Cần trục tháp CT1,5T

LỜI MỞ ĐẦU
Bảo vệ môi trường ngày nay đã trở thành một vấn đề vô cùng cấp bách
của mọi quốc gia vì nó liên quan đến vấn đề sống còn của toàn nhân loại. Việt
Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó. Công nghệ mạ điện có đóng góp rất
quan trọng đối với ngành công nghiệp. Ứng dụng của mạ điện trong các ngành
sản xuất là rất rộng rãi, như trong lĩnh vực sản xuất hàng tiêu dùng, hoặc trong
ngành cơ khí chế tạo máy, chế tạo phụ tùng xe máy, ô tô, v.v...Tuy nhiên, nước
thải sinh ra từ quá trình mạ điện lại là một vấn để rất đáng lo ngại bởi pH của
dòng thải thay đổi từ thấp đến cao, và đặc biệt là có chứa nhiều ion kim loại nặng
( Cr, Ni ,Zn, Cu....) gây ô nhiễm trầm trọng cho môi trường sinh thái, ảnh hưởng
nghiêm trọng tới sức khỏe con người.
Hiện nay tại hầu hết các cơ sở mạ điện, đặc biệt là các cơ sở tiểu thủ công
nghiệp, nước thải sinh ra thường đổ trực tiếp vào môi trường không qua xử lý
hoặc xử lý có tính chất hình thức, nồng độ ô nhiễm vượt xa so với tiêu chuẩn
dòng thải cho phép gây tác hại nghiêm trọng đến hệ sinh thái khu vực cũng như
đối với sức khỏe cộng đồng dân cư xung quanh. Vì vậy việc đầu tư lắp đặt một
hệ thống xử lý chất thải thích hợp là vô cùng cần thiết đối với một cơ sở mạ điện.
Có như vậy mới duy trì được vai trò quan trọng của công nghiệp mạ điện trong
nền kinh tế quốc dân. Bản đồ án môn học này xin giới thiệu tổng quan về
những khái niệm cơ bản về công nghệ mạ điện cùng các vấn đề môi trường có
liên quan; các phương pháp xử lý nước thải mạ điện đang được áp dụng hiện nay
và cuối cùng là những tính toán thiết kế sơ bộ hệ thống xử lý nước thải của dây
chuyền mạ Crôm-Niken Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B theo
TCVN 5945 – 1995.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS. Phạm Hà Thanh đã tận tình giúp
em trong quá trình thực hiện đồ án này.

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN
-1-
I. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN
1. KHÁI NIỆM

Công nghệ mạ điện là một ngành công nghệ bề mặt rất quan trọng với việc
thay đổi bề mặt vật liệu. Mạ không chỉ nhằm bảo vệ kim loại nền khỏi ăn mòn,
mà còn có tác dụng trang trí. Ngoài ra lớp mạ còn có khả năng tăng độ cứng, độ
dẫn điện, dẫn nhiệt... chính vì vậy mà mạ điện được áp dụng rộng rãi trong các
nhà máy sản xuất công cụ, dụng cụ, thiết bị điên năng, ô tô, xe máy, xe đạp,
dụng cụ y tế, các mặt hàng kim khí tiêu dùng....
Về nguyên tắc vật liệu nền có thể là kim loại hoặc hợp kim, đôi khi còn là
chất dẻo, gốm sứ hoặc composit. Lớp mạ cũng vậy, ngoài kim loại và hợp kim ra
nó còn có thể là composit của kim loại-chất dẻo hoặc kim loại-gốm. Tuy nhiên
chọn vật liệu nền và vật liệu làm lớp mạ còn tùy thuộc vào trình độ và năng lực
công nghệ, tùy thuộc vào tính chất cần có ở lớp mạ và giá thành. Xu hướng
chung là dùng vật liệu do yêu cầu sản phẩm quy định, thông thường là những vật
liệu tương đối rẻ, sẵn; còn vật liệu mạ đắt, quý hiếm nhưng chỉ là lớp mỏng bên
ngoài.
Mạ điện là quá trình điện kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ có
những tính chất cơ, lý, hóa.. đáp ứng được các yêu cầu mong muốn. Tuy nhiên
để áp dụng cho quy mô công nghiệp thì yêu cầu quá trình mạ phải ổn định, sản
phẩm mạ phải đáp ứng được yêu cầu chất lượng.
Ngoài ra, khi vận hành cần phải giữ điều kiện mạ ổn định bởi vì mọi biến
động về nồng độ, về mật độ dòng điện, nhiệt độ, chế độ thủy động,... vượt quá
giới hạn cho phép đều làm thay đổi tính chất lớp mạ, làm giảm chất lượng.
2. Cơ chế của qúa trình mạ điện
Các phần chính của một bộ mạ điện gồm [1]:
(1) Dung dịch mạ gồm có muối dẫn điện, ion kim loại sẽ kết tủa thành lớp
mạ, chất đệm, các chất phụ gia.
-2-
(2) Catot dẫn điện, chính là vật cần được mạ.
(3) Anot dẫn điện, có thể tan hoặc không tan.
(4) Bể chứa bằng thép lót caosu, polypropylen, polyvinyclorua,...là các vật
liệu chịu được dung dịch mạ.

(5) Nguồn điện một chiều, thường dùng để chỉnh lưu.
+ -
ne Nguồn 1 chiều ne
+ -
Chuyển dịch ion Lớp mạ
Anốt 3 Catot 2
Bể chứa4
Hình 1.1 Sơ đồ của một hệ thống mạ điện [1]
Ion kim loại M
n+
trong dung dịch đến bề mặt catot (vật mạ) thực hiện phản
ứng tổng quát sau để thành kim loại M kết tủa lên vật mạ:
M
n+
+ ne ⇒ M (1)
M
n+
có thể ở dạng ion đơn hydrat hóa, ví dụ, Ni
2+
.nH
2
O, hoặc ở dạng ion
phức, ví dụ [Au(CN)
2
]
-
.
Anot thường là kim loại cùng loại với lớp mạ, khi đó phản ứng anot chính
là sự hòa tan nó thành ion M
n+

đi vào dung dịch.
M - ne ⇒ M
n+
. (2)
Nếu khống chế các điều kiện điện phân tốt để cho hiệu suất dòng điện của
hai phản ứng (1) và (2) bằng nhau thì nồng độ ion M
n+
trong dung dịch sẽ luôn
không đổi. Một số trường hợp phải dùng anot trơ (không tan), nên ion kim loại
-3-
5
được định kỳ bổ sung dưới dạng muối vào dung dịch, lúc đó phản ứng chính trên
anot chỉ giải phóng oxy.
3. Phân loại
Tùy theo từng mục đích mà có thể chọn trong số các chủng loại lớp mạ
sau:- Lớp mạ kim loại: Zn; Cd; Sn; Ni;, Cr; Pb; Ag; Au; Pt...- Lớp mạ hợp kim:
Cu-Ni; Cu-Sn; Pb-Sn; Sn-Ni; Ni-Co; Ni-Cr; Ni-Fe...- Lớp mạ composít: là lớp
mạ kim loại có chứa các hạt rắn nhỏ và phân tán như Al
2
O
3
, SiC, Cr
2
C
2
, TiC,
Cr
2
N
2

, MoS
2
, kim cương, graphít.... Các hạt này có đường kính từ 0,5 đến 5µm
và chiếm từ 2 đến 10% thể tích dung dịch. Khuấy mạnh trong khi mạ để chúng
bám cơ học, hóa học hay điện hóa lên catot rồi lẫn vào lớp mạ.
4. Các yếu tố ảnh hưởng
Chất lượng lớp mạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : nồng độ dung dịch và
tạp chất; các phụ gia bóng, thấm ướt, san bằng; độ pH; nhiệt độ; mật độ dòng
điện; hình dạng của vật mạ, của anốt, của bể mạ và chế độ thủy động của dung
dịch.
II. THÀNH PHẦN DUNG DỊCH VÀ CHẾ ĐỘ MẠ
Dung dịch mạ giữ vai trò quyết định về tốc độ mạ, chiều dầy tối đa, mặt
hàng mạ và chất lượng mạ, vì thế phải dùng loại hóa chất do hãng chuyên sản
xuất và cung cấp vật tư riêng cho ngành mạ mới đảm bảo được các yêu cầu kỹ
thuật. Dung dịch mạ thường là hỗn hợp khá phức tạp gồm ion kim loại mạ, chất
điện ly và các loại phụ gia nhằm đảm bảo thu được lớp mạ có chất lượng và tính
chất mong muốn.1. Ion kim loại mạ. Trong dung dịch chúng tồn tại ở
dạng ion đơn hydrát hóa hoặc ion phức nhưng nói chung ion kim loại mạ đều có
nồng độ lớn (1 – 3 mol/l). Lý do là để tăng giá trị của dòng điện giới hạn D
gh
, tạo
điều kiện nâng cao hơn dải mật độ dòng điện thích hợp D
c
cho lớp mạ tốt. Dung
dịch đơn thường dùng để mạ với tốc độ cao cho vật liệu có hình thù đơn giản,
còn dung dịch phức dùng cho trường hợp cần có khả năng phân bố cao để mạ
-4-
cho vật có hình thù phức tạp.2. Chất điện ly. Nhiều chất điện ly được đưa
vào dung dịch với nồng độ cao để tăng độ dẫn điện cho dung dịch mạ. Các chất
này cũng có thể kiêm thêm vai trò chất đệm, không chế pH luôn ổn định cho dù

hydrô và ôxy thoát ra làm thay đổi độ axít ở sát các điện cực. 3. Chất tạo phức.
Dùng chất tạo phức để làm cho điện thế kết tủa trở nên âm hơn nhằm tránh
hiện tượng tự xảy ra phản ứng hóa học giữa catốt và ion kim loại mạ. Ví dụ như
trường hợp mạ đồng lên sắt thép sẽ xảy ra phản ứng:
Cu
2+
+ Fe → Cu + Fe
2+
Phản ứng này làm cho chất lượng lớp mạ rất xấu, vừa
xốp vừa dễ bong. Nếu cho chất tạo phức vào để làm cho điện thế oxy hóa – khử
của đồng trở nên âm hơn của sắt thì khả năng xảy ra phản ứng như trên không
còn nữa. Chất tạo phức thông dụng trong công nghệ mạ điện là ion xyanua,
hydrôxít và sunfamát. Chất tạo phức cũng có vai trò làm hòa tan anốt vì chúng
ngăn cản được sự thụ động anốt.4. Phụ gia hữu cơ. Nhiều loại chất hữu cơ
được cho vào bể mạ với nồng độ tương đối thấp nhằm làm thay đổi cấu trúc,
hình thái và tính chất của kết tủa anốt. Việc lựa chọn phụ gia hữu cơ phần lớn là
dựa vào thực nghiệm. Các chất hữu cơ thường dùng có khả năng hấp phụ lên bề
mặt catốt và có trường hợp chất hữu cơ bị giữ lại trong kết tủa.Một phụ gia hữu
cơ tuy có ảnh hưởng đến nhiều tính chất của lớp mạ, nhưng dung dịch thường
vẫn dùng đồng thời nhiều phụ gia vì cần đến tác dụng tổng hợp của chúng. Các
chất phụ gia thường được phân loại như sau: 5. Mật độ dòng điện catốt D
c
Trong quá trình mạ, mật độ dòng điện giữ vai trò rất quan trọng. Nếu mật
độ dòng điện rất thấp, tốc độ chuyển đổi điện tử trong các phản ứng điện cực sẽ
nhỏ, các nguyên tử mới hình thành có đủ thời gian gia nhập có trật tự vào mạng
tinh thể vì vây mạng lưới và câu trúc tinh thể được duy trì không bị biến dổi. Khi
tăng mật độ dòng điện lên, tốc độ phóng điện tăng nhanh, các nguyên tử kim loại
sinh ra ồ ạt không kịp gia nhập vào vị trí cân bằng trong mạng tinh thể. Mặt khác
do quá thế lúc đó lớn nên mầm tinh thể mới tiếp tục sinh ra. Do vây mà mạng
-5-

tinh thể trở nên mất trật tự và được thể hiện ra là lớp mạ có nhiều lớp, nhiều gợn
sóng và nhiều khối đa tinh. Nếu tiếp tục tăng mật độ dòng điện, tốc độ
phóng điện quá nhanh làm cho ion kim loại gần catốt quá nghèo gây ra hiện
tượng kết tủa trên bề mặt catốt sẽ sần sùi hoặc có hình nhánh cây. Để đạt
được yêu cầu chất lượng thì phải dùng dải mật độ dòng điện tương đối thấp.
Phần lớn đều dùng nguồn điên một chiều đã qua nắn dòng để mạ và giữ dòng
điện không đổi vào catốt. Dải mật độ thích hợp cho lớp mạ tốt thường thấp hơn
mật độ dòng giới hạn D
gh
khá nhiều. Do đó, với một dòng điện nhất định, muốn
nâng cao tốc độ mạ thì phải tìm cách tăng D
gh
của nó lên. Có 3 cách tăng:- Tăng
nồng độ ion kim loại mạ.- Tăng nhiệt độ- Tăng chuyển động tương đối giữ catốt
và dung dịch mạ. III. Công nghệ mạ điện
.1 GIA CÔNG BỀ MẶT TRƯỚC KHI MẠ.
Gia công chuẩn bị bề mặt trước khi mạ là công việc vất vả, tốn kém nhưng
không thể bỏ qua hoặc giảm bớt vì nó quyết định chất lượng sản phẩm mạ.
Nhiệm vụ quan trọng nhất trong gia công bề mặt là lam sạch hết các lớp gỉ, các
màng oxít, màng dầu mỡ, tạp chất... trên bề mặt kim loại để tạo điều kiện cho lớp
mạ gắn chắc với nền. Dưới đây xin giới thiệu một số khâu chính trong quá trình
gia công bề mặt trước khi mạ:
Bột mài Bụi kim loại.
NaOH, Na
3
PO
4
, Na
2
SiO

2
Nước thải chứa kiềm
NaOH, Na
2
CO
3
, Nước thải chứa kiềm
Na
3
PO
4
, Na
2
SiO
2
-6-
Đánh bóng cơ khí
Tẩy rửa điện hóa
Tẩy rửa hóa học
Rửa nước
Tẩy điện hóa bằng
bể catốt v bà ể
anốt
Rửa nước
Hoạt hóa bề mặt
vật cần mạ
Rửa nước
Chi tiết cần
mạ
Nước Nước thải chứa kiềm

Dung dịch axít Nước thải chứa axít
Nước
Nước thải chứa axít
H
2
SO
4
, HCl Nước thải chứa axít
Nước Nước thải chứa axít
Công đoạn mạ
Hình 1.2-Sơ đồ dây chuyền gia công bề mặt trước khi mạ
Các chi tiết cần mạ được đưa vào bộ phận gia công cơ học. Tại đây các chi
tiết cần mạ sẽ được mài và đánh bóng.2. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ MẠ THƯỜNG
SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
2.1. Mạ đồng
Đồng ( Cu ) là kim loại dẻo, dễ đánh bóng. Trọng lượng riêng ở 20
o
C là 8,96 g/m
3
, trọng lượng nguyên tử là 63,54, nhiệt độ nóng chảy là 1083
o
C.
Điện thế tiêu chuẩn của Cu/Cu
2+
bằng +0,34V, của Cu/Cu
+
bằng +0,52V.
Đồng có điện thế dương hơn sắt, nên nó là lớp mạ catốt đối với sắt thép cũng
như đối với kẽm, hợp kim của kẽm....Lớp mạ đồng không thể bảo vệ bề mặt các
kim loại này khỏi ăn mòn điện hóa được mà chỉ bảo vệ chúng một cách cơ học.

Lớp mạ đồng dễ đánh bóng đạt đến độ bóng rất cao, lại gắn bám tốt với các kim
loại khác như Ni, Cr, Ag.... cho nên đồng thường được dùng làm lớp mạ lót cho
nhiều lớp mạ khác. Lớp mạ đồng còn được dùng để chống thấm cácbon cục bộ
cho các chi tiết máy khi nhiệt luyện. Mạ đồng cũng được dùng trong kĩ thuật in
con chữ, mạ trục in lõm, mạ ghép hình... * Mạ đồng trong dung dịch axit
-7-
Dung dịch axít để mạ đồng gồm các dung dịch sunfat, floborat, nitrat,
flosilicat, sunfamat và clorua. Chúng đều có thành phần đơn giản và làm việc ổn
định, dùng được mật độ dòng điện cao nhất là khi tăng nhiệt độ và khuấy mạnh
dung dịch. Thành phần chủ yếu của các dung dịch axit là muối của đồng với
các axit tương ứng. Khi mạ, ion Cu
2+
phóng điện trên catốt ở điện thế khá dương
và ít thay đổi khi tăng hay giảm mật độ dòng điện, vì vậy thường cho lớp mạ có
cấu trúc tinh thể thô to nhưng lớp mạ lại kín, chắc sít. Nhược điểm chung của
các dung dịch axit là khả năng phân bố thấp nên chỉ mạ cho vật có hình dạng đơn
giản và đặc biệt là không thể mạ trực tiếp đồng lên gang thép, hợp kim của kẽm
và các kim loại có điện thế âm hơn đồng.
Bảng 1.1- Các dung dịch mạ đồng sunfat [1]
Thành phần (g/l) dung dịch và chế
độ mạ
Dung dịch số
1 2 3
CuSO
4
.5H
2
O 200 - 250 180 - 240 240 - 250
H
2

SO
4
35 - 70 45 - 60 40 - 60
Chất bóng B-7211 3 - 5 ml/l - -
Chất bóng UBSA 1A - 1,5 - 2,5 ml/l -
Chất bóng LTI advangard - - 1-10 ml/l
Ion Cl
-
30 - 75 mg/l 28 - 80 mg/l 30 - 60
mg/l
Nhiệt độ,
o
C 18 - 30 24 - 40 15 - 25
D
c
, A/dm
2
2 - 7 3 - 6 2 - 6
D
a
, A/dm
2
< 2,5 1,5 - 3 -
Bảng 1.2- Các dung dịch mạ đồng floborat
Thành phần (g/l) dung dịch và chế
độ mạ
Dung dịch số
1 2 3
Đồng floborat : Cu(BF
4

)
2
35-40 220-230 450
Axit floboric: HBF 15-18 20-30 30
Axit boric: H
3
BO
3
15-20 15-16 30
Nhiệt độ,
o
C 15-25 60-70 20-40
D
c
, A/dm
2
<10 25-50 40
PH 1 1,2-1,7 0,2-0,6
-8-
* Mạ đồng từ dung dịch phức chất Dung dịch phức mạ đồng thường có
môi trường kiềm, đó là các dung dịch xyanua, pyrophotphat,
etylendiamin....Đồng nằm trong ion phức thường là phức bền hoặc rất bền, nên
khi phóng điện trên catốt đòi hỏi nhiều năng lượng hơn. Do đó lớp mạ thu được
có tinh thể nhỏ, mịn, phủ kín đều trên các vật có hình thù phức tạp. Đặc biệt là
có thể mạ trực tiếp trên nền sắt thép, kẽm, hợp kim của kẽm....Nhưng dung dịch
phức chất có hiệu suất dòng điện thấp, ngưỡng mật độ dòng điên cho phép thấp
nên tốc độ mạ chậm.
Do xianua rất độc hại với môi trường, nên ngày nay hầu hết các cơ sở đã
thay thế dung dịch xianua bằng các loại dung dịch mạ khác.
2.2. Mạ Niken

Niken là một trong những kim loại quan trọng nhất, thông dụng nhất trong
ngành mạ điện. Niken có màu trắng, ánh vàng, có nguyên tử lượng 58,7, trọng
lượng riêng là 8,9g/cm
3
, nhiệt độ nóng chảy là 1457
o
C. Niken tương đối mềm và
rất ổn định trong không khí. Điện thế chuẩn của Niken là -0,25V. Trong không
khí Niken dễ bị thụ động và điện thế trở nên dương hơn, lúc đó bề mặt Niken
được phủ một lớp oxit mỏng trong suốt, kín khít rất bền vững. Nhờ vậy mà bề
mặt của nó luôn sáng bóng không bị mờ đi theo thời gian. Trong mọi môi
trường, điện thế của Niken đều dương hơn của thép, vì thế Niken là lớp mạ catốt
đối với thép và chỉ bảo vệ tốt khi nó hoàn toàn kín. Thế nhưng lớp mạ Niken vốn
có nhiều lỗ hở, nhất là khi lớp mạ mỏng. Vì vậy để lớp mạ đảm bảo được chức
năng bảo vệ thì cần áp dụng một trong các biện pháp sau:- Mạ dày: lớp mạ được
xem là kín khi chiều dày của nó không nhỏ hơn 25µm.- Mạ lót đồng: vừa dẽ kín,
vừa rẻ hơn. Chiều dày lớp đồng không được quá 50% chiều dày tổng các lớp
mạ.- Mạ nhiều lớp Niken chồng lên nhau để tăng độ kín và hạn chế độ giòn của
lớp kền bóng dày... Mọi lớp mạ Niken chủ yếu được dùng dưới dạng bóng
sáng. Để tăng thêm tính trang sức hơn nữa thường mạ chồng lên nó một lớp
-9-
crôm rất mỏng làm cho bề mặt có ánh xanh dịu, đồng thời lại cứng hơn nên ít bị
xây xát. Để lớp mạ có sự bảo vệ thật tốt trên sắt thép, người ta mạ nhiều lớp Cu-
Ni hoặc Cu-Ni-Cr.
• Dung dịch mạ Niken
Mạ Niken có thể dùng các dung dịch sunfat, clorua, sunfamat,
floborat....Nhưng thông dụng nhất vẫn là dung dịch sunfat.
Cấu tử chính của dung dịch sunfat là NiSO
4
.7H

2
O có độ hòa tan lớn. Các
dung dịch mạ hiện đại thường dùng nồng độ cao (> 300g/l) và thường làm việc ở
nhiệt độ cao ( 40-70
o
C ) để tránh Niken sunfat kết tinh trở lại. Chất đệm thông
dụng là H
3
BO
3
, nồng độ tốt nhất trong phạm vi 20-40g/l. Axit boric có tác dụng
điều chỉnh pH cả trong toàn khối dung dịch lẫn trong lớp sát catốt. NaCl hay
NiCl
2
cung cấp Cl
-
để chống thụ động anốt. Phụ gia tạo độ bóng có thể là các
chất như: đường hóa học, cloramin B, 1-4 butadiol, formalin.... Chất chống rỗ
thường dùng là Natri ankysunfat hay các chế phẩm đặc biệt do các nhà chế tạo
cung cấp.
Các dung dịch mạ Niken nếu sản xuất ổn định, tuân thủ đúng chế độ mạ,
thường xuyên làm sạch tạp chất có hại.... thì có thể sử dụng rất lâu mới phải
thay.
Bảng 1.4- Các dung dịch mạ Niken Sunfat [1]
Thành phần (g/l) dung
dịch mạ và chế độ mạ
Dung dịch số
1 2 3 4 5 6
NiSO
4

.7H
2
O 300-350 260-300 90 250-300 260-300 280-300
NiCl
2
.6H
2
O 45-60 40-60 200 40-60 40-60 10-15
H
3
BO
3
30-40 35-40 40 30-40 30-40 25-40
1-4 butadiol 35%, ml/l - 0,2 0,2 0,1 - 0,5
Sacarin - 0,7-1,5 0,7-1,5 - - -
Formalin 40%, ml/l - - - - 0,6-1 0,5-1
Aminobenzen sunfamit - - - - 0,18-0,25 -
PH 1,4-4,5 4-4,8 4-4,8 4,3-5 4,3-5 4,5-5,5
D
c
, A/dm
2
2,5-10 4-6 4-6 2-6 2-7 2,5-3,5
Nhiệt độ,
o
C 45-65 55-60 55-60 50-60 50-60 50-60
-10-
2.3. Mạ Crôm
Crôm là kim loại màu trắng bạc có ánh xanh; có độ cứng rất cao và chịu
mài mòn rất tốt. Khối lượng nguyên tử bằng 52,01; trọng lượng riêng bằng

7,2kg/cm
3
. Nhiệt độ nóng chảy là 1750-1800
o
C. Theo điện thế tiêu chuẩn
( Cr/Cr
3+
= -0,7V) thì nó thuộc các kim loại hoạt động, nhưng trong khí quyển bề
mặt của Crôm được sinh ra lớp màng mỏng oxít rất kín, chắc, chống ăn mòn tốt
làm cho Crôm giữ được màu sắc và độ bóng rất lâu. Trong không khí ẩm và
trong môi trường oxy hóa, Crôm có điên thế +02V, vì vậy Crôm là lớp mạ catốt
đối với sắt thép. Lớp mạ Crôm nhất thiết phải kín mới có thể bảo vệ được nền
thép.
Ứng dụng quan trọng của mạ Crôm là: mạ Crôm trang sức rất mỏng trong
hệ lớp mạ bảo vệ-trang sức; Mạ Crôm bảo vệ chống ăn mòn nâng cao độ bền
mòn cho các dụng cụ cầm tay; Mạ Crôm cứng phục hồi chi tiết máy đã bị mòn.
Lớp mạ Crôm làm việc tốt ở nhiệt độ cao (
≤
500
o
C ), có khả năng phản xạ ánh
sáng tốt và không bị mờ đi theo thời gian, có độ cứng rất cao ( 8000-10000
N/mm
2
) và không hề bị suy giảm khi nhiệt độ làm việc chưa vượt quá 350
o
C.
Lớp mạ Crôm có hệ số ma sát rất bé và có độ gắn bám tốt với thép, niken, đồng
và hợp kim của đồng. Nhưng mạ các kim loại khác lên Crôm thì rất khó bám do
có lớp oxít ngăn cản.

• Các dung dịch mạ Crôm
- Mạ Crôm từ dung dịch có anion SO
4
2-
.
Dung dịch chỉ gồm 2 cấu tử CrO
3
và H
2
SO
4
. CrO
3
có thể dùng với nồng
độ thay khổi trong một khoảng rất rộng từ 150-400 g/l vẫn không ảnh hưởng
nhiều đến dáng vẻ bên ngoài của lớp mạ. Nồng độ lớn cho lớp mạ ít cứng, hiệu
suất dòng điện và khả năng phân bố thấp. Nồng độ loãng cho lớp mạ rất cứng,
hiệu suất dòng điện và khả năng phân bố cao. H
2
SO
4
được dùng để cung cấp
anion hoạt hóa SO
4
2-
, nồng độ H
2
SO
4
cao có su hướng cho kết tủa bóng, tinh thể

-11-
nhỏ. Nồng độ thấp cho kết tủa xám, kém chất lượng. Tỷ lệ nồng độ giữa hai cấu
tử này tốt nhất là: CrO
3
/H
2
SO
4
= 100/1; lúc đó lớp mạ sẽ bóng sáng, cho hiệu
suất dòng điện cao, khả năng phân bố lớn.
- Mạ Crôm từ dung dịch có anion F
–
Mạ Crôm từ dung dịch chứa F
–
có những ưu điểm so với dung dịch chứa
SO
4
2-
là: có thể mạ ở nhiệt độ phòng; khả năng phân bố và khả năng mạ sâu tốt
hơn; ngưỡng D
c
tối thiểu thấp hơn; hiệu suất dòng điện cao hơn.
Lớp mạ thu được từ dung dịch chứa anion F
-
có độ cứng thấp, độ đàn hồi
cao và có thể mạ bóng được.
Thành phần dung dịch và chế độ mạ như sau:
CrO
3
300-400 g/l Nhiệt độ : 20-30

o
C
HF.2H
2
O 8-12g/l D
c
: 10 A/dm
2
Vì dung dịch chứa anion F
–
có tính ăn mòn cao nên bể chứa phải bọc lót
bằng chất dẻo. Anốt không dùng là chì mà phải dùng hợp kim Pb-Sb (6-8%) hay
Pb-Sn (4-6%).
- Mạ Crôm từ dung dịch có chứa các anion SO
4
2-
và SiF
6
2-
Dung dịch chứa đồng thời hai anion SO
4
2-
và SiF
6
2-
có tác dụng làm tăng
khoảng nhiệt độ và mật độ dòng điện cho lớp mạ bóng lên; tăng khả năng phân
bố và trong một số trường hợp cụ thể còn tăng được năng suất mạ Crôm lên.
Điểm nổi bật chung 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:
CrO
3
250-300 g/l Nhiệt độ : 55-65
o
C
CrSO
4
5,5-6,5 g/l D
c
: 40-100 A/dm
2
K
2
SiF
6
18-20 g/l
Cũng như dung dịch chứa F
–
, dung dịch này có tính ăn mòn mạnh, nên bể
chứa phải bằng chất dẻo, anốt phải dùng hợp kim Pb-Sn (5-10%)
-12-
Trong công nghiệp sản xuất phụ tùng xe đạp-xe máy, các chi tiết chủ yếu
được mạ 2 lớp: lớp trong là Niken, lớp ngoài là Crôm. Hình 1.3 dưới đây xin
giới thiệu sơ đồ khối dây chuyền công nghệ mạ Crôm-Niken .
-13-
Bột mài Bụi kim loại.
NaOH, Na
3
PO

4
, Na
2
SiO
2
Nước thải chứa kiềm
NaOH, Na
2
CO
3
, Nước thải chứa kiềm
Na
3
PO
4
, Na
2
SiO
2
Nước Nước thải chứa kiềm
Dung dịch axít Nước thải chứa axít
Nước
Nước thải chứa axít
H
2
SO
4
, HCl Nước thải chứa axít
Nước Nước thải chứa axít
Dung dịch mạ

Niken. Nước thải chứa axít,
Ni
2+
Hơi axít...
-14-
Đánh bóng cơ khí
Tẩy rửa điện hóa
Tẩy rửa hóa học
Rửa nước
Tẩy điện hóa bằng
bể catốt v bà ể
anốt
Rửa nước
Hoạt hóa bề mặt
vật cần mạ
Rửa nước
Mạ Niken bán
bóng
Rửa thu hồi sau
mạ
Mạ Niken lớp 2
Rửa thu hồi sau
mạ
Mạ Niken bóng
Chi tiết cần
mạ
Nước
Dung dịch Crôm
Dung dịch mạ Crôm
Hơi axít.....

Nước thải chứa axit,
Cr
+6
Nước
Nhiệt Hơi hóa chất
Hình 1.3. sơ đồ khối dây chuyền mạ Cr-Ni có kèm dòng thải
III. Đặc tính của nước thải
Nước thải từ xưởng mạ điện thải ra có thành phần đa dạng, nồng độ
lại thay đổi rất rộng, pH cũng biến động mạnh từ axit đến trung tính hoặc
kiềm. Nước thải phân xưởng mạ thường được phân dòng thành 3 loại: nước
thải kiềm-axit, nước thải crôm, nước thải xyanua. Lí do phải phân ra như vậy
vì : + Nước thải xyanua gặp nước thải axit hay nước thải mạ crôm(cũng có
-15-
A
Rửa thu hồi sau
mạ
Hoạt hóa crôm
Mạ Crôm
Rửa thu hồi sau
mạ
Sấy khô
Sản phẩm
Rửa nước
A
lẫn axit) sẽ sinh ra khí HCN rất độc, làm ô nhiễm cả xưởng mạ lẫn bộ phận
tiếp theo xử lý nó.
+ Nước thải mạ crôm đặc xử lý dễ hơn khi pha loãng chúng.
Nước thải Crôm ngoài Cr
6+
còn có thể có các hoá chất khác như:

Fe
2+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
…H
2
SO
4
, HCl, HNO
3
, tạp chất hoá học, nồng độ tổng
hợp các chất dao động trong khoảng 30-300mg/l, pH=1-7.
Nước thải xyanua ngoài CN
-
còn có thể có phức xyanu kẽm, cadimi,
đồng…muối, mùn, chất bóng, chất hữu cơ. Tổng nồng độ của xyanua dao
động trong khoảng 5-300mg/l, pH>1 và chứa một ít tạp chất cơ học.
Nước thải kiềm-axit chứa các loại axit như: H
2
SO
4
, HCl, HNO
3
,
HF…chứa các loại kiềm như: NaOH, Na
2

CO
3
…, chứa các ion kim loại như:
Fe
2+
, Fe
3+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
, Cd
2+
…các loại muối, pH dao động từ 1-10.
Ngoài ra, trong nước thải còn chứa các chất như dầu mỡ, chất huyền
phù, đất cát, gỉ sắt…Như vậy, nước thải xưởng mạ điện chứa rất nhiều các
thành phần khác nhau, nồng độ lại biến động trong khoảng khá rộng.Do đó,
để xử lý nước thải mạ điện phải dùng nhiều các phương pháp khác nhau, phù
hợp với từng loại nước thải và nồng độ tạp chất chứa trong nó. Việc chọn
phương pháp nào là tuỳ thuộc vào chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật cho phép, điều
kiện môi trường địa phương yêu cầu, nồng độ nước thải, nước xử lý với mục
đích để dùng lại cho sản xuất hay thải ra luôn môi trường. Tuy nhiên, chọn
phương pháp nào cũng phải đảm bảo theo đúng tiêu chuẩn cho phép của nhà
nước.
-16-
CHƯƠNG 2
CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG
Công nghiệp mạ điện sinh ra nhiều chất thải độc hại, đặc biệt là kim loại

nặng, gây ô nhiễm môi trường xung quanh.
I. Khí thải
Trong công nghệ mạ điện, khí thải có thể phát sinh ra từ một số nguồn
sau:
- Ở công đoạn gia công bề mặt trước khi mạ, các loại bụi kim loại như
bụi Fe, Cu, CrO
3
...và bụi silic phát tán ra ngoài do quá trình mài và
đánh bóng.
- Trong quá trinh tẩy dầu mỡ, hoạt hóa bề mặt cung làm phát sinh ra khí
thải chứa chủ yếu là hơi kiềm, hơi axit.
- Trong quá trình mạ, do công nghệ mạ Crôm, mạ Niken, dung dịch mạ
phải làm việc ở nhiệt độ cao, cường độ dung dịch ở bể mạ lơn, cùng
với quá trình sục khí trong các bể mạ đã làm bay hơi một lượng đáng
kể các hóa chất được sử dụng trong bể mạ, tạo ra khí ô nhiễm chứa các
hơi axit, các oxit kim loại như CrO
3
, NiO..., hơi các chất hữu cơ sử
dụng làm phụ gia.
II . Chất thải rắn
Chất thải rắn sinh ra từ một số công đoạn sau:
- Trong công đoạn gia công và làm sạch bề mặt bằng phương pháp cơ
học chủ yếu sinh ra chất thải rắn là phoi kim loại.
- Trong công đoạn mạ điện, chất thải rắn được sinh ra là bùn lắng của
các bể trung hòa axit nhẹ và ở bể mạ. Lượng bùn này chứa các oxit,
hyđrôxit kim loại và một số kim loại.
- Lượng chất thải rắn đáng quan tâm hơn cả là bùn thải của hệ thống xử
lý nước thải mạ. Lượng bùn này tuy không lớn nhưng chúng chứa một
-17-