THUYẾT TRÌNH BẢO VỆ VÀ TRANG TRÍ BỀ MẶT

Nhóm 6. Phân chia cơng việc

Chương 4: Bảo vệ và trang trí bề mặt
4.1 Mạ Điện

• Khái niệm (Nguyễn Tiến Thành ko tham gia)0đ
• Các khâu chuẩn bị trước khi mạ (Bùi Trung Thảo) 7đ
• Các thiết bị sử dụng trong xưởng mạ ( Trần Phúc Thiện) 7đ
• Các phương pháp mạ ( Nguyễn Đức Thuận) 7đ

4.2 Oxy Hóa ,Phốt Phát Hóa Kim Loại Và Hợp Kim

• Nhuộm đen thép và gang (Nguyễn Văn Thịnh) 6đ
• Phốt phát hóa thép và gang (Đàm Quang Tiến) 7đ
• Oxy hóa – Nhuộm nhơm vs hợp kim nhơm ( Nguyễn Văn Thun) 7đ
• Oxy hóa – Thụ động hóa đồng (Đỗ Mạnh Tiến)6đ

4.3 Các Phương Pháp Phủ Bảo Vệ Khác

• Phương pháp phủ nhúng kim loại nóng chảy (Trương Cơng Tiến)7đ
• Phương pháp phun phủ bề mặt ( Nguyễn Mạnh Toàn)7đ


Lịch Sử Phát triển ngành Mạ Điện
Ngành mạ điện được nhà hóa học ý Luigi V. Brugnatelli khai sinh vào năm 1805.
Ơng đã sử dụng thành quả của người đồng nghiệp Alessandro Volta, pin Volta để tạo ra lớp phủ điện hóa
đầu tên. Phát minh của ơng khơng có ứng dụng trong cơng nghiệp trong suốt 30 năm và chỉ được nghiên
cứu trong các phịng thí nghiệm. Năm 1839, hai nhà hóa học Anh và Nga khác độc lập nghiên cứu q trình mạ kim loại đồng cho những nút bản in. Ngay sau đó, John Wright, 
Birmingham, Anh sử dụng Kali Xyanua cho dung dịch mạ vàng, bạc. Vào thời kì này, đó là dung dịch duy nhất có khả năng cho lớp mạ kim loại quý rất đẹp. Tiếp bước Wright, 
George Elkington và Henry Elkington đã nhận được bằng sáng chế kĩ thuật mạ điện vào năm 1840. Hai năm sau đó, ngành cơng nghiệp mạ điện tại Birmingham đã có sản phẩm mạ
điện trên khắp thế giới. Cùng với sự phát triển của khoa học điện hóa, cơ chế điện kết tủa lên bề mặt kim loại ngày càng được nghiên cứu và sáng tỏ. Kĩ thuật mạ điện phi trang trí

cũng được phát triển. Lớp mạ kền, đồng, kẽm, thiếc thương mại chất lượng tốt đã trở nên phổ biến từ những năm 1850. Kể từ khi máy phát điện được phát minh từ cuối thế kỷ XIX,
ngành công nghiệp mạ điện đã bước sang một kỉ nguyên mới. Mật độ dòng điện tăng lên, năng suất lao động tăng, q trình mạ được tự động hóa từ một phần đến hoàn toàn.
Những dung dịch cùng với các phụ gia mới làm cho lớp mạ đạt chất lượng tốt hơn. Các lớp mạ được nghiên cứu phát triển để thỏa mãn cả yêu cầu chống ăn mịn lẫn trang trí, làm
đẹp... Kể từ sau chiến tranh thế giới thứ hai, người ta còn nghiên cứu thành công
kĩ thuật mạ crom cứng, mạ đa lớp, mạ đồng hợp kim. mạ kền sunfamat... Nhà vật lý Mỹ Richard Feynman đã nghiên cứu thành công
công nghệ mạ lên nền nhựa. Hiện nay công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi. Kĩ thuật mạ hiện là một trong ba quá trình trong c
chu trình LIGA - được sử dụng trong sản xuất robot điện tử siêu nhỏ (MEMS).


Khái niệm cơ bản về mạ điện

Vật Mạ gắn với cực âm Catot Kim loại mạ gắn với cực dương anot của nguồn điện trong
dung dịch điện môi. Cực dương của của nguồn điện sẽ hút các e- trong quá trình OXH và giải
phóng các ion kim loại dương dưới tác dụng lực tĩnh điện các ion dương sẽ di chuyển về cực
âm bám vào bề mặt vật được mạ
Độ dày lớp mạ phụ thuộc vào cường độ dòng điện của nguồn và thời gian mạ


4.1 Mạ Điện

4.1.2: Chuẩn bị bề mặt trước khi mạ điện.
(Bùi Trung Thảo)

•
•
•

Bước 1. Tẩy dầu mỡ.
Bước 2. Tẩy gỉ và tẩy nhẹ (màng oxi, các vật rắn bám trên bề mặt)
Bước 3. Đánh bóng bề mặt.

BƯỚC 1: Cần làm sạch bề mặt chi tiết khỏi dầu mỡ.
Bề mặt của kim loại sau khi nhiều giai đoạn chế tạo cơ khí, thường bị dính dầu mỡ, dù rất mỏng nhưng cũng đủ để làm cho bề mặt của
kim loại trở nên kháng nước, không thể xúc tiếp được với dung dịch tẩy, dung dịch mạ…
Tẩy trong dung môi hữu cơ như tricloetylen ( C2HCl3 ) , tetracloetylen ( C2Cl4 ) , cacbontetraclorua ( CCl4 )…
Dầu mỡ được chia 2 loại. 1: dầu động thực vật. 2: Dầu mỏ, paraphin… 


Bước 2. Tẩy gỉ và tẩy nhẹ (màng oxi, các vật rắn bám trên bề mặt)

Tẩy nhẹ có thể tiến hành trong dung dịch axit như
H2SO4 ( 10%)+ HCl(5%) nhiệt độ thường trong khoảng 0.5-1 phút.
Tẩy nhẹ xong cần rửa nhanh.


Bước 3 Gia công bề mặt chi tiết làm độ bóng tăng lên, khi đó độ bóng sau khi mạ cũng tăng lên.

Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

Có 3 phương pháp để đánh bóng đó là bằng cơ học, hóa học và điện hóa.

-

Đánh bóng hóa học có thể đánh bóng thép cacbon trong dung dịch gồm: H3PO4(1,7)(60% V) +H2SO4(1.84)(30% V)
+ HNO3(1.4)(10%V)+ CrO3 (( 5-10 g/l) t= 120-140 độ C. thời gian <10’.

Đánh bóng điện hóa trong dung dịch gồm : H3PO4 (66-70% m) +CrO3 (12-14%) + H2O 18-20% tỉ trọng dd 1.7-1.74
g/cm3. nhiệt độ 75-80 độ C. mật độ Anot 20-30 A/dm2. thời gian từ 10-15’.


4.1.3 Thiết Bị Phân Xưởng Mạ
(Trần Phúc Thiện)

Thiết bị
đánh
bóng
tẩy gỉ
Thiết bị chính trong
phân xưởng mạ
bao gồm


Các thiết bị đánh bóng tẩy gỉ
- Máy đánh bóng, máy quay bóng, máy phun cát


- Hệ thống bể tẩy gỉ

Mục đích: Xử lí bề mặt kim loại tốt nhất trước khi qua quá trình mạ, giúp lớp mạ liên kết tốt hơn với sản phẩm được đem
mạ


Bể Mạ
Bể Mạ Tĩnh

Sử dụng cho

những chi
tiết lớn

 Vật cần mạ được gắn với cực âm catôt, kim loại mạ gắn với cực dương anôt của nguồn
điện trong dung dịch điện môi. Cực dương của nguồn điện sẽ hút các electron e  trong
q trình ơxi hóa và giải phóng các ion kim loại dương, dưới tác dụng lực tĩnh điện các
ion dương này sẽ di chuyển về cực âm, tại đây chúng nhận lại e  trong q trình 
ơxi hóa khử hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật được mạ. Độ dày của lớp
mạ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện của nguồn và thời gian mạ.


Bể mạ quay

Sử mạ những chi tiết nhỏ, lớp mạ khơng bị rỗ cần độ bóng cao

Ngồi 2 loại bể mạ Tĩnh và bể mạ quay cịn có Bể mạ lắc , thiết bị mạ tự động


4.1.4 Các Phương pháp mạ điện
(Nguyễn Đức Thuận)

4.1.4 Mạ kẽm
a.Khái niệm

•

Mạ kẽm là thuật ngữ phổ biến thường được dùng trong các ngành cơng nghiệp. Đó là q trình phủ kẽm
để bảo vệ thép hoặc sắt trước q trình ăn mịn oxi hóa của mơi trường.

b.Ứng dụng

. Mạ kẽm được dùng bảo vệ chống ăn mịn các tấm tơn lợp nhà,ống thép,các chi tết trên đường dây tải điên
bằng thép…

9/1/21

Nguyễn Đức Thuận

13


4.1.5 Mã Đồng

•

Đồng là kim loại màu đỏ hơi hồng có tính mền dẻo,dễ bị oxi hóa có điện thế cao hơn so với kim
loại khác(+0,339V) nên không được dùng làm lớp phủ bảo vệ

•

Tuy nhiên nó lại có ứng dụng rộng rãi để làm lớp phủ lót trên thép để tăng độ bám,giảm độ rỗ,vết
nứt và được dùng để trang trí

•

Các dụng dịch mạ đơng bao gồm
Dung dịch mạ đồng sunphat(CuSo4 ,H2SO4 ….)
Dung dịch mạ đồng xyanua(CuCN,NaCN…)

9/1/21

Nguyễn Đức Thuận

14


4.1.6 mạ niken

•
•

Niken bền ,chịu được kiềm,thụ động trong HNO 3 đặc.
Dễ đánh bóng ,đạt được độ bóng cao

=> niken khơng chỉ ứng dụng với vai trị làm tăng độ bền cho sản phẩm, mà còn được ứng dụng rộng
rãi để xi mạ lên các vật dụng trang trí làm nâng cao giá trị sản phẩm. Kim loại được phủ lớp niken lên
bề mặt sẽ làm tăng khả năng chống oxi hóa và chống chịu được với điều kiện mơi trường khắc nghiệt

9/1/21

Nguyễn Đức Thuận

15


4.1.7 mạ crom

•

Mạ crom là q trình sử dụng crom và hóa chất xi mạ của crom như axit cromic để hình
thành một lớp oxit crom (gọi là lớp mạ crom) để gia tăng độ bền cho bề mặt kim loại. Bất

kể là trong mơi trường xâm thực nào (khí quyển, môi trường axit, môi trường kiềm,…) lớp
mạ crom cũng vơ cùng bền bỉ.

Hiện nay, có 3 cơng nghệ mạ crom phổ biến là:

•
•
•

Mạ crom cứng
Mạ crom trang trí
Mạ crom chi tiết má

=> được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp mạ ô tô, mạ các chi tiết máy, dụng cụ y tế, phụ
tùng xe máy, xe đạp, máy khâu,.. và hầu hết các kim loại thông dụng như sắt, đồng, inox,
nhôm,…

9/1/21

Nguyễn Đức Thuận

16


4.2 Oxy hóa và Phốt phát hóa kim loại và hợp kim

4.2.1 Nhuộm đen thép và gang (Nguyễn Văn Thịnh)

-Khái niệm:
Oxy hóa thép và gang cịn gọi là nhuộm đen do tạo thành trên bề mặt chi tết

màng oxit Fe3O4 có màu đen hoặc xanh đen


-Mục đích: Chống lại sự ăn mịn của khơng khí cho chi tiết .

-Ứng dụng: Dùng cho các chi tiết máy, dụng cụ đo, vũ
khí ….

+Oxy hóa thép và gang trong mơi

+Oxy hóa thép và gang trong mơi

+Oxy hóa thép và gang trong môi

trường hơi nước

trường muối

trường kiềm


Tên phương pháp

Khái niệm

Ưu điểm

Nhược điểm

OXH thép và gang trong môi

Chi tiết được oxh trong thùng quay bằng hơi

đơn giản rẻ tiền và ít ơ nhiễm

có tính bảo vệ kém ko bóng đẹp

trường hơi nước

nước ở nhiệt độ nhỏ hơn 500ºC

OXH trong môi trường hỗn hợp

Tác nhân OXH chủ yếu là NaNO2 do Phản

PP này cho màng oxit

màng oxit kém

muối NaNO2 + NaNO3

ứng phóng thích oxy khi nung

Mà sắc rất đẹp từ đỏ đến

bền, dễ chuyển màu và tính

Các muối khác như NaOH, Na2CO3 được

Xanh đen phụ thuộc vào

Bảo vệ ko cao

dùng để tạo ra mơi trường muối nóng chảy có

Nhiệt độ OXH

nhiệt độ xác định (4-500 độ C)

OXH thép và gang bằng dd Kiềm

Sau khi oxy hóa nhuộm đen cần xử lý

Màng oxit đen bóng đẹp , có tính

Thời gian gia cơng lâu + chi phí

trongdung dịch xà phịng 3- 5%, nhiệt độ 80

bảo vệ cao

gia công lớn hơn các phương

-90 %, trong 10 – 15 phút. Sau khi xử lý cần
rửa sạch rồi sấy khô hoặc thổi khô rồi nhứng
vào dầu biến thế nóng ở nhiệt độ 105 – 110*C
trong 5 – 10 phút.

pháp khác

4.2.2 Phốt phát hóa
Thép & Gang ( Đàm Quang Tiến)

•

Thành phần chủ yếu của màng phốt phát trên thép &
gang gồm:




Me3(PO4)2
MHPO4

Đàm Quang Tiến- nhóm 6

20


•

Màu sắc phụ thuộc vào sự có mặt của kim loại từ tối đến
sáng

•

Khơng tan trong nước, ổn định trong khơng khí và có độ
bền cao hơn từ 2÷10 lần màng oxit

•

Có tính cách điện cao nhưng khơng làm thay đổi cơ tính
từ tính của chất liệu (roto,stato động cơ, lá thép biến thế

Các đặc điểm

của lõi cuộn dây…)

•

Độ dày t 5 ữ20àm, kớch thc ca chi tit khụng thay đổi
sau khi phốt phát.

Đàm Quang Tiến- nhóm 6

21


Các thành phần dung dịch và chế
độ phốt phát hóa



Các dung dịch gia cơng ở nhiệt độ cao có độ bền chống chịu ăn mịn cao, thời gian pp hóa ngắn thường
dung chống gỉ cho các chi tiết thép và gang.



Các dung dịch gia cơng ở nhiệt độ trung bình có tính chống gỉ thấp hơnnhiệt độ cao nhưng dd lại ổn định,

thời gian pp hóa nhanh thường được dung cho bơi trơn sơn lót.



Các dd gia cơng ở nhiệt độ thấp thì ít hao hóa chất, khơng cần gia nhiệt, dd ổn định, nhưng tính chống gỉ
thấp độ bám kém nên chỉ dung cho sơn lót.

Đàm Quang Tiến- nhóm 6

22


4.2.3 Ơxy hóa nhuộm nhơm và hợp kim nhơm (Nguyễn Văn Thun)
*Khái niệm :

-

Oxy hóa nhơm làm màng ơ xít nhơm Al2O3 mỏng và xít chặt , có tính bảo vệ
cao , màng có lỗ xốp , dễ hấp thụ màu đen nên có thể nhuộm được màu sắc
đẹp .
Oxy hóa nhuộm màu nhơm và hợp kim nhơm được thực hiện bằng 2 phương
pháp :

1 . Phương pháp oxy hóa hóa học .
2 . Phương pháp điện hóa .


1 . Phương pháp oxy hóa hóa học :

•
•

2 . Phương pháp oxy hóa điện hóa :
Oxy hóa nhơm và hợp kim nhơm điện hóa được tến hành trong các dung dịch
khác nhau nhưng phổ biến nhất là trog dung dịch H2SO4 gia công ở những chế
độ nhiệt độ và mật độ dòng điện khác nhau sẽ cho những đặc tính khác nhau :