Tiểu luận Ăn mòn kim loại

- Ăn mòn khí quyển là ăn mòn kim loại trong khí quyển hay các khí ẩm ướt khác. - Ăn mòn trong chất điện ly ( axit, bazơ, muối) - Ăn mòn dưới đất nghĩa là ăn mòn các công trình ngầm dưới đất - Ăn mòn điện gây ra dưới tác dụng của dòng điện ngoài hay các dòng lang thang - Ăn mòn dưới tác dụng của điện thế gây ra do tác dụng đồng thời của môi trường xâm thực và của điện thế trên kim loại. - Ăn mòn sinh vâth học là ăn mòn gây ra do các vi sinh vật hay sản phẩm chuyển hóa củ chúng.

doc34 trang | Chia sẻ: tuandn | Ngày: 30/01/2013 | Lượt xem: 4610 | Lượt tải: 11download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tiểu luận Ăn mòn kim loại, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĂN MÒN KIM LOẠI Định nghĩa ăn mòn: Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại do tương tác hóa học hoặc điện hóa của kim loại với môi trường xung quanh. Phân loại các quá trình ăn mòn: Phân loại theo cơ chế của quá trình ăn mòn Theo cơ chế của quá trình người ta chia ra làm hai loại ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa: Ăn mòn hóa học: Ăn mòn hóa học là quá trình ăn mòn do tác dụng hóa học của kim loại với môi trường. Ăn mòn điện hóa: Ăn mòn điện hóa là quá trình ăn mòn do tác dụng điện hóa học giữa kim loại với môi trường phản ứng điện hóa, nó tuân theo qui luật động học điện hóa. Ăn mòn điện hóa xảy ra 2 quá trình đồng thời. Quá trình anot là quá trình biến đổi trực tiếp kim loại thành ion hydrat hóa trong dung dịch. Me + xH2O = Me(H2O)n+ + ne Trong kim loại còn một lượng tương đương các electron dư thừa. Quá trình catot là quá trình làm các electron dư ở quá trình anot bị đồng hóa do một vài chất nhận electron, được gọi là chất khử phân cực. Nghiên cứu chi tiết quá trình ăn mòn hóa học và điện hóa cho thấy không có ranh giới phân biệt rõ nét giữa chúng. Trong nhiễu trường hợp, sự biến đổi chậm từ cơ chế hóa học sang cơ chế điện hóa có thể xảy ra và ngược lại. Sự ăn mòn trong dung dịch điện ly có thể xảy ra theo cả cơ chế điện hóa lẫn cơ chế hóa học. 1.2.2. Phân loại theo điều kiện của quá trình ăn mòn - Ăn mòn khí quyển là ăn mòn kim loại trong khí quyển hay các khí ẩm ướt khác. - Ăn mòn trong chất điện ly ( axit, bazơ, muối) - Ăn mòn dưới đất nghĩa là ăn mòn các công trình ngầm dưới đất - Ăn mòn điện gây ra dưới tác dụng của dòng điện ngoài hay các dòng lang thang - Ăn mòn dưới tác dụng của điện thế gây ra do tác dụng đồng thời của môi trường xâm thực và của điện thế trên kim loại. - Ăn mòn sinh vâth học là ăn mòn gây ra do các vi sinh vật hay sản phẩm chuyển hóa củ chúng. 1.2.3. Phân loại theo dạng đặc trưng của ăn mòn - Ăn mòn toàn bộ xảy ra trên toàn bộ bề mặt kim loại, nó có thể đều đặn hoặc không đều - Ăn mòn cục bộ tập trung ở các khu riêng biệt của bề mặt kim loại. Ví dụ: Ăn mòn hang hốc, ăn mòn điểm - Ăn mòn giữa các tinh thể là sự phá hủy kim loại dọc theo ranh giới giữa các tinh thể - Ăn mòn xuyên tinh hình thành các vết rạn xuyên tinh dẫn đến sự phá hủy toàn bộ kim loại Chương 2:GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU THÉP CACBON 2.1 Ảnh hưởng của các nguyên tố đến tổ chức, cơ tính của thép các bon. 2.1.1 Định nghĩa Thép Cacbon.. Thép cácbon là hợp kim của sắt và cácbon với chứa lượng cácbon dưới 2,14%. Tuy nhiên do điều kiện nấu luyện nên có nhiều nguyên tố khác cũng có mặt trong thép. Chúng là các tạp chất thường có như Mangan (Mn), Silíc (Si), Phốt pho (P), lưu huỳnh (S), các tạp chất ẩn như hydrô (H), nitơ (N), ôxy (O), và các tạp chất ngẫu nhiên như crôm (Cr), nikel (Ni), vônfram (W), titan (Ti), molibden (B), vanadi (V),… Tất cả các loại nguyên tố kể trên có ở trong thép với lượng chứa nhỏ và ảnh hưởng không đáng kể đến tổ chức và tính chất của thép. Chính vì thế mà kể cả các nguyên tố có lợi đều được gọi là tạp chất. Cần lưu ý rằng nếu một hay một vài nguyên tố kể trên mà người ta cố ý cho vào thép với dụng ý nào đó thì chúng lại được gọi là nguyên tố hợp kim (sẽ được trình bày chi tiết trong phần thép hợp kim). Tóm lại ngoài sắt ra thành phần hóa học của thép cácbon thông thường bao gồm: C < 2%; Mn ( 0,5-0,8%; Si ( 0,3-0,6%; P ( 0,05-0,06%; S ( 0,05-0,06%. 2.1.2 Ảnh hưởng của nguyên tố cácbon. Trong tất cả nguyên tố, cácbon là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu đến tổ chức và tính chất của thép cácbon (và cả đối với thép hợp kim). Sự thay đổi hàm lượng cácbon ảnh hưởng đến cơ tính của thép gồm giới hạn bền ((b), độ cứng (HB), độ giãn dài ((), độ thắt tỉ đối (() và độ dai va đập (ak). Khi hàm lượng cácbon trong thép tăng, độ bền và độ cứng của thép tăng còn độ dẻo và độ dai va đập lại giảm. Tuy nhiên, độ bền của thép chỉ tăng lên và đạt tới giá trị cực đại khi hàm lượng của cácbon tăng lên tới khoảng giới hạn 0,8 tới 1,0%, vượt quá giới hạn này độ bền lại giảm đi. Cứ tăng 0,1% cácbon, trong thép độ cứng tăng thêm khoảng 20-25HB và giới hạn bền ((b) tăng thêm khoảng 60-80 MPa, nhưng độ giãn dài tương đối (() giảm đi khoảng 2-4%, độ thắt tỉ đối (() giảm đi 1-5% và độ dai va đập (ak) giảm đi khoảng 200 kJ/m2. Qui luật thay đổi này được giải thích như sau: Các thép có hàm lượng cácbon thấp (( 0,25%) nói chung dẻo, mềm và độ bền, độ cứng thấp, hiệu quả hóa bền bằng nhiệt luyện như tôi và ram không cao, nên chúng được dùng chủ yếu làm các chi tiết cần qua dập nguội (là những sản phẩm cần độ dẻo cao và không cần qua nhiệt luyện) và làm các kết cấu xây dựng. Muốn tăng hiệu qủa của nhiệt luyện của các thép này cần phải qua thấm cácbon lớp bề mặt. Các thép với hàm lượng cácbon trung bình (0,3-0,5%) có cơ tính tổng hợp cao vì có sự hài hòa giữa độ bền, độ cứng, độ dẻo và độ dai. Các thép này thường được dùng làm các vật liệu kết cấu như các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập cao như trục truyền lực, bánh răng,…. Các thép có hàm lượng cácbon tương đối cao (0,55-0,7%) có độ cứng cao và giới hạn đàn hồi cao nhất nên thường được sử dụng làm các chi tiết đàn hồi như lò xo, nhíp. Các thép có hàm lượng cácbon cao (( 0,7%) có độ cứng và tính chống mài moon cao, nên thường được dùng làm dụng cụ cắt gọt, dụng cụ đo, khuôn dập nguội, … Chú ý rằng, ngoài ảnh hưởng đến cơ tính, cácbon coi ảnh hưởng đến một số tính chất hóa lý của thép. Chẳng hạn khi hàm lượng cácbon tăng, mật độ (khối lượng riêng () cùng độ từ thẩm (() và khả năng chống ăn mòn của thép giảm đi còn điện trở (() và lực khử từ (Hc) lại tăng lên. 2.1.3 Ảnh hưởng của các nguyên tố khác. Mangan (Mn): Nguyên tố mangan được cho vào thép cácbon khi tinh luyện ở dưới dạng fero mangan nhằm mục đích khử ôxy và lưu huỳnh. Khi hòa tan vào ferit mangan có tác dụng nâng cao độ bền, độ cứng của pha này, nên có làm tăng cơ tính của thép. Nhưng do lượng mangan trong thép cácbon nhỏ (thường dưới 0,8%) nên tác dụng này không đáng kể và tác dụng chủ yếu của nó chỉ để khử ôxy và hạn chế sự có mặt của lưu huỳnh. Silíc (Si): Nguyên tố silíc được cho vào nhiều loại thép nhằm khử ôxy triệt để hơn. Cũng như mangan, khi được hòa tan vào pha ferít, nguyên tố silic nâng cao độ bền và độ cứng cho pha này. Cũng do hàm lượng silíc trong thép cácbon còn nhỏ (thường dưới 0,6%) nên tác dụng hóa bền coi nhỏ và tác dụng chủ yếu của nó chỉ để khử ôxy. Phốt pho (P): Nguyên tố phốt pho dù ở dạng hòa tan trong ferít hay ở dạng liên kết Fe3P đều làm cho thép bị giòn, đặc biệt là ở trạng thái nguội do đó nó là nguyên tố có hại cần phải hạn chế ở dưới mức cho phép nào đó. Đối với thép cácbon thông thường hàm lượng cácbon nhỏ hơn 0,06%. Riêng đối với thép dễ cắt, để nâng cao khả năng bẻ gãy phoi, lượng phốt pho co thể cao tới 0,08-0,15%. Phốt pho có mặt trong thép từ các quặng hay từ nhiên liệu than trong quá trình luyện gang ban đầu. Lưu huỳnh (S): Tương tự như phốt pho, lưu huỳnh có mặt trong thép từ các quặng và đặc biệt là từ than khi nấu luyện gang. Cùng tinh (Fe + FeS) có nhiệt độ nóng chảy thấp khoảng 9880C nằm ở biên giới hạt dễ bị mềm và chảy khi nung nóng làm thép bị đứt ở biên giới hạt tạo hiện tượng phá hủy giòn, coi được gọi là dịn nóng. Vì vậy cần hạn chế hàm lượng nguyên tố có hại này trong thép dưới mức độ cho phép nào đó. Đối với thép thông thường hàm lượng lưu huỳnh thường phải nhỏ hơn 0,06%. Tuy nhiên đối với thép dễ cắt, để nâng cao hiện tượng gãy phoi, hàm lượng lưu huỳnh có thể lên tới 0,08 – 0,3%. 2.2 Phân loại thép các bon 2.2.1 Phân loại theo hàm lượng cácbon. Theo hàm lượng cácbon ở trong thép người ta chia thép cácbon ra làm bốn loại: - Thép cácbon thấp với hàm lượng cácbon nhỏ hơn 0,25%, - Thép cácbon trung bình với hàm lượng cácbon trong khoảng từ 0,25 – 0,5%, - Thép cácbon tương đối cao khi hàm lượng cácbon trên 0,5÷0.7%. - Thép cácbon cao khi hàm lượng cácbon trên 0,7%. 2.2.2 Phân loại theo chất lượng. Tùy thuộc vào chất lượng luyện kim, nghĩa là tùy theo mức độ đồng nhất của thành phần hóa học, của tổ chức và tính chất của thép và nhất là tùy theo hàm lượng các tạp chất có hại là phốt pho và lưu huỳnh có trong thép, người ta chia thép ra mấy loại sau: Thép có chất lượng thường khi chứa tới 0,05%S và P thường dùng cho càc yêu cầu không cao như thép xây dựng thường. Thép có chất lượng tốt khi chứa không quá 0,04%S và P dùng trong chế tạo máy thông dụng. Thép có chất lượng cao khi chứa không quá 0,025%S và P. Thép có chất lượng đặc biệt cao khi chứa không quá 0,015%S và 0,025%P. 2.2.3 Phân loại theo phương pháp khử ôxy. Theo mức độ khử ôxy người ta chia thép ra làm ba loại đó là thép sôi, thép lặng và thép nửa lặng Thép sôi là thép được khử ôxy không triệt để tức là chỉ dùng fero mangan là một loại chất khử không mạnh. Do vẫn coi FeO trong thép lỏng nên nó có thể tác dụng với cácbon theo phản ứng: FeO + C ( Fe + CO( Khí CO bay lên làm cho mặt thép lỏng chuyển động giống như nó bị sôi vì thế loại thép này mang tên thép sôi. Do khí CO vẫn coi tạo thành ngay cả khi rót thép lỏng vào khuôn nên chúng tạo thành một số bọt khí trong thỏi thép đúc (Hình vẽ 5.1a).  Hình 2.1 Cấu tạo thỏi đúc: a)thép sôi và b) thép lặng. Trong quá trình cán nóng tiếp theo phần lớn các bọt khí này được hàn liền lại làm cho thép có độ sít chặt hơn. Thép lặng là loại thép được khử ôxy triệt để hơn do ngoài fero mangan, người ta coi sử dụng fero silíc và nhôm nên trong thép còn rất ít FeO vì thế mặt thép lỏng phẳng lặng và do đó chúng được gọi là thép lặng. Trong thỏi thép lặng hầu như không có bọt khí, không có sự phân lớp như thép sôi nhưng lại có lõm co khá lớn (Hình vẽ 5.1b). Thép lặng có chất lượng cao hơn thép sôi nhưng không kinh tế bằng vì phải cắt bỏ phần lõm co chiếm tới 10 – 15% trọng lượng của thỏi đúc và chi phí cho việc khử ôxy lớn. Trong thép lặng pha ferít có chứa nhiều silíc hơn (khoảng 0,15 – 0,30%) nên chúng cứng hơn so với thép sôi và chúng thích hợp cho công nghệ hàn. Thép lặng là loại thép tốt để làm phần lớn các chi tiết máy. Thép nửa lặng là loại trung gian giữa hai loại thép trên, chúng chỉ được khử ôxy bằng fero mangan và nhơm 2.2.4 Phân loại theo tổ chức tế vi: Căn cứ vào các tổ chức khác nhau trên giản đồ trạng thái Fe - Fe3C người ta phân thép ra làm ba loại: thép trước cùng tích, thép cùng tích và thép sau cùng tích. Thép trước cùng tích. Thép trước cùng tích có hàm lượng các bon nhỏ hơn 0,8% (khoảng 0,10 ( 0,70) tức nằm về bên trái của điểm S có tổ chức gồm ferít và péclít (hình 5.2).  Hình 2.2. Tổ chức tế vi thép trước cùng tích 0,6% C (x500 lần). Khi lượng cácbon tăng lên thì tỷ lệ phần péclít mầu tối trong tổ chức của thép trước cùng tích tăng lên, còn ferít có mầu sáng lại giảm đi. Nếu hàm lượng cácbon quá ít (trong khoảng 0,02 (0,05%) có thể coi hợp kim này như thép nguyên chất với tổ chức hầu như toàn ferít tức là có màu sáng hoàn toàn. Tỉ lệ giữa peclit và ferít thay đổi theo thành phần của các bon chứa trong thép. Với thép có các bon 0,1% thì phần tối tức peclít khoảng 1/8. Với thép có các bon 0,4% thì phần tối tức peclít khoảng 1/2. Còn với thép có các bon 0,6% thì phần tối tức peclít khoảng 3/4. Thép cùng tích. Thép cùng tích là thép có thành phần 0,8% C (có thể xê dịch chút ít) ứng với điểm S có tổ chức chỉ gồm có peclít.  Hình 2.3 Tổ chức tế vi của peclít tấm (a) và péclít hạt (b) (x 500 lần) Thép sau cùng tích. Thép sau cùng tích có thành phần trên 0,80% C (nhưng thường chỉ tới 1,5% C, cá biệt có thể tới 2,0 ( 2,2%) ứng với bên phải của điểm S. Thép sau cùng tích có tổ chức peclít và xementít thứ hai ở dạng lưới mầu sáng như được trình bày trên hình 5.4.  Hình 2.4. Tổ chức tế vi thép sau cùng tích 1,2 %C (x500 lần). Cần lưu ý rằng: Thép trước cùng tích có tổ chức ferít - peclít cần phân biệt ferít trước cùng tích được tạo thành trước khi xảy ra phản ứng cùng tích và ferít của cùng tích được tạo thành trong phản ứng cùng tích. Rõ ràng là ferít trước là độc lập có dạng hạt còn loại sau là dạng hỗn hợp nằm xen kẽ lẫn với xementít trong peclít. Tương tự, với thép sau cùng tích, cũng cần phân biệt hai loại xementít. Xementít thứ hai được tạo thành sau cùng tích và xementít cùng tích nằm trong peclít. 2.2.5 Phân loại theo công dụng, Theo công dụng thép cácbon được chia làm bốn nhóm chính: thép cán nóng thông dụng, thép kết cấu, thép dụng cụ, và thép có công dụng riêng. Đây là cách phân loại thường được sử dụng nhất nên chúng sẽ được trình bày sâu hơn trong phần ký hiệu thép cácbon. 2.3 Ưu và nhược điểm của thép các bon 2.3.1 Ưu điểm Thép cácbon được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong đời sống sinh hoạt do chúng có những ưu điểm cơ bản sau: Do dễ nấu luyện và không sử dụng các nguyên tố hợp kim đắt tiền nên thép cácbon rất rẻ. So với thép hợp kim thì thép cácbon có tính công nghệ tốt hơn như dễ đúc, dễ hàn, dễ gia công áp lực như rèn, dập kéo sợi cũng như dễ gia công cắt gọt. Có cơ tính nhất định đủ cho các chi tiết nhỏ, trung bình và không quan trọng. Sau khi t ôi, độ cứng của thép cácbon cũng rất cao không thua kém gì thép hợp kim có hàm lượng cácbon tương đương. 2.3.2 Nhược điểm Tuy nhiên, về các mặt khác so với thép hơp kim, thép cácbon có những nhược điểm sau: Thép cácbon ở trạng thái thường hóa và trạng thái ủ có độ bền thấp, giới hạn đàn hồi không vượt quá 700MP mặc dù để đạt được giới hạn bền này độ dẻo và độ dai cũng đã giảm đi mạnh. Thép cácbon có độ thấm tôi thấp nên hiệu qủa hoá bền không cao,ảnh hưởng xấu đến độ bền, đặc biệt với tiết diện lớn. Thép cácbon thấp giữ được độ bền và độ cứng ở nhiệt độ không cao, thường chỉ tới 180 – 2200C vì thế chúng không được dùng làm dụng cụ cắt tốc độ nhanh và các chi tiết làm việc ở nhiệt độ cao. Không có các tính chất vật lý, hóa học đặc biệt như cứng nóng, chống ăn mòn… 2.4 Điều kiện ăn mòn thép cacbon: - Các điện cực phải khác chất nhau: có thể là cặp kim loại khác nhau, cặp kim loại - phi kim (C), cặp kim loại - hợp chất hóa học ( xêmentit ). Trong đó kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ là cực âm. Như vậy kim loại nguyên chất khó bị ăn mòn. - Các điện cực phải tiếp xúc với nhau ( hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn ) - Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện li. Ăn mòn điện hóa học hợp kim của sắt (gang, thép) trong không khí ẩm - Gang, thép là hợp kim Fe – C gồm những tinh thể Fe tiếp xúc trực tiếp với tinh thể C (graphit) - Không khí ẩm có chứa H2O, CO2, O2…tạo ra lớp dung dịch chất điện li phủ lên bề mặt gang, thép làm xuất hiện vô số pin điện hóa mà Fe là cực âm, C là cực dương 2.5 . Cơ chế ăn mòn điện hóa : Thép là những hợp kim Fe-C, trong đó cực âm là những tinh thể Fe, cực dương là những tinh thể c. Các điện cực này tiếp xúc trực tiếp với nhau và với một dung dịch điện li phủ ngoài. Như vậy, vật bị ăn mòn theo kiểu điện hóa: - Ở cực âm: Các nguyên tử Fe bị oxi hóa. Các ion này tan vào dung dịch điện li trong đó đã có một lượng không khí oxi, tại đây chúng bị oxi hóa tiếp thành . - Ở cực dương: Các ion hiđro của dung dịch điện li di chuyển đến cực dương, tại đây chúng bị khử thành hiđro tự do, sau đó thoát ra khỏi dung dịch điện li: . Các tinh thể Fe lần lượt bị oxi hóa từ ngoài vào trong. Sau một thời gian, vật bằng gang (thép) sẽ bị ăn mòn hết.  - Ở cực âm xảy ra sự oxi hóa: Fe → Fe2+ + 2e - Ở cực dương xảy ra sự khử: 2H+ + 2e → H2 và O2 + 2H2O + 4e → 4OH- - Tiếp theo:       Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2                          4Fe(OH)2 + O2(kk) + 2H2O → 4Fe(OH)3 - Theo thời gian Fe(OH)3 sẽ bị mất nước tạo ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe2O3.xH2 CHƯƠNG 3 : BẢO VỆ BẰNG PHƯƠNG PHÁP MẠ CROM 3.1 Giới thiệu chung về lớp mạ crom: 3.1.1 Tính chất crom : Cr là kim loại màu trắng bạc có ánh xanh, có độ cứng rất cao, chịu mài mòn tốt. Trọng lượng nguyên tử là 52,01. Nhiệt độ nóng chảy là 1750-1800oC. Điện thế tiêu chuẩn Cr/Cr3+là -0,7V. Trong khí quyển trên bề mặt Cr hình thành một lớp oxit mỏng rất kín, chắc, chống ăn mòn và giúp Cr giữ được độ bóng và màu sắc. Trong không khí ẩm và trong môi trường oxi hoá Cr có điện thế +0,2V nên lớp mạ Cr đối với thép phải kín mới có khả năng bảo vệ. Tính chất và cấu tạo lớp mạ crom : Lớp mạ crôm có cấu tạo tinh thế nhỏ mịn. Lớp mạ crôm có độ ổn định hoá học cao, chịu được mài mòn, bề ngoài sáng đẹp. Lớp mạ crôm có độ cứng cao (310-1050HB) chỉ sau kim cương và crunđum. Lớp mạ crôm có độ bóng cao màu sáng trắng có ánh xanh và bền màu. Crôm lại dễ mạ lên hầu hết các kim loại như sắt, đồng, kẽm, niken… Lớp mạ crom có 2 dạng cấu tạo: (Cr và (Cr Dạng (Cr  Dạng (Cr   Tỷ trọng : 7,1g/cm3 Lớp mạ sắp xếp chặt chẽ. Thu được khi mạ ở nhiệt độ cao và mật độ dòng điện lớn. Lớp mạ cứng, bóng.  Tỷ trọng: 6,08g/cm3. Lớp mạ sắp xếp ít chặt chẽ. Thu được khi mạ ở nhiệt độ thấp và mật độ dòng nhỏ. Lớp mạ xám tối, xốp, bám kém.   Dạng (Cr chỉ bền ở nhiệt độ dưới 25oC, khi nhiệt độ cao hơn sẽ chuyển sang dạng (Cr ổn định hơn đồng thời giải phóng hydro hấp phụ và co rút tinh thể tạo thành mạng vết nứt chi chít trên bề mặt. Lớp mã Crôm dạng ( cho độ cứng cao hơn dạng (. Muốn ưu tiên dạng nào chỉ cần thay đổi diều kiện điện phân: nhiệt độ, mật độ dòng. Lớp mạ Crôm có ứng suất nội cao là do sự co rút thể tích khi nó chuyển từ dạng (Cr sang dạng (Cr nhưng vẫn bám chắc với nền. Kết quả là lớp mạ bị rạng nứt, tạo thành mạng vết nứt chằng chịt khắp bề mặt. Độ dẻo của lớp mạ crom cũng phụ thuộc vào chế độ điện phân. Mạ ở nhiệt độ thấp, mật độ dòng điện cao sẽ thu được lớp mạ crôm bóng hoặc mờ có độ giòn cao. - Mạ ở nhiệt độ cao, mật độ dòng điện thấp sẽ được lớp crom sữa dẻo. Chiều dày ( lớp mạ crôm có thể tính gần đúng theo công thức sau: ( = 4,6 . H . t . DC ((m) Trong đó: H hiệu suất dòng điện (12-18%) t- thời gian mạ (h) DC mật độ dòng điện catod A/dm2. Cơ sở lý thuyết quá trình mạ crom : Mạ crom tiến hành trong dung dịch là hỗn hợp acid H2Cr2O4 và H2Cr2O7 chứ không phải muối của kim loại kết tủa. Dung dịch nhất thiết phải có ion hoạt hoá (ion xúc tác) là: SO42- , F-, SiF62- không có chúng không thể kết tủa. Nồng độ ion hoạt hoá phải khống chế trong một giới hạn hẹp mới thu được lớp mạ tốt và hiệu suất dòng điện cao. Mạ Cr có điện thế khử ion cromat rất âm, hiệu suất dòng điện catod rất thấp, mật độ dòng điện rất lớn, khả năng phân bố lớp mạ rất kém. Không dùng anod crom hoà tan mà dùng anod trơ bằng hợp kim chì. Các dung dịch mạ crom: Những dung dịch dùng để mạ crom: Mạ từ dung dịch có anion SO42-: Dung dịch này gồm 2 cấu tử chính: CrO3 và H2SO4. CrO3 được dùng với nồng độ từ 150-400 g/l. Nồng độ cao cho lớp mạ ít cứng, hiệu suất dòng và khả năng phạn bố thấp. Nồng độ loãng cho lớp mạ rất cứng, hiệu suất dòng và khả năng phân bố cao. Acid sunfuric cung cấp ion hoạt hoá SO42-. Nồng độ H2SO4 cao cho lớp mạ bóng, tinh thể nhỏ còn nổng độ thấp cho lớp mạ xám, kém chất lượng và cả 2 trường hợp đều làm giảm hiệu suất dòng điện. Tỷ lệ nồng độ giữa 2 cấu tử chính CrO3:H2SO4 ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ CrO3:H2SO4 = 100:1 lớp mạ bóng nhất, hiệu suất dòng cao nhất, khả năng phân bố cao nhất. CrO3:H2SO4 = 70:1 đến 80:1 cho lớp mạ rất cứng nhưng không sáng bóng. Còn ở các tỷ kệ khác lớp mạ chất lượng rất xấu. Dung dịch mạ crôm có ion SO42- được chia thành 3 loại: Loại dung dịch  Nồng độ các cấu tử g/l  Chế độ mạ    CrO3  H2SO4  Dc (A/dm2)  toC   Dung dịch vạn năng Dung dịch loãng Dung dịch đặc  220 – 250 150 – 175 275 – 300  2.2 – 2.5 1.5 – 1.75 2.75 – 3.0  15 – 60 45 – 100 10 – 30  45 – 55 55 – 65 35 – 45   Mạ từ dung dịch có anion F-: Chế độ mạ  Ưu điểm  Nhược điểm   CrO3: 300-400g/l KF.2H2O: 8-12 g/l Nhiệt độ: 20-30oC Dc: 10A/dm2  Có thể mạ ở nhiệt độ phòng Khả năng phân bố và khả năng mạ sâu tốt. Có thể mạ ở mật độ dòng điện thấp (0,5-2A/dm2). Hiệu suất dòng điện cao. Lớp mạ có tính đàn hồi cao. Có thể mạ bóng được.  Do chứa ion F- có tính ăn mòn cao
Luận văn liên quan