VIENID Vào luyện thi

Trang chủ › Giáo trình › Chế tạo công nghiệp - Cơ khí & Điện tử

Mạ và xử lý bề mặt

Chế tạo công nghiệp - Cơ khí & Điện tử · 製造分野 · Bài học do Tokutei Pass tự biên soạn dựa trên giáo trình chính thức; không sao chép nguyên văn.

Mục đích mạ, độ pH và tiền xử lý (Tẩy dầu mỡ, tẩy axit, rửa nước)

Xử lý bề mặt như mạ giúp nâng cao khả năng chống ăn mòn (chống gỉ), tính trang trí thẩm mỹ và tính năng chịu mài mòn cho sản phẩm.

Độ pH của dung dịch có pH = 7 là trung tính, nhỏ hơn 7 là tính axit và lớn hơn 7 là tính kiềm (bazơ).

Trước khi mạ, đánh bóng phớt vải (Buffing) làm nhẵn bề mặt, tẩy dầu mỡ bằng kiềm (kiểm tra bằng độ thấm ướt màng nước) và tẩy axit để khử gỉ/màng oxit.

Bể tẩy axit có pha chất ức chế (Inhibitor) để chống ăn mòn quá mức kim loại nền và chống giòn hydro; giữa các công đoạn phải rửa nước kỹ để tránh mang lẫn hóa chất sang bể sau.

Mục đích mạ, độ pH và tiền xử lý (Tẩy dầu mỡ, tẩy axit, rửa nước)

Điểm cần nhớ


  • (○ Đúng) Độ pH của dung dịch bằng 7 là trung tính, nhỏ hơn 7 là axit, lớn hơn 7 là kiềm.

  • (○ Đúng) Sau khi tẩy dầu mỡ, nếu màng nước trải đều không đứt đoạn là sạch tốt (còn dầu sẽ bị co cụm giọt nước); khi tẩy axit cần dùng chất ức chế ăn mòn.

  • (× Sai) Nói quy trình đúng là 'mạ xong rồi mới tẩy dầu mỡ, tẩy axit ở cuối' hoặc 'bỏ qua bước rửa nước giữa các bể' là SAI.
Từ vựngNghĩa
xử lý bề mặt
tẩy dầu mỡ (Degreasing)
tẩy gỉ bằng axit (Acid pickling)
chất ức chế ăn mòn (Inhibitor)
rửa nước

Nguyên lý mạ điện, quản lý bể mạ, khắc phục lỗi và giòn hydro

Trong mạ điện, sản phẩm nối với cực âm (-, Catốt) và tấm kim loại nối với cực dương (+, Anốt); chiều dày lớp mạ tỷ lệ thuận với tích của dòng điện và thời gian mạ (điện lượng).

Vị trí khoảng cách hai cực quá gần hoặc ở mép/góc nhọn sẽ bị tập trung dòng điện làm lớp mạ dày lên; nếu mật độ dòng điện quá cao sẽ gây 'cháy mạ' (Yake) đen nhám.

Dung dịch mạ được lọc tuần hoàn để khử cặn bẩn gây 'sần nhám', dùng thử nghiệm Hull cell để kiểm tra trạng thái mạ theo dải mật độ dòng, và ngăn bọt khí hydro bám gây lỗ kim (Pit).

Để chống 'giòn hydro' làm thép cường độ cao dễ nứt gãy do hấp thụ hydro, ngay sau khi mạ phải sấy gia nhiệt (Baking) ở khoảng 190–200°C để đuổi khí hydro ra ngoài.

Điểm cần nhớ


  • (○ Đúng) Khi mạ điện, sản phẩm nối vào cực âm (Catốt) và độ dày lớp mạ tỷ lệ thuận với dòng điện × thời gian (điện lượng).

  • (○ Đúng) Lỗi bề mặt đen nhám ở vùng mật độ dòng cao gọi là 'cháy mạ' (Yake), lỗ nhỏ do bọt khí hydro gọi là 'lỗ kim' (Pit), và thép cường độ cao phải sấy Baking sau mạ để khử giòn hydro.

  • (× Sai) Nối sản phẩm cần mạ vào cực dương (Anốt) hoặc nói thử nghiệm Hull cell là 'thử nghiệm kéo đứt phá hủy' là SAI.
Từ vựngNghĩa
cực âm (Catốt)
cực dương (Anốt)
mật độ dòng điện
thử nghiệm Hull cell
giòn hydro

Mạ treo (Rack), mạ quay (Barrel), mạ hóa học (Electroless) và mạ kẽm nhúng nóng

Chi tiết lớn được treo lên giá treo (Rack) để mạ (lớp mạ bám trên chấu tiếp điểm giá treo phải được bóc tẩy định kỳ để giữ dẫn điện tốt); còn ốc vít nhỏ được cho vào lồng quay gọi là 'mạ quay' (Barrel).

'Mạ hóa học' (mạ không điện) không dùng nguồn điện ngoài mà dùng phản ứng khử hóa học nên tạo được lớp mạ dày đồng đều trên cả hình dạng phức tạp và dùng để mạ lên nhựa (Plastic).

Lớp mạ niken-photpho hóa học khi nhiệt luyện ở khoảng 400°C sẽ tăng mạnh độ cứng; còn mạ crom trang trí thường mạ lót đồng/niken trước rồi mới phủ lớp crom mỏng lên trên.

'Mạ kẽm nhúng nóng' nhúng thép vào bể kẽm nóng chảy ở khoảng 450°C tạo lớp mạ dày chống gỉ lâu dài, có tuổi thọ chống ăn mòn gần như tỷ lệ thuận với độ dày lớp kẽm.

Điểm cần nhớ


  • (○ Đúng) Để mạ hàng loạt ốc vít nhỏ dùng 'mạ quay' (Barrel), còn mạ không dùng nguồn điện ngoài tạo chiều dày đồng đều là 'mạ hóa học' (Electroless).

  • (○ Đúng) Mạ niken hóa học tăng độ cứng khi nhiệt luyện ở ~400°C; mạ kẽm nhúng nóng nhúng vào kẽm chảy lỏng ở ~450°C và lớp mạ càng dày càng bền.

  • (× Sai) Nói nhựa không dẫn điện có thể mạ điện trực tiếp không cần tiền xử lý, hoặc không cần bóc lớp mạ bám trên tiếp điểm giá treo là SAI.
Từ vựngNghĩa
mạ quay (Barrel plating)
mạ hóa học (Electroless plating)
mạ lót (Undercoat)
mạ kẽm nhúng nóng

Xử lý hóa chuyển, Anodizing nhôm (Alumite) và mạ khô chân không

Trong xử lý thụ động cromat chống gỉ trắng sau mạ kẽm, ngành công nghiệp đã chuyển từ crom hóa trị 6 (Cr6+ độc hại) sang xử lý crom hóa trị 3 (Cr3+) thân thiện môi trường.

'Xử lý hóa chuyển photphat' trên bề mặt thép tạo lớp màng tinh thể mịn làm lớp lót giúp tăng độ bám dính của sơn và chống ăn mòn.

Trong 'Anodizing nhôm' (Alumite), nhôm được nối vào cực dương (Anốt) để tạo màng oxit nhôm xốp; nếu nhuộm màu thì phải nhuộm trước khi bịt lỗ (Sealing) bằng nước sôi hoặc hơi nước.

Nếu nhiệt độ bể Alumite quá cao màng oxit sẽ bị hòa tan mềm và mỏng; ngược lại làm lạnh bể ở 0–5°C sẽ tạo được màng 'Alumite cứng' (Hard anodizing). Phương pháp phủ màng trong chân không gọi là mạ khô (PVD/CVD).

Điểm cần nhớ


  • (○ Đúng) Xử lý crom hóa trị 3 được dùng thay thế crom hóa trị 6 để bảo vệ môi trường; xử lý photphat giúp tăng độ bám dính cho lớp sơn phủ.

  • (○ Đúng) Nhuộm màu Alumite phải thực hiện trước khi bịt lỗ (Sealing), và Alumite cứng được gia công trong bể nhiệt độ thấp 0–5°C.

  • (× Sai) Nói bịt kín lỗ siêu nhỏ (Sealing) xong rồi mới ngâm thuốc nhuộm màu, hoặc nhiệt độ bể càng cao màng Alumite càng cứng là SAI.
Từ vựngNghĩa
xử lý hóa chuyển crom hóa trị 3
xử lý hóa chuyển photphat
xử lý Anodizing nhôm (Alumite)
xử lý bịt lỗ (Sealing)
Alumite cứng (Hard anodizing)

Tính chất kim loại, kiểm tra chất lượng, dụng cụ chuẩn độ và an toàn xử lý nước thải

Khuynh hướng ion hóa giảm dần theo thứ tự 'Al > Zn > Fe > Cu' (kẽm mạnh hơn sắt nên bảo vệ hy sinh cho sắt); khối lượng riêng của nhôm khoảng 2,7 g/cm³ và kẽm khoảng 7,1 g/cm³.

Khi kiểm tra, độ rọi sáng kiểm tra ngoại quan phải từ 500 lx trở lên, thử phun sương muối trung tính dùng dung dịch NaCl 5% ở 35°C, và đo chiều dày không phá hủy bằng máy huỳnh quang tia X (XRF) hoặc máy đo từ tính.

Khi chuẩn độ phân tích dung dịch mạ, dùng pipet bầu (Whole pipette) lấy thể tích chính xác vào cốc nón (Conical beaker), nhỏ chất chỉ thị màu rồi nhỏ dung dịch chuẩn từ buret (Burette).

Tuyệt đối cấm để hợp chất xyanua trộn lẫn với axit vì sẽ sinh ra khí hydro xyanua (HCN) kịch độc; nước thải chứa xyanua, crom hóa trị 6 và axit/kiềm bắt buộc phải phân luồng xử lý riêng.

Điểm cần nhớ


  • (○ Đúng) Khuynh hướng ion hóa là Al > Zn > Fe > Cu; thử phun sương muối trung tính dùng NaCl 5% ở 35°C; kiểm tra ngoại quan cần độ sáng ≥ 500 lx.

  • (○ Đúng) Chuẩn độ dùng pipet bầu, cốc nón, buret và chất chỉ thị; chiều dày màng đo không phá hủy bằng máy XRF hoặc máy đo từ tính.

  • (× Sai) Bảo quản chung xyanua với axit hoặc trộn chung nước thải chứa xyanua với nước thải axit khi chưa xử lý là CẤM KỴ vì sinh ra khí kịch độc.
Từ vựngNghĩa
khuynh hướng ion hóa
thử nghiệm phun sương muối
máy đo chiều dày màng từ tính
ống chuẩn độ (Burette)
khí hydro xyanua (HCN)

Xử lý bề mặt kim loại

Luyện câu hỏi chương này trong app

Tài liệu tham khảo chính thức