Độ Cứng Của Lớp Mạ Niken Hóa Học

Độ cứng là một trong những tính chất quan trọng nhất của lớp mạ niken hóa học (EN), quyết định khả năng chống mài mòn, chống xước và độ bền của lớp mạ trong quá trình sử dụng. Bài viết này sẽ tập trung vào các phương pháp kiểm tra và đánh giá độ cứng của lớp mạ EN, cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến độ cứng và cách thức nâng cao tính chất này.

Phương pháp kiểm tra độ cứng

Có nhiều phương pháp kiểm tra độ cứng, nhưng phổ biến nhất cho lớp mạ EN là:

1. Thử nghiệm độ cứng Vickers (HV):

• Nguyên lý: Sử dụng mũi kim cương hình chóp kim cương đều, ép vào bề mặt lớp mạ dưới một tải trọng xác định (thường từ 10gf đến 1kgf) trong một khoảng thời gian nhất định (thường là 10-15 giây).

• Đánh giá: Đo đường chéo vết lõm để tính toán giá trị độ cứng theo đơn vị HV.

• Ưu điểm: Độ chính xác cao, thích hợp cho lớp mạ mỏng.

• Nhược điểm: Yêu cầu thiết bị đo đắt tiền, thao tác phức tạp hơn so với một số phương pháp khác.

2. Thử nghiệm độ cứng Knoop (HK):

• Nguyên lý: Tương tự Vickers, nhưng sử dụng mũi kim cương hình thoi với tỷ lệ dài-rộng là 7:1.

• Đánh giá: Đo đường chéo vết lõm để tính toán giá trị độ cứng theo đơn vị HK.

• Ưu điểm: Thích hợp cho cả lớp mạ mỏng và vật liệu giòn, vết lõm nhỏ gọn, ít ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của sản phẩm.

• Nhược điểm: Yêu cầu thiết bị đo chuyên dụng, chi phí cao.

3. Thử nghiệm độ cứng Rockwell (HR):

• Nguyên lý: Sử dụng mũi đo hình nón kim cương hoặc hình cầu bằng thép, đo độ sâu vết lõm dưới tác dụng của tải trọng.

• Đánh giá: Giá trị độ cứng được đọc trực tiếp trên thang đo Rockwell, với nhiều thang đo khác nhau (ví dụ: HRC, HRB) tùy thuộc vào loại mũi đo và tải trọng sử dụng.

• Ưu điểm: Thao tác đơn giản, nhanh chóng, chi phí thấp hơn so với Vickers và Knoop.

• Nhược điểm: Độ chính xác thấp hơn so với Vickers và Knoop, không thích hợp cho lớp mạ mỏng.

Lựa chọn phương pháp phù hợp:

• Đối với lớp mạ EN mỏng (dưới 10 µm), nên sử dụng phương pháp Vickers hoặc Knoop.

• Đối với lớp mạ EN dày hơn, có thể sử dụng phương pháp Rockwell.

Yếu tố ảnh hưởng đến độ cứng

Độ cứng của lớp mạ EN bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố:

1. Hàm lượng phốt pho (P):

• Hàm lượng P cao dẫn đến cấu trúc vô định hình, độ cứng thấp.

• Hàm lượng P thấp dẫn đến cấu trúc tinh thể, độ cứng cao.

2. Loại và nồng độ chất tạo phức:

• Các chất tạo phức khác nhau sẽ ảnh hưởng đến cơ chế kết tủa và cấu trúc lớp mạ, từ đó ảnh hưởng đến độ cứng.

3. Nhiệt độ mạ:

• Nhiệt độ mạ cao thường cho lớp mạ có độ cứng cao hơn.

4. pH dung dịch mạ:

• pH dung dịch mạ ảnh hưởng đến tốc độ mạ và cấu trúc lớp mạ, gián tiếp ảnh hưởng đến độ cứng.

5. Xử lý nhiệt:

• Xử lý nhiệt sau mạ có thể làm tăng đáng kể độ cứng của lớp mạ EN, đặc biệt là lớp mạ có hàm lượng P thấp.

Nâng cao độ cứng lớp mạ

Để nâng cao độ cứng lớp mạ EN, có thể áp dụng các biện pháp sau:

• Kiểm soát hàm lượng P: Giảm hàm lượng P trong dung dịch mạ để tăng độ cứng.

• Lựa chọn chất tạo phức phù hợp: Nghiên cứu và lựa chọn chất tạo phức phù hợp để tối ưu hóa cấu trúc và độ cứng lớp mạ.

• Tăng nhiệt độ mạ: Tăng nhiệt độ mạ trong giới hạn cho phép để tăng độ cứng.

• Xử lý nhiệt sau mạ: Áp dụng quy trình xử lý nhiệt phù hợp để nâng cao độ cứng.

Kết luận

Độ cứng là một yếu tố quan trọng quyết định chất lượng và hiệu suất của lớp mạ niken hóa học.

Bằng cách hiểu rõ các phương pháp kiểm tra, các yếu tố ảnh hưởng và cách thức nâng cao độ cứng, có thể tối ưu hóa quy trình mạ EN để đạt được lớp mạ có độ cứng mong muốn, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và ứng dụng thực tế.