NGHIÊN CỨU ẢNH HỞNG CỦA CHẾ ĐỘ KHUẤY ĐẾN CHẤT LỢNG MẠ COMPOSITE CHROME

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
************

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

**********

THUYẾT MINH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGUYỄN TIẾN TÀI

NGHIÊN CỨU ẢNH HỞNG CỦA CHẾ ĐỘ KHUẤY
ĐẾN CHẤT LỢNG MẠ COMPOSITE CHROME
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU ẢNH HỞNG CỦA CHẾ ĐỘ KHUẤY
ĐẾN CHẤT LỢNG MẠ COMPOSITE CHROME
NGỜI HD KHOA HỌC : PGS.TS.NGUYỄN ĐĂNG BÌNH
HỌC VIÊN
: NGUYỄN TIẾN TÀI
LỚP
: CHK10
CHUYÊN NGÀNH
: CHẾ TẠO MÁY
NGÀY GIAO ĐỀ TÀI
:
NGÀY HOÀN THÀNH :

KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC
NGỜI HD KHOA HỌC: PGS.TS.NGUYỄN

NGỜI HỚNG DẪN

HỌC VIÊN

ĐĂNG BÌNH

HIỆU TRỞNG DUYỆT

Thái Nguyên – 2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

-1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

-2




LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Phần mở đầu

4

2.1. Mạ tổ hợp crôm

37

Chƣơng I: Tổng quan về mạ điện

9

2.2. Quá trình tạo thành lớp mạ tổ hợp

38

1.1. Cơ sở chung

9

2.3. Sơ đồ mạ tổ hợp crôm

38

1.2. Cơ chế mạ

16

2.4. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mạ tổ hợp crôm

39

1.3. Thành phần dung dịch và chế độ mạ

17

2.5. Ảnh hưởng của chế độ khuấy đến quá trình hình thành lớp mạ

39

Chƣơng II: Ảnh hƣởng của chế độ khuấy trong mạ composite chrome

1.3.1. Ion kim loại mạ

17

2.5.1. Sơ đồ 1: Khuấy kiểu phun dung dịch từ trên xuống

39

1.3.2. Chất điện ly

17

2.5.2. Sơ đồ 2: Khuấy theo pp bơm, sục dung dịch từ trên xuống

41

1.3.3. Chất tạo phức

18

2.5.3. Sơ đồ 3: Khuấy bằng cánh quạt

42

1.3.4. Phụ gia hữu cơ

18

2.5.4. Sơ đồ 4: Khuấy bằng cơ khí

43

1.3.5. Mật độ dòng điện catốt Dc

19

2.5.5. Sơ đồ 5: Khuấy bằng từ

43

1.3.6. Khuấy

20

2.5.6. Kết luận

44

1.4. A nốt

21

Chƣơng III: Thiết kế hệ thống khuấy

45

1.5. Mạ Crôm

22

3.1. Tính toán thuỷ lực đường ống

45

1.5.1. Các loại lớp mạ crôm

23

3.1.1. Lý thuyết tính toán

45

1.5.2. Đăc điểm của quá trình mạ crôm

25

3.1.2. Tính toán thuỷ lực đường ống hút

46

1.5.3. Cấu tạo và tính chất lớp mạ crôm

26

3.1.3. Tính toán thuỷ lực đường ống đẩy

48

1.5.4. Các dung dịch mạ crôm

27

3.1.4. Tính công suất bơm

49

27

3.2. Mô hình hệ thống khuấy

49

2-

a. Mạ crôm từ dung dịch có anion SO 4
b. Mạ crôm từ dung dịch có anion F

2-

c. Mạ crôm từ dung dịch có anion SO 4 và SiF6
d. Mạ crôm từ dung dịch có tetracronat

2-

30

3.2.1. Tính toán hệ thống khuấy

50

31

3.2.2. Thiết kế

50

32

3.3. Kết luận

52

1.5.5. Mạ crôm đen

33

Chƣơng IV: Tiến hành thí nghiệm để xác định ảnh hƣởng chế

53

1.5.6. Mạ crôm xốp

34

khuấy đến chất lƣợng lớp mạ

1.5.7. Kết luận

35

4.1.Kế hoạch thực nghiệm đối xứng

1.6. Mạ composite

36

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

-3



53

4.1.1.Kế hoạch trung tâm hợp thành

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

-4

53

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

4.1.2.Trung tõm hp thnh trc giao

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

54

4.2. Ch m

58

4.3.Quỏ trỡnh thớ nghim

58

4.3.1. Thớ nghim ln 1

59

PHN M U
I. Tớnh cp thit ca ti
M composite ú l lp m in bỡnh thng nhng trong ú cu to cỏc
ht cc nh ca mt hay vi cht, nhng ht ny ng kt ta t mt dung dch

4.3.2. Thớ nghim ln 2

60

4.3.3. Thớ nghim ln 3

60

4.3.4. Thớ nghim ln 4

60

4.3.5. Thớ nghim ln 5

60

4.3.6. Thớ nghim ln 6

61

4.3.7. Thớ nghim ln 7

61

Cỏc lp m composite khụng ch cú cỏc tớnh cht ca cỏc phi kim loi nh

4.3.8. Thớ nghim ln 8

61

bn hoỏ hc cao, cng cao, tớnh chu mi mũn cao.

4.3.9. Thớ nghim ln 9

62

Vi s phỏt trin ngy cng mnh m ca khoa hc k thut núi chung v

4.4. Kt lun

62

c bit l tớnh cht b mt núi riờng, ó gúp phn vo vic nghiờn cu v ch

Chng V: Kt lun chung v hng tip theo ca ti

63

to nhiu b mt chi tit mỏy theo yờu cu ca cụng ngh cao. Mt trong nhng

huyn phự. Huyn phự c to ra bng cỏch trn ln mt lng bt xỏc nh
vo cht in phõn m kim loi. Cỏc cht bt cú kớch thc ht cựng kớch c vi
ht tinh th, dao ng trong khong 0,01 n 20m s ng kt ta cựng kim
loi m v phõn b ng u trong ton th tớch m nhng ht cho vo l nhng
ht cú rn cao, khú núng chy, bn v phng din hoỏ hc cng nh c hc.

Ti liu tham kho

ng dng mang tớnh ph bin trong lnh vc to ra lp m trờn b mt chi tit

Ph lc

mỏy nhm gim ma sỏt, tng kh nng chng mũn trờn b mt tip xỳc, nõng cao
tớnh n nh v cu trỳc to nhit cao. Vi nhng b mt cú yờu cu cao v cụng
ngh, vic ch to khú khn thỡ ng dng ú l mt trong nhng gii phỏp mang
tớnh t phỏ thỡ m composite Chrome l mt phng phỏp nh vy.
Nghiờn cu trong v ngoi nc: Nm 1929 C.G Fink v J.D Prince thu
c lp m t hp Cu trong dung dch axớt cú cha cỏc ht Grafit. Nm 1939
Bajmakov ó thu c lp m t hp vi s ng kt ta ca cỏc ht phi kim
loi. Trong cỏc nm sau ú nhiu tỏc gi ó to ra lp m Niken vi s kt ta
ca pha th hai nh: AL2O3, SiO2, TiC, TiO2,WC. trong nc cú ti cp
nh nc nghiờn cu v m t hp do PGS.TS. Nguyn ng Bỡnh ch trỡ.
Lp m composite chrome cú nhng tớnh cht ca lp m in bỡnh
thng nh tớnh dn nhit, dn in, chu mi mũn, ngoi ra nú cũn cú tớnh cht
ca phi kim loi nh cng cao, tớnh chu n mũn cao, chu mũn cao. Trong

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

-5



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

-6




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

quỏ trỡnh m composite cỏc ht ca pha th hai c a n b mt catt nh
s in ly v nh s khuy trn dung dch. Quỏ trỡnh khuy to ra vn tc ca
cỏc ht n b mt catt, nu vn tc ny phự hp s to iu kin cho quỏ trỡnh

Chuyên ngành Công nghệ CTM

- Nghiờn cu c s lý thuyt v hỡnh thnh lp m v cỏc hin tng xy
ra.
- Nghiờn cu nh hng ca ch khuy n cht lng lp m

bỏm dớnh hỡnh thnh lp m, nu vn tc quỏ ln hay quỏ nh s gõy nh

composite Chrome.

hng xu n cht lng lp m.

Chng 3: Thit k h thng khuy

í ngha ca khuy:
Khuy tng chuyn ng tng i gia catt v dung dch nờn c
phộp dựng mt dũng in catt cao hn, tc m s nhanh hn, ngoi ra nú
cũn lm cho bt khớ hydro d tỏch khi b mt in cc, san bng pH v nhit
trong ton khi dung dch cng nh ti ni gn in cc, nú giỳp cỏc ht ca pha
th hai ng u trong dung dch v chuyn ng n b mt catt (nht l khi
cỏc ht ca pha th hai l trung tớnh v cú trng lng riờng ln).

Tớnh toỏn thit k h thng khuy theo nguyờn lý hỳt, sc dung dch
cho b m composite th tớch 0,4m3
Chng 4: Tin hnh thớ nghim xỏc nh nh hng ch khuy
n cht lng lp m
Chng 5: Kt lun v hng nghiờn cu tip theo ca ti
III.i tng v phm vi nghiờn cu

Cú th núi rng s phỏt trin mnh m ca cụng ngh b mt, ó gúp phn

Tỡm hiu s nh hng ca ch khuy n cht lng m composite

to lờn s linh hot v hiu qu trong lnh vc c khớ ch to. Trong vic to ra

Chrome c th l: Mi quan h gia ch khuy n cht lng m

b mt chi tit ỏp ng cụng ngh cao thỡ m composite Chrome l mt trong

composite Chrome, ch khuy v cht lng lp m.Vic thớ nghim c

nhng phng phỏp in hỡnh.

tin hnh vi cỏc iu kin:

Thc t m composite Chrome l phng phỏp ang c ng dng trong

- H thng dõy truyn m composite.

sn xut ng c mỏy bay, ng c tuabin khớ hin i, cụng nghip ụtụ, v tr

- Vt liu: thộp 9XC, Y8A (tụi t HRC 60)

v ht nhõn.

- Vt liu lm in cc: chỡ.

Vỡ vy mt trong nhng vn cn c nghiờn cu cú th khai thỏc

- i tng thớ nghim: nh hng ca ch khuy n cht lng lp m.

hiu qu hn vic s dng m composite Chrome l : Nghiờn cu nh hng ca

IV. Phng phỏp nghiờn cu

ch khuy n cht lng m composite Chrome.

Dựng phng phỏp nghiờn cu lý thuyt kt hp vi nghiờn cu thc

II. Ni dung nghiờn cu

nghim.

Xut phỏt t ti nghiờn cu, ngoi phn m u, kt lun chung v

- Thớ nghim m kim chng c s lý thuyt v mi quan h gia

cỏc ph lc lun vn ny cú ni dung sau:

ch khuy n cht lng lp m.

Chng 1: Tng quan v m in.

- Thc nghim xõy dng cỏc hm toỏn hc biu din mi quan h

Nghiờn cu tng quan v m in.
Chng 2: nh hng ca ch khuy trong m composite Chrome.

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

-7

- Nghiờn cu lý thuyt v quỏ trỡnh hỡnh thnh lp m composite.



gia ch khuy n cht lng lp m.
V. í ngha khoa hc v ý ngha thc tin ca lun vn
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

-8




LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

1. Ý nghĩa khoa học
Thiết kế, chế tạo hệ thống khuấy để mạ thành công lớp mạ composite
nền chrome. Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ khuấy đến chất lượng lớp mạ
từ đó đưa ra chế độ khuấy phù hợp để đạt được lớp mạ có chất lượng cao, tính
kinh tế cao là rất cần thiết để triển khai công nghệ mạ composite ở Việt Nam.
2. Ý nghĩa thực tiễn
Trong công nghiệp, mạ thường dùng để mạ các bề mặt chi tiết chìu mài

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS.Nguyễn
Đăng Bình - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên trong suốt quá trình
làm luận văn.

mòn và phục hồi các chi tiết do bị mài mòn, vì vậy ứng dụng công nghệ mạ

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô Giảng viên trường

composite nền Chrome đem lại hiểu quả kinh tế lớn, khi mạ composite với chi

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Xin cảm ơn tập thể cán bộ

tiết mới có thể tăng độ bền lên 1,5 đến 2 lần.

Trường Cao đẳng Cơ khí - Luyện kim đã tạo điều kiện tốt nhất cho Tôi trong
quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tôi cũng xin cảm ơn sự động viên và
đóng góp ý kiến quý báu của các bạn đồng nghiệp đã giúp cho tôi hoàn thành
luận văn này.
Thái Nguyên – 11/2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

-9



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 10




LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

được hình thành khi vật liệu không tan ở dạng hạt mịn được đưa vào bể mạ

CHƢƠNG I

TỔNG QUAN VỀ MẠ ĐIỆN

của quá trình mạ thông thường. Trong quá trình điện phân các hạt mịn sẽ
tham gia vào lớp mạ cùng với kim loại nền và hình thành lớp mạ composite.

1.1. Cơ sở chung
- Mạ composite ứng dụng rộng rãi trong động cơ máy bay, động cơ
tuabin khí hiện đại, công nghiệp ôtô, vũ trụ và hạt nhân, được dùng trong
nhiều ngành công nghệ khác nhau để chống ăn mòn, phục hồi kích thước,
trang sức, chống mòn, tăng cứng, phản quang, dẫn nhiệt, thấm dầu và dễ

Để chuẩn bị cho mạ composite các hạt cứng cần được giữ lơ lửng trong dung
dịch điện phân nhờ khuấy bằng cơ khí, cơ học, từ tính và dòng chảy. Mạ
composite có thể mạ trên tất cả các nền vật liệu mà mạ điện thực hiện được.
Chiều dày của lớp mạ phụ thuộc vào kích cỡ của hạt, bản chất của hạt và bản
chất của kim loại mạ.

hàn...
- Quá trình mạ composite đơn giản, kinh tế, có thể hình thành trên vật
liệu nền có thể là kim loại hoặc hợp kim, đôi khi còn là chất dẻo, gốm sứ hoặc

- Các kim loại mạ thường dùng mạ với hạt là: Co, Cu, Au, Cr, Fe, Pb,
Ni, Zn và hợp kim của chúng. Các hạt thường sử dụng đưa vào lớp mạ là:
- Carbides – Ti, Ta, Si, W, Zr, B, Ni

vật liệu composite. Lớp mạ cũng như vậy ngoài kim loại và hợp kim ra nó

- Nitrides – B, Si

còn có thể là composie của kim loại - chất dẻo hoặc kim loại - gốm…Mạ

- Borides – Ti, Zr, Ni

composite – lớp mạ trên bề mặt chi tiết có sự tham gia của kim loại và các hạt

- Sulfides – Mo, W

cứng nhằm giảm ma sát, tăng khả năng chống mòn hoặc ăn mòn trên bề mặt

- Graphite, Mica, PTFE và kim cương.

tiếp xúc. Các hạt cứng nhỏ mịn, phân bố trong cấu trúc của lớp mạ tạo lên
các tính chất cơ lý đặc biệt, nâng cao tính ổn định về cấu trúc ở nhiệt độ cao
hơn. mạ composite có thể thực hiện trên bất cứ chi tiết có hình dáng phức tạp
nào và có thể đảm bảo độ chất lượng mạ mà không cần thiết bị rất hiện đại.
Mạ composite có thể chia thành năm nhóm:

- Mạ composite hạt mịn trên nền kim loại được ứng dụng trong việc
nâng cao khả năng chống mòn, cào xước, của kim loại hay hợp kim (Ni +
SiC, Pb + TiO2), tăng khả năng chống ăn mòn bằng cách sử dụng mạ Cr cỡ
micro không liên tục trên thép mạ composite nền Niken (Ni + Al2O3), tạo lớp
mạ giảm ma sát (MoS2 với Ni hoặc Cu), tăng độ bền ở nhiệt độ cao (Ni +

- Mạ composite hạt mịn trên nền kim loại.
- Mạ composite sử dụng sợi ứng lực trên nền kim loại.
- Mạ composite Electroless.

Al2O3), tạo ra lớp mạ sử dụng trong công nghiệp hạt nhân (Ni + Pu, Ni +
UO2).
- Mạ composite có thể thực hiện trên các thiết bị điện phân thông

- Mạ composite lớp và thớ.

thường, không đòi hỏi các thiết bị hiện đại, đắt tiền vì thế có thể triển khai

- Mạ composite quang học.
Trong số năm nhóm trên thì mạ composite hạt mịn trên nền kim loại
đang được sự quan tâm nghiên cứu ở nước ta. Lớp mạ composite ở dạng này

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 11



nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam.
- Tuy nhiên chọn vật liệu nền và mạ vào còn phụ thuộc vào trình độ và
năng lực công nghiệp, vào tính chất cần có ở lớp mạ và vào giá thành. Xu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 12




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

hng chung l dựng vt liu r tin, sn cú cũn vt liu m t, quý him

+ Ngun in mt chiu, thng dựng chnh lu

hn, nhng ch l lp mng bờn ngoi. M l quỏ trỡnh in kt ta kim loai

+ Ion kim loi Mn+ trong dung dch trong b mt Catt (vt m) thc

lờn b mt nn mt lp ph cú tớnh cht c, lý, hoỏ.ỏp ng c yờu cu

hin phn ng tng quỏt v sau thnh kim loi M kt ta trờn vt m :
Mn+ + ne

mong mun. Tuy nhiờn ch cú nhng cụng ngh m no tht n nh trong
mt thi gian di luụn cho sn phm cú tớnh cht nh nhau mi c dựng

M

( 1.1)

n+

M cú th dng iụn hydrat hoỏ.
Vớ d: Ni2+.nHO, hoc dng iụn phc [ Au(CN)2].

vo nhu cu sn xut.
- Mt khỏc khi cụng ngh m tt vn phi duy trỡ ỳng cỏc yờu cu vn
hnh, bi vỡ mi bin ng v nng v mt dũng in, nhit , ch

+ Ant thng l kim loi cú cung lp m, khi ú phn ng ant chớnh
l s ho tan nú thnh iụn M+ i vo dung dch :

cụng ngh vt quỏ gii hn cho phộp u lm thay i tớnh cht lp m v
cú th s khụng t c yờu cu na.

Mn+

M + ne

(1.2)

- Nu khụng ch cỏc iu kin in phõn nh th no ú cho hiu

- Cỏc thnh phn chớnh ca mt b m in (Hỡnh 1.1) gm :
+ Dung dch m gm cú mui dn in, ion kim loi s kt ta thnh lp
m, cht m, cỏc ph gia.

sut dũng in ca hai phn ng (1.1) v (1.2) bng nhau thỡ nng ion Mn+
trong dung dch s luụn thay i. Mt s trng hp phi dựng ant tr
(khụng tan), nờn iụn kim loi c nh k b sung dng mui vo dung
dch, lỳc ú phn ng chớnh trờn ant ch l gii phúng ễxy.

-

+

- cho quỏ trỡnh m c thnh cụng phi: gia cụng ỳng k thut

5
ne

cho catt, chn ỳng vt liu ant, thnh phn dung dch m, mt dũng

ne
Nguồn một chiều

Anot 3
Chuyển dich Ion

in v cỏc iu kin in phõn khỏc .
Lớp mạ

- Lp m composite: l lp m kim loi cú cha cỏc ht rn nh v

Catot 2

phõn tỏn nh Al2O3, WC,SiC. Cr3C2, TiO2,SiO2,TiC,Cr3N2,MoS2, kim cng,

Bể mạ

graphit,Cỏc ht ny cú ng kớnh 0,5 -5 m v chim 2-10 % th tớch
dung dch, khuy mnh trong khi m chỳng bỏm c hc, hoỏ hc hay in
hoỏ lờn catụt ri dn vo lp m. Khi lng kim loi m in kt ta lờn din

Hỡnh 1.1 S thit b m

tớch S cú th tớnh da theo nh lut in Faraday :

+ Catt dn in, chớnh l vt cn c m.

m = S.Dc.t.H.C

+ Ant dn in, cú th tan hoc khụng tan.

(g)

Trong ú:

+ B cha bng thộp, thộp lút cao su, polyprotylen, polyvinyclorua, chu
c dung dch m.

S - din tớch m ( dm2)
Dc- mt dũng in catot ( A/dm2)

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 13



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 14




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

t - thi gian m (t)

b m, v ch thu ng ca dung dch. Vỡ vy mun iu khin cht

H- hiu sut dũng in (%)

lng lp m phi khng ch ng thi c dung dch m ln cỏch thc m,

C - ng lng in hoỏ ca iụn kim loi m ( g/Ah)

trong di ú s cho lp m t cht lng tt: búng, khụng gai nhỏm, cu trỳc

- Mt s kim loi cho nhiu iụn hoỏ tr khỏc nhau nờn cú giỏ tr ng

ng u. ỏnh giỏ mt dung dch m tt xu n õu phi lm thớ

lng tng ng khỏc nhau. Vớ d ng t dung dch axit, tn ti dng

nghim so sỏnh trong nhng bỡnh th quy nh sn, thụng dng nht l bỡnh

mui n, iụn ng cú giỏ tr +2, nờn C tng ng l 1,186 g/Ah, trong khi

Hull.

ng t dung dch Xyanua kim, tn ti dng mui phc, iụn ng cú hoỏ

- Mt s yờu cu quan trng l lp m phi ng u trờn ton b chi

tr +1, nờn C tng ng l 2,372 g/Ah.Vỡ vy cựng mt lng in c

tit. Vỡ vy yờu cu phi m bo mt dũng in bng nhau trờn ton b b

dựng cho phn ng kt ta thỡ ion kim loi no cú trng thỏi oxi hoỏ thp hn

mt ca chi tit. Cú th s dng cỏc phng phỏp sau lm ng u mt

s m nhanh hn.

dũng in:

- Hiu sut dũng in H ph thuc rt nhiu vo tng loi dung dch

+ Dựng ant ph (bng titan, titan m bch kim, kim loi m) cú hỡnh

m. a s dung dch m cú 0,9
dng c bit, t vo dung dch ti cỏc v trớ thớch hp tng mt dũng

H rt thp, thng l 0,005 < H < 0,2 .Phn ng ph hay gp nhiu nht trờn

in cc b trờn catt nhng im vn cú mt dũng in rt thp (khe,

+

catt l do s phúng in ca iụn H gii phúng hyro.

hc, l )

- T (1.3) cú th suy ra cỏc tớnh tc m ( /t) hay chiu dy lp m ( ).
Vớ d: Chiu dy lp m s tớnh c nh sau :


Trong ú: -

100.Dc.t.C.H



+ Ch cú xu hng m p quỏ dy hoc mt dũng in quỏ cao
(chỏy) cn phi t thờm cỏc catt ph (catot gi) hay t cỏc tm chn cỏch
in b trớ li ng in i trong dung dch.

(m)

Nhng iu ny ph thuc rt nhiu vo kinh nghim v s khộo lộo

chiu dy trung bỡnh ca lp m (m)

ca ngi th. Tuy nhiờn mi dung dch u cú th cho lp m dy u n

-

trng lng riờng ca kim loi m ( g/cm3)

mc nht nh. Mc ny c gi l kh nng phõn b ca dung dch

Dc -

mt dũng in ( A/dm2)

ú v c o bng bỡnh Haring -Blum (Hỡnh 1.2)

t -

thi gian m (h)

C -

ng lng in hoỏ kim loi m (g/Ah)

H -

hiu sut dũng in (%)

- Cht lng ca lp m ph thuc ng thi v tng hp vo nhiu
yu t nh : nng dung dch v tp cht, cỏc ph gia búng, san bng, thm
t, pH, nhit , mt dũng in, hỡnh dng ca vt m, ca ant, ca

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 15



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 16

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

Hình 1.2 Bình Haring- Blum đo khả năng phân bố dung dịch mạ
Anèt

Catèt 1

Catèt 2

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

catốt cho độ nghiêng Tafel lớn hơn (E/logD lớn hơn). Nhiều chất san bằng,
chất bóng có tác dụng làm cho lớp mạ dày đều trong phạm vi nhỏ (vi mô).
- Sự cạnh trang của các phản ứng điện cực: Tuy việc thoát khí Hydro có
gây ra nhiều phiền toái nhưng điều đó lại làm tăng khả năng phân bố. Khi mạ
cho thấy hydro chỉ thoát ra ở những điểm nào trên trên bề mặt catốt có hiệu

l2

l1

điện thế cao. Do Hydro thoát ra nên đã tiêu tốn một phần dòng điện lẽ ra là để

thoát kim loại: kết quả là lớp mạ trở nên dày và đều hơn.
Vậy các thông số chính ảnh hưởng tới khả năng phân bố là thành phần
dung dịch (nồng độ trong dung dịch, chất tạo phức, pH, phụ gia) nhiệt độ và
- Hai catốt được đặt ở phía của một anốt với những khoảng cách l1 và l2

mật độ dòng điện.
Về nguyên tắc nên chọn dung dịch có hiệu suất dòng điện cao và thiết

khác nhau rõ rệt và tiến hành điện phân.Trọng lượng kim loại mạ lên hai catốt
m1 và m2 cũng sẽ khác nhau, vì thế điện thế rơi DR đến hai catốt là không giống
nhau, điện thế trên catốt 1 thấp hơn nên lượng kim loại kết tủa của nó sẽ ít hơn.

kế bể mạ sao cho điện thế yêu cầu là nhỏ nhất. Tuy nhiên trong kỹ thuật mạ
điện. Năng lượng điện dùng cho điện phân thường nhỏ hơn năng lượng dùng
để đun nóng, để chạy các môtơ, để chuẩn bị các bề mặt lúc đầu…rất nhiều.

Công thức Field thường dùng để tính khả năng phân bố (Pb) của dung dịch là

Để mạ dày 10 m cho 10cm2 chỉ cần một điện lượng là 1- 10 C (tức là 0,28.103

:
PB =100(k.K)/(k+K+-2)

(%) (1.6)

Ah). Vì vậy hiệu suất dòng điện không quan trọng như nhiều công nghệ điện

phân khác. Nhưng chất lượng lớp mạ phải được đặt lên hàng đầu cho dù có
tốn kém và mất nhiều công.

Trong đó: k= l1/l2 và K= m1/m2
- Theo công thức này, khả năng phân bố (PB) có các giá trị giữa +

Mạ điện nhiều khi phải dùng đến các dung dịch kim loại nặng, kim loại

100% (tốt nhất) và -100% (xấu nhất).

chuyển tiếp có nồng độ cao, các hợp chất Xyanua…Để bảo vệ môi trường nên

Những yếu tố quyết định khả năng phân bố của một dung dịch mạ là:

cố gắng hạn chế sử dụng các dung dịch quá độc hại, mặt khác các xưởng mạ

- Độ dẫn điện của dung dịch: điện thế rơi DR gây ra sự khác nhau về

phải có bộ phận đẻ xử lý nước thải để thu lại các ion kim loại và các chất độc

điện thế trên mặt catốt có hình thức phức tạp, nếu độ dẫn điện cao thì DR sẽ

hại trước khi thải ra cống rãnh chung hoặc tái sử dụng. Xu hướng công nghiệp

bé, do tác độ điện kết tủa trở nên đồng đều hơn tại mọi thời điểm.

hiện nay là tìm ra cách thu hồi triệt để kim loại về lâu dài cần loại bỏ việc

- Độ nghiêng Tafel của phản ứng kết tủa: cho ta thấy có sự thay đổi điện

dùng chung hoá chất rất độc hại như Cr

6+

, Cd kim loại và ion xyanua, kể cả

thế thì tốc độ mạ sẽ thay đổi ít hơn ở quá trình mạ có độ nghiêng Tafel lớn.

một số phụ gia hữu ích có tính độc hại cũng như vậy.

Thực nghiệm cho thấy dung dịch phức và dung dịch có phụ gia hấp thụ lên

1.2. Cơ chế mạ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 17



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 18




LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

- Cơ chế mạ composite là do va chạm cơ học của các hạt trong quá trình

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

1.3. Thành phần dung dịch và chế độ mạ

khuấy đẩy các hạt về phía catốt; tương tác tĩnh điện của các hạt điện cực kim

Dung dịch mạ giữ vai trò quyết định về năng lực mạ (tốc độ ,chiều dày

loại hay điện ly; đồng lắng đọng các hạt bằng cơ chế liên kết hoá học với điện

tối đa, mặt hàng mạ…) và chất lượng mạ, cho nên phải dùng loại mạ hoá chất

cực, hay hai giai đoạn hấp thụ.

do các hãng chuyên gia sản xuất và cung cấp vật tư riêng cho ngành mạ mới

- Hiệu quả của catốt là rất quan trọng trong việc xác định khả năng các

đảm bảo được yêu cầu trên. Dung dịch mà thường là một hỗn hợp khá phức

hạt cứng có tính trơ có thể tham gia vào lớp mạ. Nếu tốc độ mạ quá nhanh các

tạp gồm ion kim loại mạ, chất điện ly (dẫn điện) và các chất phụ gia nhằm

hạt cứng khi đến catốt sẽ bị bật ra. Độ giảm hiệu điện thế trong quá trình mạ

đảm bảo thu được lớp mạ có chất lượng và tính chất mong muốn. Dưới đây sẽ

điện (0,1 – 0,3 V/cm) vẫn quá thấp để tạo nên cơ chế lắng đọng của các hạt

xem xét vai trò của từng chất.

cứng và vì thế việc khuấy dung dịch điện phân là rất cần thiết để đẩy các hạt

1.3.1 Ion kim loại mạ

cứng va chạm và gắn vào bề mật catốt và sau đó tham gia vào lớp mạ.

Trong dung dịch nó tồn tại ở dạng ion đơn hidrat hoá hoặc ion phức

- Cơ chế các hạt cứng tham gia vào lớp mạ:

nhưng nói chung là có nồng độ lớn, cỡ 1-3 mol/l. Lý do là để tăng giá trị của

+ Giai đoạn 1: Sự dịch chuyển các hạt lơ lửng đến bề mặt catốt, chế độ

dòng điện giới hạn Dgh, tạo điều kiện nâng cao hơn dải mật độ dòng điện thích

và cường độ khuấy và dạng catốt ảnh hưởng tới quá trình hình thành một lớp

hợp Dc cho lớp mạ tốt. Dung dịch đơn thường dùng để mạ với tấc độ cao cho

các hạt cứng đồng đều tại bề mặt phân cách giữa catốt và dung dịch điện

các vật có hình thù đơn giản, còn dung dịch dùng cho trường hợp cần có khả

phân. Các hạt cứng được giữ lơ lửng nhờ khuấy.

năng phân bố cao để mạ cho vật có hình dạng phức tạp.

+ Giai đoạn 2: Các hạt cứng va chạm vào catốt. Một số hạt bị bật ra,

1.3.2. Chất điện ly

một số hạt có thể bám lại vì năng lượng động học vừa bằng năng lượng hấp

Nhiều chất điện ly được đưa vào dung dịch với nồng độ cao để tăng tấc

thụ của kim loại khi va chạm. Do nhám bề mặt kim loại mạ trên catốt các hạt,

độ dẫn điện cho chúng. Các chất này có thể kiêm thêm vai trò chất đệm,

các hạt có thể tiếp tục nằm ở trạng thái tiếp xúc với catốt trong một khoảng

khống chế pH luôn ổn định, cho dù hydro hay oxi thoát ra có làm thay đổi độ

thời gian ngắn.

axit ở sát các điện cực đi nữa. Vì thế độ pH lớn quá, hydroxit kim loại sẽ kết

+ Giai đoạn 3: Khi này các hạt ion bị hấp thụ trên hạt cứng gần mặt

tủa, lẫn vào lớp mạ. Điều này đặc biệt khó khăn cho các trường hợp mạ các

phân cách hạt cứng và catốt có thể bị giảm đi, nhờ đó tạo nên liên kết giữa hạt

kim loại có tính xúc tác thoát hydro và dễ bị thuỷ phân (như Ni chẳng hạn).

với kim loại bề mặt catốt. Sự lựa chọn hình dáng của catốt, vị trí, điện thế và

Điều đó giải thích tại sao trong dung dịch mạ Niken có chứa axit boric. Khi

các cầu nối ion. Catốt thay đổi từ vị trí thẳng đứng sang vị trí nằm ngang,

dung dịch có độ pH > 2 thì hầu như hydro rất khó thoát ra nên hiện tượng

0

nghiêng catốt đi một góc 5 cũng làm tăng mức độ tham gia vào lớp mạ của

giòn Hydro hoặc sinh cac hydrua sẽ giảm đi rất nhiều.

các hạt cứng. Chế độ khuấy, kích thước của hạt, bản chất kim loại mạ và vị trí

1.3.3. Chất tạo phức

của catốt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 19



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 20

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Dựng phc cht m bo cho hiu in th kt ta tr nờn õm hn

Mt cht ph gia tuy cú th nh hng n nhiu tớnh cht ca lp m

nhm trỏnh hin tng t xy ra phn ng hoỏ hc gia catt v ion kim loi

nhng dung dch vn thng dựng ng thi nhiu ph gia vỡ cn n tỏc

m, nh trng hp m ng lờn st thộp :

dng tng hp ca chỳng. Cỏc ph gia ny thng c phõn loi nh sau :

2+

Cu + Fe

Cu + Fe

2+

- Cht búng: cht búng thng c dựng vi liu lng ln (vi ba g/l)

(1.7)

Phn ng ny cho lp m Cu rt xu, va xp va d bong. Nu cho

v cú th ln vo lp m khỏ nhiu. Chỳng cho lp m nhn, mn.

cht to phc vo lm cho in th oxy hoỏ - kh ca ng tr nờn ma hn

- Cht san bng: Cỏc cht ny cho lp m nhn, phng trong phm vi

ca st thỡ kh nng nhit ng xy ra phn ng (1.7) khụng cũn na. Phc

khỏ rng. Nguyờn nhõn l chỳng hp th lờn nhng im cú tỏc m ln

cht dựng thay th cng c dựng thay i nghiờng Tafel ca phn

lm gim tc ú xung. Vy l cỏc ph gia ny ó u tiờn hp ph lờn

ng kh kim loi nhm ci thin kh nng phõn b cho dung dch m. Cht

cỏc im lch l ch cú nng lng t do ln hn v lờn cỏc nh li l ch cú

to phc thụng dng nht trong cụng ngh m in l cỏc ion xyanua, hydro

tc khuch tỏn ln cỏc ph gia lờn ú, cỏc ph gia hp ph ny s lm gim

v sunfamat. Cht to phc cú vai trũ lm ho tan vỡ chỳng ngn cn c s

tc chuyn dch in t. Trong thc t, nhiu ph gia cú c tỏc dng ca

th ng ant.

cht búng v cht san bng.
- Cỏc bin i cu trỳc: Cỏc ph gia ny lm thay i cỏc cu trỳc lp

1.3.4. Ph gia hu c
Nhiu loi cht hu c c cho vo b m vi nng tng i thp

m v thm chớ cú th u tiờn nh hng tinh th hay u tiờn sinh ra kiu

nhm lm thay i cu trỳc, hỡnh thỏi v tớnh cht ca kt ta catt. La chn

mng tinh th no ú. Mt s cht c dựng to ra cỏc tớnh cht c bit

cht no v cỏch thc s dng ra sao phn ln da vo thc nghim. Chớnh

cho lp m (ng xut l do mng tinh th b xụ lch) nờn c gi l cht

bn thõn cht hu c ny hay sn phm ca phn ng in cc ca chỳng ó

gim ng xut .

cú nhng tỏc ng núi trờn. ú l iu khụng d dng tr li mt cỏch rnh

- Cht thm t: Cht ny c cho vo thỳc y to cỏc bt khớ, bt

rt cho mi trng hp.Tuy nhiờn vn cú th khỏi quỏt nhng iu cú liờm

hydro mau chúng tỏch khi b mt in cc. Thiu chỳng, bt khớ, nht l hidro

quan n vic s dng ph gia ny nh sau: Cỏc cht hu c thng dựng cú

sinh ra t phn ng ph s gõy r v giũn hydro do chỳng thm vo kim loi.

kh nng hp ph lờn b mt catot, v cú trng hp cht hu c b gi li

1.3.5. Mt dũng in catot Dc

trong kt ta, c bit l khi m cỏc kim loi cú nng lng b mt ln (im

- Lỳc ang m, mt dũng in gi vai trũ rt quan trng. Nu mt

núng chy cao). Nhiu cht cng lm tng quỏ in th kt ta v thay i

dũng in thp, tc chuyn i in t trong cỏc phn ng in cc s

nghiờng Tafel. iu ny cú th l do cn phi chuyn in t qua lp hp th

nh, cỏc nguyờn t mi hỡnh thnh cú thi gian gia nhp cú trt t vo

hoc do s hỡnh thnh phc cht trờn b mt in cc.

mng tinh th, vỡ vt mng li v cu trỳc tinh th c duy trỡ, khụng b
bin i, quan sỏt bng hin vi in t v nhiu x in t cho thy rừ iu
ú.

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 21



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 22




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Khi tng mt dũng in lờn, tc phúng in nhanh, cỏc nguyờn t

- Tuy nhiờn khuy phi luụn kốm theo lc dung dch loi b ht

kim loi sinh ra t, khụng kp ra nhp vo v trớ cõn bng trong mng tinh

cn bn, trỏnh gõy h hng cho bựn cn vn lờn. Tt nht l lc liờn tc vỡ

th. Mt khỏc in th lỳc ú ln nờn nhiu mm tinh th mi c sinh ra.

dung dch sch s thun li rt nhiu cho vic sn xut v d t cht lng

Do vy m mng tinh th tr nờn mt trt t v c th hin ra l lp m cú

cao. M trong siờu õm cng cú tỏc dng nh khuy nhng tt hn nhiu.

nhiu lp, nhiu gn súng v nhiu khi a tinh. Nu tip tc tng mt

- Mt phng phỏp c bit khỏc l m bng dũng in i chiu,

dũng in lờn cao hn na, tỏc phúng in quỏ nhanh, lm cho lp ion kim

thng l dựng súng dng vuụng. Trong quỏ trỡnh m, vt m khụng phi

loi gn catt quỏ nghốo, quỏ trỡnh in cc lõm vo tỡnh trng b chi phi bi

luụn luụn c p vo liờn tc na, m cú lỳc c mc thnh ant theo

s khuch tỏn: nhng im li, mi nhn, c ion kim loi chuyn n d

mt tn s v thi gian nht nh, chớnh lỳc ho tan ant cỏc khuyt tt ca

dng hn, ng thi in th ri t cỏc im ny n ant li bộ hn, nờn ti

kt ta b mt i, b mt c i mi, nng ion gn in cc c

ú s c u tiờn phúng in, kt qu l kt ta s sn sựi hoc cú dng hỡnh

phc hi. Nhng iu ú cho phộp m vi mt dũng in cao hn m

nhỏnh cõy. Nu tng tip mt dũng in n ni khuch tỏn ion hon ton

vn ỏp ng c lp m nhn, kớn, ng xut nh, bỏm chc.

khụng kp cho quỏ trỡnh in cc thỡ kt ta thu c s l bt kim loi: Lp

1.4. Ant

m khụng c phộp sn sựi, nhỏm vỡ vy cú lp m t yờu cu buc phi

- Ant thng lm bng kim loi cú cựng loi vi lp m v chn

dựng di mt dũng in tng i thp. Hn na D c thp kim loi m d

cỏch s dng sao cho nng ion kim loi tng dung dch luụn luụn khụng

bt chc lp li ỳng kiu mng li ca kim loi nn (cu to epitaxy) v

thay i. Mun vy phi lm sao cho hiu sut dũng in ant v catt luụn

cho gn bỏm rt cao. Lp m rn, a tinh, rt bn, c dựng nhiu nht.

luụn khụng thay i. Mun vy phi lm sao cho hiu sut dũng in ca

1.3.6. Khuy

ant v catt phi bng nhau trong sut thi gian phc v ca ant.Trong

- Khuy tng chuyn ng tng i gia catt v dung dch nờn

sn xut ngi ta phi m bo cho ant khụng b th ng, ant phi luụn

c phộp dựng mt dũng in Dc cao hn, tc m s nhanh hn, ngoi

d tan v tan u, mun th din tớch b mt ant phi ln cú mt

ra nú cũn lm cho bt khớ hydro d tỏch khi b mt in cc, san bng pH v

dũng in ant nh, tc l gi ant nm trong vựng in th (ho tan)

nhit trong ton khi dung dch cng nh ti ni gn in cc.

hot ng. Ant dng bi, viờn dt, khuy ỏo, mnh nh.luụn np y trong

Cú th khuy bng cỏc cỏch:

gi tr bng titan, cho in tớch ant rt ln v mt dũng in ant nh

- Chuyn ng catt: cho catt u a theo chiu dc v chiu ng

v luụn thay i, ó ỏp ng c yờu cu ny. Ngoi ra cũn dựng cht to

quay catt, m trong thựng quay, catt l dõy, bng cho liờn tc chy qua

phc ngn cn s th ng hay ion halogen to ra cỏc l thng trờn

b m

mng oxi th ng lm cho ant tip tc c ho tan. Phi khng ch cỏc

- Chuyn ng dung dch: bng cỏch sc khớ vo b, bm tun hon

iu kin k thut ant to thnh cỏc ion cú hoỏ tr mong mun. Ant

dung dch ra vo b hay phun dung dch vo khe hp gia ant v catt.

phi c ch to sao cho khi ho tan ớt to thnh bựn cn nht, ớt tp cht

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 23



- 24




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

v khú b tan ró nht. Cỏc ant c sn sut cho riờng cỏc ngnh m nh

u l cỏc axit mnh.ng lng in hoỏ ca Cr3+ l 0,648g/Ah, ca Cr+6 l

viờn " niken carbonyl", " S- nike ", "R- rounds", cho m niken ỏp ng

0,324g/Ah.

c iu ú: din tớch b mt ln, d dng ho tan, ớt bựn cn.

- ng dng quang trng ca crụm in gii l : M crom trang sc rt

- Crụm b th ng mnh trong mụi trng axit sunfuaric nờn phi

mng trong h lp bo v, trang sc, m crụm bo v chng n mũn, l nõng

dựng ant tr trong m crụm, thng lm bng hp kim chỡ vi Sn, Sb,

cao bn mũn cho cỏc dng c cm tay, m crụm cng phc hi chi tit mỏy

Ag, cỏc nguyờn t ny lm tng c tớnh cho chỡ, gim quỏ th oxy trờn

b hao mũn

ant. Ngoi ra ant chớnh ny cũn dựng ant ph bng titan m Pt trong cỏc

- Trong lp bo v trang sc nhiu lp , lp crụm thng ch dy 0,3

trng hp cn ci thin s phõn b dũng in trờn catt.

n 1 m. Lp crụm in gii gn bỏm rt tt vi thộp, niken, ng v hp

1.5. M crụm

kim ng ( nu chun b b mt crụm v m ỳng quy cỏch ). Ngc li m

- Crụm (Cr) in gii l kim loi mu trng bc cú ỏnh xanh, cng

cỏc kim loi khỏc nờn b mt crụm rt khú, khụng bỏm vo c, do lp crụm

rt cao v chu mi mũn rt tt. Trng lng nguyờn t 52,01. Nhit núng

oxit trờn mt ngn tr.

chy 1750 - 18000C. Theo in th tiờu chun (Cr/Cr3+ = -0,7 V) thỡ nú c

1.5.1 Cỏc loi lp m crụm

thuc cỏc kim loi hot ng, nhng trong khớ quyn b mt crụm c sinh

- Tu theo ch in phõn m lp m crụm s cú tớnh cht rt khỏc

ra lp mng mng oxit rt kớn, chc chng n mũn tt, lm cho crụm gi c

nhau, da theo tớnh cht ny chia thnh ba nhúm lp m crụm:

mu sỏc v búng rt lõu. Trong khụng khớ m v trong mụi trng oxy

- Lp m crụm xỏm , cú c lý tớnh kộm nờn khụng dựng.

hoỏ, crụm cú in th +0,2V, vỡ vy crụm l lp m catt i vi thộp nờn

- Lp m crụm búng, cú cng cao, chu va p tt.

phi kớn mi cú kh nng bo v c thộp.

- Lp m crom sa, cú xp bộ nht v n hi nht.

Crụm bn trong khớ quyn m, trong khụng khớ cha H2S v SO2,

- Crụm kt ta in cú tớnh cht c lý khỏc hn vi crụm ho luyn.

trong cỏc dung dch axit sunfuaric, nitric, photphoric, axit hu c, dung dch

T trng ca crụm ph thuc vo ch kt ta nờn mi nhúm m cú mt tr

kim. Nhng trong dung dch axit HCl v trong H2SO4 c núng crụm b ho

s khỏc hn nhau.

tan do mng oxit b phỏ hu.

Nu phõn chia theo chc nng thỡ lp m crom cú ba loi: Crụm bo

- Trong cỏc hp cht , crụm thng cú hoỏ tr + 3 v +6.Hp cht

v - trang sc, crụm chng n mũn v crụm chng mi mũn, va p.

crụm cú hoỏ tr +6 l cht oxi hoỏ mnh. CrO3 ho tan trong nc to thnh

- Lp m crụm bo v, trang sc dựng cho cỏc vt m lm trong mụi

hn hp axit crụmic. Trong dung dch loóng to thnh H2[CrO4], trong dung

trng khớ quyn. Lp m crụm ny cú th l búng, ch búng m, en hay cú

dch cú nng trung bỡnh to thnh H2[CrO3(CrO4)], cũn trong dung dch

mu khỏc. m bo tớnh bo v cho loi lp m phi lút thng phi m

c to thnh H2[CrO3(CrO4)2] v H2[CrO3(CrO4)3]. Tt c cỏc axit crụmic

lút ụng Niken, do ú hỡnh thnh h m bo v - trang sc nhiu lp: Cu-NiCr, trong lp crụm thng dy 0,3 - 0,5 m .

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 25



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 26




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Gn õy ó ph cp lp m crụm xp t vi v crụm nt t vi thay th

- Lp m chu mi mũn v chu va p cú hai loi: kớn v xp. Lp m

dn lp crụm, thng trong cỏc h m núi trờn. Lp crụm xp t vi thng

crụm kớn c dựng nõng cao chu va p cho sn phm mi ch to

c to ra bng cỏch m crụm búng 0,3 m lờn lp composte, tc lp

cng nh phc hi kớch thc cho cỏc chi tit ó c mũn. Lp m crụm

silnickel (xem Bng 2.1), cỏc ht rn, tr ca lp Niken ny to nờn vụ vn l

xp chng mi mũn rt tt, cỏc l xp c to ngay sau khi m bng cỏch

xp t vi cho lp m crụm. Lp m crụm nt t vi c to thnh bng cỏch

ho tan ant, cỏc l hay rónh xp ny cha du bụi trn, m bo cho b mt

m crụm dy 0,8 m chỳng t nt thnh lp crụm nt t vi hoc vn m

l vic ma sỏt rt tt ngay c nhit cao.

crụm búng dy 0,3 m . Nhng trc ú phi m thờm lp Niken mng cú ng

1.5.2. c im ca quỏ trỡnh m crụm

sut ln to ra nt t vi cho lp crụm trờn nú.

M crụm cú rt nhiu c im khỏc vi cỏc quỏ trỡnh m khỏc:
- M crụm c tin hnh trong dung dch l hn hp cỏc axit cromic

Bng 1.1 : T trng crụm in gii ph thuc vo ch m

(H2CrO4 v H2Cr2O7) ch khụng phi mui ca kim loi kt ta. Dung dch
Nhúm lp m crụm
Crom m (xỏm)
Crụm búng
Crụm sa
ó qua 1200 0C

Ch kt ta
Dc, A/dm2
40
35
20
-

T , 0C
45
55
65
-

T trng
Cr, g/cm3

in tr riờng
10-6 m

6.9
7.0
7.1
7.2

60
60
30
10

nht thit phi cú mt cỏc ion hidrat hoỏ (cũn gi l cỏc anion xỳc tỏc),
thng l SO42-, F -,SiF62-, khụng cú chỳng khụng th thc hin kt ta crụm
c.
- Nng anion hot hoỏ phi khng ch cht ch trong mt gii hn
hp mi thu c lp m tt v hiu sut dũng in cao, vớ d dựng anion
hot hoỏ l thỡ nng SO42- ch c phộp bng 1/100 nng CrO3.

- Trong khớ quyn, crụm l lp m catt i vi Niken. Khi to ra nhiu

- M crụm cú in th kh ion cromat rt õm, hiu sut dũng in rt

l xp t vi hay nt t vi thay cho s ớt l xp to ca lp m crụm thn tc l

ln, kh nng phõn b lp m kộm. Tt c nhng iu ny liờn quan n c

ó tng tng din tớch anot ca cỏc vi pin n mũn nờn, lm gim mt dũng

ch phúng in ca Cr6+ trờn catt. Tuy nhiờn c ch phúng in ny ht sc

in n mũn gim i. Hin tng n mũn Niken lỳc ny c tri ra trờn mt

phc tp v cú nhiu tranh cói. Mt trong nhng cỏch gii thớch c ch quỏ

din rng vi tc chm, do lp m Niken khụng b thng do n mũn nhanh

trỡnh catt nh sau: Ion sunfat v axit cromic trong dung dch to thnh mt

v tp trung ti mt s im xp to, lm h nn thộp (hay ng) ra. Nh ú

loi phc cht, phc ny cú kh nng b hydro mi sinh kh Cr 6+ thnh Cr3+.

tớnh bo v ca h m tng lờn rt nhiu.

Khi bt u in phõn, do hidrat húa nờn lp dung dch sỏt catt s giu dn

- Lp m crụm bo v cú th gm 1 hay 2 lp. Crụm bo v mt lp l lp

ion Cr3+ v tng pH lờn, to iu kin thun li cho ion Cr3+ tỏc dng vi

crụm sa ớt xp, dy ti thiu 20 m . Crụm bo v 2 lp dựng cho trng hp

phc núi trờn sinh ra mng keo rt mng trờn catt. Chớnh mng ny ó

va chng n mũn tt va chng va p cao. Lp u tiờn l lp crụm sa dy

lm cho phõn cc catt tng lờn rt mnh n mc kh ion Cr 3+ thnh

20 m , lp th 2 l lp crụm búng, chim t 30- 50 % chiu dy lp m tng.

Cr kim loi. Do crụm kt ta in th rt õm m quỏ trỡnh thoỏt hydro trờn

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 27



- 28




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

crụm li bộ, cho nờn khớ hyro thoỏt ra trờn catt rt mnh lm cho hiu sut

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

- Lp m crụm cú ng xut ni cao nguyờn nhõn l do s co rỳt th tớch
khi nú t chuyn dng t Cr v Cr, nhng vn bỏm rt chc vi nn. Kt

dũng in s tng lờn mt ớt.
- Khụng dựng ant crụm ho tan m dựng ant tr bng hp kim chỡ.

qu l lp m b rn nt to thnh mng vt nt chng cht khp b lp m.

6+

M nhit cao ng sut s bộ v mng vt nt ca lp m cng tha hn.

trong phn ng in phõn, ant bt ph lp chỡ oxit PbO 2, cú tỏc dng xỳc tỏc

Vt nt cú th lm thng lp m thnh mng xp rónh.Vt nt ca lp m

Trờn ant xy ra qua trỡnh thoỏt khớ oxy v quỏ trỡnh oxi húa Cr
cho phn ng oxy hoỏ Cr

3+

3+

thnh Cr

6+

thnh Cr v bo v ant khụng b phỏ hu. Nu

crụm ch xut hin khi chiu dy ó t n mt giỏ tr nht nh (Bng 1.2).

gi c t s thớch hp gia mt dũng in ant v catt s cõn bng c

Vy cú th iu khin xp lp m bng ch in phõn v bng ch s

lng Cr3+ sinh ra catt v mt i ant.

nng CrO3/ H2SO4 ca dung dch.

1.5.3. Cu to v tớnh cht lp m crụm

Bng 1.2: Chiu dy ti a ca lp m crụm cha b nt

- Lp m crụm cú cu to tinh th rt nh mn. Lp crom cú tinh th
nh nht: 0,001- 0,01 m . Lp crom m v sa cú tinh th to hn: 0,1 -10 m .
Lp m crụm cú cha 0,2-0,5 % oxy, 0,003-0,007% hydro v mt ớt nit.
Nhit dung dch cng cao, mt dũng in cng thp thỡ th tớch khớ ln
vo crụm cng bộ. Sau khi m em x lý nhit 300 0C cú th lm thoỏt c
n 80% hydro ra khi kim loi m.
- Lp m cú hai dng cu to: Cr, cú t trng 7.1 g/cm3, sp xp cht
ch v Cr, cú t trng 6,08 g/cm3, sp xp ớt cht ch hn. M nhit

D c,
A/dm2

Chiu dy
ti a m

Nhit
0 C

Dc,

A/dm2

Chiu dy
ti a m

40

16
30

2,5
1.5

55

30
40
64

30
10
14

50

10
30
64

1.2

3
4

65

80

1,5

Nhit 0 C

- in phõn nhit v mt dũng in thuc min giỏp ranh gia

cao, mt dũng in ln s u tiờn sinh ra Cr, cho lp m búng, cng. M

crụm búng v crụm sa s cho lp m cú tớnh chu va p v mi mũn cao.

nhit thp, mt dũng in nh ch yu sinh ra Cr, cho lp m xỏm

Cao nht l cỏc lp m thu c t dung dch loóng v m 60-680 C.

ti, xp , bỏm kộm. Dng Cr n nh hn, ng thi gii phúng hydro hp
th v co rỳt th tớch, to thnh mng vt nt chi chớt trờn mt lp m.
- Tớnh cht lp m c quyt nh bi cu to tinh th ca nú. Lp m
crụm cú cng thuc vo loi cao nht, trong ú dng Cr cho cng
dng Cr. Vỡ vy thay ụ iu kin in phõn (nhit , mt dũng in)
s thay i cng do chỳng u tiờn to ra dng Cr hay Cr. Sau khi m

- do ca lp m crụm cng ph thuc vo ch in phõn. M
nhit thp, mt dũng in s c m lp crụm búng hoc m cú

giũn cao. M nhit cao, mt dũng in thp s c lp crụm sa do.
Chiu dy lp m crụm cú th tớnh gn ỳng theo cụng thc sau:
(m) (2.1)

= 4,6.H.t.Dc

Trong ú: H- hiu sut dũng in ( H=12-18%)

em x lý nhit trong 1h 6500C s gim cng t 9000 M Pa xung cũn

t- thi gian m (h)

5000 MPa.

Dc- mt dũng in catot (A/dm2)

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 29



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 30




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

1.5.4. Cỏc dung dch m crụm

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

hi in th cao mi t c mt dũng in yờu cu, thng in th ti

a. M crụm t dung dch cú anion SO4

b l 8 -10V. Kh nng phõn b trung bỡnh, khong nhit v Dc lm vic

2-

- Dung dch gm hai phn t : CrO3 v H2SO4, CrO3 cú th dựng vi
nng thay i trong mt khong rt rng t 150 g/l n 400g/l vn khụng
nh hng gỡ nhiu n dỏng v bờn ngoi ca lp m . Nng ln cho lp
m ớt cng, hiu sut dũng in v kh nng phõn b thp. Nng loóng cho
lp m rt cng, hiu sut dũng in v kh nng phõn b cao. H2SO4 c
dựng cung cp anion hot hoỏ SO42-. Nng H2SO4 cao cú xu hng cho
kt ta búng, tinh th nh, nng thp cho kt ta xỏm, kộm cht lng,
nhng c hai trng hp ny u lm gim hiu sut dũng in.
- T l nng gia hai cu t ny l tt nht l CrO3/H2SO4 = 100/1 lỳc
ú lp m s búng sỏng nht, cho hiu sut dũng in l cao nht ( 12-18 % ),
kh nng to phõn b ln nht. T l 70/1 n 80/1 cho lp m cng nht l m
nhit cao nhng khụng sỏng búng, cỏc t l khỏc cho dũng in rt thp,
lp m d b li, cú nhiu du chm nõu, en , thm chớ khụng m c.

- Ngi ta ch dựng dung dch m crụm thnh 3 loi theo nng ca
chỳng nh trong Bng 1.3
Bng 1.3: Cỏc dung dch m crụm cha anion SO42Nng cỏc cu t, g/l
Loi dung dch

Ch m
Dc, A/dm2 Nhit 0C

rng, thnh phn dung dch ớt bin ng.
- Dung dch loóng ch dựng m crụm cng, chúng mi mũn. Hiu sut
dũng in 13-15%. Kh nng phõn b cao nht, thnh phn dung dch bin
ng nhanh chúng trong quỏ trỡnh lm vic.
- Dung dch c ch dựng m búng bo v, trang sc. Hiu sut
dũng in 8-10%. Kh nng phõn b thp. Khong nhit v D c lm vic
rng v thnh phn dung dch n nh trong quỏ trỡnh m.
- Hai yu t nh hng rt mnh n quỏ trỡnh lm vic ca b m crụm
l: mt dũng in v nhit . Chỳng cú liờn h cht ch vi nhau, yu t
ny thay i thỡ yu t kia cng phi thay i theo. Khi tng nhit dung
dch s lm gim hiu sut dũng in, thu hp khong D c lm vic, tng
bay hi dung dch, do ú cn phi tng Dc lờn gi quỏ trỡnh m c bỡnh
thng. Ngoi ra m nhit cao s gim cng ca lp m crụm ng vi
mi nhit ca dung dch cú mt ngng D c ti thiu v kt ta Crụm ch
xy ra khi dựng mt dũng in ln hn ngng ú. Nhit cng cao
ngng ny cng ln. Kh nng phõn b cú khỏ hn khi tng nhit dũng
in lờn. Ion Cr3+ t sinh ra t catot nu khi dung dch cha t 2 - 6g/l.Cr3+ thỡ
khụng cú nh hng ti tớnh cht lp m, ngc li cũn lm tng hiu sut
dũng in lờn mt chỳt. Nhng khi nng Cr3+ ln hn s lm tng nht

CrO3

H2SO4

Dung dch vn nng

220-250

2.2-2.5

15-16

45-55

v gim dn in ca dung dch khin cho khong D c cho lp m búng b

Dung dch loóng

150-175

1.5-1.75

45-100

55-65

thu hp li. Khi nng Cr3+ lờn n 15- 20g/l , lp m s giũn, xỏm en

Dung dch c

275-300

2.75-3.0

10-30

35-45

ging nh thiu anion SO42- hay khi m nhit quỏ thp.
- Tp cht st cú nng t 8-10 g/l tr lờn cng gõy tỏc hi nh Cr3+,

- Dung dch vn nng cũn gi l dung dch tiờu chun, c dựng rng
rói nht, m crụm trang sc, m crom bo v, m crụm cng. Hiu sut
dũng in 12-14%. Chỳng cú nng trung bỡnh, cú dn in thp nờn ũi
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 31



khi nng quỏ ln, ụng thi cũn lm m v chm nõu trờn lp m. Ion Cu
cng cú tỏc hi tng t. Tp cht NO3 rt cú hi cho b Crụm, ch cn 0,10,2 g/l ó lm kt ta b m xn.
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 32




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Bng 1.4: Ch in phõn to cỏc kiu lp m crụm khỏc nhau

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

0,5-3g/l, sunfanylamit7-10g/l. Ph gia cho b m crụm t iu chnh l
Natri pyriddinsunfonat 50 g/l

Ch m crụm
Cỏc kiu lp m crụm

Nhit , 0C
Dc, A/dm2
Chng va p v mi mũn
55-58
80-100
Crụm cng
45-50
100-120
Crụm chng n mũn
60-65
20-40
Crụm bo v
58-60
60-70
- Thay i ch in phõn hon ton cú th to ra cỏc kiu lp m
crụm khỏc nhau cú tớnh cht khỏc nhau v do ú cú nhng phm vi ng dng

- gim bay hi v mt dung dch hỳt theo khớ thụng giú nờn cho vo
dung dch cht gim sc cng b mt ngoi nh ch phm cú tờn cromin (23g/l), cromocsan(0,15g/l) hay mistrol(0,6g/l). Hoc th mt lp vt ni trờn mt
polyetylen, polystirol v cỏc loi polyme khỏc.
b. M crụm t dung dch cú anion F- M crụm t dung dch cha F - cú nhng u im so vi dung dch
cha SO42- l cú th m crụm nhit phũng, kh nng phõn b v kh

khỏc nhau (Bng 1.4).
- n nh nng SO42- cú th cho cú th cho d mui khú tan
2-

SrSO4 vo dung, phn ó tan cho nng SO4 ỳng yờu cu ca dung dch
m crụm loóng, phn d cha tan nm trong dung dch, lỳc no cng sn sng
2-

nng m sõu tt hn, ngng D c ti thiu thp hn, tc cú th m mt
dũng in rt thp (0,5-2 A/dm2), hiu sut dũng in cao hn.
- Do lm vic c nhit phũng nờn cho phộp m crụm trong

tan ra bự SO4 cho dung dch mi khi nng ca nú b gim, vỡ vy

thựng quay hay chum quay t dung dch ny. Thnh phn dung dch v ch

chỳng c gi l dung dch t iu chnh. Thnh phn dung dch t iu

m nh sau: CrO 3 300- 400 g/l, KF.2H2O 8-12 g/l, nhit 20-30 0C ,

chnh gm:

Dc = 10 D/dm2.
CrO3

140-170g/l

SrSO4

6-8 g/l

- Vỡ dung dch cha anion F- cú tớnh n mũn cao, nờn b cha phi bc
lút bng cht do, khụng dựng chỡ, anot phi dựng hp kim Pb - Sb (1-8%)

Ch m crụm t dung dch t iu chnh nh sau:
0

hay Pb- Sn(4-6%). Anot Pb d sinh ra cht chỡ florua bao ph lm tng in
2

tr lờn. Lp m thu c t dung dch cha anion cú F - cú cng thp, cú

Kiu lp m

Nhit , C

Dc, A/dm

Crụm m

35-45

50-80

n hi cao v cú th m búng c.

Crụm sa

65-75

20-40

c. M crụm t dung dch cú cỏc anion SO42- v SiF62-

Crụm búng

55-65

60-80

- Dung dch cha ng thi hai nhúm anion SO 42- v SiF62- ó lm
tng khong nhit v mt dũng in cho lp m búng lờn, lm tng

- Thờm cỏc ph gia hu c vo dung dch m crụm cho phộp tng hiu
sut dũng in, tng búng, tng kh nng phõn b, n nh ch lm vic
cho b m. Ph gia cho b m crụm vn nng l Metyl xanh1- 5g/l, axit Galic

kh nng phõn b v trong mt s trng hp c th cũn tng c nng
sut m crụm lờn.
- im ni bt ca dung dch ny l thnh phn ca nú luụn n nh
nh dựng d cỏc mui khú tan cha cỏc anion y nờn cng thuc loi dung

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 33



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 34




LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

dịch tự điều chỉnh. Thành phần tối ưu và chế độ mạ của dung dịch này như

CrO3

350-400g/l

sau:

H2SO4

2,5- 3,0 g/l

NaOH

40 - 60 g/l

5,5-6,5 g/l

Nhiệt độ

15- 24 0C

K2SiF6

18- 20 g/l

Dc

10- 60 A/dm2

Nhiệt độ

55-650 C
40-100A/dm2

Hiệu suất dòng điện

~ 30 %

Dc
H

17-18%

CrO3

250- 300g/l

SrO4

- Do Tetracromat bị phân huỷ ở nhiệt độ cao nên chỉ được phép mạ ở

- Dung dịch này có khả năng tự điều chỉnh để tỷ số giữa nồng độ CrO 3
và các anion luôn không đổi. Hiệu suất dòng điện (H) tăng khi nâng cao nồng
độ các phần tử. Khi cùng Dc cao (50-100A/dm2) thì nhiệt độ ít ảnh hưởng đến
H nhưng khi dùng D c thấp thì nhiệt độ ảnh hưởng rất mạnh đến H. Cũng như
dung dịch chứa F, dung dịch này có tính ăn mòn mạnh đối với chì nên bể
chứa phải bằng chất dẻo, anot phải dùng hợp kim chì với 5-10 % thiếc. Ngày
nay có bán rất nhiều loại chế phẩm dùng để pha với CrO 3 thành dung dịch tự
điều chỉnh, có ưu điểm nhưng ít ăn mòn, khoảng D c làm việc rộng, khả năng
phân bố lớn, ứng suất bé…

nhiệt độ không quá 24 0C, nhưng Dc phải dùng khá lớn nên dung dịch luôn bị
đun nóng, mặt khác mùa hè nước ta nhiệt độ trong phòng thường lớn hơn 24
0

C, cho nên buộc phải làm lạnh dung dịch thường xuyên, đó là nhược điểm

lớn nhất của dung dịch này. Ngoài ra độ cứng lớp mạ không cao, chưa mạ
bóng trực tiếp được, phải đánh bóng cơ. Tuy nhiên dung dịch này cũng có rất
nhiều ưu điểm đặc biệt : có thể mạ crôm nhiều lần chồng lên nhau mà không

phải bóc bỏ lớp mạ cũ, có thể mạ crôm phân đoạn cho các vật quá lớn, không
thể nhúng hết một lần vào bể được, trong qua trình mạ được phép ngừng cấp
điện một lúc để tu chỉnh rồi mạ tiếp, hiệu suất dòng điện cao nên tấc độ mạ
lớn, khoảng 1 m /ph, lớp mạ hầu như không có lỗ xốp, ứng xuất bé, phân bố

d. Mạ crôm từ dung dịch tetracromat
- Khác với mạ crôm bình thường, axit crômic trong dung dịch
tetracromat đã được trung hoà bằng NaOH và crôm trong dung dịch tồn tại ở
dạng natri tetracromat Na2Cr4O13 . Dung dịch này được dùng để mạ crôm bảo

chiều dày khá đồng đều…
- Nồng độ H2SO4 bằng 2- 2,5g/l cho lớp mạ dễ đánh bóng, nồng độ cao
hơn cho lớp mạ giòn, góc cạnh vật mạ có các vệt sáng bóng, nồng độ thấp
hơn, hiệu suất dòng điện giảm rất nhanh, không có H2SO4 lớp mạ có nhiều

vệ trang sức.
- Dung dịch tetracromat vận hành ở nhiệt độ thường, kết tủa có màu
xám nhưng rất dễ đánh bóng để đạt độ bóng rất cao, lớp mạ mềm dẻo, không
có lỗ sút, có thể mạ dầy trên 20 m để thay cho hệ mạ bảo vệ, trang sức nhiều
lớp Cu -Ni- Cr. Dung dịch này không xâm thực nên cho phép mạ trực tiếp lên
đông thau và hợp kim kẽm.

sậm đen.
- Nồng độ NaOH tối ưu là 40-60g/l, thấp hơn 40g/l sẽ làm giảm hiệu
suất dòng điện lớn hơn 60g/l sẽ làm lớp mạ giòn, có vết sáng bóng.
- Khi mạ ở Dc 10 -25 A/dm2 cho lớp mạ mềm, dễ đánh bóng, mạ ở D c
40-80A/dm2 cho hiệu suất dòng điện cao hơn, cho lớp mạ cứng hơn, nhưng

Sau đây là công thức của một dung dịch thuộc loại này:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 35



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 36




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

ng sut vn bộ. M nhit cng cao hiu sut dũng in cng gim, m

6 phỳt cho lp m phn quang thp. Dung dch 5 m trong 10 - 12 phỳt cho

nhit quỏ thp lp m s cú mu xỏm khú ỏnh búng.

lp m p mt, nn en n hin cỏc võn xanh sm ging nh mó nóo. Sau khi

1.5.5. M crụm en

m crụm en xong, ra k, sy khụ ri lau du.

- Dựng cho cỏc vt cn cú h s phn quang thp hoc trang sc

- Hin nay hoỏ cht m crụm en c bỏn di dng ch phm tng

trong nhng trng hp c bit. Do crụm en chng n mũn kộm nờn phi

hp ó mó hoỏ cú hng dn cỏch s dng ca nh cung cp, cho di mu

m niken hay crụm thụng thng chiu dy yờu cõu bo v ri mi m tip

rng t nõu sang en tu ý mun.

crụm en ra ngoi. Lp crụm en hu nh khụng cha crụm kim loi m l t

1.5.6. M crụm xp

hp cỏc ụxyt h hydroxyt ca Cr2+ v Cr3+, cng nh ca crụm hydrua. Dung

- B mt crụm khú thm du m nờn d b ma sỏt n khụ khi chỳng

dch m crom en khụng bao gi cú H2SO4 , thnh phn ca chỳng c giy

trt lờn nhau. nõng cao tớnh thm du m bụi trn cho b mt lp m

thiu trong Bng 1.5.

crụm nờn cỏc vũng gng, xylanh,. Ca cỏc ng c t trong cn phi to
xp cho chỳng. Cú nhiu cỏch to xp, trong ú cỏch ty ant cho lp m

crụm c búng c dựng ph bin nht. Khi ty ant thỡ cỏc vt nt, cỏc l
xp trong lp crụm b ho tan lm cho chỳng rng ra, sõu thờm, to thnh
nhng cha du m bụi trn rt tt.Cú hai dng xp: xp rónh v xp im.
Thng thng vũng gng hay m crụm xp im, xylanh hay m crụm xp rónh.

Bng 1.5: Mt s dung dch m crụm en
Thnh phn
( g/l) dung dch v
ch m
CrO3
Cr(NO3)3.9H2O
NaNO3
AlF3
Ba(CH3COO)2
H3BO3
BaCO3
CH3COOH
Zn(CH3COO)2
Nhit , 0C

- Lp crụm xp gm hai phn: phn di kớn, phn mt xp. Phn xp
Dung dch s
1
40- 400
3-7
2-5
8-20
-

2

300-350
7-10
5-7
12-15
-

3
250
5
-

chim khong 1/3 tng chiu dy lp crụm.

4
260-300
-

5
300-400
5-10
4-8
2-5

Tt c u m t dung dch vn nng, ch cn thay i iu kin m:
- Phn kớn m iu kin: Dc = 80-100 A/dm2, t0 = 65- 75 0C
- Xp rónh m iu kin: Dc = 60 A/dm2, t0 = 60- 65 0C, m dy c 100 125 m . Tt nht l dựng dung dch cú t l CrO3/H2SO4 = 115/1
- Xp im m iu kin: Dc = 50A/dm2, t0C = 50- 520C, m dy ti thiu
100 m .Dung dch cú t l CrO3: H2SO4 = 250g/l : 2,5 g/l l tt nht.
Sau khi m xong tin hnh ty ant ngay trong b m ó m crụm hoc
trong mt b riờng cha dung dch cựng loi. Ty ant dựng D a = 50- 55

- Dung dch cho lp m rt en, dung dch 2 m trong 5 - 15 phỳt cho

A/dm2 trong vi phỳt, cú th lõu hn hay lp li vi ln nu cn l xp sõu

mu en thm. Dung dch 3 d n sõu vo khe khut, dung dch 4 m trong 4S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 37



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 38




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

hn hoc mun gim bt chiu dy m. Nhng ty quỏ lõu, xp rónh s

phng din hoỏ hc cng nh c hc. Vớ d: Cỏc loi bt Al2O3,TiC,

chuyn thnh xp im v mt xp s gim.

TiO2,. Cỏc bt kim loi nh Cr, W,,

- To xp cú th thc hin ngay sau khi m, tc l trc khi gia cụng

- Cỏc lp m composote khụng ch cú cỏc tớnh cht in hỡnh ca kim

c. Cỏch ny khụng ũi hi m phi crụm ỳng kớch thc, cỏc u bu , cõy

loi nh tớnh do, tớnh dn nhit, dn in m cũn cú cỏc tớnh cht ca cỏc phi

gai. Sinh ra khi m crụm s b mi nhn trong khõu gia cụng c tip ú.

kim nh bn hoỏ hc cao, cng cao, tớnh chu mi mũn cao.

Cng cú th gia cụng c ri mi to thnh xp cho lp m. Cỏch ny nhanh
hn, b mt sn phm nhn hn v khụng phi m dụi chiu dy nhiu. Chiu
sõu l im trong thnh phn phi t t 25 ờns 50 m , chiu sõu rónh xp
trong thnh phm phi c 25 m .Sau khi to lp xp cn ra sch, sy khụ
v gi nhit 150- 1800C trong 1,5 - 2 kh giũn v khuyt tt.
1.5.7. Kt lun
- M l cụng ngh truyn thng c ỏp dng nhiu trong lnh vc cụng
nghip, trang trớ ngh thut. M l quỏ trỡnh kt ta kim loi lờn b mt vt
liu nờn nh ú cú th thay i c tớnh cht c, lý, hoỏ lp b mt ca vt
liu nn. Vt liu lp m cú nh hng rt ln ti quỏ trỡnh lm vic ca chi
tit. Trong nhng nm gn õy vic nghiờn cu lp m t hp Niken v cỏc
ht ca pha th hai ó t c nhng kt qu tt v c ng dng nhiu
trong cỏc ngnh nh: úng tu, cụng nghip m
1.6. M composite (M t hp)

- Trong my thp k gn õy, nhiu trung tõm thớ nghim nghiờn cu k
thut m Composite. ú l lp m in bỡnh thng nhng trong ú cu trỳc
cỏc ht cc nh ca mt hay vi cht, nhng ht ny li ng kt ta t mt
dung dch huyn phự. Huyn phự c to ra bng cỏch trn ln mt lng
bt xỏc nh v cht in phõn m kim loi. Cỏc cht bt cú kớch thc ht
cựng c vi mng tinh th, dao ng trong khong 0,01- 0,02 m s ng kt
ta cựng kim loi m v phõn b ng u trong ton th tớch m. Nhng ht
cho vo c s dng nhng ht cú rn cao, khú núng chy, bn v
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 39



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 40




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

- Khi s dng Crụm, s to thnh lp m t hp khú hn so s thoỏt

CHNG II

NH HNG CA CH KHUY TRONG M

khớ hydro trờn b mt catt lm ngn cn quỏ trỡnh ng kt ta ca cỏc ht

COMPOSITE CHROME

rng crụm l cht cú in gi cú kh nng san bng t vi cao cng gõy khú

2.1. M composite crụm

pha th hai, c bit khi cỏc ht cú kớch thc ln. Ngoi ra cú lý thuyt cho
khn cho cỏc ht cua pha th hai.

- Lp m composite crụm c hỡnh thnh t cht in ly m kim

2.2. Quỏ trỡnh to thnh lp m composite

loi nhng cú thờm mt lng bt ca pha th hai cú kh nng phõn tỏn cao

- Nm 1929 C.G Fink v J.D Prince thu c lp m composite Cu trong

trong dung dch. Trong quỏ trỡnh m trờn b mt catt kim loi m s kt ta (

dung dch axit cú cha cỏc ht Grafit.Nm 1939 Bajmakov ó thu c lp

pha th nht), cỏc ht khi chuyn ng s va vo b mt catt s b che ph

m composite vi s ng kt ta ca cỏc phi kim. Trong cỏc nm sau ú

bi lp kim loi m (Hỡnh thnh pha th hai) v lp m composite c hỡnh

nhiu tỏc gi ó nghiờn cu to ra lp m Niken vi s kờt ta ca pha th 2

thnh:

nh: Al2O3, SiO2, TiC, TiO2, WC
Theo nhiu tỏc gi qua tỡnh to lp m composite chia lm 3 giai on:

Pha th
nht
Các hạt
pha thứ 2

*Giai on 1: S chuyn cỏc phõn t (cỏc ht) ca pha th 2 n b mt
catt. Quỏ trỡnh ny c thc hin bng s khuy trn, s in ly, s khuch
Kim loại nền

tỏn hay s lng xung ca cỏc ht vi catt nm ngang hay nm nghiờng.
*Giai on 2: S dớnh cỏc phõn t (cỏc ht) lờn b mt catt. Quỏ trỡnh
dớnh cỏc ht lờn b mt catot din ra nh lc hỳt tnh in, nh lc hp th cú
tớnh lý hoỏ v trng lc.
*Giai on 3: S che ph cỏc phõn t bng kim loi kt ta. Vic che

Hỡnh 2.1 Mụ hỡnh lp m composite
- Quỏ trỡnh in phõn c khuy trn liờn tc nh th cỏc ht cng

ph cỏc ht nh s kt ta ca kim loi lờn catt , nhng ch mt phn cỏc ht

ú c che ph. S phõn b cỏc ht ca pha th hai trong lp m ph thuc

c phõn tỏn chuyn ng khụng ngng. Vi cỏc b ln quỏ trỡnh khuy

vo quỏ trỡnh v iu kin kt ta ca kim loi lp m.

c thc hin bng mỏy bm, vi cỏc b nh cú th dựng mỏy khuy.

2.3. S m composite crụm.

- S khỏc c bn c lp m t hp so vi lp m in bỡnh thng l s

- Quỏ trỡnh hỡnh thnh lp m composite crụm khú khn nht l s to

cú mt ca cỏc ht pha th hai trong lp m, vỡ th ó gõy ra s thay i v

khớ hydro trờn b mt catt nhiu lm cn tr vic hỡnh thnh lp m. Vy s

cu to dn n s thay i v c tớnh, tớnh chng mi mũn ca lp m.

m compposite crụm cn m bo hai yu t :

- Lp m niken cựng vi s kt ta ca cỏc cht nh : SiC, TiC, TaC,
WC, Al2O3, cú nhng ng dng c th trong k thut úng tu, m , a

+Quỏ tỡnh khuy trn phi m bo s di chuyn ca cỏc ht thuc pha
th hai n b mt catt l ng u.

cht v nhiu lnh vc cụng nghip khỏc.
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 41



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 42




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

+ Quỏ trỡnh khuy tc ca dung dch phi ln lm sch c

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

+ Dung dch c bm v c lc trờn ng hỳt v c phun t

2.4. Nhng yu t nh hng n quỏ trỡnh m composite crụm
- Quỏ trỡnh m composite crụm rt phc tp, cỏc yu t nh hng ti

trờn xung phự hp lng ng ca ht ca pha th hai, to ra s xõm nhp
ca pha th hai vo lp m.
+ Khớ thoỏt ra trờn b mt chi tit c d dng, dung dch c khuy

rt nhiu nhng cỏc yu t chớnh nh hng ti quỏ trỡnh m nh sau :

trn u, cỏc ht ca pha th 2 c lng xung theo trng lng bỏm lờn

b mt ca catot.

b mt sn phm.

* Thnh phn cht in ly.
* Quỏ trỡnh hỡnh thnh lp m
* iu kin in phõn.

+ n gin, d ch to.
* Nhc im:

- Mt dũng

Dung dch c phun xung dng ma nờn mt nhit nhiu, khú n

- Nhit dung dch in phõn

nh nhit, lm tng s bay hi ca dung dch, ch to gỏ cho chi tit khú

- Quỏ trỡnh khuy
2.5. nh hng ca ch khuy n quỏ trỡnh hỡnh thnh lp m
- Trong quỏ trỡnh m s khuy trn úng vai trũ sau:

khn, ht ca pha th 2 va chm vi chi tit quay nờn cú gia tc ln nờn d b
bt ra ngoi.

+ S chuyn ca cỏc pha th hai t cỏc lp sõu bờn trong dung dch n
b mt catụt mt cỏch y .
+ Chng li s lng xung ca cỏc ht, c bit i vi cỏc ht cú kớch
thc ln nh th to trng thỏi n nh cho huyn phự.
+ Gõy tỏc dng c khớ ca cỏc ht lờn quỏ trỡnh in cc.
- S khuy trn trong quỏ trỡnh hỡnh thnh lp m t hp rt quan trng nú
phi m bo:
+ Cỏc ht ca pha th hai n c b mt catt, s lng.

+

+

Anot

Bơm

+ Hng ca cỏc ht phi phự hp (vuụng gúc l tt nht)
+ Lc va p ca cỏc ht pha th hai vi b mt catt phi ln giỳp
ht bỏm dớnh vo b mt ca catt v khụng quỏ ln ht b vng ra.
+ Phi thay i c s lng ht n b mt catt.
- Sau khi nghiờn cu v tham kho cỏc ti liu tỏc gi a ra 5 s m t
hp crụm nh sau :

Catot

2.5.1. S 1: Khuy kiu phun dung dch t trờn xung
Trong s ny chi tit quay trong dung dch cú:
* u im:

Hỡnh 2.2 S b m khuy bng bm phun

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 43



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 44




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

Chuyên ngành Công nghệ CTM

2.5.3. S 3:

2.5.2. S 2:

Khuy bng cỏnh qut

Khuy theo phng phỏp bm sc sung dch t trờn xung
Bộ phận lọc

dung dịch

Luận văn Thạc sỹ

+

ng c

_
+

-

+

Bơm
Van
điều
chỉnh

Bể
chứa

Hỡnh 2.3 S b m khuy bng bm sc
Trong s ny:
* u im:
+ D ch to, d thay i trong quỏ trỡnh thớ nghim.
+ Dung dch c khuy trn u, cú tỏc dng giỳp thoỏt khớ trờn b
mt ca catt, cỏc ht ca pha th 2 c iu chnh vn tc bng van iu
chnh, mt ớt khụng gian ca b m, d n nh c nhit ca dung dch.

* Nhc im:
+Dung dch c phun t di lờn, ngc vi hng trng lng ca
ht s gõy nờn s khụng u v thnh phn cỏc ht cỏc vựng trong b m.
+ Gim bay hi ca dung dch.

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 45



Cánh quạt khuấy
Hỡnh 2.4: S b m khuy bng cỏnh qut
Trong s ny:
* u im:
+ D ch to.
+ D n nh c nhit ca dung dch.
* Nhc im:
+ Dung dch c khuy trn khụng u cỏc ht nng d b ng vo gúc
khi khuy gõy nờn s khụng u v thnh phn cỏc ht cỏc vựng trong b m.
+ Kt cu ỏy b phc tp nhm trỏnh lng ng cỏc ht cng trong gúc.
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 46




Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

2.5.4. S 4:

Luận văn Thạc sỹ

Chuyên ngành Công nghệ CTM

2.5.6. Kt lun
- Khuy tng chuyn ng tng i gia catt v dung dch nờn

Khuy bng c khớ

c phộp dựng mt dũnh in cao hn, tc m s nhanh hn, ngoi ra

* u im:
+ D ch to v n nh.

nú cũn lm cho bt khớ hydro d tỏch khi b mt in cc, san bng pH v
nhit trong ton khi dung dch cng nh ti ni gn in cc.

* Nhc im:
+ Tn khụng gian ca b m.

- Trong quỏ trỡnh m s khuy trn úng vai trũ sau:
+ S chuyn ca cỏc pha th hai t cỏc lp sõu bờn trong dung

+ Cú hin tng dn cỏc ht cng vo gúc hoc gia b m.

dch n b mt catụt mt cỏch y .

+ Khú iu chnh tc khuy.

+ Chng li s lng xung ca cỏc ht, c bit i vi cỏc ht cú
kớch thc ln nh th to trng thỏi n nh cho huyn phự.
+ Gõy tỏc dng c khớ ca cỏc ht lờn quỏ trỡnh in cc.
- S khuy trn trong quỏ trỡnh hỡnh thnh lp m t hp rt quan trng
vỡ vy khi thit k h thng khuy phi m bo cỏc yờu cu sau:
+ Cỏc ht ca pha th hai n c b mt catt, s lng.
+ Hng ca cỏc ht phi phự hp (vuụng gúc l tt nht)
+ Lc va p ca cỏc ht pha th hai vi b mt catt phi ln
giỳp ht bỏm dớnh vo b mt ca catt v khụng quỏ ln ht b vng
ra.
+ Phi thay i c s lng ht n b mt catt.
Hỡnh 2.5: S b m khuy bng c khớ

- Qua nhng phõn tớch v s ó nờu trờn tỏc gi chn s 2 v cú
ci tin khoan thờm l h thng phun nh hỡnh 2.6

2.5.5. S 5:
Khuy bng t
* u im:
Cht lng tt v rt hiu qu.
* Nhc im:
Tn kộm cho quỏ trỡnh u t vỡ cn cụng sut ln. Khụng phự hp
vi iu kin Vit Nam.

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống khuấy
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 47



S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

- 48




LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

LuËn v¨n Th¹c sü

Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ CTM

+ Ống hút không dài, tổn thất cục bộ có tác dung quan trọng cho nên

CHƢƠNG III

THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHUẤY
Trong phần tính toán thuỷ lực đường ống của bơm ta chia ra làm hai bộ

tính toán phải coi là ống ngắn. Tại mặt cắt (là mặt thoáng của bể chứa) và mặt
cắt(đường ống hút nối vào bơm), viết phương trình becnuli ta được:

P

α v2
P
0  a  0  z  2  2 2  h w (1)
2 ρ.g
ρ.g
2g

phận: Tính toán đường hút và tính toán đường ống đẩy của bơm.
3.1. Tính toán thuỷ lực đƣờng ống

Trong đó:

3.1.1. Lý thuyết tính toán
- Đường ống hút có mấy đặc điểm sau: Trong đường hút, trừ đoạn một
đoạn của ống hút đặt dưới mặt dung dịch axít một độ sâu nhất định, áp suất
dung dịch trong ống khi chạy máy bơm nhỏ hơn áp suất không khí, tại nơI nối
ống hút vào của máy bơm (mặt cắt đoạn nối ống vào bơm) áp suất đạt tới trị
số chân không lớn nhất, vì lý do đó nên trước khi chạy bơm cầm phải mồi
dung dịch, nghĩa là phải điền đầy dung dịch ở đường ống hút thì mới hút được

2
v2
l v

h w   ζ van,vµo  ζ uon  λ  2   ζ 2
i 2g
d  2g

Gọi độ cao chân không là:
Pa  P

2
h 
ck
ρg
Thì phương trình (1) được viết thành:
v2
v2 v2
h  z  2  2  ζ  z  h  1   ζ  2 (2)
2 ρ.g 2g
2
ck
ck 
i
i  2g

dung dịch lên (đặt van một chiều để việc mồi được dễ dàng), có nghĩa là khi

Từ phương trình (2) ta they độ cao đặt máy bơm z 2 dựa vào độ chân

máy bơm chạy tại nới nối ớng hút vào bơm, trị số áp suất tuyệt đối là nhỏ

không. Nếu gọi (hck)CP là trị số chân không cho phép đối với một loại máy

nhất. Trị số áp suất tuyệt đối nhỏ nhất. Trị số áp suất tuyệt đối nhỏ nhất ấy

bơm nhất định và loại dung dịch nhất định, từ công thức (2) ta xác định được

vẫn phải lớn hơn ấy vẫn phải lớn hơn áp suất bốc hơi của dung dịch thì mới

chiều cao lớn nhất để đặt bơm, so với mặt dung dịch trong bể, bằng:

tránh được hiện tượng hoá khí và gây ra sự xâm thực của dung dịch làm máy

z 2 cp   h ck cp  1   ζi  v2g2 (3)

2

bơm không hút được nước lên. Vì thế nên vận tốc trung bình trong ống hút và
trị số chân không cho phép là những số liệu làm căn cứ cho tính toán. Vận tốc
trung bình trong ống hút nên ở trong khoảng 0,8 – 1,25 m/s, trị số chân không
cho phép được ấn định cho tong loại máy bơm, thường lấy hck<(4,0 -6,5)m.
Trị số chân không cho phép không những phụ thuộc vào loại máy bơm
mà còn chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và loại dung dịch.Với nhiệt độ cùng tăng,
trị số chân không cho phép càng giảm (vì khi đó sự xâm thực càng mạnh). Thí
dụ với t= 600C, trị số chân không cho phép đã có trị số âm (tức là máy bơm
làm việc với áp suất nước lớn hơn áp suất không khí).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 49

3.1.2. Tính toán thuỷ lực đƣờng ống hút
Cho chiều dài ống hút :l (m)
Lưu lượng: Q = (m3/s)
Độ nhớt: υ(cm 2 /s) (ở nhiệt độ t).
Trọng lượng riêng: γ( N/m 2 )
Áp suất tại mặt thoáng trong bình là áp suất khí trời, áp suất tại cửa vào của
bơm là pv= at.
Chiều cao từ mặt thoáng của bể dung dịch đến trục của bơm z (m).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 50