
4
, axít hữu
cơ, dung dịch kiềm. Nhưng trong dung dịch HCl và trong axít H
2
SO
4
crôm bị hoà tan
do màng ôxit bị phá huỷ. Lớp mạ crôm có tính ổn định hoá học tốt, tính chịu mài mòn
cao, khả năng phản xạ ánh sáng tốt, vì thế nó được dùng rộng rãi trong nghiệp mạ ôtô,
mạ các chi tiết máy, các dụng cụ y tế, phụ tùng xe máy, xe đạp, …Lớp mạ crôm có độ
cứng (HV = 600 - 800) cao hơn các loại gang thép, chịu nhiệt cao, bám dính tốt với
kim loại nền. Vì vậy mạ crôm được ứng dụng rộng rãi để phục hồi các chi tiết máy đã

bị mài mòn.
Khi tạo những lỗ xốp và rãnh nhỏ trên bề mặt lớp mạ crôm cứng, có tác dụng
chứa dầu tốt, chịu mài mòn rất cao. Xécmăng, xilanh của những động cơ đốt trong
thường mạ crôm xốp, tính chịu mài mòn của nó cao hơn 5 - 6 lần so với những chi tiết
không mạ.


(a) (b)

13



(c) (d) (e)
Hình 2: Một số ứng dụng của lớp mạ crôm: (a)- mạ thành xilanh, (b)- Mạ piston, (c)-
mạ bánh răng, (d)- mạ vòng bi, (e)- mạ đầu mũi khoan [3].

1.2.2. Nguyên lý của quá trình mạ crôm
Thành phần dung dịch mạ crôm thông thường gồm có axít crômic và ion sunfat.
Phản ứng ở anôt và catôt như sau:
Trên catôt, ion kim loại crôm phóng điện theo từng nấc từ Cr
6+
→ Cr
3+
→ Cr
2+

→ Cr [2, 4]:
2CrO
3

+ 6H
+
+ 6e = Cr
2
O
3
+ 3H
2
O (1.5)
2Cr
2
O
3
+ 4H
+
+ 4e = 4CrO + 2H
2
O (1.6)
CrO + 2H
+
+ 2e = Cr

+ H
2
O (1.7)
Ngoài các phản ứng trên, hiđrô thoát ra ở catôt rất mạnh làm hiệu suất dòng
điện giảm thấp:
2H
+
+ 2e = H

2
 (1.8)
Ở anôt xảy ra phản ứng sau:
4OH
-
- 4e = 2H
2
O + O
2
 (1.9)

1.2.3. Phân loại các loại lớp mạ crôm
Nếu phân chia theo chức năng thì các lớp mạ crôm có ba loại: crôm bảo vệ-
trang sức, crôm chống ăn mòn và crôm chống mài mòn, va đập.
- Lớp mạ crôm bảo vệ - trang sức dùng cho các vật mạ làm việc trong môi
trường khí quyển. Để đảm bảo tính bảo vệ cho lớp mạ này thường phải mạ lót đồng và
kền, do đó hình thành hệ mạ bảo vệ - trang sức nhiều lớp: Cu - Ni - Cr hay Ni - Cr,
trong đó lớp crôm thường dày 0,3 - 0,5 μm [4].
- Lớp mạ crôm bảo vệ có thể gồm 1 hay 2 lớp, crôm bảo vệ 1 lớp là lớp crôm
sữa ít xốp, dày tối thiểu 20μm, crôm bảo vệ 2 lớp dùng cho trường hợp vừa cần chống
ăn mòn tốt vừa cần chống va đập cao.
- Lớp mạ crôm chịu mài mòn và chịu va đập có hai loại: kín và xốp. Lớp mạ
crôm kín được dùng để nâng cao độ chịu va đập cho sản phẩm mới chế tạo cũng như
để phục hồi kích thước cho các chi tiết máy cũ đã mòn, đặc biệt là các chi tiết cần độ
cứng cao như trục quay, vòng bi, búa máy, mũi khoan, …Lớp mạ crôm xốp chống mài
mòn rất tốt.

14
1.2.4. Đặc điểm của quá trình mạ crôm
Mạ crôm có nhiều đặc điểm rất khác với các quá trình mạ khác:

- Mạ crôm tiến hành trong dung dịch là axít crômic (H
2
Cr
2
O
7
) chứ không phải
là muối của kim loại mạ.
- Dung dịch nhất thiết phải có mặt anion hoạt hoá (còn gọi là anion xúc tác),
thường là SO
4
2-
, F
-
, SiF
6
2-
, không có chúng không thể điện kết tủa crôm được.
- Nồng độ anion hoạt hoá phải khống chế chặt chẽ trong một giới hạn hẹp mới
thu được lớp mạ tốt và hiệu suất dòng điện cao, ví dụ, dùng anion hoạt hoá là sunfat
thì nồng độ SO
4
2-
chỉ được phép bằng 1/100 nồng độ CrO
3
.
- Mạ crôm có điện thế khử ion crômat rất âm, hiệu suất dòng điện catôt rất
thấp, mật độ dòng điện rất lớn, khả năng phân bố lớp mạ rất kém.
Tất cả các điều này có liên quan đến cơ chế phóng điện của Cr
6+

trên catôt. Tuy
nhiên cơ chế phóng điện này rất phức tạp và còn nhiều tranh cãi. Một trong những
cách giải thích cơ chế quá trình catôt như sau: ion sunfat và axít crômic trong dung
dịch tạo thành một loại phức chất, phức này có khả năng bị hiđrô mới sinh khử Cr
6+

thành Cr
3+
khi bắt đầu điện phân, do hiđrô thoát ra nên lớp dung dịch sát catôt sẽ làm
giàu dần ion Cr
3+
và pH tăng lên, tạo điều kiện thuận lợi cho ion Cr
3+
tác dụng với
phức chất nói trên để sinh ra màng keo rất mỏng trên catôt. Chính màng này đã làm
cho phân cực catôt tăng lên rất mạnh, đến mức đủ để khử ion Cr
3+
thành Cr kim loai.
Do crôm kết tủa ở điện thế rất âm mà quá thế thoát hiđrô trên crôm lại bé, cho nên khí
hiđrô thoát ra trên catôt rất mạnh làm cho hiệu suất dòng điện chỉ đạt 5 - 20 % [1],
tăng mật độ dòng điện, hiệu suất dòng điện sẽ tăng lên một ít.
- Không dùng anôt crôm hoà tan mà dùng anôt trơ bằng hợp kim chì. Trên anôt
xảy ra quá trình thoát ôxi và quá trình ôxi hoá Cr
3+
thành Cr
6+
trong quá trình điện
phân, anôt bị phủ lớp chì ôxit PbO
2
, có tác dụng xúc tác cho phản ứng ôxi hoá Cr

3+
→
Cr
6+
và bảo vệ cho anôt không bị phá huỷ. Nếu giữ được tỉ số thích hợp giữa mật độ
dòng điện anôt và catôt thì sẽ cân bằng được lượng Cr
3+
sinh ra ở catôt và mất đi ở
anôt; muốn vậy, theo kinh nghiệm cần giữ đúng tỉ lệ diện tích giữa catôt và anôt trong
giới hạn từ 1/2 - 2/3. Ngoài ra, nếu dùng crôm làm anôt, tốc độ tan của crôm rất nhanh,
làm thành phần dung dịch không ổn định.

1.2.5. Cấu tạo của lớp mạ crôm
Lớp mạ crôm có cấu tạo tinh thể rất nhỏ mịn. Lớp crôm bóng có tinh thể nhỏ
nhất là 0,001 - 0,01 μm. Lớp crôm mờ và sữa có tinh thể to hơn: 0,1 - 10 μm [4]. Lớp
mạ crôm có chứa 0,2 - 0,5 % ôxi, 0,03 - 0,07 % hiđrô và một ít nitơ. Nhiệt độ dung
dịch càng cao, mật độ dòng điện càng thấp thì thể tích khí lẫn vào crôm càng bé. Sau
khi mạ đem xử lý nhiệt ở 300
0
C có thể đuổi được 80 % hiđrô khỏi kim loại mạ.
Lớp mạ crôm có hai dạng cấu tạo: -crôm, có tỉ trọng 7,1 g/cm
3
, sắp xếp chặt
chẽ và β-crôm, có tỉ trọng 6,08 g/cm
3
, sắp xếp ít chặt chẽ hơn. Mạ ở nhiệt độ cao, mật
độ dòng điện lớn sẽ ưu tiên sinh ra -crôm, cho lớp mạ bóng, cứng. Mạ ở nhiệt độ

15
thấp, mật độ dòng điện nhỏ chủ yếu sinh ra β-crôm, cho lớp mạ xám tối, xốp, bám

kém. Dạng β-crôm chỉ bền ở nhiệt độ dưới 25
0
C, khi nhiệt độ cao hơn nó sẽ tự chuyển
sang dạng -crôm ổn định hơn, đồng thời giải phóng hiđrô hấp phụ và co rút thể tích,
tạo thành mạng vết nứt trên mặt lớp mạ.
Tính chất lớp mạ được quyết định bởi cấu tạo tinh thể của nó. Lớp mạ crôm có
độ cứng thuộc loại cao nhất, trong đó dạng -crôm cho độ cứng cao hơn dạng β-crôm.
Vì vậy thay đổi điều kiện điện phân (nhiệt độ, mật độ dòng điện) sẽ thay đổi được độ
cứng do chúng ưu tiên tạo ra dạng -crôm hay dạng β-crôm. Sau khi mạ đem xử lý
nhiệt trong một giờ ở 650
0
C sẽ giảm độ cứng từ 9000 MPa xuống còn 5000 MPa.
Lớp mà crôm có ứng suất nội cao, nguyên nhân là do sự co rút thể tích khi nó tự
chuyển dạng β-crôm sang -crôm, nhưng vẫn bám rất chắc với nền. Kết quả là lớp mạ
bị rạn nứt, tạo thành mạng vết nứt chằng chịt khắp bề mặt lớp mạ. Mạ ở nhiệt độ cao
ứng suất sẽ bé và mạng vết nứt của lớp mạ cũng thưa hơn. Vết nứt có thể làm thủng
lớp mạ thành mạng xốp rãnh.
Độ dẻo của lớp mạ crôm cũng phụ thuộc vào chế độ điện phân. Mạ ở nhiệt độ
thấp, mật độ dòng điện cao sẽ được lớp mạ crôm bóng hoặc mờ có độ giòn cao. Mạ ở
nhiệt độ cao, mật độ dòng điện thấp sẽ được lớp crôm sữa dẻo. Chiều dày δ lớp mạ
crôm có thể tính gần đúng theo công thức (1.4).

1.2.6. Các loại dung dịch mạ crôm thông thƣờng
a/ Dung dịch sunfat
Dung dịch gồm ba cấu tử chính: CrO
3
và H
2
SO
4

và Cr
3+
.
CrO
3
có thể được dùng với nồng độ thay đổi trong một khoảng rất rộng từ 150
g/l đến 400g/l vẫn không ảnh hưởng gì đến dáng vẻ bên ngoài của lớp mạ. Nồng độ
lớn làm cho lớp mạ ít cứng, hiệu suất dòng điện và khả năng phân bố dòng điện thấp.
Nồng độ loãng cho lớp mạ rất cứng, hiệu suất dòng và khả năng phân bố cao.
H
2
SO
4
được dùng để cung cấp anion hoạt hoá SO
4
2-
. Nồng độ H
2
SO
4
cao có xu
hướng tạo kết tủa bóng, tinh thể nhỏ. Nồng độ thấp cho kết tủa xám, kém chất lượng.
Cả hai trường hợp này đều làm giảm hiệu suất dòng. Tỷ lệ nồng độ giữa hai cấu tử tốt
nhất là: CrO
3
/H
2
SO
4
=100/1, lúc đó lớp mạ sẽ bóng sáng nhất [2].

Hai yếu tố ảnh hưởng rất mạnh đến quá trình làm việc của bể mạ crôm là: mật
độ dòng và nhiệt độ. Chúng có quan hệ rất chặt chẽ với nhau, yếu tố này thay đổi thì
yếu tố kia cũng phải thay đổi theo.
Bảng 1: Tổng kết các thành phần và chế độ của dung dịch sunfat [2, 4, 6].
Hàm lượng (g/l)
Chế độ mạ
CrO
3

H
2
SO
4

j
c
( A/dm
2
)
Nhiệt độ (
0
C)
150 - 400
1,5 - 4
10 - 100
35 - 65

Ion Cr
3+
tự sinh ra từ catôt (hoặc dùng đường kính để khử Cr

6+
thành Cr
3+
lúc
ban đầu), nếu khi dung dịch chỉ chứa từ 3 - 6 g/l Cr
3+
thì không có ảnh hưởng lớn đến

16
tính chất lớp mạ, ngược lại còn tăng hiệu suất dòng lên đôi chút. Nhưng khi nồng độ
Cr
3+
lớn hơn sẽ làm tăng độ nhớt và giảm độ dẫn điện của dung dịch, lớp mạ bị đen.

b/ Dung dịch tự điều chỉnh
Dung dịch đồng thời có hai anion SO
4
2-
và SiF
6
2-
đã làm tăng khoảng nhiệt độ
và mật độ dòng điện cho lớp mạ bóng lên, tăng khả năng phân bố. Điểm nổi bật của
dung dịch này là thành phần của nó luôn ổn định nhờ dùng dư các muối khó tan chứa
các anion ấy. Thành phần tối ưu và chế độ mạ của dung dịch này như sau:
Bảng 2: Thành phần và chế độ tối ưu của dung dịch tự điều chỉnh [2, 4, 6].
Hàm lượng (g/l)
Chế độ mạ
CrO
3

SrSO
4

K
2
SiF
6

Nhiệt độ
(
0
C)
Mật độ dòng
(A/dm
2
)
250 - 300
5,5 - 6,5
18 - 20
55 - 60
40 - 80

c/ Dung dịch tetracrômat
Khác với các dung dịch mạ crôm bình thường, axít crômic trong dung dịch
tetracrômat đã được trung hoà bằng NaOH và crôm trong dung dịch tồn tại ở dạng
natri tetracrômat Na
2
Cr
4

O
13
. Dung dịch này được dùng để mạ crôm bảo vệ - trang sức.
Dung dịch tetracrômat vận hành ở nhiệt độ thường, kết tủa màu xanh xám
nhưng rất dễ đánh bóng để đạt độ bóng rất cao; lớp mạ mềm dẻo, không có lỗ xốp.
Nồng độ Cr
3+
trong dung dịch cần phải đạt 10 - 15 g/l, muốn vậy cần phải cho vào
dung dịch 0,8 - 1,5 g/l đường kính.
Bảng 3: Thành phần và chế độ mà dùng trong dung dịch tetracrômat [2, 4, 6].
Hàm lượng (g/l)
Chế độ mạ
CrO
3

H
2
SO
4

NaOH
j
c
(A/dm
2
)
Nhiệt độ (
o
C)
350 - 400

2,5 - 3,0
40 - 60
10 - 60
15 - 24

Do tetracrômat phân huỷ ở nhiệt độ cao nên chỉ được phép mạ ở nhiệt độ không
quá 24
0
C. Độ cứng của lớp mạ này không cao, chưa mạ bóng trực tiếp được, phải đánh
bóng cơ. Tuy nhiên dung dịch này cũng có nhiều ưu điểm rất đặc biệt: có thể mạ crôm
nhiều lần chồng lên nhau mà không phải bóc lớp mạ cũ, có thể mạ crôm phân đoạn
cho các vật quá lớn, không thể nhúng hết một lần vào bể được; trong quá trình mạ
được phép ngừng cấp điện để tu chỉnh rồi mạ tiếp; hiệu suất dòng điện cao nên tốc độ
mạ lớn, lớp mạ hầu như không có lỗ xốp, ứng suất bé, phân bố chiều dày khá đồng
đều, …
Nồng độ H
2
SO
4
bằng 2 - 2,5 g/l cho lớp mạ dễ đánh bóng, nồng độ cao hơn cho
lớp mạ giòn, nồng độ thấp hơn thì hiệu suất dòng điện giảm rất nhanh, không có
H
2
SO
4
lớp mạ có nhiều sọc đen. Nồng độ NaOH tối ưu là 40 - 60 g/l, thấp hơn 40 g/l
sẽ làm giảm hiệu suất dòng điện, lớn hơn 60 g/l sẽ làm lớp mạ giòn. Khi mạ ở j
c
= 20 -

17
40 A/dm
2
cho lớp mạ mềm, dễ đánh bóng; mạ ở j
c
= 40 - 80 A/dm
2
cho hiệu suất dòng
điện cao hơn, cho lớp mạ cứng hơn nhưng ứng suất vẫn bé. Mạ ở nhiệt độ càng cao
hiệu suất dòng điện càng giảm, mạ ở nhiệt độ quá thấp lớp mạ sẽ có màu xám, khó
đánh bóng [6].

1.2.7. Thành phần các cấu tử ảnh hƣởng đến quá trình mạ crôm
a/ Ôxit CrO
3

Trên thị trường CrO
3
dạng vẩy, màu nâu sậm rất dễ hút ẩm và chảy rữa thành
màu đen sậm, phá hủy các chất hữu cơ như giấy, gỗ, vải, da, … Cần giữ CrO
3
trong
các bình bằng nhựa dày, kín và khô ráo. Ôxit crômic phản ứng mạnh với nước để tạo
thành axít crômic H
2
CrO
4
.
CrO
3

+ H
2
O  H
2
CrO
4
(1.10)
2 H
2
CrO
4
 H
2
Cr
2
O
7
+ H
2
O (1.11)
Ôxit crômic là thành phần cơ bản của mọi dung dịch mạ crôm. Tùy thuộc vào
loại dung dịch mạ mà nồng độ CrO
3
giới hạn trong khoảng 150 - 400 g/l [3, 4].
- Tăng nồng độ CrO
3
trong dung dịch làm hiệu suất dòng giảm xuống, thường
thấy trong các dung dịch sunfat, đồng thời khả năng phân bố kim loại cũng giảm theo.
- Tăng nồng độ CrO
3

làm tăng độ dẫn điện của dung dịch, làm giảm thế trong
bể điện phân, tuy nhiên điều này còn phụ thuộc vào nhiệt độ, ở 25
0
C dung dịch có
nồng độ 370 g/l CrO
3
có độ dẫn điện cao nhất, nhưng ở 45
0
C dung dịch có nồng độ
450 g/l CrO
3
lại có độ dẫn điện cao nhất.
- Tăng nồng độ CrO
3
làm giảm giới hạn mật độ dòng và khoảng nhiệt độ tối ưu
để có thể thu được lớp mạ crôm bóng.
b/ Ion sunfat và flosilicat
Trong dung dịch sunfat để mạ crôm, axít sunfuric đóng vai trò xúc tác. Thiếu
nó, phản ứng khử CrO
4
2-
trên catôt không thể diễn ra, lớp mạ crôm không được hình
thành. Nồng độ axít H
2
SO
4
và nồng độ CrO
3
trong dung dịch sunfat tuân theo một tỷ lệ
trong khoảng nhất định [2, 5]:

0,8 % < H
2
SO
4
: CrO
3
< 1,2 % (1.12)
Tỷ lệ tối ưu là 1 %. Nếu tỷ lệ này nhỏ hơn 0,8 % thì lớp mạ thu được sẽ xám,
tối, dễ bong, còn tỷ lệ này lớn hơn 1,2 % thì lớp mạ sẽ dễ bong, giòn, …Tỷ lệ nồng độ
H
2
SO
4
: CrO
3
< 1 và càng gần đến 0,8 %, dung dịch có khả năng phủ sâu hơn, nhưng
độ bóng giảm ít nhiều so với tỷ lệ lớn hơn 1 % và gần tới 1,2 %.
Trong trường hợp mạ dung dịch tự điều chỉnh, có đồng thời hai chất xúc tác là
SO
4
2-
và SiF
6
2-
đã nâng cao hiệu suất dòng catôt lên cao hơn 50 %. Trong dung dịch tự
điều chỉnh có chứa một lượng dư muối khó tan giới hạn, thay đổi tùy thuộc vào nồng
độ CrO
3
và phù hợp với yêu cầu quá trình mạ.

c/ Ion crôm hóa trị 3 (Cr
3+)


18
Trong dung dịch mạ crôm luôn có chứa một lượng ion Cr
3+
giới hạn trong
khoảng 3 - 10 g/l. Nồng độ tối ưu của Cr
3+
trong khoảng 3 - 6 g/l, trong khoảng này
lớp mạ thu được bóng, rắn và có độ cứng cao. Nếu nồng độ Cr
3+
nhỏ dưới 3 g/l thì lớp
mạ thu được có màu xám nâu, mềm, khả năng phủ sâu của dung dịch giảm. Nếu lượng
Cr
3+
vượt trên 10 g/l thì lớp mạ thu được mờ, giòn và xù xì. Nếu thiếu hoàn toàn Cr
3+

trong dung dịch thì lớp mạ không hình thành được.

1.3. Lớp mạ composit
1.3.1. Giới thiệu chung về lớp mạ composit
Trong mấy thập kỉ gần đây, nhiều trung tâm nghiên cứu kĩ thuật mạ kim loại ở
các nước công nghiệp phát triển quan tâm ngày càng nhiều đến lớp mạ composit. Đó
là lớp mạ điện có chứa các hạt cực nhỏ của một hay vài chất, những hạt này đồng kết
tủa cùng kim loại từ một huyền phù. Huyền phù được tạo ra bằng cách cho trộn lẫn
một lượng bột xác định vào chất điện phân mạ kim loại. Các chất bột có kích thước hạt
cùng cỡ với hạt tinh thể, dao động trong khoảng 0,01 - 4 μm sẽ đồng kết tủa cùng kim

loại mạ và phân bố đồng đều trong toàn bộ thể tích lớp mạ [4].


Hình 3: Mô tả cấu tạo lớp mạ composit [4].
Lớp mạ composit có cấu tạo hai pha: pha thứ nhất là kim loại mạ kết tủa và pha
gia cường là các hạt rắn nhỏ phân tán đều trong lớp mạ. Những hạt gia cường ưu tiên
được lựa chọn là những hạt có độ rắn cao, khó nóng chảy, bền về phương diện hoá học
cũng như cơ học, ví dụ như các loại bột corundum Al
2
O
3
, cacborundum SiC hoặc TiC,
ZrC, TaC, các loại ôxit TiO
2
, SiO
2
, ZrO
2
, … các bột kim loại như Pb, Ni, Cr, W, …các
hạt chất dẻo, các chất ức chế chống ăn mòn điện hoá, … [7, 29, 39].
Kích thước các hạt dao động trong khoảng 0,01 - 10 μm, tối ưu từ 1 - 4 μm.
Lớp mạ composit đa số là các giả hợp kim, bởi vì các hạt của gia cường như Al
2
O
3
,
TiO
2
, SiC,… không hề phản ứng hoặc phản ứng ở mức độ rất yếu với kim loại mạ
ngay ở nhiệt độ rất cao. Tuy nhiên, trong một số trường hợp khi đồng kết tủa, các hạt

bột của các nguyên tố như Bo, Mg, Ti, Zr, … cùng với kim loại mạ sẽ tạo một số hợp
kim. Những hợp kim này không thể tạo ra được bằng con đường điện phân từ muối
dung dịch hoà tan của chúng. Các lớp mạ composit không chỉ có tính chất điển hình
của kim loại như tính dẻo, tính dẫn nhiệt, dẫn điện, mà còn có tính chất của các phi
kim như độ bền hoá học cao, độ rắn cao, độ bền ma sát cao, chịu mài mòn, bền trong
môi trường ăn mòn ở nhiệt độ cao.
Sự khác biệt cơ bản của lớp mạ composit với lớp mạ điện hoá bình thường là sự
có mặt của pha gia cường trong lớp mạ. Vì vậy đã gây ra những thay đổi cơ bản về cấu

Lớp mạ composit

19
tạo, dẫn đến những thay đổi về cơ tính, tính chống ăn mòn của composit. Ví dụ lớp mạ
composit trên cơ sở Cr - ZrB
2
có độ bền hoá học cao, chịu được nhiệt độ 2000 –
2500
0
C.
Độ rắn tế vi của lớp mạ composit thường cao hơn độ rắn lớp mạ bình thường từ
hàng chục đến hàng trăm đơn vị. Lớp mạ Ni với sự đồng kết tủa các hạt bột paladi,
Ag, Cu, Fe, Cr có kích thước hạt d = 0,3 - 2 μm có khả năng thụ động trong một số
môi trường. Khi phân cực anôt, các lớp mạ composit này được thụ động hoá theo
nguyên tắc bảo vệ anôt.
Một số kim loại dễ bị thụ động hoá trong môi trường ôxi hoá cao như Ni, Cu,
Fe, Cr có thể tạo ra composit nhờ đồng kết tủa vào trong đó các hạt bột Cu, Ag,
graphite, Fe
3
O
4

, MoS
2
. Sự có mặt các hạt này trong composit thường làm thuận lợi cho
sự thụ động hoá kim loại mạ trong môi trường ôxi hoá. Ngoài ra sự đồng kết tủa của
các chất ức chế ăn mòn (chất ức chế anôt hay catôt, hoặc ức chế đồng thời) và trong
lớp mạ có thể làm giảm hẳn tốc độ ăn mòn của lớp mạ trong môi trường nhất định.
Các lớp mạ composit trên cơ sở Ni, Cu, Ag, có những ứng dụng đặc biệt
quan trọng trong công nghiệp. Lớp mạ Ni - Al
2
O
3
mạ các thang canô, tàu thuỷ chịu tác
dụng của nước biển lâu dài; lớp mạ Ni - SiC dùng mạ các mũi khoan trong nha khoa,
còn thay thế crôm để mạ lưỡi dao cạo, các loại kéo dao sắc, thời gian sử dụng kéo dài
hàng chục lần.
Trong các tài liệu kỹ thuật mạ hiện nay có hàng loạt công trình liên quan tới lớp
mạ composit trên cơ sở các kim loại Ni, Cu, Ag, Fe, Cd, Zn, Cr, Sn. Trong số các công
trình này thì các công trình nghiên cứu composit trên cơ sở niken chiếm 75 %.
Theo nhiều tác giả thì lớp mạ composit trên cơ sở niken và thiếc thu được dễ
dàng hơn trên cơ sở bạc và crôm. Trong trường hợp crôm, sự khó tạo thành lớp mạ
composit được giải thích bằng sự thoát khí hiđrô mạnh trên bề mặt catôt đã ngăn cản
sự đồng kết tủa các hạt gia cường, đặc biệt là các hạt có kích thước lớn. Ngoài ra
người ta còn cho rằng các chất điện ly có khả năng san bằng tế vi cao cũng gây khó
khăn cho sự đồng kết tủa các hạt gia cường.
Các nghiên cứu hiện nay không chỉ theo hướng tạo ra lớp mạ composit của
nhiều kim loại có tính chất kỹ thuật và tính chất cơ khí, tính chống ăn mòn, tính trang
trí tối ưu mà còn tập trung xây dựng cơ sở lý thuyết của quá trình tạo ra lớp mạ
composit.

1.3.2. Cơ chế hình thành lớp mạ composit

Quá trình tạo lớp mạ composit có thể chia ra làm 3 giai đoạn cơ bản [4]:
- Sự chuyển các tiểu phân gia cường từ trong dung dịch đến gần bề mặt catôt.
- Sự dính kết các tiểu phân này lên trên bề mặt catôt.
- Sự che phủ các tiểu phân bằng kim loại kết tủa.
Sự rối loạn một trong các giai đoạn trên sẽ ảnh hưởng đến thành phần lớp mạ
composit thu được.

20
Giai đoạn 1: Thực hiện bằng sự khuấy trộn, sự điện di (nếu các chất mang điện), sự
khuếch tán các hạt, hoặc các hạt lắng xuống bề mặt catôt đặt nằm ngang hay nằm
nghiêng.
Giai đoạn 1 rất có nhiều khả năng thực hiện nên những khó khăn gặp phải khi
tạo ra composit có thành phần mong muốn thường được giải thích là do sự kìm hãm
của hai giai đoạn sau, tức sự kết dính các tiểu phân lên bề mặt catôt và sự che phủ
chúng bằng kim loại kết tủa.
Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ một số lớn lớp mạ composit trên có
mật độ chứa các hạt lớn hơn mật độ của chúng có trong dung dịch, kết quả này đạt
được ngay trong trường hợp điện phân không khuấy trộn. Ta biết rằng sự khuấy trộn
chuyển các tiểu phân đến bề mặt catôt diễn ra nhanh đến mức không bao giờ thiếu tiểu
phân trên bề mặt catôt. Còn sự điện di dù tốc độ nhỏ, theo tính toán lý thuyết cũng có
cùng bậc với tốc độ kết tủa nhiều kim loại, vào khoảng 24 - 30 µm/h. Giả sử các tiểu
phân gia cường chuyển đến bề mặt chỉ duy nhất bằng điện di, thì số lượng các tiểu
phân đồng kết tủa tạo ra lớp mạ composit chứa không ít hơn từ 1 - 5 % khối lượng lớp
mạ. Sự tính toán lý thuyết có đối chiếu với thực nghiệm cho thấy sự khuếch tán các hạt
có kích thước trung bình 1 µm là vào khoảng 0,9 µm/s, tốc độ này lớn hơn 50 đến
hàng trăm lần tốc độ kết tủa của lớp mạ. Nếu các hạt khuếch tán đến bề mặt catôt đều
bị kim loại mạ che phủ cả thì mật độ các hạt trong composit lẽ ra sẽ lớn hơn rất nhiều
mật độ của chúng có trong dung dịch. Trong giai đoạn một các hạt gia cường, dù
chuyển đến catôt bằng cách nào cũng không ảnh hưởng đến sự đồng kết tủa các hạt
này lên catôt.

Giai đoạn 2: Sự kết tủa các hạt này lên bề mặt catôt không theo một quy luật nào. Ví
dụ sự dính kết các hạt Al
2
O
3
, B
4
C vào lớp mạ composit trên cơ sở Fe chỉ khi có mặt
bởi dòng điện. Ngược lại sự dính kết các hạt MoS
2
xảy ra ngay cả khi không có dòng
điện. Lực dính kết các hạt gia cường lên bề mặt catôt tỷ lệ thuận với sức căng bề mặt
và chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm.
Giai đoạn 3: Sự che phủ các tiểu phân gia cường bằng kim loại mạ là giai đoạn quan
trọng nhất của quá trình tạo composit. Thực nghiệm đã chứng tỏ không phải tất cả các
tiểu phân gia cường dính kết lên bề mặt catôt đều bị che phủ mà chỉ một phần nào đó
được kim loại mạ che phủ. Sự che phủ các tiểu phân gia cường bởi các kim loại kết tủa
không chỉ phụ thuộc vào tính chất các hạt gia cường mà còn phụ thuộc vào tính chất
dung dịch điện ly, vào thành phần và các điều kiện điện phân. Trong số các điều kiện
này, sự phân cực catôt, khả năng san bằng tế vi của chất điện ly có ảnh hưởng quyết
định lên khả năng che phủ của lớp mạ. Khả năng san bằng tế vi cao là nguyên nhân
căn bản gây khó khăn cho quá trình tạo composit. Điều kiện thuận lợi để che phủ các
tiểu phân gia cường trên bề mặt catôt là khả năng san bằng tế vi của các chất điện phân
có giá trị âm hoặc bằng không. Chỉ trong điều kiện đó các tiểu phân bám dính trên bề
mặt catôt sẽ được phủ.

21
Các chất điện ly axít crômic để mạ crôm, chất điện ly đồng sunfat để mạ đồng,
chất điện ly kẽm sunfat để mạ kẽm có khả năng san bằng tế vi cao nên khó tạo thành
composit. Ngược lại các chất điện ly đồng cyanua, kẽm cyanua, chất điện ly

pirophotphat, chất điện ly êtylendiamin có khả năng san bằng tế vi nhỏ, nên rất thuận
lợi cho quá trình tạo composit [3].
Khi nghiên cứu cơ chế tạo lớp mạ composit cũng cần chú ý đến tính chất điện
của các loại hạt gia cường.

1.3.3. Tính chất của các hạt gia cƣờng
Tính chất vật lý, hoá học cũng như kích thước các hạt gia cường có ảnh hưởng
đến quá trình tạo ra composit và tính chất của chúng. Để tạo thành composit người ta
thường sử dụng các hạt gia cường có kích thước từ 0,1 - 4 µm. Với mục đích làm ổn
định hỗn hợp huyền phù, các hạt bột luôn ở trạng thái cao đồng nhất, các hạt bột cần
có khối lượng riêng gần với khối lượng riêng của nước. Các hạt có kích thước lớn hơn
5 µm được che phủ khó khăn hơn, dễ bị lắng xuống cũng như dễ vị tách ra khỏi về mặt
catôt. Nhiều thí nghiệm chứng tỏ lớp mạ composit Cu - Al
2
O
3
, các hạt Al
2
O
3
có kích
thước 2 µm dễ kết tủa vào lớp mạ nhất [4, 37].
Sự kết dính của các tiểu phân và tiếp theo là sự che phủ nó bởi kim loại mạ kết
tủa phụ thuộc nhiều vào tính chất vật lý, hoá học của các loại hạt. Các hạt có tính chất
điện cao như MoS
2
, W, Ni, thường làm cho bề mặt lớp mạ xù xì, lởm chởm. Nếu
che phủ bề mặt các hạt này bằng một lớp nhựa không dẫn điện, bền trong dung dịch
mạ thì bề mặt lớp mạ trở nên bằng phẳng, chất lượng lớp mạ composit được nâng cao
hơn. Thường các hạt gia cường được chọn là các loại bột có nhiệt độ nóng chảy cao,

độ cứng cao và bền hoá học.
Trong thực tế người ta thường ứng dụng nhiều nhất là các loại bột corundum
điện, màu trắng không tan trong axít, kiềm, có độ cứng 2300 - 2400 HV [4], chiếm 96-
97 % Al
2
O
3
. Ít hơn có thể sử dụng bột corundum điện bình thường, với độ cứng 2000-
2200 HV, chứa 86 - 91 % Al
2
O
3
, các tạp chất còn lại thường gây nhiễm bẩn dung dịch
điện phân [17, 38].
Bột cacborundum chứa 95 - 97 % SiC thường có hai loại: loại bột màu trắng và
loại bột màu xám đen, độ cứng đạt 3500 HV. Đôi khi cũng sử dụng bột cacbua bo
B
4
C, độ cứng chỉ đứng sau kim cương (4000 - 5000 HV). Bột này thường là tập hợp
nhiều hạt có đường kính không thấp hơn 28 µm, sự đồng kết tủa các hạt B
4
C vào lớp
mạ sữa thu được lớp mạ composit có độ cứng rất cao. Mức độ phân tán các hạt gia
cường phụ thuộc vào kích thước các hạt.
Các bột xay nghiền bằng máy chia làm 3 loại: loại thô có đường kính 5 - 15µm,
loại mịn 1 - 5 µm và loại keo 0,1 - 0,01 µm (loại siêu vi hạt). Các loại bột xay thường
nhiễm bẩn các kim loại khác. Trong trường hợp cần thiết phải loại các chất bẩn kim
loại ra khỏi hỗn hợp. Các loại hạt bột 0,1 - 0,01 µm có xu hướng tụ thành keo, khó
dùng. Khi chọn các loại bột gia cường phải tuỳ thuộc kim loại mạ, kim loại nền, tính

22
chất dung dịch mạ (axít, kiềm, ) và tốc độ kết tủa của lớp mạ. Khi điện phân cần phải
chú ý đến khả năng hoà tan của các bột, bởi vì điều này sẽ thay đổi thành phần ion,
tính chất huyền phù và vì vậy ảnh hưởng trực tiếp đến lớp mạ composit.

1.3.4. Ảnh hƣởng của thành phần, tính chất dung dịch lên lớp mạ composit
Nhiều công trình đã chứng tỏ [4, 38]:
- Có thể thu lớp mạ composit dễ nhất từ chất điện ly mạ niken và mạ thiếc.
- Thu lớp mạ composit trên cơ sở bạc và crôm có khó khăn hơn. Trong trường
hợp mạ crôm, sự đồng kết tủa của các hạt gia cường diễn ra khó khăn do sự thoát hiđrô
mạnh hơn trong các dung dịch khác. Ngoài ra khả năng san bằng tế vi cao của dung
dịch mạ crôm bóng cũng góp phần ngăn cản sự đồng kết tủa của các hạt gia cường.
- Các hạt corundum Al
2
O
3
chỉ đồng kết tủa trong một số chất điện ly, trội hơn
trong các dung dịch có độ pH cao. Các hạt Al
2
O
3
đồng kết tủa trong dung dịch mạ
đồng xyanua dễ dàng hơn trong dung dịch axít.
- Các hạt có tính chất trung hoà như SiC, AlN, BeO cũng có tính chất tương tự
như bột corundum Al
2
O
3
.
Thành phần chất điện phân và các điều kiện điện phân có tác dụng làm tốt sự

che phủ các hạt gia cường hoặc đẩy chúng rời khỏi bề mặt catôt. Các ảnh hưởng này
liên quan chặt chẽ với khả năng san bằng tế vi của chất điện ly và tác dụng tương hỗ
giữa các hạt và bề mặt catôt.
Ảnh hưởng của độ pH lên độ chứa các hạt gia cường trong lớp mạ composit là
không theo một chiều. Các hạt corundum đồng kết tủa thuận lợi nhất trong các dung
dịch có độ pH cao. Hàm lượng các hạt Al
2
O
3
trong lớp mạ thiếc thu được từ dung dịch
có độ pH cao. Hàm lượng các hạt Al
2
O
3
trong lớp mạ thiếc thu được từ dung dịch
kiềm đến 7 % khối lượng, ngược lại trong dung dịch axít có thành phần: SnCl
2
. 2H
2
O
55 g/l, NaCl 6 g/l, NaF 50 g/l, gielatin 1 g/l, pH = 1,6 - 4,4 các hạt corundum dễ dàng
đồng kết tủa vào lớp mạ thiếc ở pH thấp; cùng với tăng độ pH, hàm lượng Al
2
O
3
trong
lớp mạ giảm.
Các hạt có độ dẫn điện cao như bột W, Cu, graphite thu được ở các dung dịch
pH thấp. Các lớp mạ đồng chứa các hạt graphite thu được ở các dung dịch có pH thấp
(1,5 - 2,5) và thừa nhận rằng không tạo được lớp mạ composit Cu - graphite khi pH >

4. Từ đó người ta suy ra hướng điện di và lực dính kết các hạt corundum dễ dàng đồng
kết tủa vào lớp mạ giảm.
Sự điện di của các hạt gia cường đến bề mặt catôt có liên quan chặt chẽ đến
hướng điện di các bọt khí hiđrô thoát ra khi điện phân. Dưới tác dụng của điện trường
các bọt khí hiđrô sẽ tích điện. Dấu và độ lớn diện tích phụ thuộc pH các chất điện
phân. Khi điện phân dung dịch NiSO
4
ở pH = 4 - 7 các bọt khí hiđrô sẽ tích điện
dương (+). Trong trường hợp mạ kẽm các bọt khí hiđrô này đến bề mặt catôt pH = 2,5
- 3 và tách rời khỏi catôt ở pH = 8 - 12.

23
Các chất phụ gia vô cơ, hữu cơ cũng như các chất hoạt động bề mặt có ảnh
hưởng cơ bản lên quá trình catôt và tất nhiên sẽ ảnh hưởng lên quá trình hình thành
lớp mạ composit. Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể thu lớp mạ Cu - Al
2
O
3
với hàm
lượng Al
2
O
3
trong lớp mạ đạt 7 % trong dung dịch sunfat với sự thêm 0,02g/l thiourê
(NH
2
)
2
CS. Cùng với sự tăng hàm lượng thiourê trong dung dịch, hàm lượng Al
2

O
3

trong lớp mạ đi qua cực đại (7 % Al
2
O
3
).
Trong quá trình mạ niken, có thêm 1 lượng urê từ 60 - 140 g/l làm giảm hàm
lượng Al
2
O
3
trong lớp mạ. Còn sự tăng thêm muối natri axít 2,6 - 2,7 disunfonaphtalen
không ảnh hưởng lên hàm lượng Al
2
O
3
trong lớp mạ. Trong quá trình điện phân, các
chất phụ gia làm tăng phân cực catôt, làm thuận lợi cho quá trình đồng kết tủa các hạt
gia cường vào lớp mạ.

1.3.5. Ảnh hƣởng của điều kiện điện phân lên quá trình tạo lớp mạ composit
a/ Mật độ dòng
Trong nhiều trường hợp, khi tăng mật độ dòng, sẽ làm tăng hàm lượng các hạt
gia cường trong lớp mạ. Cũng cần phải nói rõ đây không phải là nguyên tắc cố định
mà có nhiều trường hợp ngoại lệ. Khi đồng kết tủa các hạt Al
2
O
3

vào lớp mạ niken,
trong khoảng mật độ dòng catôt j
c
= 1 - 5 A/dm
2
thực tế không ảnh hưởng lên hàm
lượng Al
2
O
3
trong lớp mạ. Hiện tượng tương tự cũng quan sát được khi đồng kết tủa
các hạt MoS
2
vào lớp mạ đồng khi tăng j
c
= 1 - 20 A/dm
2
. Trong một số trường hợp
khi tăng mật độ dòng catôt, hàm lượng các hạt gia cường đi qua cực đại. Trong trường
hợp mạ cadimi trong dung dịch sunfat có thêm bột corundum Al
2
O
3
trong lớp mạ
composit tăng 1,5 - 2 lần so với ở j
c
= 4 A/dm
2
. Hiện tượng tương tự cũng tìm thấy
khi mạ niken và đồng với sự đồng kết tủa bột corundum Al

2
O
3
[4].
b/ Nhiệt độ dung dịch chất điện phân
Tăng nhiệt độ, nhìn chung sẽ làm giảm lượng các hạt gia cường trong lớp mạ
composit. Cùng với sự tăng nhiệt độ, độ nhớt dung dịch chất điện phân giảm, trường
hợp khuấy trộn yếu, nồng độ các tiểu phân trong lớp catôt sẽ giảm do hậu quả tăng
nhanh hơn của các hạt. Ngoài ra sự nâng cao nhiệt độ sẽ làm giảm sự dính kết các tiểu
phân trên bề mặt catôt. Sự tăng nhiệt độ sẽ làm giảm sự phân cực catôt, điều đó không
tạo đìều kiện thuận lợi cho quá trình đồng kết tủa các hạt gia cường cùng kim loại mạ.
Cũng có trường hợp ngoại lệ, khi mạ niken, hàm lượng corundum trong lớp mạ không
phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ trong khoảng 20 - 80
0
C [4].
c/ Sự khuấy trộn
Trong quá trình tạo lớp mạ composit sự khuấy trộn đóng vai trò sau:
- Sự chuyển các tiểu phân trong dung dịch đến bề mặt catôt một cách đầy đủ.
- Chống lại sự lắng xuống của các hạt, đặc biệt các hạt có kích thước lớn, nhờ
thế tạo trạng thái ổn định cho huyền phù.
- Gây tác dụng cơ học của các hạt lên quá trình điện cực.


24
1.3.6. Cấu tạo lớp mạ composit
Lớp mạ composit khác một cách cơ bản so với lớp mạ điện hoá bình thường về
mặt cấu tạo. Có hai yếu tố ảnh hưởng đến cấu tạo lớp mạ composit:
- Sự đồng kết tủa các hạt gia cường cùng với kim loại mạ đã làm cho thành
phần lớp mạ composit khác với lớp mạ được tạo ra bằng kim loại mạ nguyên chất.
- Lớp mạ composit cũng khác lớp mạ hợp kim một hay nhiều pha về thành phần

cấu tạo. Do sự đồng kết tủa các hạt gia cường đồng thời có sự xuất hiện liên tục, đều
khắp của các hạt gia cường trên bề mặt catôt, trong những điều kiện tối ưu sẽ cho cấu
trúc lớp kim loại mạ rất mịn.
Khi dùng kính hiển vi điện tử để nghiên cứu cấu trúc tế vi bề mặt lớp mạ
composit, tiết diện lớp mạ composit, đã thừa nhận có sự phân bố đều các hạt gia cường
trong toàn bộ thể tích lớp mạ.
Kích thước hạt và nồng độ các hạt lớn trên 7 µm thì sẽ làm giảm độ bóng khi
tăng nồng độ các hạt gia cường. Nhưng khi kích thước giảm xuống khoảng 0,01 - 0,1
µm thì độ bóng giảm không đáng kể. Khi điện phân huyền phù có chứa các siêu vi hạt
cần phải thêm các chất hoạt động bề mặt và khuấy mạnh để ngăn cản khả năng kết tụ
các hạt với nhau trong dung dịch [4, 49].

1.3.7. Tính chất hoá học và tính chống ăn mòn của lớp mạ composit
Tính chất chống ăn mòn của lớp mạ composit không chỉ phụ thuộc vào độ dày
mà còn phụ thuộc vào thành phần, cấu tạo lớp mạ composit. Độ dày, thành phần, cấu
tạo lần lượt phụ thuộc vào kỹ thuật mạ, thành phần tính chất dung dịch điện phân , tính
chất vật lý, hoá học của các hạt gia cường và các điều kiện điện phân (mật độ dòng,
nhiệt độ, tốc độ khuấy trộn…). Ta đã biết lớp mạ composit thu được bằng điện phân là
không đồng nhất về thành phần, các hạt gia cường phân bố đồng đều trong toàn bộ thể
tích lớp mạ, tuỳ thuộc vào bản chất điện hoá mà chúng có thể là anôt hay catôt so với
kim loại mạ. Điều này sẽ ảnh hưởng lên tính chất điện hóa của lớp mạ, làm tăng hay
giảm tốc độ ăn mòn điện hoá kim loại mạ. Cần chú ý điều này chỉ đúng với các hạt gia
cường dẫn điện.
Các hạt gia cường bền vững về phương diện hoá học như các loại bột chất dẻo,
Al
2
O
3
, SiO
2

, ZrO
2
, có khả năng bảo vệ kim loại bằng tác dụng màng che chắn, tức
sự có mặt của chúng trong lớp mạ hạn chế bề mặt kim loại mạ tiếp xúc với môi trường
ăn mòn. Sự đồng kết tủa vào lớp mạ composit các chất gia cường có tính chống ăn
mòn sẽ có tác dụng hạn chế tốc độ ăn mòn kim loại mạ [4, 7, 29].

1.4. Một số lớp mạ composit của crôm với các hạt gia cƣờng
Kỹ thuật thu lớp mạ crôm composit gặp nhiều khó khăn. Các hợp chất ôxit,
cacbua và các chất khác rất thuận lợi khi đồng kết tủa từ dung dịch mạ niken, đồng,
thiếc, sắt thì lại khó khăn lớn khi đồng kết tủa từ dung dịch mạ crôm. Người ta thu
được lớp mạ Cr - TiO
2
, lớp mạ phẳng, mờ, độ cứng > 1000 HV. Khó khăn lớn trong

25
quá trình thu Cr - composit là sự thoát khí hiđrô mạnh trên catôt, ngăn cản các hạt gia
cường, đặc biệt là các hạt có kích thước lớn. Đặc điểm của lớp mạ Cr - composit là
hàm lượng của hạt gia cường trong lớp mạ thấp hơn nhiều so với các loại lớp mạ
composit khác [23, 25, 28].
Phương pháp chế tạo lớp mạ Cr - composit cũng tương tự như mạ crôm bình
thường, hơn nữa cần phải khuấy liên tục để đảm bảo huyền phù được đồng nhất, các
hạt phân tán đều không bị lắng.
Trong một số năm gần đây có rất nhiều các phát minh về lớp mạ Cr- composit
sử dụng kỹ thuật mạ xung. Có rất nhiều loại hạt gia cường được sử dụng, thí dụ như
bột kim cương, bột SiC, bột Si
3
N
4
, bột Al

2
O
3
, …[17, 28, 39]. Kỹ thuật mạ xung có ưu
điểm là khi ta sử dụng các xung âm thì trên bề mặt lớp mạ sẽ có các vi rãnh, các vi
rãnh này sẽ là nơi mà các loại hạt gia cường được chèn đầy vào trong quá trình mạ.
Mặt khác kỹ thuật mạ xung này cũng tạo ra lớp mạ crôm xốp, vi lỗ, vi rãnh chính các
vị trí đó sẽ là nơi chứa đựng dầu mỡ bôi trơn. Chính vì vậy mà các lớp mạ Cr-
composit loại này có độ bền mài mòn cao và có hệ số ma sát trượt rất nhỏ, vì thế
chúng đặc biệt được ứng dụng nhiều để chế tạo các loại piston và vòng bi [17, 25, 39].

1.4.1. Lớp mạ composit của Cr với bột Al
2
O
3

Z. Zeng và Z. Zhang mới đây đã công bố các kết quả nghiên cứu về lớp mạ
composit của Cr và các hạt gia cường Al
2
O
3
. Lớp mạ Cr được tạo thành từ dung dịch
mạ chứa 0,5 M CrCl
3
. 6H
2
O; 0,5 M urê; 0,5 M NH
4
Br; 1,0 M KCl; 0,5 M H
3

BO
3
; 1-10
g/l AlCl
3
. 6H
2
O, lớp mạ Cr composit được tạo thành bằng cách thêm 25 g/l Al
2
O
3
vào
dung dịch mạ Cr. Các hạt gia cường Al
2
O
3
có đường kính trung bình là 0,5 m và độ
cứng là 2200 HV. Quá trình mạ được tiến hành ở nhiệt độ là 40
0
C, mật độ dòng là 40
A/dm
2
và pH là 1,5. Kết quả đo độ cứng tế vi cho thấy độ cứng của lớp mạ composit là
9,0 GPa trong khi đó độ cứng của lớp mạ Cr là 7,5 GPa. Kết quả kiểm tra tốc độ mài
mòn đã cho thấy lớp mạ composit chịu tải trọng tốt hơn Cr thường, cụ thể là lớp mạ Cr
thường chịu tải trọng là 10 N và lớp mạ Cr composit chịu tải là 35 N cùng có giá trị về
tốc độ mài mòn [50].

1.4.2. Lớp mạ composit của Cr với bột TiCN
Các lớp mạ Cr được mạ trên đế thép 99,4 % Fe (thép - 3) từ dung dịch chứa 120

g/l CrO
3
và 2,5 g/l Limeda Ch – 3 (là một hỗn hợp của các chất sunfat và flosilicat).
Bột TiCN có đường kính khoảng 1 m được thêm vào dung dịch mạ. Dung dịch được
khuấy trộn bằng khí nén trong 24 h trước khi tiến hành thí nghiệm. Catôt thép được
đánh bóng cơ học và được tẩy nhờn bằng MgO, rửa nhẹ, hoạt hoá trong dung dịch HCl
(1 : 1) và sau đó được rửa nhẹ bằng nước đề ion. Bể có thể tích 1 lít với 2 anôt và 1
catôt ở giữa, và được duy trì ở nhiệt độ nhất định [38]:
- Khuấy bằng dòng khí nén, tốc độ: 150 l/h.
- Mật độ dòng catôt: 40 A/dm
2
.

26
- Nhiệt độ: 50
0
C.
Các kết quả trong bảng 4 cho thấy tốc độ điện kết tủa của crôm trong các bể mạ
có gia cường các hạt TiCN (thí nghiệm số 2, 3, 6) thấp hơn ~ 25 % so với trường hợp
bể mạ không có TiCN (thí nghiệm số 1). Các phân tích về thành phần (G
dp
) của lớp mạ
composit Cr - TiCN thu được trong các dung dịch chứa 2, 5, 10 g/l TiCN (thí nghiệm
số 2, 3, 5) thấy rằng hàm lượng các hạt TiCN được đồng kết tủa vào trong lớp mạ có
giá trị đáng kể khi nồng độ ban đầu ~ 10 g/l. So sánh các kết quả của thí nghiệm 4 và 6
trong bảng 4 cho thấy sự có mặt của gia cường là TiCN phụ thuộc vào độ dày lớp mạ:
độ dày lớp mạ tăng từ 7 - 20 μm tương ứng với phần trăm về khối lượng tăng từ 0,07 -
1,20 %. Dữ liệu trong bảng 4 còn cho biết rằng chỉ một lượng rất nhỏ của TiCN cũng
làm tăng độ cứng của lớp mạ Cr. Với nồng độ 10 g/l độ cứng đạt giá trị khá cao 1200
HV.

Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đối với độ cứng tế vi của lớp mạ Cr và composit Cr
- TiCN cũng được chỉ ra trong dữ liệu bảng 4. Sau khi ủ nhiệt 6 h ở 200
0
C độ cứng tế
vi thay đổi không đáng kể. Độ cứng tế vi giảm nhanh xảy ra trong cả lớp mạ Cr và Cr -
TiCN sau khi ủ ở 600
0
C trong 6 h. Điều này có thể được kết luận là do một quá trình
tái kết tinh trong lớp mạ crôm xảy ra khi mẫu được ủ ở nhiệt độ trên 300
0
C [38].
So sánh các ảnh bề mặt các lớp mạ trên hình 4 có thể thấy sau quá trình ăn mòn
thì bề mặt của lớp mạ crôm thường bị ăn mòn ngày càng nhanh (xuất hiện các vết nứt
rộng hơn) trong khi đó bề mặt của lớp mạ composit chứa TiCN thì hầu như không bị
ảnh hưởng. Lớp mạ composit này có tính chống ăn mòn rất tốt.

Bảng 4: Mạ composit Cr -TiCN và các thông số. C
dp
- Nồng độ của bột TiCN trong
dung dịch điện phân. V
Cr
- Tốc độ điện kết tủa Cr - TiCN (ở nhiệt độ 50
0
C và mật độ
dòng 40 A/dm
2
). G
dp
- Phần trăm về khối lượng của các hạt TiCN trong lớp mạ. h -
Độ dày lớp mạ [38].

Thí
nghiệm
C
dp

(g/l)
V
Cr

(h)
h
(m)
G
dp

(%)
HV
(ban đầu)
HV (sau khi ủ nhiệt 6 h)
200
0
C
600
0
C
1
0
0,65
10

0
980
900
770
2
2
0,48
10
0,03
1100
1060
700
3
5
0,45
10
0,03
1180
1080
650
4
10
-
5
0,07
-
-
-
5
10

-
10
0,29
1200
1200
680
6
10
0,41
20
1,20
1200
1250
700

27


Hình 4: Hình ảnh bề mặt lớp mạ crôm: a - c không có hạt TiCN, d - f có hạt TiCN.
Các ảnh là bề mặt các lớp mạ ban đầu (a và d ), sau khi ngâm trong dung dịch sunfat
24 giờ (c và e ) và sau khi ngâm trong dung dịch 144 giờ [38].


1.4.3. Lớp mạ composit của Cr với bột TiO
2
và bột MoO
2


Surviliene và các đồng nghiệp [37] đã tiến hành nghiên cứu lớp mạ crôm có gia

cường hai ôxit MoO
2
và TiO
2
. Việc nghiên cứu các lớp mạ composit này được tiến
hành trong hai dung dịch mạ khác nhau, dung dịch mạ A bao gồm 120 g/l ôxit crôm
CrO
3
và thêm 2 g/l Lemida Ch - 3 (một hỗn hợp của các muối sunfat và flosilicat),
dung dịch B (bình thường) 250 g/l CrO
3
và 2,5 g/l của axít sunfuric. Sau đó thêm vào
hai bể mạ từng lượng nhỏ huyền phù của MoO
2
, TiO
2
ở trạng thái phân tán cao.