Nhóm 7 - Công Nghệ Mạ điện.Công nghệ mạ thông dụng.pptx

1. Khái niệm chung
2. Xử lý bề mặt chi tiết
3. Lựa chọn thiết bị và môi trường mạ
4. Các công nghệ mạ thông dụng
5. Ứng dụng

1. CHỦ ĐỀ : : CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN

2. Nội Dung : 1. Khái niệm chung 2. Xử lý bề mặt chi tiết 3. Lựa chọn thiết bị và môi trường mạ 4. Các công nghệ mạ thông dụng 5. Ứng dụng

3. 1 . Khái niệm chung Mạ điện , còn gọi là điện kết tủa , là quá trình sử dụng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại hòa tan trong dung dịch điện phân (dung dịch mạ ) và tạo thành một lớp kim loại mỏng bám trên bề mặt vật dẫn điện .

4. Vật cần mạ (chi tiết) được nối với cực âm (catốt), còn kim loại dùng để mạ (thanh anot) được nối với cực dương (anot) của nguồn điện. Khi có dòng điện đi qua, các ion kim loại dương trong dung dịch mạ sẽ di chuyển về phía catốt và bị khử, tạo thành lớp mạ trên bề mặt chi tiết. Nguyên tắc hoạt động Điều kiện tạo thành lớp mạ điện Trên anot sẽ xảy ra quá trình hòa tan kim loại anot: M – ne → M n+ . Trên catot sẽ xảy ra quá trình cation phóng điện để tạo thành kim loại mạ M n+ + ne → M. Quá trình trên sẽ có nhiều bước liên tiếp nhau như quá trình khuếch tán, quá trình phóng điện. Các nguyên tử kim loại sẽ hình ảnh mầm tinh thể mới.

5. Mục đích Tăng độ cứng , chống mài mòn . Tạo tính thẩm mỹ ( sáng bóng , màu sắc đẹp ). Tạo tính dẫn điện , dẫn nhiệt , hàn tốt ( trong điện tử ). Chuẩn bị lớp nền để mạ các lớp khác ( mạ nhiều lớp ). Bảo vệ kim loại nền khỏi ăn mòn , gỉ sét .

6. 2. Xử lý bề mặt chi tiết Quy trình gia công bề mặt kim loại trước khi mạ Để bề mặt mạ điện được bền đẹp và sáng bóng hơn, thì trước tiên cần phải gia công bề mặt mạ: Gia công cơ học Gia công cơ học là quá trình giúp bề mặt cần mạ có được độ vân đồng đều và có độ nhẵn cao, giúp lớp mạ được bám tốt hơn và đẹp hơn. Có nhiều cách gia công cơ học như mài đánh bóng, quay xóc đối với các vật nhỏ, phun tia cắt hoặc tia nước dưới áp suất cao Tẩy dầu mỡ Sau nhiều công đoạn sản xuất cơ khí, bề mặt kim loại thường sẽ dính rất nhiều dầu mỡ. Dù lớp dầu mỡ đó rất mỏng như cũng đủ để làm cho bề mặt đó kị nước, không tiếp xúc được với dung dịch mạ. Có rất nhiều cách tẩy dầu mỡ bề mặt kim loại có thể áp dụng như Tẩy trong dung môi hữu cơ như tricloetylen C2HCl3, tetracloetylen C2Cl4, cacbontetraclorua CCl4… Tẩy bóng điện hóa và hóa học Tẩy bóng điện hóa cho độ bóng cao hơn gia công cơ học, lớp mạ trên nó gắn bám tốt, tinh thể nhỏ , ít lỗ thủng và tạo ra tính chất quang học đặc biệt.

7. Tẩy gỉ Trên bề mặt kim loại thường có một lớp oxi hóa dày là lớp gỉ sắt. Để tẩy gỉ kim loại, người ta sẽ sử dụng H2SO4 hay HCl. Tẩy nhẹ Tẩy nhẹ hay còn gọi là hoạt hóa bề mặt, nhằm lấy đi lớp oxit rất mỏng, không nhìn thấy được, được hình thành trong quá trình gia công ngay trước khi mạ. Khi tẩy nhẹ xong, cấu trúc tinh thể của nền bị lộ ra, độ gắn bám sẽ tăng lên.

8. Thiết bị mạ điện Nguồn điện: Sử dụng nguồn điện một chiều (DC) có khả năng điều chỉnh cường độ và điện áp phù hợp. Bể mạ: Thùng chứa dung dịch mạ, thường làm bằng vật liệu chống ăn mòn như nhựa PVC, composite. Hệ thống gia nhiệt và làm mát: Để duy trì nhiệt độ ổn định cho dung dịch mạ . Hệ thống lọc: Lọc dung dịch mạ để loại bỏ cặn bẩn, đảm bảo độ mịn của lớp mạ. Hệ thống sục khí/khuấy: Giúp đồng nhất dung dịch, đảm bảo lớp mạ đều. 3. Lựa chọn thiết bị và môi trường mạ

9. Môi trường mạ (dung dịch mạ) Dung dịch mạ là hỗn hợp của muối kim loại cần mạ, các chất phụ gia và nước. Mỗi loại mạ có công thức dung dịch riêng, ví dụ: Mạ kẽm: Dung dịch chủ yếu là kẽm sulfat (ZnSO4​). Mạ niken: Dung dịch chủ yếu là niken sulfat (NiSO4​). Mạ crom: Dung dịch chủ yếu là axit cromic (H2​CrO4​). Mạ vàng: Dung dịch chứa muối vàng (AuCN, KAu(CN)2​). Nhiệm vụ : Cung cấp ion kim loại cho quá trình khử điện hóa bám lên catot (chi tiết mạ ). Dẫn điện ổn định trong bể mạ . Kiểm soát tốc độ lắng đọng và cấu trúc lớp mạ

10. Yếu tố công nghệ của môi trường mạ Nhiệt độ dung dịch : Ảnh hưởng đến tốc độ lắng đọng và độ mịn lớp mạ. Ví dụ: mạ niken thường 40 – 60 °C; mạ crom 45 – 55 °C. pH dung dịch : Quyết định độ bền dung dịch và chất lượng lớp mạ. Ví dụ: mạ Ni pH ≈ 3,5 – 4,5; mạ Zn pH ≈ 4 – 5, hoặc kiềm 12 – 13 (tùy loại). Mật độ dòng điện (A/dm²) : Nếu quá thấp → lớp mạ xốp, không bám chắc. Nếu quá cao → gây cháy, sần sùi, bong tróc. Khuấy trộn / lọc dung dịch : Khuấy giúp ion khuếch tán đều, tránh lớp mạ không đồng đều. Lọc dung dịch thường xuyên để loại bỏ tạp chất. Thông gió – xử lý khí thải : Một số môi trường mạ (như mạ Cr dùng CrO₃, mạ Ni) sinh hơi độc, cần hút khí và xử lý hóa chất thải để đảm bảo an toàn.

11. 4. Các công nghệ mạ thông dụng 4.1. Mạ kẽm Mạ kẽm Là một trong những phương pháp mạ phổ biến nhất để bảo vệ chống ăn mòn cho thép. Lớp kẽm hy sinh để bảo vệ vật liệu nền, kéo dài tuổi thọ của sản phẩm. Đặc điểm: Lớp mạ có màu trắng bạc, đôi khi được nhuộm màu để tạo độ thẩm mỹ và tăng khả năng chống gỉ (mạ kẽm màu vàng, xanh, đen). Có hai phương pháp chính: Mạ kẽm điện phân (xi mạ lạnh): Tạo lớp kẽm mỏng, mịn, đẹp mắt, thường dùng cho bu lông, đai ốc, phụ tùng xe máy. Mạ kẽm nhúng nóng: Nhúng chi tiết vào bể kẽm nóng chảy ở nhiệt độ cao. Lớp mạ rất dày, bền và chịu được môi trường khắc nghiệt, phù hợp cho các kết cấu thép lớn, cột điện, hàng rào.

12. 4.2. Mạ niken Mạ niken tạo ra lớp phủ có độ cứng cao, chống ăn mòn và có tính thẩm mỹ tốt. Nó thường được dùng làm lớp lót trước khi mạ crom hoặc vàng. Đặc điểm: Tùy thuộc vào quy trình, có thể tạo ra bề mặt bóng sáng hoặc mờ . Có hai công nghệ chính: Mạ niken điện phân: Sử dụng dòng điện để kết tủa lớp niken. Công nghệ này dễ kiểm soát, cho lớp mạ bóng đẹp, thường được dùng cho mục đích trang trí. Mạ niken hóa học: Không dùng dòng điện, thay vào đó dựa trên phản ứng tự xúc tác của dung dịch. Lớp mạ đồng đều, ngay cả trên các chi tiết có hình dạng phức tạp, và có độ cứng rất cao. Ứng dụng: Phụ tùng ô tô, xe máy, linh kiện điện tử, đồ gia dụng, các chi tiết máy cần độ bền và thẩm mỹ.

13. 4.3. Mạ crom Mạ crom là công nghệ tạo ra lớp phủ có độ cứng cực cao, chống mài mòn và chịu nhiệt tốt, đồng thời có vẻ ngoài sáng bóng. Đặc điểm: Lớp mạ rất cứng, có thể đạt độ cứng lên tới 60-70 HRC. Có hai loại chính: Mạ crom cứng: Lớp mạ dày, thường trên 10 micromet, có chức năng kỹ thuật là tăng độ cứng, chống mài mòn cho chi tiết máy. Mạ crom trang trí: Lớp mạ rất mỏng (dưới 1 micromet), thường mạ trên nền niken để tạo bề mặt sáng bóng, trang trí. Lớp mạ này không có chức năng chống mài mòn đáng kể. Ứng dụng: Mạ crom cứng cho piston, trục khuỷu, khuôn mẫu. Mạ crom trang trí cho các chi tiết xe máy, vòi nước, đồ nội thất.

14. 4.4. Mạ đồng Mạ đồng thường được sử dụng như một lớp mạ lót hoặc để tăng tính dẫn điện, ít khi được dùng làm lớp mạ hoàn thiện vì dễ bị oxy hóa. Đặc điểm: Lớp mạ có màu đỏ đặc trưng của đồng, có độ bám dính tuyệt vời. Nó được dùng để làm cầu nối giữa kim loại nền (như thép) và lớp mạ tiếp theo (như niken, crom) nhằm tăng độ bám. Ứng dụng: Làm lớp lót: Phổ biến nhất, trước khi mạ niken hoặc crom. Tăng dẫn điện: Mạ cho các linh kiện điện tử, dây dẫn, cực điện. Trang trí: Tạo vẻ đẹp cổ điển cho các sản phẩm thủ công, đồ trang sức.

15. 5. Ứng dụng Công nghệ  mạ điện được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau với các ứng dụng đa dạng: Trong lĩnh vực viễn thông, mạ điện được sử dụng để mạ anten cũng như các thiết bị phụ trợ khác, giúp cải thiện hiệu suất truyền dẫn và thu sóng. Trên lĩnh vực xây dựng, công nghệ mạ điện được áp dụng để mạ kim loại lên những thiết bị chịu lực. Như đường sắt, ống nước, giúp tăng tính bền vững và chống ăn mòn cho chúng. Trong lĩnh vực dân dụng, mạ điện được sử dụng để mạ lớp bảo vệ kim loại. Như đồng, trang sức, giúp sản phẩm có vẻ ngoại hình đẹp và bền bỉ hơn. Ngoài ra, công nghệ mạ điện cũng được áp dụng trong việc sản xuất một số vật dụng hằng ngày khác. Trong lĩnh vực kỹ thuật cao, mạ điện được sử dụng trong việc sản xuất tên lửa, robot và các thiết bị công nghệ cao khác. Giúp cải thiện về hiệu suất và độ bền của các sản phẩm công nghệ.

16. Thank you for listening !