Phủ lớp mạ/ xử lý bề mặt

Xử lý bề mặt là công đoạn cuối cùng của chi tiết

Sau khi hoàn tất cả các công đoạn gia công và nhiệt luyện, chi tiết sẽ được mạ. Nếu có lỗi ở đây thì toàn bộ chi phí đã bỏ ra ở các công đoạn trước sẽ mất đi. Nếu muốn mạ lại, phải loại bỏ lớp phủ cũ (tẩy lớp phủ), và trong quá trình này, vật liệu có thể bị hư hỏng hoặc kích thước bị giảm, dẫn đến việc phải loại bỏ hoàn toàn.

Tại khu vực Bộ Công Thương, số lượng công ty tự thực hiện mạ trong nội bộ rất ít. Thường thì các công ty ở Kimhae, Yangsan, Changwon sẽ được giao việc mạ và nhận lại sản phẩm. Nếu bên giao việc không hiểu nguyên lý thì không thể xác định được nguyên nhân lỗi và không thể đưa ra yêu cầu bồi thường.

Tại sao lại mạ?

Nguyên lý của mạ điện

Khi đưa sản phẩm vào dung dịch điện phân (dung dịch mạ) và cho dòng điện chạy qua, các ion kim loại trong dung dịch sẽ bám lên bề mặt sản phẩm, tạo thành lớp kim loại. Sản phẩm là cực âm (-), tấm kim loại là cực dương (+).

Độ dày cuối cùng được xác định bởi dòng điện × thời gian.

Ước lượng độ dày mạ kẽm (dung dịch kẽm kiềm, giả định hiệu suất dòng điện là 75%)

  Mật độ dòng điện        2 A/dm²
  Thời gian mạ           30 phút (0.5 giờ)
  Điện hóa đương lượng kẽm  1.22 g/(A·h)
  Khối lượng riêng kẽm     7.14 g/cm³

  Lượng tách ra = 2 A/dm² × 0.5 giờ × 1.22 g/(A·h) × 0.75
                = 0.915 g/dm²   (1 dm² = 100 cm²)

  Độ dày = 0.915 g ÷ 7.14 g/cm³ ÷ 100 cm²
         = 0.00128 cm
         = 12.8 µm

  → Nếu yêu cầu là "ít nhất 8 µm" thì còn dư
  → Tuy nhiên, đây là giá trị trung bình. Những chỗ lõm sẽ mỏng hơn rất nhiều

> Dòng điện tập trung ở các vị trí nhọn. Các góc cạnh và phần nhô ra sẽ dày hơn trung bình 2-3 lần, trong khi bên trong lỗ và các rãnh sâu có thể chỉ đạt 1/3 độ dày trung bình. Tính chất này được gọi là tính đồng đều của lớp phủ.

Phân loại theo loại

Mạ kẽm — phổ biến nhất, nhưng cũng dễ hiểu sai nhất

Kẽm là kim loại bị ăn mòn trước sắt. Do đó, ngay cả khi lớp phủ bị hư hỏng, kẽm xung quanh sẽ bị oxy hóa thay cho sắt, bảo vệ sắt. Hiện tượng này được gọi là phương pháp hy sinh. Niken và crom không có tính chất này, do đó, khi lớp phủ bị vỡ, sắt sẽ bắt đầu bị oxy hóa ngay tại vị trí đó.

Phải thực hiện xử lý chromate (xử lý sau)

Nếu chỉ mạ kẽm rồi dừng lại, sau vài ngày sẽ xuất hiện bạch than (một dạng bụi trắng do kẽm bị oxy hóa). Do đó, ngay sau khi mạ, cần phủ một lớp chromate để bảo vệ kẽm.

> Lớp chromate dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt. 6 giá thường bắt đầu mất tính chống ăn mòn khi nhiệt độ đạt khoảng 60°C do bốc hơi và nứt nẻ, trong khi 3 giá có thể chịu được nhiệt độ cao hơn tùy theo loại. Xác định nhiệt độ cho phép chính xác bằng cách xem xét thông số kỹ thuật của nhà cung cấp dung dịch và yêu cầu của khách hàng. Đây cũng là lý do tại sao không được xử lý nhiệt hoặc rửa bằng nước nóng cho sản phẩm mạ một cách tùy tiện.

Mạ niken không dùng điện — mạ không cần dùng điện

Kim loại niken được tách ra bằng phản ứng khử hóa học. Vì không dùng điện, hiện tượng tập trung dòng điện cũng không xảy ra. Do đó, lớp phủ có thể được phủ gần như đều nhau ở bên trong lỗ, trong các rãnh sâu và ở các ren.

• Thường được sử dụng tiêu chuẩn cho các chi tiết có hệ thống đường dẫn bên trong phức tạp như khối van thủy lực
• Tính chất phụ thuộc vào hàm lượng phốt pho (P): niken ít phốt pho có độ cứng cao, niken nhiều phốt pho (trên 10%) có tính chống ăn mòn và không từ tính
• Sau khi mạ, xử lý nhiệt (khoảng 300~400°C) sẽ làm tăng độ cứng, đạt đến mức độ của crom cứng
• Nhược điểm: quản lý dung dịch rất khó khăn và chi phí cao. Khi dung dịch già đi (tích tụ tải), tính chất sẽ thay đổi

Anodizing — không phải là mạ, mà là "nuôi dưỡng"

Chỉ dành riêng cho nhôm. Mạ là phủ một kim loại khác lên bề mặt, trong khi anodizing là làm cho vật liệu tự oxy hóa để tạo lớp oxit nhôm phát triển.

Nửa lớp màng đi vào bên trong vật liệu, nửa còn lại phát triển ra ngoài. Do đó, nếu lớp màng dày 20 µm, mỗi mặt chỉ phát triển ra ngoài 10 µm. Nếu tính theo đường kính, trục sẽ tăng 20 µm, lỗ sẽ giảm 20 µm, tức là biến đổi theo độ dày của lớp màng. Nếu áp dụng trực tiếp quy tắc "đường kính ±2t" của mạ điện, sẽ sai gấp đôi. Nếu không biết điều này, kích thước sẽ không phù hợp và không thể lắp ráp được.

• Phải thực hiện xử lý bịt kín (sealing). Lớp anodizing có các lỗ nhỏ. Phải dùng nước sôi hoặc axit nickel acetate để bịt kín, tránh nhuộm không đều và giảm tính chống ăn mòn
• Lớp anodizing không dẫn điện. Những vị trí cần tiếp đất hoặc dẫn điện phải được chỉ định rõ ràng trên bản vẽ
• Màu sắc phụ thuộc vào loại hợp kim. Hợp kim 6000 dễ tạo màu, trong khi các vật liệu đúc có nhiều silic (như ADC12) sẽ bị sẫm màu và có vết bẩn

Xử lý trước là yếu tố quyết định 80% chất lượng

Hầu hết các khiếu nại về việc lớp mạ bị bong tróc đều không phải do điều kiện mạ, mà do vấn đề xử lý trước.

Xử lý tẩy chất bẩn → Xử lý rửa → Xử lý axit → Xử lý rửa → Kích hoạt → Xử lý rửa → Mạ → Xử lý rửa → Xử lý sau → Làm khô

  Xử lý tẩy chất bẩn: loại bỏ dầu bôi trơn và dầu chống gỉ bằng dung dịch kiềm hoặc điện phân
  Xử lý axit: loại bỏ rỉ và cặn bằng axit clohydric hoặc axit sulfuric
  Kích hoạt: loại bỏ lớp oxit mỏng trước khi mạ, làm sạch bề mặt
  Xử lý rửa: giữa các giai đoạn. Nếu xử lý không kỹ, hóa chất từ bể trước sẽ bị kéo theo (dragout) và làm ô nhiễm bể tiếp theo

Thử nghiệm nước không bị đọng — kiểm tra có thể thực hiện ngay tại hiện trường

Sau khi xử lý rửa, nếu nước lan đều trên toàn bộ bề mặt sản phẩm khi nâng lên, thì đạt yêu cầu. Nếu nước tụ thành giọt hoặc chỉ một phần nào đó không bị đọng, đó là dấu hiệu còn dầu trên bề mặt, và khi mạ, phần đó sẽ bị bong tróc.

> Nếu xử lý axit quá mức, bề mặt vật liệu sẽ trở nên thô ráp và kích thước sẽ giảm. Đặc biệt, các chi tiết chính xác và chi tiết có độ bền cao sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi thời gian xử lý axit. Việc giữ quá lâu vì "rỉ không sạch" là sai lầm phổ biến nhất.

Những sai lầm thường gặp của nhân viên mới

Kích thước thay đổi như thế nào

Khi độ dày mạ điện là t

  Trục (đường kính ngoài)     : Đường kính +2t
  Lỗ (đường kính trong)      : Đường kính -2t
  Đường kính hiệu dụng ren  : Tăng khoảng +4t (vì lớp mạ dính vào cả hai bên ren)

  Ví dụ: Bu lông M8 (bước ren 1.25) mạ kẽm 10 µm
         → Đường kính hiệu dụng tăng khoảng 0.04 mm

         Tuy nhiên, nếu trước khi mạ, ren đã được cắt sâu 6g
         → Khoảng trống hiệu dụng (sai số dưới) chỉ còn khoảng 0.028 mm
         → Không thể chịu được sự tăng trưởng 0.04 mm, dẫn đến không thể đo được bằng thước kiểm tra sau mạ

         Giải pháp
           · Giảm dung sai của chi tiết trước mạ xuống 6f (khoảng 0.043 mm) hoặc 6e (khoảng 0.063 mm)
           · Đảm bảo khoảng trống ở phía bu lông
           · Giảm yêu cầu độ dày mạ
         Tiêu chuẩn tuân theo ISO 4042 (mạ chi tiết kết nối) và hướng dẫn trên bản vẽ

  ※ Anodizing có công thức tính khác (đường kính trục +t, đường kính lỗ -t)

Danh sách kiểm tra trong tuần đầu tiên

• Xác nhận 3 loại xử lý bề mặt được sử dụng trong sản phẩm của công ty mình
• Tìm và đọc chỉ dẫn xử lý bề mặt trên bản vẽ (loại, độ dày, màu sắc)
• Xác nhận phương pháp bọc gói và bảo quản chống gỉ cho các chi tiết cần mạ (nếu gửi đi trong tình trạng bị gỉ, sẽ bị lỗi)
• Xác nhận quy định không được sờ tay trần khi tiếp xúc với sản phẩm đã mạ
• Hỏi người phụ trách về sự thay đổi kích thước sau khi mạ