Nhuộm đen

 

Xử lý nhuộm đen (màng oxit sắt Fe₃O₄) là gì? Ưu điểm, ứng dụng và các điểm cần lưu ý

• 2025-05-31
• GIA CÔNG CƠ KHÍ

Xử lý nhuộm đen còn được gọi là màng oxit sắt Fe₃O₄ hoặc xử lý Ferromite, là một phương pháp xử lý bề mặt nhằm tạo màu đen trên bề mặt vật liệu thép. Tuy nhiên, thực chất không phải là “nhuộm đen” theo nghĩa thông thường, mà là tạo ra một lớp màng màu đen trên bề mặt thông qua phản ứng hóa học. Xử lý nhuộm đen mang lại nhiều ưu điểm như: tăng khả năng chống gỉ, chi phí xử lý thấp, không làm thay đổi kích thước chi tiết, và khó bị bong tróc.

Hình minh họa

Mục lục

1. Xử lý nhuộm đen (màng oxit sắt Fe₃O₄) là gì?
2. Ưu điểm của xử lý nhuộm đen
3. Ứng dụng của xử lý nhuộm đen
4. Quy trình xử lý nhuộm đen
5. Lưu ý khi thực hiện xử lý nhuộm đen

1. Xử lý nhuộm đen (màng oxit sắt Fe₃O₄) là gì?

Xử lý nhuộm đen là một phương pháp tạo lớp màng oxit sắt Fe₃O₄ (còn gọi là “gỉ đen”) trên bề mặt thép nhằm bảo vệ phần kim loại bên trong. Ngoài tên gọi nhuộm đen hoặc màng oxit sắt Fe₃O₄, phương pháp này còn được biết đến với các tên gọi khác như xử lý SOB, xử lý đen kiềm, hoặc nhuộm màu bằng kiềm.

Quá trình xử lý nhuộm đen được thực hiện bằng cách chuẩn bị dung dịch kiềm chứa khoảng 35–45% natri hydroxit, sau đó bổ sung chất oxi hóa (chẳng hạn như natri nitrat) và chất xúc tiến phản ứng. Dung dịch này được gia nhiệt đến khoảng 130–150°C, rồi nhúng các chi tiết thép vào dung dịch. Tại đây, sắt trên bề mặt chi tiết sẽ bị oxi hóa, tạo ra một hợp chất gọi là natri ferrat. Hợp chất này sau đó bị khử, hình thành nên lớp màng oxit sắt Fe₃O₄ trên bề mặt chi tiết.

Thông thường, sau khi xử lý, chi tiết sẽ được ngâm hoặc bôi lớp dầu chống gỉ. Kết quả cuối cùng là bề mặt chi tiết có ngoại quan giống như đã được “nhuộm đen”.

2. Ưu điểm của xử lý nhuộm đen

Xử lý nhuộm đen có những đặc điểm như sau và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

• Khả năng chống gỉ được cải thiện

Lớp màng oxit sắt Fe₃O₄ (gỉ đen) trên bề mặt chi tiết có trạng thái chắc chắn và ổn định. Nhờ lớp màng này, sự hình thành gỉ đỏ (loại gỉ làm ăn mòn thép một cách nghiêm trọng) trên bề mặt sắt có thể được hạn chế ở một mức độ nhất định. Ngoài ra, màng oxit sắt Fe₃O₄ có cấu trúc đa lỗ với nhiều lỗ nhỏ và gờ lồi lõm đặc trưng. Khi thực hiện xử lý sau bằng cách thấm dầu chống gỉ vào các lỗ này, sẽ ngăn ngừa sự xâm nhập của độ ẩm, từ đó nâng cao khả năng chống gỉ hơn nữa.

Mặc dù không thể cung cấp khả năng chống gỉ cao như mạ kẽm hoặc mạ niken, nhưng xử lý nhuộm đen là lựa chọn phù hợp khi cần vừa đảm bảo tính thẩm mỹ vừa có khả năng chống gỉ ở mức độ nhất định.

Ngoài ra, khi xử lý sau bằng dầu chống gỉ, lớp dầu sẽ được giữ lại trên bề mặt màng oxit, giúp tăng cường tính trượt giữa các chi tiết công cụ hoặc máy móc.

• Trở nên khó bong tróc hơn.

Mạ và sơn là các phương pháp xử lý bề mặt bằng cách tạo một lớp vật liệu khác bám trên bề mặt chi tiết. Do đó, lớp vật liệu này có thể bị bong tróc trong quá trình sử dụng. Ngược lại, xử lý nhuộm đen là phương pháp biến đổi bề mặt chi tiết thành một chất khác (lớp màng oxit sắt Fe₃O₄) thông qua phản ứng hóa học, nên lớp màng này không dễ bị bong tróc. Đây được xem là phương pháp xử lý bề mặt có độ bền tương đối cao.

• Độ chính xác kích thước hầu như không thay đổi.

Trong xử lý nhuộm đen, tốc độ hình thành màng không quá nhanh nên độ dày cuối cùng của màng chỉ khoảng 1–2μm. Hơn nữa, màng được hình thành từ bề mặt vật liệu đi vào bên trong. Bên cạnh đó, nhiệt độ xử lý tương đối thấp, dưới 150°C, nên không có nguy cơ chi tiết bị biến dạng do nhiệt. Vì những lý do trên, kích thước chi tiết trước và sau xử lý nhuộm đen hầu như không thay đổi. Với ưu điểm này, xử lý nhuộm đen thường được áp dụng cho các chi tiết yêu cầu độ chính xác cao.

• Ngoại quan đẹp mắt.

Khi thực hiện xử lý nhuộm đen, bề mặt chi tiết sẽ có ngoại quan như được nhuộm đen thực sự. Độ nhám bề mặt không thay đổi trước và sau xử lý; chi tiết có độ bóng trước xử lý sẽ có màu đen bóng như sơn mài, trong khi chi tiết đã được làm mờ bề mặt sẽ có màu đen mờ không bóng. Do mang lại cảm giác sang trọng, phương pháp này không chỉ được sử dụng trong sản xuất công nghiệp mà còn phổ biến trong các sản phẩm nội thất và tác phẩm nghệ thuật.

• Chi phí thấp.

Xử lý nhuộm đen có chi phí dung dịch xử lý thấp, không cần sử dụng điện cực hay đồ gá nên rẻ hơn so với các phương pháp xử lý bề mặt khác như mạ hoặc phủ lớp phủ. Khi xử lý một lượng lớn chi tiết cùng lúc trong giỏ lưới, chi phí xử lý trên mỗi chi tiết sẽ càng giảm. Vì có thể xử lý đồng thời các chi tiết có kích thước và hình dạng khác nhau, xử lý nhuộm đen là lựa chọn phù hợp khi cần xử lý nhiều chi tiết đa dạng với chi phí thấp.

3. Ứng dụng của xử lý nhuộm đen

Xử lý nhuộm đen phù hợp cho các ứng dụng cần duy trì độ chính xác kích thước, tạo màu đen thẩm mỹ và yêu cầu khả năng chống gỉ ở mức độ nhất định.

Cụ thể, xử lý nhuộm đen được sử dụng cho các sản phẩm thép như vít, bu-lông, các loại dụng cụ, chi tiết máy chính xác, khuôn mẫu, linh kiện ô tô, nội thất và các tác phẩm nghệ thuật. Tuy nhiên, mặc dù có khả năng chống gỉ, phương pháp này không phù hợp cho các chi tiết sử dụng ngoài trời hoặc trong môi trường nhiều độ ẩm như gần biển.

4. Quy trình xử lý nhuộm đen

Quy trình xử lý nhuộm đen như sau. Thời gian thực hiện khoảng 50 phút, đây là ưu điểm lớn khi so sánh với các phương pháp xử lý bề mặt khác vì thời gian xử lý ngắn.

• Tẩy dầu mỡ
  Nếu trên bề mặt chi tiết còn dư dầu mỡ, có thể gây ra hiện tượng loang màu khi xử lý nhuộm đen. Do đó, chi tiết cần xử lý được ngâm trong dung dịch tẩy dầu mỡ ở nhiệt độ 50–60°C trong khoảng 2–5 phút để loại bỏ dầu mỡ trên bề mặt. Với những chi tiết đã được xử lý chống gỉ bằng dầu, nên lau sạch dầu bằng khăn trước khi ngâm vào dung dịch tẩy dầu mỡ. Cần lưu ý không ngâm quá lâu trong dung dịch tẩy dầu để tránh gây gỉ trên chi tiết.
• Rửa nước
  Để tránh ảnh hưởng đến quá trình xử lý nhuộm đen, dung dịch tẩy dầu còn sót lại phải được rửa sạch bằng cách xả nước liên tục cho chi tiết. Nếu trên bề mặt chi tiết có gỉ hoặc cặn bẩn (như cặn oxit sắt), cần tiến hành tẩy axit bổ sung. Vì trong dung dịch xử lý nhuộm đen, nếu có axit tồn dư sẽ gây nguy cơ sôi trào, nên sau khi tẩy axit phải rửa sạch kỹ bằng nước để đảm bảo an toàn cho quá trình xử lý.
• Xử lý nhuộm đen
  Cho các chi tiết đã đặt trong giỏ lưới vào dung dịch xử lý đang sôi, đun sôi khoảng 15–20 phút, trong quá trình đó lắc nhẹ giỏ để dung dịch thấm đều lên toàn bộ bề mặt chi tiết. Do nhiệt độ quá cao có thể làm chi tiết đổi màu đỏ, nên phải đảm bảo dung dịch được đun sôi ở nhiệt độ thích hợp. Ngoài ra, nếu bề mặt phẳng của chi tiết tiếp xúc chặt với lưới, có thể để lại vết lưới trên bề mặt sau khi xử lý. Với các chi tiết có nhiều bề mặt phẳng, cần có biện pháp treo từ trên xuống hoặc tương tự để tránh tiếp xúc trực tiếp với lưới.
• Rửa nước nóng
  Nhanh chóng chuyển chi tiết vào nước nóng có nhiệt độ 50–80°C trong khoảng 5–6 giây và rửa sạch kỹ bằng cách xả nước liên tục. Nếu mất nhiều thời gian khi chuyển chi tiết vào bể rửa nước nóng, nước trên bề mặt chi tiết sẽ bay hơi, làm chi tiết tiếp xúc với không khí và gây ra gỉ đỏ. Cần lưu ý điều này.
• Rửa nước
  Rửa kỹ chi tiết bằng cách xả nước liên tục để làm mát đầy đủ từ bề mặt đến bên trong chi tiết. Nếu rửa không kỹ, có nguy cơ xuất hiện gỉ sét sớm.
• Xử lý chống gỉ
  Sau khi xử lý nhuộm đen, chi tiết được xử lý bằng dầu chống gỉ (ngâm hoặc phủ), sau đó để khô hoàn toàn ở nhiệt độ thường. Khi ngâm, cần sử dụng giỏ lưới khác với giỏ đã dùng trong các bước trước đó (đến bước 5).

5. Lưu ý khi thực hiện xử lý nhuộm đen

Mặc dù xử lý nhuộm đen có nhiều ưu điểm, nhưng cần lưu ý các điểm sau đây.

• Có những vật liệu không phù hợp với xử lý nhuộm đen
  Xử lý nhuộm đen là phương pháp xử lý bề mặt phù hợp với vật liệu hệ sắt. Tuy nhiên, đối với các chi tiết đúc, chi tiết đã tôi luyện hay chi tiết cắt dây, màu sắc cuối cùng có thể không phải là màu đen thuần mà có thể hơi ngả đỏ. Ngoài ra, các thép hợp kim chứa nhiều crom hoặc niken thường cho màu xám thay vì màu đen, điều này cũng cần được lưu ý.
• Khi dầu bị mất, quá trình gỉ sẽ tiến triển
  Màng oxit sắt Fe₃O₄ bản thân có khả năng chống gỉ thấp, do đó, như đã đề cập, bề mặt màng thường được xử lý bằng dầu chống gỉ. Tuy nhiên, khi lớp dầu này bị mất, nước và không khí từ bên ngoài sẽ xâm nhập vào các lỗ nhỏ bên trong màng oxit sắt, dẫn đến quá trình gỉ đỏ phát triển. Cần lưu ý rằng khả năng chống gỉ của xử lý nhuộm đen có giới hạn.

Tóm tắt
Xử lý nhuộm đen là phương pháp xử lý bề mặt tạo màng oxit sắt Fe₃O₄ trên bề mặt chi tiết thép. Phương pháp này giữ nguyên độ chính xác kích thước của chi tiết và tạo ra ngoại quan đẹp mắt như được “nhuộm đen”. Ưu điểm bao gồm chi phí thấp hơn các phương pháp khác và khả năng cung cấp mức độ chống gỉ nhất định. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng một số chi tiết có thể có màu đỏ hoặc xám thay vì đen, và khi lớp dầu chống gỉ trên bề mặt bị mất sẽ làm gỉ dễ phát triển hơn.

Cuối cùng, nếu bạn thấy bài viết hữu ích, đừng quên để lại bình luận, nhấn like hoặc chia sẻ cho bạn bè cùng tham khảo nhé! Mỗi tương tác của bạn là động lực để chúng tôi tiếp tục chia sẻ thêm nhiều kiến thức giá trị hơn nữa.

 

Tác giả: Chu Văn Minh

               Nguyễn Văn Hòa

Tham khảo:

黒染め処理（四三酸化鉄皮膜）とは？メリットや用途、注意点など | meviy | ミスミ (misumi-ec.com)

 

Lời nhắn gửi:  

Chúng tôi mong muốn nhận được sự chung tay giúp sức từ cộng đồng!

Xin hãy click vào một vài quảng cáo, việc nhỏ này sẽ giúp chúng tôi có thêm nguồn kinh phí phát triển Blog hoặc xin hãy đọc một vài dòng nhắn gửi bạn đọc dưới đây!

XT Mechanical Blog hàng tuần vẫn gửi đến bạn đọc những bài viết và công cụ mới về lĩnh vực thiết kế chế tạo máy. Việc duy trì hoạt động của Blog hiện nay vẫn do đội ngũ phát triển tự bỏ tiền để chi trả những chi phí phát sinh như duy trì tên miền, thuê server…  Và để có thêm kinh phí duy trì và phát triển blog, chúng tôi rất mong nhận được sự giúp đỡ của những nhà hảo tâm. Nếu như những bài viết và công cụ tính toán hữu ích cho các bạn, chúng tôi cũng mong muốn nhận được sự giúp sức bằng cách donate cho blog từ các bạn. Dù có thể chỉ là những khoản rất nhỏ tương đương cốc trà đá, nhưng đó có thể là nguồn hỗ trợ, là động lực to lớn giúp chúng tôi hoàn thành những sản phẩm tốt hơn gửi đến các bạn.

anode nhôm và quá trình anode nhôm

 Quá trình xử lý bề mặt anốt nhôm là quá trình sử dụng điện hóa để tạo ra một lớp màng bảo vệ oxide trên bề mặt của chi tiết nhôm. Quá trình này thường được thực hiện trong dung dịch axit sulfuric hoặc axit oxalic, trong đó chi tiết nhôm được sử dụng làm điện cực dương.

Hình minh họa

1. Khái niệm

Quá trình xử lý bề mặt anốt nhôm là quá trình sử dụng điện hóa để tạo ra một lớp màng bảo vệ oxide trên bề mặt của chi tiết nhôm. Quá trình này thường được thực hiện trong dung dịch axit sulfuric hoặc axit oxalic, trong đó chi tiết nhôm được sử dụng làm điện cực dương. Khi điện cực có gắn chi tiết nhôm được đưa vào dung dịch axit và một dòng điện chạy qua, một lớp oxide dày và chắc chắn sẽ hình thành trên bề mặt của chi tiết nhôm. Màng oxide này tạo ra một lớp bảo vệ chống ăn mòn và giúp cải thiện tính chất cơ học của chi tiết nhôm. Quá trình này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm từ nhôm, như các bộ phận máy móc, máy bay, đồ gia dụng và các ứng dụng công nghiệp khác.

2. Ưu- nhược điểm của quá trình xử lý anot nhôm

Ưu điểm

• • Bảo vệ chống ăn mòn: Lớp màng oxide tạo ra từ quá trình anốt cung cấp một lớp bảo vệ chống ăn mòn cho bề mặt của nhôm. Điều này làm giảm nguy cơ ăn mòn và oxy hóa, tăng độ bền của sản phẩm nhôm.

• • Tăng cường độ cứng và độ bền cơ học: Lớp màng oxide có đặc tính cơ học tốt, làm tăng độ cứng và độ bền của bề mặt nhôm. Điều này làm cho sản phẩm cuối cùng trở nên bền bỉ hơn trong quá trình sử dụng.
  • Cải thiện tính thẩm mỹ: Mạ anốt có thể tạo ra các lớp màng oxide với màu sắc khác nhau, từ màu sáng đến màu đậm, tạo điểm nhấn thẩm mỹ cho sản phẩm. Điều này rất hữu ích trong các ứng dụng nơi mà tính thẩm mỹ quan trọng như đồ trang trí, đồ gia dụng, hoặc các sản phẩm tiêu dùng.
  • Tính ổn định và bền màu: Lớp màng oxide tạo ra từ quá trình anốt thường có tính ổn định và bền màu, không bị phai màu hay biến dạng dưới tác động của môi trường bên ngoài.
  • Tính linh hoạt trong thiết kế: Quá trình anốt có thể điều chỉnh để tạo ra các lớp màng với độ dày và các tính chất khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Điều này tạo ra một phạm vi rộng lớn các ứng dụng cho quá trình này trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Nhược điểm

• • Chi phí sản xuất: Quá trình anốt nhôm yêu cầu các thiết bị và công nghệ đặc biệt, cũng như sử dụng một lượng lớn điện năng. Do đó, chi phí sản xuất có thể cao, đặc biệt là so với một số phương pháp mạ khác.
  • Khả năng kiểm soát chất lượng: Quá trình anốt nhôm có thể khá phức tạp và yêu cầu kiểm soát chặt chẽ các tham số quá trình như dòng điện, nhiệt độ và thời gian. Sự biến động trong các tham số này có thể ảnh hưởng đến chất lượng của lớp màng oxide và do đó làm giảm hiệu suất của quá trình sản xuất.
  • Môi trường sản xuất: Quá trình anốt thường sử dụng các dung dịch axit và các hợp chất hóa học khác có thể gây ô nhiễm môi trường. Việc xử lý và loại bỏ chất thải từ quá trình này có thể tăng chi phí và có thể gây ra tác động tiêu cực đến môi trường.
  • Giới hạn về kích thước và hình dạng: Quá trình anốt thường khó áp dụng cho các chi tiết có kích thước lớn và hình dạng phức tạp. Việc kiểm soát quá trình trên các bề mặt phức tạp có thể khó khăn và đòi hỏi sự chính xác cao.
  • Độ dày lớp màng không đồng đều: Trong một số trường hợp, đặc biệt là khi áp dụng cho các bề mặt phức tạp, lớp màng oxide có thể không đồng đều về độ dày, dẫn đến sự không đồng nhất trong tính chất cơ học và thẩm mỹ của sản phẩm cuối cùng

3. Nguồn gốc của quá trình xử lý bề mặt anot nhôm.

Quá trình xử lý bề mặt anốt nhôm có nguồn gốc từ một phương pháp điện hóa hóa học được gọi là anodizing. Đây là một quá trình có thể được thực hiện trên nhôm và các hợp kim nhôm khác nhằm tạo ra một lớp oxit bảo vệ trên bề mặt kim loại.

Cơ bản, quá trình anodizing bao gồm việc đặt một mẫu nhôm làm anot trong một dung dịch axit, trong đó nhôm sẽ là điện cực dương. Một điện cực âm được sử dụng như là catốt. Khi dòng điện được áp dụng, lớp oxit sẽ được tạo ra trên bề mặt của nhôm, tạo thành một lớp bảo vệ.

Quá trình này có thể được điều chỉnh để tạo ra các lớp oxit với đặc tính khác nhau, bao gồm độ dày và cấu trúc. Các ứng dụng của quá trình này rất đa dạng, từ bảo vệ bề mặt cho đến mục đích thẩm mỹ và công nghệ.

4. Ứng dụng của quá trình xử lý bề mặt anot nhôm.

Quá trình xử lý bề mặt anốt nhôm có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

Bảo vệ bề mặt: Lớp oxit được tạo ra trong quá trình anốt hình thành một lớp bảo vệ chống ăn mòn và chống xước trên bề mặt nhôm. Điều này làm cho nhôm trở nên bền bỉ hơn và kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.

Thẩm mỹ: Quá trình anốt nhôm cũng được sử dụng để tạo ra các lớp oxit màu sắc khác nhau trên bề mặt nhôm. Điều này mở ra các ứng dụng trong việc tạo ra sản phẩm nhôm có màu sắc đa dạng và thẩm mỹ, từ đồ gia dụng đến các sản phẩm công nghiệp và thậm chí là trang trí nội thất.

Công nghệ: Anốt nhôm cũng được sử dụng trong các ứng dụng công nghệ, như làm điện cực trong pin lithium-ion, tạo ra các bề mặt có tính chất điện hóa đặc biệt cho các ứng dụng điện tử, và trong việc tạo ra các bề mặt trơn tru cho các ứng dụng vận chuyển dữ liệu như ổ cứng.

Công nghiệp: Trong các ngành công nghiệp, anốt nhôm được sử dụng để cải thiện độ bền và hiệu suất của các sản phẩm chi tiết nhôm, như các chi tiết máy bay, ô tô, thiết bị y tế, và các sản phẩm máy móc công nghiệp khác.

Nâng cao chất lượng không khí: Anốt nhôm cũng được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến chất lượng không khí, bao gồm việc tạo ra các bộ lọc khí hiệu quả.

5. Những lưu ý khi xử lý bề mặt anot nhôm.

Quá trình xử lý bề mặt anốt hóa nhôm là một quy trình quan trọng để cải thiện độ bền, kháng ăn mòn và tính thẩm mỹ của các sản phẩm nhôm. Dưới đây là những điều cần lưu ý khi thực hiện quá trình này:

Chuẩn bị bề mặt: Bề mặt nhôm cần được làm sạch hoàn toàn trước khi tiến hành quá trình anốt hóa. Loại bỏ bất kỳ bụi bẩn, dầu mỡ hoặc tạp chất nào có thể ảnh hưởng đến quá trình.

Lựa chọn loại anốt phù hợp: Cần xác định loại anốt (anốt hóa cứng, anốt hóa mềm) và dung dịch anốt phù hợp với yêu cầu cụ thể của sản phẩm.

Điều kiện quá trình: Kiểm soát nhiệt độ, áp suất, thời gian và dòng điện trong quá trình anốt hóa nhằm đảm bảo chất lượng và độ đồng nhất của lớp anốt được tạo ra.

Màu sắc và hoàn thiện: Quá trình anốt hóa cũng có thể tạo ra các màu sắc khác nhau trên bề mặt nhôm. Điều chỉnh điều kiện quá trình có thể ảnh hưởng đến màu sắc và hoàn thiện cuối cùng của sản phẩm.

Kiểm tra chất lượng: Sau khi hoàn thành, sản phẩm cần được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo rằng lớp anốt hóa đạt được chất lượng mong muốn và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

Thay đổi dung sai kích thước: quá trình anot có thể khiến độ dày của chi tiết thay đổi vì thế với các vị trí được chỉ định dung sai kích thước ví dụ như các vị trí lỗ chốt pin H7,… cần lưu ý để đưa ra khuyến cáo phù hợp.

Bảo dưỡng và bảo quản: Sản phẩm anốt hóa cần được bảo dưỡng và bảo quản đúng cách để giữ cho lớp anốt và tính thẩm mỹ của nó được bảo tồn trong thời gian dài.

Trên đây là bài viết về xử lý bề mặt anot nhôm, mọi ý kiến đóng góp xin để lại ở phần bình luận bên dưới bài viết. Xin cảm ơn và hẹn gặp lại các bạn.

Mạ và bề dày bề mặt mạ

 

Xử Lý Bề Mặt Phương Pháp Mạ Là Gì? Mục Đích, Chủng Loại Và Quá Trình Thực Hiện Mạ Chi Tiết.

• 2023-11-25
• GIA CÔNG CƠ KHÍ

Mạ là một phương pháp xử lý bề mặt bao gồm việc tạo một lớp màng mỏng của một loại kim loại khác lên bề mặt chi tiết chủ kim loại hoặc nhựa. Bài viết lần này chúng tôi sẽ giới thiệu các loại và phương pháp mạ đến bạn đọc.

Hình minh họa

Mục lục

1. Mạ là gì
2. Chủng loại mạ
3. Các chủng loại mạ điện phân
4. Các chủng loại mạ không điện phân
5. Các phương pháp mạ khác
6. Tóm tắt

1. Mạ là gì

Các công nghệ mạ có từ rất xa xưa, chủ yếu là mạ sử dụng kim loại quý, với mục đích được sử dụng phổ biến để tăng cường đặc tính của bề mặt sản phẩm. Mục tiêu chính của quá trình mạ có thể chia thành ba lĩnh vực chính sau đây:

• Nâng cao tính trang trí: Mạ trang trí như mạ vàng thường được thực hiện để cải thiện vẻ ngoại hình của sản phẩm, tạo ra bề mặt sáng bóng và màu sắc sang trọng. Điều này thường được sử dụng cho các sản phẩm như phụ kiện ô tô hoặc trang sức.
• Nâng cao khả năng chống ăn mòn: Mạ chống ăn mòn thường được sử dụng cho các vật liệu như sắt, nơi ăn mòn có thể xảy ra. Điều này giúp tăng tuổi thọ của kim loại và giảm tác động của môi trường bên ngoài. Mạ kẽm là một ví dụ phổ biến.
• Nâng cao tính chức năng: Mạ có thể thêm các chức năng khác nhau ngoài việc trang trí và chống ăn mòn. Ví dụ, sử dụng lớp mạ để cải thiện khả năng hàn, chẳng hạn như mạ niken hoặc mạ hợp kim đồng-thiếc. Ngoài ra còn có lớp mạ cải thiện đặc tính trượt và độ dẫn điện, và nhiều loại mạ khác.

Nhờ vào các ứng dụng này, quá trình mạ đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng và hiệu suất của sản phẩm, làm cho chúng trở nên bền bỉ hơn và có khả năng hoạt động ổn định trong môi trường cụ thể.

2. Chủng loại mạ.

Có nhiều loại mạ khác nhau.

Các ví dụ trong bảng dưới đây mang tính chất tham khảo.

Tên		Độ cứng vickers（HV）	Độ dày lớp （μm）	Kim loại có thể mạ	Ví dụ ứng dụng	Mục đích/ Tính năng		Ghi chú
Mạ kẽm		−	3～20	Thép-Đồng	Tấm mỏng Dây dẫn	- Chống gỉ, giá thành thấp - Thẩm mỹ không bắt mắt	−
Mạ Cromat		−	1～2	Thép-Đồng	Bộ phận Tấm bản Chai lọ、Đai ốc	- Chống gỉ, giá thành thấp - Thích hợp cho sản phẩm sản xuất hàng loạt. - Thẩm mỹ không được đẹp nhưng có thể thay thế cho mạ niken	−
Mạ hỗ hợp		−	1～2	Thép-Đồng	−
Mạ Cromat hóa trị 3		−	1～2	Thép-Đồng	Chai lọ、 đai ốc	- Chống gỉ, giá thành thấp – Không phải Crom hóa trị 6, ít thân thiện môi trường	−
Mạ niken		−	−	Thép-Đồng Đồng thau	−	- chống ăn mòn cao、tính trang trí cao - Mạ Crom có khả năng chống ăn mòn cao hơn trong khí quyển.	- Nếu cần thiết thì mạ nền bằng đồng - Không phù hợp với chi tiết có vết lõm  sâu
	Mạ số 1	500	5～20			- Tính thẩm mỹ hơn mạ số 3	- Vật liệu→đánh bóng→mạ→đánh bóng
	Mạ số 3					−	- Vật liệu→mạ
	Mạ Sa Tanh	−	−			- Chống mỏi tốt - Đặc tính khó thấy các vết xước nhỏ	- Vật liệu→xử lý sa tanh→mạ
Mạ không điện phân niken		500	Tự do chỉ thị	Thép-Đồng Thép kông gỉ Đồng Nhôm Hợp kim thủy tinh Nhựa	Các bộ phận không thể mạ điện phân niken, Các bộ phận được xử lý tính cứng	- Dễ dàng kiểm soát độ dày lớp mạ - Chống ăn mòn, chống mài mòn cao - Biến chi tiết phi kim thành chi tiết dẫn điện - Sau mạ có thể xử lý tăng cứng	−
Mạ Cromat		−	−	Thép-Đồng Đồng thau	−	- Vẻ ngoài bóng bẩy - Chống ăn mòn - Dễ bị mài mòn do bám dính khi các chi tiết cùng crom trượt trên nhau	- Nếu cần thiết thì mạ nền bằng niken   - Không phù hợp với chi tiết có vết lõm  sâu
	Mạ Số 1	500	5～20			- Vẻ ngoài bắt mắt hơn lớp mạ số 3	- vật liệu→đánh bóng→mạ→đánh bóng
	Mạ Số 3					−	- Vật liệu→mạ
	Mạ Sa Tanh	−	−			- Chống mỏi tốt - Đặc tính khó thấy các vết xước nhỏ	- Vật liệu→xử lý sa tanh →mạ
	Mạ Crom cứng	1000	10～30		Trục Bộ phận trượt	- Chống mài mòn tuyệt vời - Giá thành cao	- Vật liệu→mạ（mạ số 3）
Mạ lớp phủ sắt tetroxide （nhuộm  đen）		−	−	Thép-Đồng	Chai lọ, Đai ốc Dụng cụ đo lường	- lớp phủ nền -Bề mặt hơi bóng - Dễ bị gỉ hơn Tuftride	- Sản sinh ra triiron tetroxide (màu đen)
Mạ crom đen nhiệt độ thấp		−	1～2	Thép-Đồng Thép Không Gỉ	Trường hợp đòi hỏi tính chính xác cao	- Chống gỉ cực bền - Chống ăn mòn cực tốt - Lớp mạ siêu mỏng	- Vì phương pháp mạ này được xử lý ở nhiệt độ thấp nên không có tác dụng của nhiệt lên vật liệu. Vì vậy các bộ phận có kết hợp các vật liệu như cao su nhựa, v.v. có thể được gia công mà không cần tháo ra.
Anodizing	Trắng	−	3～5	Hợp kim nhôm	−	- Chống ăn mòn và chịu mài mòn - Không dẫn điện - Chịu nhiệt	- Alumite lớp oxy hóa tạo màu thông qua việc tận dụng lỗ nhỏ trong lớp oxy hóa cứng
	Đen	−	5～10

 

Mạ có thể được chia thành ba loại tùy thuộc vào phương pháp xử lý và mỗi loại sẽ được giải thích trong chương tiếp theo.

3. Các chủng loại mạ điện phân

Mạ điện phân là phương pháp phổ biến nhất và có nhiều loại nhất trong các phương pháp mạ, được thực hiện để cải thiện diện mạo bề ngoài của chi tiết kim loại, cải thiệt tính trang trí, chống gỉ, chống mài mòn và dẫn điện cho bề mặt của vật liệu kim loại cơ bản. Quá trình này thường được thực hiện trong dung dịch chứa ion kim loại và bao gồm việc đặt kim loại nguồn tạo lớp phủ và kim loại muốn mạ vào trong dung dịch. Điện cực âm được kết nối với kim loại nguồn tạo lớp phủ, trong khi điện cực dương được kết nối với kim loại muốn mạ, và sau đó dòng điện trực tiếp được chạy qua. Kết quả là quá trình khử xảy ra trong dung dịch, làm cho kim loại nguồn tạo lớp phủ rời khỏi khối kim loại và di chuyển trong dung dịch sau đó kết tủa trên bề mặt kim loại kết nối với cực dương.

Lượng kim loại kết tủa phụ thuộc vào mật độ dòng điện, do đó, độ dày lớp mạ có thể không đồng đều trên các chi tiết với các hình dạng khác nhau. Cụ thể, những nơi có độ lồi lên cao sẽ có lớp mạ dày, trong khi những nơi có độ lõm sẽ có lớp mạ mỏng. Mạ điện có thể điều chỉnh độ dày lớp mạ bằng cách điều chỉnh dòng điện và thời gian, vì vậy cần phải tìm ra độ dày lớp mạ phù hợp với từng chi tiết cụ thể mà chúng ta muốn mạ.

Một số loại mạ điện phân chính bao gồm:

• Mạ điện phân niken (Nickel Plating): Sử dụng rộng rãi cho tính trang trí và bảo vệ kim loại cơ bản khỏi ăn mòn.
• Mạ điện phân crom (Chrome Plating): Tạo ra lớp mạ có độ bóng và chống mài mòn tốt, thường được sử dụng cho đồ trang sức và ngoại thất ô tô.
• Mạ điện phân đồng (Copper Plating): Được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử và điện động lực.
• Mạ điện phân kẽm (Zinc Plating): Cung cấp khả năng chống gỉ cho thép và sắt.

Quá trình mạ điện phân đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện không chỉ vẻ ngoại hình mà còn tính năng và sự bền vững của các sản phẩm, chi tiết kim loại.

4. Các chủng loại mạ không điện phân.

Mạ không điện phân là phương pháp mạ không sử dụng điện năng. Sản phẩm cần mạ được ngâm trong dung dịch hòa tan và chứa các ion kim loại dùng để tạo thành lớp màng mạ trên sản phẩm, sau đó các ion kim loại bị quá trình khử để tạo thành lớp màng mạ. Vì nó không sử dụng điện nên nó cũng có thể mạ các vật liệu không dẫn điện như nhựa. Ngoài ra, xét trong một trường hợp mà chi tiết được mạ cả bằng phương pháp không điện phân và mạ điện phân. Đầu tiên họ sẽ mạ không điện phân cho chi tiết, do lớp màng kim loại hình thành trên bề mặt dẫn điện vào thời điểm này nên việc mạ không điện phân được áp dụng cho các sản phẩm không dẫn điện như nhựa để làm cho chúng dẫn điện và sau đó tiến hành mạ điện phân. Điều này có nghĩa mạ không điện phân được sử dụng làm bước tiền xử lý cho quá trình mạ điện phân.

Có thể nói rằng mạ không điện phân nickel là phổ biến nhất trong mạ không điện phân.

• Mạ không điện phân niken

Đây là phương pháp mạ rất phổ biến còn được gọi là Kanizen trong tiếng Nhật. Độ dày lớp mạ ổn định hơn so với mạ niken điện phân, nhưng nhiệt độ của bể mặt mạ tương đối cao nên phải chú ý tong quá trình xử lý. Mạ không điện phân niken có khả năng chống mài mòn và chống gỉ tuyệt vời.

5. Các phương pháp mạ khác.

Ngoài các phương pháp mạ điện phân và mạ không điện phân, chúng ta có thể kể đến các phương pháp mạ khác như mạ anodizing (alumit) chuyên xử lý các chi tiết bằng nhôm, mạ kém nhúng nóng, mạ phản ứng hóa học nhuộm đen (fermite).

• Xử lý Anodizing (alumit)

Phương pháp oxy hóa cưỡng bức bề mặt nhôm để tạo thành màng gọi là anodizing. Nó có độ cứng cao và khả năng chống ăn mòn tốt.

• Mạ kẽm nhúng nóng

Mạ kẽm nhúng nóng là phương pháp trong đó các bộ phận được nung nóng và nhúng vào lớp mạ nóng chảy để tạo thành lớp phủ trên bề mặt. Nó được sử dụng cho dây dẫn và các chi tiết cấu trúc. Vì được ngâm trong kẽm nóng chảy nên tác dụng của nhiệt sẽ lớn hơn.

• Xử lý hóa học (fermite)

Xử lý chuyển đổi hóa học được sử dụng khi muốn có được bề mặt màu đen. Còn được gọi là nhuộm đen, nó tạo ra màng triiron tetroxide. Lớp phủ có độ dày siêu mỏng và ổn định và có thể được áp dụng cho các bộ phận có đòi hỏi cao về dung sai kích thước.

6. Tóm tắt.

Mạ là phương pháp tạo lớp phủ của các loại kim loại khác lên bề mặt kim loại hoặc nhựa. Mạ được thực hiện cho nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như cải thiện tính trang trí, chống gỉ và độ bền. Các phương pháp mạ chính được sử dụng bao gồm mạ điện phân, sử dụng điện và mạ điện phân, làm lắng đọng kim loại trong dung dịch.

Trên đây là bài giới thiệu sơ lược về phương pháp xử lý bề mặt mạ. Mọi ý kiến đóng góp xin để lại ở phần bình luận bên dưới bài viết. Xin hẹn gặp lại các bạn ở những bài viết tiếp theo. Xin cảm ơn.

 

Tác giả bài viết: Nguyễn Văn Hòa

Tham khảo tại: メッキの目的や種類、加工工程についてご紹介 | meviy | ミスミ (misumi-ec.com)

Lời nhắn gửi:  

Chúng tôi mong muốn nhận được sự chung tay giúp sức từ cộng đồng!

Xin hãy click vào một vài quảng cáo, việc nhỏ này sẽ giúp chúng tôi có thêm nguồn kinh phí phát triển Blog hoặc xin hãy đọc một vài dòng nhắn gửi bạn đọc dưới đây!

XT Mechanical Blog hàng tuần vẫn gửi đến bạn đọc những bài viết và công cụ mới về lĩnh vực thiết kế chế tạo máy. Việc duy trì hoạt động của Blog hiện nay vẫn do đội ngũ phát triển tự bỏ tiền để chi trả những chi phí phát sinh như duy trì tên miền, thuê server…  Và để có thêm kinh phí duy trì và phát triển blog, chúng tôi rất mong nhận được sự giúp đỡ của những nhà hảo tâm. Nếu như những bài viết và công cụ tính toán hữu ích cho các bạn, chúng tôi cũng mong muốn nhận được sự giúp sức bằng cách donate cho blog từ các bạn. Dù có thể chỉ là những khoản rất nhỏ tương đương cốc trà đá, nhưng đó có thể là nguồn hỗ trợ, là động lực to lớn giúp chúng tôi hoàn thành những sản phẩm tốt hơn gửi đến các bạn.