Chơng 2 : Phục hồi các chi tiết máy bằng phơng pháp mạ
(HC lần 2_13/7/07)[5, 8, 12, 16,17,18]
Mạ không những đợc ứng dụng để trang trí, bảo vệ bề mặt kim loại, tăng khả năng
tiếp xúc trong các mạch điện, công tắc điện mà còn đợc sử dụng để phục hồi các chi tiết
máy bị mài mòn.
Mục đích của mạ phục hồi chủ yếu là cải thiện bề mặt tiếp xúc của chi tiết, khôi
phục các kích thớc lắp ghép, phục hồi kích thớc các chi tiết bị mài mòn, tăng độ cứng,
tăng độ chịu mài mòn... Ngoài ra, các lớp mạ còn có khả năng bảo vệ kim loại khỏi tác
dụng của môi trờng xung quanh, hoặc tạo ra các bề mặt trang trí, ...
Mạ kim loại có thể là mạ điện, mạ hóa học, mạ nhúng...
2.1 Các khái niệm chung về quá trình mạ
Dung dịch điện li: Trong kỹ thuật mạ ngời ta sử dụng các dung dịch axit, bazơ,
muối. Khi hòa tan trong dung dịch thì chúng phân li thành các ion và đợc gọi là dung
dịch điện li.
2.1.1 Các hằng số vật lý và hoá học
Nồng độ chất tan trong nớc đợc biểu diễn bằng một trong các phơng pháp sau:
N - Số đơng lợng gam của chất tan trong 1 lít dung dịch (nồng độ đơng lợng) .
C - Nồng độ chất tan là số gam chất tan trong 1 lít dung dịch gam/lít (g/l) ;
P - Nồng độ phần trăm là số gam chất tan trong 100 gam dung dịch , % ;
C = p . . 10
Trong đó : C - nồng độ chất tan (g/l)
p - Nồng độ %
- Tỷ trọng dung dịch , g/cm
3
.
C
M N
z
=
.
Trong đó M - Phân tử lợng của chất

Ví dụ đơng lợng điện hoá một số chất ( Cr: = 0,323 ; Fe: a = 1,043 )
- Hệ số hữu ích của quá trình
4. Hiệu suất dòng điện
Trên catốt , ngoài ion kim loại kết tủa còn có ion hydro. Vì thế kim loại bám trên
catốt không bằng lợng kim loại tính theo định luật Faraday. Tỷ số lợng kim loại kết tủa
trên lợng kim loại lý thuyết tính theo định luật Faraday
gọi là hiệu suất dòng điện

=
m
a I t. .
.%100
5. Tính độ dày lớp mạ


.S
m
=
m - lợng kim loại hoà tan điện hoá (gam)
S - Diện tích, (mm
2
) - tỷ trọng g/cm
3
.



=
D a t
k

2.3.1 Kiểm tra chiều dày lớp mạ:
Chiều dày lớp mạ là đại lợng quan trọng. Chiều dày lớp mạ thờng không đều trên
toàn bộ bề mặt của sản phẩm. Có chiều dày cục bộ và chiều dày trung bình. Khi mạ ngời
ta quy định chiều dày tối thiểu cho sản phẩm. Tuổi thọ lớp mạ đợc quyết định bởi chiều
dày lớp mạ mỏng nhất.
a/ Kiểm tra bằng phơng pháp tia dòng dung dịch:
Hòa tan lớp mạ tại một điểm bằng cách cho tia dung dịch đặc biệt xói mòn liên
tục cho đến khi lộ lớp nền ra. Từ thời gian xói mòn hoặc lợng dung dịch đã tiêu hao ta
suy ra chiều dày lớp mạ.
b/ Kiểm tra bằng phơng pháp tia dòng thể tích
Tơng tụ phơng pháp trên nhng đánh giá kết quả dựa vào thể tích dung dịch đã tiêu
hao.
c/ Kiểm tra bằng phơng pháp giọt
Nhỏ gịot dung dịch ăn mòn lên bề mặt vật mạ, để một thời gian nhất định, thấm
hết dung dịch bằng giấy lọc, nhỏ tiếp lên đó 1 giọt khác, cứ thế tiếp tục cho đến khi xuất
hiện đặc trng của lớp nền, của lớp mạ lót. Dựa vào số giọt để tính chiều dày lớp mạ.
= d
g
. 0,5 n (àm)
d
g
- Chiều dày lớp mạ bị ăn mòn bởi 1 giọt dung dịch
n - Số giọt dung dịch đã thử nghiệm
2.3.2. Kiểm tra cơ tính và một số tính chất khác của lớp mạ
a. Kiểm tra độ dẻo và độ bền xé rách
Xác định độ bền xé rách
b
. là tỷ số lực xé rách cực đại (F
max
) (N) và tiết diện vật

.
Độ cứng Vicker đợc đo bằng công thức :
2
1854,4.F
HV
d
=
d - Chiều dài đờng chéo của vết lún hình tháp(àm)
F - Lực tác dụng (N)
Bảng 2 - 1
28
Lớp mạ Độ cứng Vicker HV, Mpa
Niken nóng
Lạnh
Hoá học
1400 - 1600
3000 - 5000
6500 - 9000
Crôm Mạ crôm sữa
Mạ crôm cứng
Từ dung dịch tetracromat
4500 - 6000
7500 - 11000
3500 - 4000
Sắt 4500 - 7000
Vàng 400 - 600
Kẽm 400 - 600
Cadimi 350 - 500
Thiếc 120 - 300
c. Độ bám - đợc thử bằng phơng pháp bẻ gãy mẫu, hoặc xoắn.

thuỷ phân các muối kim loại;
kết tủa các hợp chất kiềm.
Khi quá trình mạ cần duy trì và ổn định độ pH trong phạm vi nhất định. Nếu pH
thay đổi sẽ làm xấu chất lợng mạ nh tăng dòn, gãy, rỗ, bong...
Để ổn định và duy trì độ pH của dung dịch trong phạm vi nhất định, ngời ta thờng
cho các chất phụ gia gọi là chất đệm. Chất đệm có khả năng tạo ion H
+
khi thiếu hay kết
hợp để bớt ion thừa.
Khi mạ Ni, chất đệm thờng dùng là axit boric (H
3
BO
3
.
Điện cực kim loại bị hoà tan là anốt (nối với cực dơng của nguồn điện )
Kim loại có thế tiêu chuẩn khác nhau nên lớp mạ có thể có điện thế dơng hơn
hoặc âm hơn so với kim loại nền.
Nếu kim loại lớp mạ có điện thế âm hơn so với kim loại nền thì lớp mạ bị hoà tan
anốt nên đợc gọi là lớp mạ anốt.
Hình 2-2 Sự ăn mòn của lớp mạ anốt
Nếu kim loại lớp mạ có điện thế d ơng hơn so với kim loại nền : kim loại nền bị tan nên
lớp mạ này đợc gọi là lớp mạ catốt (Lớp mạ có rỗ).
Hình 2- 3 Sự ăn mòn của lớp mạ catốt
30
Zn có thế điện cực - 0,76 V
Kẽm bị ăn mòn
Fe có thế điện cực - 0,44 V
Kim loại cơ bản - sắt được bảo vệ
Zn
Fe

điện chạy qua dung dịch điện phân, anốt bắt đầu phân huỷ (hoà tan) và di chuyển vào
dung dịch 4 và đồng thời có giải phóng oxy. Các ion bắt đầu chuyển động theo hai h-
ớng : Ion dơng sẽ theo chiều dòng điện chạy về catốt nhận điện tử và bị khử; ion âm chạy
về anôt bị mất điện tử - bị ôxy hoá.
Tại catốt ( chi tiết): xảy ra sự lắng đọng kim loại và giải phóng hydro. Ion dơng đi về
phía catốt ; những ion kim loại cực dơng hoà tan trong dung dịch điện phân hoặc những
31
A
+
+
1
2
2
3
+
6-12 V
4
5
6
ion dơng của kim loại trong dung dịch điện phân sẽ bám lên bề mặt chi tiết cần mạ
(catốt) và hình thành lớp mạ trên bề mặt chi tiết.
Tại anốt : - ion âm đi về phía anốt ;
Khi tiếp xúc với các điện cực, các ion sẽ biến thành các nguyên tử trung hoà làm
cho lợng các ion trong dung dịch sẽ giảm xuốn nên chúng phải thờng xuyên đợc bổ sung
bằng các ion do anốt hoà tan vào, hay do bổ sung dung dịch
mới.
2.5 Đặc điểm của phơng pháp mạ phục hồi
u điểm
Lớp bám chắc;
Cơ lý hoá tính tốt;

Hình 2-5 Sự phân bố lớp mạ phụ thuộc vào việc bố trí các điện cực
a/ Lớp mạ không đều
b/ Lớp mạ đồng đều hơn
32
H×nh 2-6 ChiÒu dµy líp m¹ phô thuéc vµo vÞ trÝ cña c¸c ®iÖn cùc
H×nh 2-7 BiÖn ph¸p bè trÝ ®Iön cùc (a) che ch¾n ®èi víi chi tiÕt m¹ (b)
33
H×nh 2 - 8 C¸c biÖn ph¸p che ch¾n ®Ó nhËn ®îc chiÒu dµy líp m¹ ®ång ®Òu
34
2.6 Quy trình mạ Gồm các giai đoạn sau đây
1. Giai đoạn chuẩn bị ;
2. Giai đoạn tiến hành mạ;
3. Giai đoạn xử lý sau khi mạ.
2.6.1 Giai đoạn chuẩn bị
a. Làm sạch máy và chi tiết máy
Quá trình chuẩn bị chi tiết máy cho sửa chữa bao gồm các công việc :
Làm sạch máy và chi tiết máy: Có nhiệm vụ tẩy sạch các chất bẩn còn dính bám trên
máy, các sản phẩm cặn bã, bụi sắt bị mài mòn còn dính bám trên chi tiết máy,...
Thứ tự làm sạch : Làm sạch bên ngoài đến bên trong, các lỗ, ...
Các phơng pháp làm sạch
Lâu chùi bẳng giẻ, bàn chải,
Làm sạch bằng các phơng pháp cơ học ( bàn chải sắt, dũa, phun cát, phun bi,...)
Rửa bằng nớc lạnh ;
Rửa bằng nớc nóng;
Tẩy sạch dầu mở bằng nớc và các chất tẩy .
Làm sạch bằng khí nén;
Tuy nhiên tuỳ theo các loại chi tiết cụ thể và các phơng pháp sửa chữa để chọn
các phơng pháp làm sạch kết hợp cho phù hợp.
Ví dụ :
Tẩy hết bụi bằng cách phun khí nén sau đó lau bằng khăn khô .