Để nắm vững và quản lý tốt quy trình loại bỏ dầu, cần phải hiểu đúng nguyên lý liên kết giữa lớp phủ và chất nền kim loại. Điểm này thường bị bỏ qua, dẫn đến khó khăn trong thực tế.
Các tài liệu liên quan chỉ ra rằng liên kết cơ học do độ nhám vi mô của lớp phủ và bề mặt chất nền chỉ bền chắc khi có liên kết lực giữa các phân tử và giữa các kim loại giữa lớp phủ và chất nền kim loại. Lực giữa các phân tử và giữa các kim loại chỉ có thể biểu hiện trong một khoảng cách rất nhỏ.
Khi khoảng cách giữa các phân tử vượt quá 5μKhi đó, lực liên phân tử không còn tác dụng. Vì vậy, một lớp màng dầu mỏng và màng oxit trên bề mặt chất nền cũng có thể cản trở lực liên phân tử hoặc lực liên kết kim loại.
Để đạt được sự liên kết như đã đề cập ở trên, cần phải loại bỏ triệt để các vết dầu mỡ, rỉ sét và lớp oxit bám trên sản phẩm. “Triệt để triệt để” ở đây không có nghĩa là bề mặt phải hoàn toàn sạch sau khi xử lý sơ bộ, mà chỉ cần đạt yêu cầu về bề mặt. Cái gọi là bề mặt đạt yêu cầu thực chất có nghĩa là các lớp màng gây hại cho quá trình mạ điện phải được loại bỏ sau khi xử lý sơ bộ và được thay thế bằng các lớp màng phù hợp để mạ điện.
Đồng thời, thông qua quá trình xử lý trước khi mạ, bề mặt kim loại cần phải hoàn toàn phẳng. Sau các quá trình xử lý cơ học như mài, đánh bóng, rung lắc, phun cát, v.v., các vết xước, gờ và các khuyết tật khác trên bề mặt được loại bỏ, sao cho bề mặt nền đáp ứng các yêu cầu về độ phẳng và độ hoàn thiện của các bộ phận được mạ trước khi loại bỏ dầu và rỉ sét.
Điểm này phải rõ ràng. Chỉ khi điểm này rõ ràng, chúng ta mới có thể lựa chọn đúng đắn và thiết thực quy trình và công thức xử lý trước khi mạ trong số các công thức tương tự dành cho xử lý trước khi mạ.
Làm thế nào để áp dụng quy trình tẩy dầu mỡ trong sản xuất?
Phương pháp tẩy dầu mỡ bằng kiềm thường được áp dụng. Thành phần của dung dịch tẩy dầu mỡ và các điều kiện xử lý được lựa chọn tùy thuộc vào tình trạng vết dầu mỡ và loại vật liệu kim loại.
Khi có một lượng lớn dầu mỡ bám trên bề mặt, tức là lớp dầu rất dày, có cảm giác nhờn và dính, thì không thể dễ dàng loại bỏ chỉ bằng phương pháp tẩy dầu mỡ bằng kiềm. Cần phải sử dụng các phương pháp khác trước, chẳng hạn như chà rửa bằng dung môi để xử lý sơ bộ, sau đó mới tiến hành tẩy dầu mỡ bằng kiềm. Dung dịch tẩy dầu mỡ bằng kiềm có tính kiềm mạnh, và nó sẽ gây ăn mòn rõ rệt khi phản ứng với một số kim loại.
Do đó, khi tẩy dầu mỡ các chi tiết mạ như nhôm và kẽm, cần thực hiện ở điều kiện nhiệt độ thấp và độ kiềm thấp nhất có thể. Nói chung, có thể xử lý các chi tiết thép với độ kiềm cao hơn, nhưng khi xử lý các chi tiết kim loại màu, độ pH của dung dịch tẩy dầu mỡ cần được điều chỉnh đến phạm vi thích hợp. Ví dụ, đối với nhôm, kẽm và hợp kim của chúng, độ pH cần được kiểm soát dưới 11, và thời gian tẩy dầu mỡ đối với các sản phẩm này không được vượt quá 3 phút.
Xét về khía cạnh chi phí, một số người ủng hộ phương pháp tẩy dầu mỡ ở nhiệt độ thấp, nhưng việc giảm nhiệt độ lại trái ngược với việc cải thiện hiệu quả. Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng vật lý và hóa học giữa dầu mỡ bám trên bề mặt và chất tẩy rửa càng nhanh, và quá trình tẩy dầu mỡ càng dễ dàng hơn.
Thực tiễn đã chứng minh rằng độ nhớt của vết dầu mỡ giảm khi nhiệt độ tăng, do đó việc tẩy dầu mỡ dễ thực hiện hơn, nhưng nhiệt độ thấp không có tác dụng này. Vì vậy, người ta cân nhắc sử dụng chất nhũ hóa và chất hoạt động bề mặt. Còn về việc tẩy dầu mỡ ở nhiệt độ cao có tốt không và nhiệt độ nào là thích hợp để kiểm soát, kinh nghiệm của tác giả cho thấy nhiệt độ 70-80°C là tốt hơn. Điều này cũng có thể giúp loại bỏ ứng suất dư của kim loại nền do gia công gây ra, rất có lợi cho việc cải thiện độ bám dính của lớp phủ, đặc biệt là giữa các lớp niken nhiều lớp.
Các chi tiết thép thông thường có thể áp dụng phương pháp tẩy dầu mỡ kết hợp, chẳng hạn như tẩy dầu mỡ bằng điện cực âm trong 3-5 phút, sau đó tẩy dầu mỡ bằng điện cực dương trong 1-2 phút, hoặc tẩy dầu mỡ bằng điện cực dương trong 3-5 phút, sau đó tẩy dầu mỡ bằng điện cực âm trong 1-2 phút. Điều này có thể được thực hiện bằng hai quy trình tẩy dầu mỡ hoặc sử dụng nguồn điện có thiết bị chuyển mạch.
Đối với thép cường độ cao, thép lò xo và các chi tiết mỏng, để ngăn ngừa hiện tượng giòn hydro, chỉ thực hiện tẩy dầu mỡ bằng phương pháp anot trong vài phút. Tuy nhiên, các chi tiết kim loại màu như đồng và hợp kim đồng không thể sử dụng phương pháp tẩy dầu mỡ anot, mà chỉ được phép tẩy dầu mỡ bằng phương pháp catot trong 1-2 phút.
Về khâu chuẩn bị và bảo quản dung dịch tẩy dầu mỡ, việc chuẩn bị dung dịch tẩy dầu mỡ bằng hóa chất và điện phân tương đối đơn giản. Đầu tiên, dùng 2/3 thể tích bể nước để hòa tan các nguyên liệu khác trừ chất hoạt động bề mặt, đồng thời khuấy đều (để tránh thuốc bị vón cục). Vì các nguyên liệu này tỏa nhiệt khi hòa tan nên không cần đun nóng. Chất hoạt động bề mặt cần được hòa tan riêng bằng nước nóng trước khi thêm vào. Nếu không thể hòa tan cùng lúc, có thể đổ bỏ phần dung dịch trong phía trên rồi thêm nước vào để hòa tan. Thêm đến thể tích quy định và khuấy đều trước khi sử dụng.
Cần chú ý đến việc quản lý dung dịch loại bỏ dầu:
① Thường xuyên kiểm tra và bổ sung nguyên liệu. Chất hoạt động bề mặt cần được bổ sung từ 1/3 đến 1/2 lượng ban đầu mỗi tuần hoặc hai tuần một lần tùy theo khối lượng sản xuất.
② Các tấm sắt được sử dụng không nên chứa quá nhiều tạp chất kim loại nặng để tránh chúng xâm nhập vào lớp phủ. Mật độ dòng điện nên được duy trì ở mức 5-10 A/dm², và việc lựa chọn mật độ này phải đảm bảo sự hình thành đủ bọt khí. Điều này không chỉ đảm bảo việc tách các giọt dầu khỏi bề mặt điện cực một cách cơ học mà còn khuấy động dung dịch. Khi vết dầu trên bề mặt ổn định, mật độ dòng điện càng lớn thì tốc độ tẩy dầu mỡ càng nhanh.
③ Cần loại bỏ kịp thời các vết dầu loang nổi trên bề mặt bể chứa.
④ Thường xuyên làm sạch cặn bẩn trong bể và thay dung dịch trong bể kịp thời.
⑤ Cố gắng sử dụng chất hoạt động bề mặt ít tạo bọt trong dung dịch điện phân; nếu không, việc đưa chúng vào bể mạ điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng.
Làm thế nào để nắm vững và quản lý quy trình khắc axit (tẩy gỉ)?
Giống như quá trình tẩy dầu mỡ, quá trình ăn mòn bằng axit (tẩy gỉ) đóng vai trò quan trọng trong xử lý trước khi mạ. Hai quá trình này được sử dụng kết hợp trong sản xuất trước khi mạ, và mục đích chính của chúng là loại bỏ gỉ sét và lớp oxit khỏi các bộ phận kim loại cần mạ.
Thông thường, quá trình loại bỏ một lượng lớn oxit được gọi là ăn mòn mạnh, còn quá trình loại bỏ các lớp oxit mỏng, hầu như không nhìn thấy bằng mắt thường, được gọi là ăn mòn yếu, có thể được chia nhỏ hơn nữa thành ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa. Ăn mòn yếu được sử dụng như quá trình xử lý cuối cùng sau ăn mòn mạnh, tức là trước khi phôi được đưa vào quá trình mạ điện. Đó là một quá trình hoạt hóa bề mặt kim loại và dễ bị bỏ qua trong sản xuất, đây chính là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng bong tróc lớp mạ điện.
Nếu dung dịch ăn mòn yếu là một trong những thành phần của dung dịch mạ tiếp theo, hoặc nếu việc thêm nó vào không ảnh hưởng đến dung dịch mạ, thì tốt hơn hết là nên cho trực tiếp các bộ phận cần mạ đã được hoạt hóa vào bể mạ mà không cần làm sạch.
Ví dụ, với dung dịch hoạt hóa axit loãng được sử dụng trước khi mạ niken, để đảm bảo quá trình khắc diễn ra suôn sẻ, cần phải tẩy dầu mỡ trước khi khắc; nếu không, axit và oxit kim loại sẽ không tiếp xúc tốt, và phản ứng hòa tan hóa học sẽ khó diễn ra.
Do đó, để thành thạo kỹ thuật khắc axit, cần phải hiểu rõ các nguyên tắc cơ bản này về mặt lý thuyết.
Thông thường, để loại bỏ lớp oxit bám trên các chi tiết sắt thép, người ta chủ yếu sử dụng axit sulfuric và axit clohidric để ăn mòn bằng axit. Phương pháp này đơn giản, nhưng trong sản xuất thực tế, nếu không chú ý thì khó đạt được mục đích mong muốn.
Tiêu chí lựa chọn điều kiện cho quá trình khắc bằng axit sulfuric thường dựa trên kinh nghiệm để xác định từ hình dạng của phôi sau khi tẩy gỉ, điều mà xét cho cùng không thể kiểm soát định lượng được. Thực tiễn cho thấy hiệu quả của việc tẩy gỉ bằng axit sulfuric trong việc loại bỏ lớp oxit ở 40°C lớn hơn nhiều so với ở 20°C, nhưng khi nhiệt độ tăng thêm, hiệu quả bóc tách không tăng theo tỷ lệ thuận.
Đồng thời, trong axit sulfuric có nồng độ thấp hơn 20%, khi nồng độ tăng, tốc độ ăn mòn axit tăng lên, nhưng khi nồng độ vượt quá 20%, tốc độ ăn mòn axit lại giảm xuống. Vì lý do này, chúng tôi cho rằng điều kiện quy trình tiêu chuẩn với nồng độ axit sulfuric từ 10%-20% và nhiệt độ ăn mòn dưới 60°C là phù hợp hơn. Cũng cần lưu ý rằng, về mức độ lão hóa của dung dịch axit sulfuric, nhìn chung, khi hàm lượng sắt trong dung dịch tẩy gỉ vượt quá 80 g/L và hàm lượng sắt(II) sunfat vượt quá 2,5 g/L, dung dịch axit sulfuric không thể sử dụng được nữa.
Lúc này, dung dịch cần được làm nguội để kết tinh và loại bỏ lượng sắt(II) sunfat dư thừa, sau đó cần thêm axit mới để đáp ứng các yêu cầu của quy trình.
Tiêu chí lựa chọn điều kiện cho quá trình khắc axit bằng axit clohydric: nồng độ nói chung nên được kiểm soát ở mức 10%-20%, và quá trình nên được thực hiện ở nhiệt độ phòng. So với axit sulfuric, ở cùng điều kiện nồng độ và nhiệt độ, tốc độ khắc của axit clohydric nhanh hơn 1,5-2 lần so với axit sulfuric.
Việc sử dụng axit sulfuric hay axit clohidric để khắc axit phụ thuộc vào tình huống cụ thể của sản xuất thực tế. Ví dụ, trong quá trình khắc mạnh kim loại màu, người ta thường sử dụng axit sulfuric hoặc axit clohidric, hoặc hỗn hợp hai loại axit này theo một tỷ lệ nhất định.
Tuy nhiên, loại axit được sử dụng để ăn mòn hóa học mạnh phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của các oxit trên bề mặt các chi tiết sắt thép. Đồng thời, cần đảm bảo tốc độ ăn mòn nhanh, chi phí sản xuất thấp và giảm thiểu tối đa biến dạng kích thước và hiện tượng giòn hydro của sản phẩm kim loại. Tuy nhiên, cần hiểu rằng việc loại bỏ lớp oxit trong axit clohydric chủ yếu dựa vào sự hòa tan hóa học của axit clohydric, và hiệu ứng bóc tách cơ học của hydro nhỏ hơn nhiều so với trong axit sulfuric. Do đó, lượng axit tiêu thụ khi chỉ sử dụng axit clohydric cao hơn so với khi chỉ sử dụng axit sulfuric.
Khi lớp gỉ và oxit trên bề mặt các chi tiết mạ chứa một lượng lớn oxit sắt hóa trị cao, có thể sử dụng phương pháp khắc axit hỗn hợp, phương pháp này không chỉ tạo ra hiệu ứng phá vỡ lớp oxit do hydro mà còn đẩy nhanh quá trình hòa tan hóa học của oxit. Tuy nhiên, nếu bề mặt kim loại chỉ có các sản phẩm gỉ dạng rời (chủ yếu là Fe₂O₃), chỉ cần sử dụng axit clohydric để khắc vì tốc độ khắc nhanh, ít hòa tan chất nền và ít gây giòn hydro.
Nhưng khi bề mặt kim loại có lớp oxit dày đặc, việc chỉ sử dụng axit clohydric sẽ tiêu tốn nhiều hơn, tốn kém hơn và có tác dụng bóc tách lớp oxit kém hơn so với axit sulfuric, vì vậy axit sulfuric là lựa chọn tốt hơn.
Khắc điện phân (khắc axit điện phân, khắc điện hóa), dù là điện phân catốt, điện phân anốt hay điện phân PR (điện phân đảo chiều định kỳ, trong đó cực dương và cực âm của phôi được thay đổi định kỳ), đều có thể được thực hiện trong dung dịch axit sulfuric 5%-20%.
So với phương pháp khắc hóa học, khắc điện phân có thể loại bỏ lớp oxit bám chắc nhanh hơn, gây ít ăn mòn kim loại nền hơn, dễ vận hành và quản lý, phù hợp với các dây chuyền mạ điện tự động. Phương pháp điện phân PR được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản để loại bỏ lớp oxit trên thép không gỉ.
Tại Trung Quốc, nhiều nơi sử dụng phương pháp tẩy gỉ điện phân catốt và anốt kết hợp với tẩy dầu mỡ điện phân để xử lý sơ bộ trước khi mạ. Phương pháp tẩy gỉ điện phân anốt bằng axit thích hợp cho kim loại đen, dùng để xử lý các chi tiết kim loại có nhiều lớp oxit và gỉ sét, và hầu hết có thể thực hiện ở nhiệt độ phòng. Tăng nhiệt độ có thể làm tăng tốc độ ăn mòn bằng axit, nhưng không nhanh bằng phương pháp ăn mòn hóa học bằng axit. Tăng mật độ dòng điện có thể đẩy nhanh tốc độ ăn mòn bằng axit, nhưng nếu quá cao, kim loại nền sẽ bị thụ động hóa.
Lúc này, quá trình hòa tan hóa học và điện hóa của kim loại nền về cơ bản biến mất, chỉ còn lại tác dụng bong tróc của oxy trên lớp oxit. Do đó, tốc độ khắc tăng lên không đáng kể, cần phải thao tác khéo léo. Thông thường, mật độ dòng điện 5-10 A/dm² là phù hợp. Đối với khắc axit anot, có thể sử dụng o-xylene thiourea hoặc keo dán gỗ sulfonated làm chất ức chế, với liều lượng 3-5 g/L; đối với khắc axit điện phân catot của kim loại màu, có thể sử dụng dung dịch axit sulfuric, hoặc hỗn hợp axit gồm khoảng 5% axit sulfuric và 5% axit clohydric, cộng thêm một lượng natri clorua thích hợp. Vì không có quá trình hòa tan hóa học và điện hóa rõ rệt của chất nền kim loại (sắt), việc thêm các hợp chất chứa Cl⁻ một cách thích hợp có thể giúp làm bong lớp oxit trên bề mặt các chi tiết và tăng tốc độ khắc. Đồng thời, có thể sử dụng formaldehyde hoặc urotropine làm chất ức chế.
Tóm lại, axit sulfuric được sử dụng rộng rãi để ăn mòn thép, đồng và đồng thau. Ngoài ra, axit sulfuric, cùng với axit cromic và dicromat, được sử dụng làm chất tẩy oxit và muội than trên nhôm.
Nó được sử dụng kết hợp với axit flohydric hoặc axit nitric hoặc cả hai để loại bỏ lớp oxit bám trên thép không gỉ. Ưu điểm của axit clohydric là nó có thể tẩy rửa hiệu quả nhiều kim loại ở nhiệt độ phòng; một trong những nhược điểm của nó là phải chú ý đến việc ngăn ngừa ô nhiễm do hơi HCl và sương axit.
Ngoài ra, axit nitric và axit phosphoric cũng thường được sử dụng trong quá trình xử lý mạ sơ bộ thủ công. Axit nitric là một thành phần quan trọng của nhiều chất ăn mòn tạo độ bóng. Nó được trộn với axit flohydric để loại bỏ lớp oxit hình thành do xử lý nhiệt trên nhôm, thép không gỉ, hợp kim gốc niken và gốc sắt, titan, zirconi và một số hợp kim gốc coban.
Axit photphoric được sử dụng để loại bỏ gỉ sét trên các bộ phận thép và cũng được dùng trong các dung dịch đặc biệt để xử lý thép không gỉ, nhôm, đồng thau và đồng. Hỗn hợp axit photphoric-axit nitric-axit axetic được sử dụng để xử lý sơ bộ quá trình anot hóa sáng bóng các bộ phận nhôm. Axit fluoroboric đã được chứng minh là dung dịch tẩy gỉ hiệu quả nhất cho các hợp kim gốc chì hoặc các bộ phận bằng đồng hoặc đồng thau có mối hàn thiếc.
Theo báo cáo, việc loại bỏ cặn oxit kim loại và oxit tiêu thụ 5% sản lượng axit sulfuric toàn cầu, 25% axit clohydric, phần lớn axit flohydric, và một lượng lớn axit nitric và axit phosphoric.
Do đó, việc nắm vững cách sử dụng các loại axit này để khắc axit rõ ràng là một vấn đề quan trọng trong công nghệ ứng dụng xử lý tiền mạ. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng không khó, nhưng sử dụng hiệu quả, tiết kiệm và giảm tiêu hao lại không dễ.
Thời gian đăng bài: 29/01/2026