Mạ crôm
Mạ crôm là phương pháp xử lý bằng cách phủ một lớp crôm trên bề mặt kim loại. Lớp mạ nay có thể dùng làm trang trí, tăng khả năng chống mài mòn, bôi trơn, tăng độ cứng bề mặt.
Quy trình
Mạ Crom 1 lớp thường được theo quy trình như sau:
- Mài: Vật liệu kim loại trước khi đem vào mạ crom cần đạt được độ bóng, vì vậy trước khi mạ crom, kim loại cần được mài và đánh bóng bằng cơ học, hóa chất…
- Tẩy dầu: Mục đích loại bỏ các dầu mỡ, bụi bẫn trong quá trình gia công còn đọng lại trên bề mặt kim loại. Tùy vào mỗi loại kim loại mà sử dụng một dung dịch tẩy dầu khác nhau.
- Bắt gá cho vật mạ crom.
- Nâng nhiệt độ vật mạ lên bằng nhiệt độ dung dịch mạ điện crom bằng cách cho ngâm không điện trong bể mạ.
- Tiếp điện (-) vào vật mạ và điện(+) vào cathode của bể mạ. Thông thường cathode của bể mạ thường được sử dụng là chì kim loại.
- Tiến hành mạ crom, tùy theo độ dày của lớp mạ crom mà chúng ta chọn chế độ dòng điện cũng như thời gian mạ.
Mạ crom 6+
Mạ crom 6+, sử dụngcrom trioxit CrO3 (còn được gọi là anhydride cromic) là thành phần chính. Crom 6+ là giải pháp mạ điện crom được sử dụng để mạ trang trí và cứng,
Lớp mạ Crom 6+ cho lớp phủ crom tươi sáng, cùng với nền kim loại có thể dẫn đến bề mặt kim loại sau khi được mạ crom đạt đến độ phản chiếu ánh sáng tương tự gương
Một quá trình mạ crom hóa trị sáu điển hình là:
- Tẩy dầu
- Hoạt hóa
- Mạ điện crom
- Rửa sạch
Các bể mạ điện thường là một bể nhựa chứa dung dịch axit cromic
Trong một số trường hợp, các bước kích hoạt được thực hiện trong bể mạ crom. Dung dịch Mạ crom là một hỗn hợp của crom trioxide (CrO 3) và axit sulfuric (sulfat, SO 4), tỷ lệ dao động lớn từ 75: 1 đến 250: 1 theo trọng lượng. Điều này cho thấy, dung dịch mạ crom là một dung dịch có tính axit cao (pH 0). Nhiệt độ và mật độ dòng điên trong quá trình mạ điệni ảnh hưởng đến độ sáng và độ bao phủ chính thức. Đối với lớp phủ trang trí nhiệt độ khoảng 35-45 °C (100 đến 110 °F), nhưng đối với lớp phủ crom cứng nó trong khoảng 50-65 °C (120-150 °F). Nhiệt độ cũng phụ thuộc vào mật độ dòng, bởi vì mật độ dòng điện cao hơn đòi hỏi một nhiệt độ cao hơn. Cuối cùng, toàn bộ dung dịch được kích động để giữ nhiệt độ ổn định và đạt được một sự kết tủa đồng đều trên bề mặt vật mạ.
Nhược điểm
Một bất lợi của mạ điện Crom 6+ là hiệu quả cực âm thấp, mà yếu tố chính ảnh hưởng là việc phóng điện từ cực dương thấp. Điều này có nghĩa là lớp phủ crom không đồng đều, Ở các cạnh mép có điểm lồi ra nhiều thì lớp phủ dày, còn ở các góc khuất, chỗ lõm thì lớp phủ mỏng, thậm chí không có lớp phủ. Để khắc phục tình trạng này chúng ta thường đặt cathode phụ vào phía góc lõm đề mạ phủ được các góc đó.[1]
Crom 6+ là một chất độc nhất trong các hợp chất crom. Ở Mỹ và châu Âu, Cơ quan Bảo vệ Môi trường quy định về nó rất nhiều. EPA liệt kê Crom 6+ như một chất gây ô nhiễm không khí nguy hiểm bởi vì nó là một chất gây ung thư cho con người, "ô nhiễm" theo Đạo luật nước sạch, và một "thành phần nguy hiểm" dưới Đạo luật Bảo tồn và Phục hồi Tài nguyên. Do hiệu suất cực âm thấp và giải pháp nâng cao dòng điện, độ nhớt sương mù độc hại của nước và Crom+6 được phát hành từ bể mạ. Máy lọc ướt được sử dụng để kiểm soát lượng khí thải này. Việc xả từ máy lọc ướt được xử lý để kết tủa crom vì trong nước thải ra môi trường không được có thành phần crom+6.[1]
Viêc duy trì một bể mạ với sức căng bề mặt của dung dịch dưới 35 dynes/cm2 đòi hỏi việc bổ sung các loại phụ gia định kỳ. Theo lý thuyết, sức căng bề mặt được đo bằng một stalagmometer. Phương pháp này đã lỗi thời và thiếu chính xác (lỗi lên đến 22 dynes/cm), và phụ thuộc vào kinh nghiệm và khả năng của người sử dụng.[2]
Chất thải độc hại khác được tạo ra từ dung dịch mạ crom hóa trị sáu bao gồm chì cromat, tạo thành trong bồn mạ vì chì dùng làm cực dương. Bari cũng được sử dụng để kiểm soát nồng độ sulfate, dẫn đến sự hình thành của bari sulfat (BaSO4), một chất thải nguy hại.[1]
Mạ crom3+
Mạ crom3+, còn được gọi là Mạ tri-Crom, Cr 3, và crôm (III) mạ, sử dụng crom sunfat hoặc clorua crom là thành phần chính. Mạ Trivalent crôm là một thay thế cho crom hóa trị sáu trong các ứng dụng nhất định và độ dày (ví dụ như mạ trang trí).[1]
Quá trình mạ crom hóa trị ba tương tự như quá trình mạ crom hóa trị sáu, Chỉ khác biệt ở thành phần hóa học của dung dịch mạ crom. Có ba loại chính của thành phầm mạ trivalent crom:[1]
- Một bể mạ điện phân clorua hay sunfat dựa trên sử dụng than chì hoặc cực dương composite, cộng với phụ gia để ngăn chặn quá trình oxy hóa của hóa trị ba crom đến cực dương.
- Một bể mạ sulfate dựa trên sử dụng cực dương chì bao quanh bể chứa đầy axit sulfuric (được gọi là cực dương được bảo vệ), giữ crom hóa trị ba từ oxy hóa ở cực dương.
- Một bể sulfate có sử dụng xúc tác cực dương không hòa tan, trong đó duy trì một thế điện cực có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa.
Quá trình mạ crom hóa trị 3 có thể mạ các sản phẩm với cùng một nhiệt độ, tốc độ và độ cứng tương tự so với mạ crom hóa trị sáu. Chiều dày của lớp mạ 0,005-0,05 mils (0,13-1,27 mm).[1]
Ưu điểm và nhược điểm
Những lợi thế chức năng của hóa trị ba crom là hiệu quả cao hơn và cathode phóng điện tốt hơn. Khả năng phóng điện cực dương tốt hơn nghĩa là tỉ lệ tổn thất điện năng ít hơn do đó sử dụng dòng điện thấp hơn so với việ mạ crom hóa trị sáu, ngoài ra có thể mạ crom hóa trị ba gián đoạn mà điều này rất khó thực hiện ở dung dịch mạ crom sáu.[1]
Như đã biết, crom hóa trị ba có bản chất ít độc hại hơn Crom hóa trị sáu. Do độc tính thấp hơn làm giảm chi phí ức chế bay hơi, lọc sương mù trên không. Lợi thế sức khỏe khác và bao gồm cả hiệu quả cực âm cao hơn, dẫn đến lượng khí thải crom ra không khí ít hơn; dẫn đến lãng phí crom ít hơn và cực dương không bị phân hủy.[1]
Một trong những nhược điểm khi quá trình này chính là việc mạ trang trí không đem lại màu sắc tốt như việc mạ crom hóa trị sáu. Các công ty hiện nay sử dụng các chất phụ gia để điều chỉnh màu sắc. Trong các ứng dụng lớp phủ crom cứng, chống ăn mòn của lớp phủ dày hơn không tốt như mạ crom hóa trị 6. Các chi phí của các hóa chất lớn, nhưng điều này thường được bù đắp bằng mức sản xuất cao hơn và chi phí trên không thấp hơn. Nói chung, quá trình này phải được kiểm soát chặt chẽ hơn trong việc mạ crôm hóa trị sáu, đặc biệt là đối với các tạp chất kim loại với. Điều này có nghĩa là quá trình rất khó để kiểm soát, chẳng hạn như thùng mạ, đang có nhiều khó khăn hơn khi sử dụng bồn mạ crom hóa trị 3.[1]
Tham khảo
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Pollution Prevention Technology Profile Trivalent Chromium Replacements for Hexavalent Chromium Plating (PDF), Northeast Waste Management Officials’ Association, ngày 18 tháng 10 năm 2003, archived from the original (PDF) on ngày 6 tháng 8 năm 2010. Check date values in:
|date=, |archive-date=(help) - ↑ http://www.nmfrc.org/crarchive/jan08b.cfm
