Bài giảng Sản xuất sạch hơn chuyên đề: Mạ kim loại

CHÀO MỪNG CÔ VÀ CÁC BẠN
ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH
CỦA NHÓM 6


MẠ KIM LOẠI

NHÓM 6
THÀNH VIÊN: NGUYỄN VĂN LINH
NINH THỊ THANH HÀ
NGUYỄN HOÀNG HIỆP
ĐẶNG THỊ HỒNG HẠNH
NGUYỄN THỊ HÀ
NGÔ VĂN HÙNG


NỘI DUNG
A
1
2
3
4
5
B

• TỔNG QUAN
• MẠ ĐIỆN
• A-NỐT HÓA
• MẠ KẼM NHÚNG NÓNG
• SƠN TĨNH ĐIỆN
• PHỦ PHI KIM

• LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN ĐỂ PHÂN TÍCH


TỔNG QUAN
*Mạ về cơ bản là tạo ra lớp che phủ vô cơ lên bề mặt của
chi tiết cần mạ nhằm đem lại các đặc tính mong muốn
như chống ăn mòn, tạo độ cứng, chống mài mòn, chống
rạn nứt, dẫn điện hoặc nhiệt, hoặc để trang trí.


TỔNG QUAN

CÁC
DẠNG
MẠ
CHỦ
YẾU

Mạ trống quay
Mạ xoa
Mạ không điện tích
Mạ điện
Mạ cơ khí
Mạ trên rá
Mạ xung điện
Mạ nhúng nóng


TỔNG QUAN

Tác động của ngành mạ
Chất thải
 
Kiềm (hydroxide)

Các nguy cơ tiềm
Dòng thải
tàng
Ăn mòn
Nước thải

Công đoạn

Axít (Nitơ, Lưu
huỳnh, axit
clohydric, axit
flohydric)
 

Ăn mòn

Nước thải

Làm sạch, khắc
axit
Làm sạch, khắc
axit, ngâm tẩy,
nhúng làm sáng

Các chất hoạt

động bề mặt
 
Dầu và mỡ
 

Độc đối với thuỷ
sinh
 
Độc đối với thuỷ
sinh

Nước thải

Làm sạch

Làm sạch

Cađimi, kẽm,
Niken, Đồng, và
các kim loại khác

Độc

Nước thải, dung môi
thải
 
Bể mạ, dung dịch bám
theo ra, nước rửa, các
màng lọc thải, bùn

Mạ


TỔNG QUAN
Percloroetylen,
Tricloroetylen,
các dung môi
khác
 

Bệnh Dung môi thải, (lỏng hoặc
hô hấp bùn), khí thải
và da  
 

Làm sạch

Xyanua
 

Độc

Bể mạ, dung dịch bám theo
ra, nước rửa, bùn, nước thải
khác

Mạ, làm sạch
bằng tang quay,
bóc lớp mạ, xử lý
nhiệt, tẩy gỉ

Cromat
 

Độc

Mạ, crôm hoá,
khắc axit

Nước
 

 

Bể mạ, dung dịch bám theo
ra, nước rửa, bùn, nước thải
khác và khí mù
Nước rửa, nước bám theo ra,
bể xử lý, khí thải (bay hơi),
nước làm mát, xả đáy lò hơi
 

Ở rất nhiều quy
trình


1. MẠ ĐIỆN
* Mạ điện là một quá trình điện phân, ở đó một bề mặt kim
loại sẽ được phủ một lớp kim loại khác qua quá trình điện
phân. Hoạt động mạ điện chủ yếu ứng dụng với các dạng mạ

vô cơ cho các bề mặt với mục đích chống gỉ, tạo độ cứng,
chống mòn, tạo đặc tính chống rạn nứt, dẫn điện hoặc nhiệt,
hoặc để trang trí. Các kim loại và hợp kim thường được dùng
trong mạ điện là đồng (đồng-kẽm), cát-mi, crôm, đồng đỏ,
vàng, nickel, bạc, thiếc, và kẽm.


1. MẠ ĐIỆN
Sơ đồ thiết bị mạ:


2. A-NỐT HÓA
* A-nốt hóa là một quá trình điện phân biến bề mặt kim loại
thành một lớp phủ không hòa tan ô-xít. Mạ a-nốt tạo ra lớp
bảo vệ chống ăn mòn, các bề mặt trang trí, làm nền để sơn
hoặc cho các quy trình tạo lớp phủ bề mặt khác, đồng thời tạo
ra các đặc tính cơ khí cũng như điện đặc thù.
* Nhôm là vật liệu thường được dùng nhiều nhất trong mạ anốt. Các quy trình a-nốt hóa nhôm gồm: a-nốt a-xít chromic,
a-nốt a-xít sulfuric, và anốt boric-sulfuric.


2. A-NỐT HÓA
* Sau khi a-nốt hóa các chi tiết sẽ được rửa kỹ và đi qua
một quá trình bịt lỗ để nâng cao tính chống ăn mòn của lớp
phủ bề mặt. Các chất phủ kín này thường là: a-xít chromic,
Nguyên liệu đầu vào – A-xít, chất phủ bề mặt
• Phát thải khí – khí chứa ion kim loại và hơi a-xít
• Nước thải từ quy trình – chất thải a-xít
• Chất thải rắn/nguy hại – Các dung dịch đã dùng, bùn xử
lý nước thải, và các mạt kim loại.

2. A-NỐT HÓA
Quy trình a-nốt hóa


2. A-NỐT HÓA
STT

1

2
3
4

Yếu tố liên
quan đến
SXSH

Trọng
số

Lượng nước
thải, dịch
thải
Chi phí
BVMT
Vốn đầu tư

9

63(7)

8

56(7)

64(8)

64(8)

64(8)

56(7)

6

18(3)

30(5)

54(9)

48(8)

48(8)

4

24(6)

24(6)

28(7)

20(5)

20(5)

 

161

181

218

195

187

 

Trung
bình

Trung
bình

Khả năng

đối với
SXSH
Tổng điểm
Kết luận

Làm
sạch

Công đoạn
Khắc
Tẩy rỉ
A-nốt
mòn tẩy
hóa
axit
63(7)
72(8)
63(7)

Lãng phí Trung
bình

Nhuộm
màu
63(7)

Trung
bình

3. MẠ KẼM NHÚNG NÓNG
* Mạ kẽm là một quy trình tạo lớp
phủ bề mặt bằng kẽm cho thép đã
được chuẩn bị không sử dụng kỹ
thuật điện phân. Trong tất cả các kỹ
thuật tạo bề mặt phổ biến cho thép
thì mạ kẽm là phương pháp tạo bề
mặt chống gỉ tốt nhất. Trong quy
trình mạ kẽm kim loại được nấu
thành hợp kim với chất nền. Vì thế
lớp kẽm mạ sẽ không bị tróc ra như
khi dùng sơn tạo ra lớp bảo vệ vĩnh
cửu cho chất nền.


3. MẠ KẼM NHÚNG NÓNG
Quy trình


3. MẠ KẼM NHÚNG NÓNG
STT

Yếu tố liên
quan đến
SXSH

Trọng số

1

Lượng nước
thải,chất thải
dịch thải

2

Công đoạn
Tẩy dầu
mỡ

Rửa

Khắc ăn Xục sơ bộ Nhúng vào
mòn
kẽm nóng
chảy

9

54(6)

72(8)

63(7)

18(2)

63(7)

Năng lượng

7

0

0

0

0

56(8)

3

Chi phí
BVMT

8

56(7)

64(8)

56(7)

24(3)

64(8)

4

Vốn đầu tư

6

30(5)

42(7)

36(6)

18(3)

42(7)

5

Khả năng đối
với SXSH

4

16(4)

28(7)

20(5)

12(3)

36(9)

Tổng điểm

 

156

206

175

72

261

Kết luận

 

Trung
bình

Trung
bình

Trung
bình

Vừa

Lãng phí


*Phương pháp mạ kẽm lạnh
* Mạ kẽm lạnh là phương pháp phủ một lớp mạ kẽm lỏng
tương tự như bạn sơn ở nhiệt độ bình thường. Khi đó, mạ kẽm
lạnh sẽ sử dụng áp dụng khí nén để thổi dung dịch lỏng thành
chùm các hạt kẽm bắn vào bề mặt kim loại cần xi mạ. Khi đó,
trong dung dịch mạ kẽm cùng với phụ gia sẽ bám chắc chắn
vào bề mặt kim loại và chúng sẽ khô cứng lại trong vài giờ
sau đó.
* Với những ưu điểm của công nghệ mạ kẽm lạnh là giải pháp
tối ưu để xi mạ thi công cho những vật liệu kim loại ngoài
công trường, khi đó lớp mạ kẽm sẽ giúp nâng cao tính năng
mòn cho kim loại một cách hiệu quả nhất.


4. SƠN TĨNH ĐIỆN
* Sơn tĩnh điện là việc phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các chi tiết cần
che phủ. Có 2 loại chất dẻo phổ biến là nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt
rắn.
* Các vật liệu thích hợp để sơn tĩnh điện là thép, nhôm, thép mạ kẽm,
magie, nhôm, kẽm và đồng thau. Sơn tĩnh điện được sử dụng vì mục
đích thương mại đối với rất nhiều sản phẩm kim loại từ cỡ nhỏ đến cỡ
trung bình, bao gồm những bộ đồ gá đèn chiếu sáng, vỏ thiết bị, các
thiết bị ngoài trời, các kệ giá, và khung cửa sổ, ...

4. SƠN TĨNH ĐIỆN
• Ưu thế chính của phương pháp sơn tĩnh điện là không
dùng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và vì thế
mà không cần đến các thiết bị phân hủy VOC tốn kém
như lò thiêu hoặc các thiết bị hấp thụ carbon.
• Hiệu quả của các hệ thống phun bột cao hơn nhiều so
với phun dung môi hoặc nước. Sau khi phun, lượng bột
không bám vào chi tiết có thể được thu hồi và tái sử
dụng.
• So với các kỹ thuật phun ướt, phun tĩnh điện đạt được
độ bao phủ lớn hơn vì bột có thể phủ lên tất cả các góc
cạnh và bề mặt của chi tiết không trực diện với súng
phun.


4. SƠN TĨNH ĐIỆN


4. SƠN TĨNH ĐIỆN
STT

Yếu tố liên quan
đến SXSH

Trọng số

1

Lượng nước thải,
chất thải, dịch thải

2

Công đoạn
Làm sạch

Cải thiện
chất lượng
bề mặt

Gia nhiệt
nền

Phun sơn
tĩnh điện

9

63(7)

63(7)

0

54(6)

Năng lượng

7

0

0

63(9)

0

3

Chi phí BVMT

8

56(7)

56(7)

56(7)

40(5)

4

Vốn đầu tư

6

30(5)

36(6)

42(7)

36(6)

5

Khả năng đối với
SXSH

4

16(4)

16(4)

24(6)

28(7)

Tổng điểm

 

165

171

185

158

Kết luận

 

Lãng phí

Trung bình

Trung bình Trung bình


5. PHỦ PHI KIM
* Các đặc điểm của quy trình này bao gồm:
• Nguyên liệu đầu vào: kim loại và a-xít
• Khí thải: khí mang ion kim loại và hơi a-xít
• Nước thải: các muối kim loại, a-xít, và các
chất thải từ kim loại phôi
• Chất thải rắn/nguy hại: dung dịch đã dùng hết,
bùn xử lý nước thải, và kim loại phôi


LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN ĐỂ PHÂN TÍCH
Mạ kim loại: Mạ điện
* Bước đầu tiên là bước loại bỏ các chất bẩn dính trên bề mặt chi tiết kim loại
(dầu, mỡ, đất v.v...)
* Tùy loại chi tiết cần mà có thể cần phải đánh bóng sơ bộ trước khi mạ. Kim loại
phôi thường được nhúng vào một dung dịch a-xít để tẩy như là bước làm sạch cuối

cùng. Có thể dùng rất nhiều loại a-xít nhúng:
• A-xít đơn: a-xít ni-tơ-ríc 50% tại nhiệt độ bình thường
• A-xít kép: a-xít sulfuric 15% nhúng 2 phút ở nhiệt độ 82°C, rửa qua, và sau đó
nhúng vào dung dịch a-xít ni-tơ-ríc 50%
• A-xít hỗn hợp: a-xít ni-tơ-ríc 75% hòa với a-xít hydrofluoric 25%
Cũng có thể đặt vào một thùng tẩy điện sử dụng dòng điện ngược chiều để loại bỏ
ô-xi và dầu, mỡ hoặc bụi bẩn còn sót lại


LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN ĐỂ PHÂN TÍCH
Vấn đề tiêu thụ tài nguyên:
- Tài nguyên nước: trong công nghệ mạ điện nước được sử dụng chủ
yếu ở các công đoạn: rửa, tẩy rit, rửa sau mạ, trong các dịch mạ…
- Tiêu thụ điện: Cung cấp năng lượng cho các máy móc, thiết bị, động
cơ… và các thiết bị phụ trợ: chiếu sáng, thông gió…
- Tiêu thụ tài nguyên khoáng sản: Sử dụng các nguyên liệu đầu vào
cho ngành mạ: Crom, Niken, đồng… ngoài ra còn có than đá, dầu
DO, FO đều là các tài nguyên hữu hạn trên trái đất, có giá trị kinh tế
cao.
Nhận xét: vấn đề cấp bách nhất là việc tiêu thụ năng lượng điện và
tài nguyên khoáng sản vì đây là yếu tố chủ đạo, xuyên suất quá trình
mạ điện.


LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN ĐỂ PHÂN TÍCH
Vấn đề môi trường:

Vấn đề
Môi trường nước

Thành phần môi trường
Nước thải chứa các thành phần
kim loại nặng, axit, kiềm, chất
hoạt động bề mặt, các dung môi,
PH và các ion kim loại

Mức độ tác động
Ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng đến sự
tồn tại, phát triển của các loài động thực
vật, vi sinh vật , sự tích lũy kim loại nặng
là nguyên nhân gây ra các bệnh: ung thư,
ngộ độc…

Môi trường đất

Nước thải chứa kim loại nặng
Chất thải rắn, bùn thải

Thay đổi đặc tính của đất, ảnh hường đến
chất lượng nước ngầm và đời sống, sự phát
triển của các sinh vật khác trong khu vực

Môi trường không
khí

Do bột mài, bụi kim loại gây nên

Làm giảm khả năng hô hấp của thực vật,
khi lắng xuống nguồn nước sẽ làm nguồn
nước bị ô nhiễm và đi vào cơ thể sinh vật

theo chuỗi thức ăn
Gây ra các bệnh về phổi, tim mạch, da liễu

Chất thải rắn

Phát sinh từ quá trình làm sạch
sản phẩm mạ
Các thùng chứa dịch mạ
Cặn kim loại từ nước thải, dịch
mạ

Tác động lên tất cả thành phần môi trường:
đất, nước, không khí, sức khỏe con người
và sinh vật