Mạ kẽm và ứng dụng của nó

Mạ kẽm - một phương pháp lắng đọng kim loại trên bề mặt của các sản phẩm kim loại và phi kim loại bằng cách sử dụng điện phân… Sau khi lắng đọng như vậy, bề mặt của sản phẩm thu được khả năng chống ăn mòn lớn, hình thức đẹp hơn (lớp phủ trang trí), đôi khi — độ cứng cao hơn, chống mài mòn.

Nếu trong trường hợp này, sản phẩm được phủ một lớp kim loại rất mỏng (5 - 30 μm), chỉ trong một số trường hợp hiếm hoi (độ cứng bề mặt) đạt tới phần mười milimet, thì loại quy trình này được gọi là lớp phủ mạ điện.

Hiện nay, mạ điện được sử dụng rộng rãi (mạ đồng, mạ niken, mạ crôm, mạ bạc, mạ vàng, mạ cadmium, mạ kẽm, mạ thiếc, mạ chì).

Mạ vàng, mạ bạc, mạ niken và mạ crôm chủ yếu được sử dụng cho mục đích trang trí, đồng thời các lớp phủ này làm tăng khả năng chống ăn mòn.

Đồng chủ yếu được sử dụng làm lớp xen kẽ trên các sản phẩm thép niken hoặc crôm.Độ bám dính tốt của kim loại bảo vệ với vật liệu của sản phẩm là rất quan trọng đối với độ bền của lớp phủ..Zickel và crom bám chặt vào thép, do đó, lớp sau được làm mềm trước, sau đó phủ một lớp niken hoặc crom đến đồng.

Do lớp mạ crôm trong một số trường hợp không bảo vệ chống ăn mòn nên lớp phủ ba lớp (đồng-niken-crôm) cũng được sử dụng. Phủ sản phẩm bằng một lớp niken hoặc crom bảo vệ bề mặt khỏi quá trình oxy hóa khi nung nóng đến 480 - 500 ° C. Lớp mạ kẽm được sử dụng rộng rãi để chống ăn mòn; trong một số trường hợp, họ dùng đến lớp mạ cadmium.

Mạ crôm và niken cũng được sử dụng để cải thiện khả năng chống mài mòn của các bề mặt, chẳng hạn như khuôn mẫu trong ngành in ấn. Phủ một lớp niken, crôm hoặc sắt lên khuôn mẫu có thể tăng tuổi thọ của nó lên gấp 10 lần hoặc hơn. Trong những trường hợp này, độ dày của màng được áp dụng phải lớn hơn (30-50 micron trở lên).

Một điều kiện không thể thay thế đối với cường độ bám dính của lớp ứng dụng với kim loại cơ bản là độ sạch của bề mặt lớp sau. Do đó, trước khi điện phân, các vết bẩn, oxit, chất béo nhỏ nhất được loại bỏ cẩn thận khỏi sản phẩm. Để làm điều này, chúng thường được tẩy nhờn trong dung dịch bazơ nóng hoặc trong dung môi hữu cơ - dầu hỏa, xăng.

Để loại bỏ các oxit và tạp chất, các sản phẩm được khắc trong axit sunfuric hoặc axit clohydric, và để có được bề mặt nhẵn - bằng cách mài và đánh bóng. Thao tác cuối cùng được lặp lại sau khi ứng dụng, nếu vì lý do trang trí, cần phải có được bề mặt sáng bóng, vì các sản phẩm phòng tắm thường mờ.

Phần chính của chất điện phân là muối của kim loại ứng dụng.Ngoài ra, để cải thiện độ dẫn điện của chất điện phân, axit hoặc bazơ thường được đưa vào, làm cho chất điện phân có tính axit hoặc kiềm. Trong quá trình mạ vàng và mạ bạc, và đôi khi mạ đồng, các hợp chất xyanua được đưa vào chất điện phân, giúp lớp phủ bám dính tốt hơn với kim loại cơ bản.alum.

Theo quy định, cực dương hòa tan được sử dụng trong quá trình mạ điện ở dạng dải hoặc thanh kim loại được áp dụng cho cực âm..V Trong trường hợp này, kim loại được chuyển từ cực dương sang cực âm. Tuy nhiên, cực dương làm bằng kim loại hoặc hợp kim không hòa tan trong chất điện phân nhất định cũng được sử dụng, ví dụ, trong mạ crôm, làm bằng chì hoặc hợp kim chì-antimon.Trong trường hợp này, kim loại được tách ra trên sản phẩm do chất điện phân và muối của kim loại ứng dụng phải được thêm một cách có hệ thống vào chất điện phân.

Quá trình mạ kẽm được thực hiện trong các bể làm bằng vật liệu có khả năng kháng hóa chất đối với chất điện phân được sử dụng. Các bồn lớn được làm bằng thép, hàn và đối với các dung dịch axit, chúng được cách nhiệt từ bên trong bằng cao su, ebonit, nhựa vinyl hoặc được phủ bằng vecni chịu axit và chịu nhiệt.

Các phôi được xử lý thường được gắn trên giá treo trong bồn tắm. Đối với các quy trình diễn ra ở mật độ dòng điện thấp (0,01 — 0,1 A / cm2), các bể tĩnh có catốt cố định được sử dụng.

Ở mật độ dòng điện cao (ví dụ: trong lớp mạ crôm), các bồn tắm liên tục được sử dụng, trong đó các sản phẩm trong quá trình phủ di chuyển từ mép này sang mép khác của bồn tắm. Những phòng tắm như vậy thường được trang bị các thiết bị để trộn chất điện phân với khí nén và lọc nó.

Ở công suất cao, các máy tự động được trang bị một số bồn tắm được sử dụng, trong đó không chỉ tiến hành phủ các sản phẩm mà còn tiến hành chuẩn bị bề mặt của chúng (tẩy dầu mỡ, khắc và rửa). Trong các máy như vậy, các sản phẩm, di chuyển theo các bước theo chiều ngang và chiều dọc, lần lượt đi qua tất cả các bồn.

Mạ điện, giống như tất cả các quy trình điện phân, sử dụng dòng điện một chiều, thường là điện áp thấp (6 - 24 V). Quá trình này được điều chỉnh bằng cách thay đổi mật độ dòng điện, giá trị của mật độ sau thay đổi tùy thuộc vào quy trình từ phần trăm và phần mười A / dm2 trong mạ vàng và bạc đến một phần mười A / cm2 trong mạ crôm.

Khi mật độ dòng điện tăng lên, lượng kim loại lắng đọng trên một đơn vị thời gian tăng lên, nhưng khi nó vượt quá một giá trị nhất định (riêng cho từng quy trình), chất lượng của lớp phủ sẽ giảm đi rõ rệt. Bể mạ kẽm được cung cấp bởi máy phát điện một chiều hoặc bộ chuyển đổi bán dẫn.

Đối với hầu hết các quy trình mạ điện, hiệu suất dòng điện tương đối cao (từ 100 đến 90%), đối với một số quy trình, ví dụ như mạ vàng và một số loại mạ đồng, hiệu suất dòng điện giảm xuống còn 70 - 60%. Chỉ với lớp mạ crom là rất thấp (12%), vì trong quá trình này, phần lớn điện năng tiêu thụ được dành cho các phản ứng phụ.

Trong những năm gần đây, các thí nghiệm đã được thực hiện về việc sử dụng dòng điện xoay chiều trong các quy trình mạ điện. Thông thường, một thành phần AC được đặt chồng lên một dòng điện DC, với biên độ của thành phần AC xấp xỉ 2 lần giá trị DC.Việc sử dụng dòng điện xoay chiều trong sản xuất lớp phủ niken, đồng và kẽm có thể cải thiện chất lượng của chúng, đặc biệt là làm giảm sự nhiễm tạp chất của lớp ứng dụng.

Trong một số trường hợp, có thể có lớp phủ đồng khi bể được cung cấp dòng điện 50 Hz. Điều này được giải thích là do sự chỉnh lưu một phần của dòng điện xoay chiều bằng một tế bào điện hóa, do đó một thành phần không đổi xuất hiện trong dòng điện tắm.