Page 93 - Công nghệ kỹ thuật và công nghệ thông tin trong tiến trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa Đồng bằng sông Cửu Long

Những tính chất ưu việt và khả năng ứng dụng cao của lớp mạ crom sẽ
sẽ giúp nâng cao tính ổn định, tuổi thọ và hiệu quả sử dụng của chi tiết máy.
Từ đó, công nghệ mạ crom góp phần đáng kể vào sự phát triển của ngành
công nghệ chế biến và chế tạo tại khu vực ĐBSCL thời kỳ 2021-2030, tầm
nhìn đến năm 2050. Nội dung trong chương này trình bày chi tiết về công
nghệ mạ crom như: cơ chế của quá trình mạ, đặc điểm, tính chất của lớp mạ
và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mạ. Công nghệ mạ crom không giống
như các công nghệ mạ kim loại đơn thuần khác, dung dịch mạ crom không
chỉ chứa ion crom mà còn phải thêm vào các chất tạo phức để làm giảm tính
ổn định của ion crom trong dung dịch mạ. Khi ion crom có tính ổn định kém
thì quá trình khử điện hóa để chuyển từ ion crom thành crom kim loại bám
trên bề mặt của vật liệu nền sẽ diễn ra dễ dàng hơn. Vì thế, công nghệ mạ
crom được cho là phức tạp và khó khăn hơn so với các loại mạ kim loại khác.

5.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH MẠ CROM

5.2.1 Quá trình mạ Cr(VI)
Mạ crom truyền thống sử dụng dung dịch mạ chứa Cr(VI) để tạo lớp
mạ crom trên bề mặt chi tiết do yêu cầu kỹ thuật không quá phức tạp, chi phí
vận hành cũng không cao và lớp mạ crom thu được có bề dày tương đối lớn
(có thể lên đến vài chục đến vài trăm µm). Tuy nhiên, dung dịch mạ Cr(VI)
lại mang đến những ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là sức khỏe
của con người. Cr(VI) dễ gây ra các chứng bệnh ung thư trên cơ thể người,
đặc biệt là trên da xuất hiện nhiều vết sần gây ngứa do tiếp xúc với Cr(VI).
Tại các nước phát triển như Mỹ hoặc các quốc gia ở châu Âu, Cr(VI) được
liệt vào danh sách chất gây ô nhiễm nguy hiểm bởi nó là một chất gây ung
thư và có thể tử vong nếu nuốt phải (Directive, 2013).

Cơ chế của quá trình khử điện hóa của axit crom là rất quan trọng,
không chỉ được nghiên cứu từ cơ sở lý thuyết mà còn đến các ứng dụng thực
tiễn trong ngành công nghiệp. Dung dịch mạ chứa CrO3 và chất xúc tác (chẳng
hạn như H2SO4) để thực hiện quá trình mạ, và tốc độ khử điện hóa của Cr 6+
thành crom kim loại phụ thuộc vào nồng độ của chất xúc tác. Nồng độ của
chất xúc tác cần được tối ưu cho quá trình mạ crom thông qua tính toán tỷ lệ
nồng độ giữa CrO3 và chất xúc tác (H2SO4). Tỷ lệ được cho là phù hợp nằm
trong khoảng từ 50:1 đến 250:1, và tỷ lệ tối ưu được kiến nghị sử dụng là
100:1. Khi nhiệt độ dung dịch mạ tăng lên, tỷ lệ giữa CrO3 và chất xúc tác sẽ
có xu hướng giảm (80:1 hoặc 70:1) (Mandich & Snyder, 2010).

79