1. Mục đích
Chuẩn hóa quy trình mạ niken không dùng điện, kiểm soát thông số và yêu cầu chất lượng, đảm bảo chất lượng lớp phủ ổn định đáp ứng tiêu chuẩn khách hàng và quốc tế.
2. Phạm vi
Áp dụng cho quá trình mạ niken không dùng điện trên thép cacbon, thép không gỉ và hợp kim đồng. Không áp dụng cho hợp kim magie, hợp kim titan hoặc các quy trình đặc biệt khác.
3. Tài liệu tham khảo chuẩn mực
- • GB/T 13913-2008 – Lớp phủ hợp kim niken-phốt pho tự xúc tác
- • GB/T 6461-2002 – Đánh giá mẫu thử và các sản phẩm có lớp phủ kim loại và các lớp phủ vô cơ khác trên nền kim loại sau khi thử nghiệm ăn mòn
- • ASTM B733-18 – Tiêu chuẩn kỹ thuật cho lớp phủ niken-phốt pho tự xúc tác (không dùng điện phân)
- • ISO 4527:2003 – Lớp phủ kim loại – Lớp phủ hợp kim niken-phốt pho tự xúc tác (không dùng điện phân)
- • GB/T 5270-2005 – Lớp phủ kim loại trên nền kim loại – Lớp phủ mạ điện và lắng đọng hóa học – Phương pháp thử độ bám dính
4. Nguyên tắc quy trình
Mạ niken không dùng điện phân là một quá trình lắng đọng hóa học tự xúc tác, trong đó natri hypophosphit khử các ion Ni²⁺ để tạo thành lớp phủ hợp kim Ni-P.
Cơ chế phản ứng:
- • Quá trình oxy hóa anot: H₂PO₂⁻ + H₂O → H₂PO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻
- • Khử catốt: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni
- • Sự lắng đọng đồng thời của phốt pho: H₂PO₂⁻ + 2H⁺ + e⁻ → P + 2H₂O
Phân loại lớp phủ theo hàm lượng phốt pho:
| Kiểu | Hàm lượng phốt pho |
| P thấp | 1–5% |
| Mid-P | 5–10% |
| Cao P | 10–15% |
5. Quy trình
Kiểm tra → Tẩy dầu mỡ → Rửa nước nóng → Rửa dòng chảy → Tẩy gỉ → Rửa → Kích hoạt → Rửa → Rửa bằng nước khử ion → Mạ không điện phân → Phục hồi → Rửa ngược dòng 3 giai đoạn → Thụ động hóa → Rửa bằng nước khử ion → Sấy khô → Kiểm tra → Đóng gói
6. Các thông số quy trình chính
| Tham số | Phạm vi điều khiển | Ghi chú |
| nồng độ Ni²⁺ | 8–12 g/L | Khuyến nghị 9–10 g/L |
| Natri hypophotphit | 25–35 g/L | Tỷ lệ mol so với Ni²⁺: 2,5–3,5:1 |
| Chất tạo phức (natri citrat) | 30–40 g/L | Ổn định các ion niken |
| Dung dịch đệm (natri axetat) | 15–25 g/L | Duy trì độ pH ổn định |
| giá trị pH | 4,5–5,5 (Trung bình/cao-P) | Điều chỉnh bằng amoniac hoặc natri cacbonat |
| Nhiệt độ | 85–90℃ | Nhiệt độ tối ưu 88±1℃ |
| Đang tải | 0,5–1,5 dm²/L | Tải trọng cao hơn làm giảm tốc độ lắng đọng. |
| Tốc độ lắng đọng | 15–25 μm/h | Giảm dần theo thời gian sử dụng. |
| Thời gian | 15–60 phút | Tùy thuộc vào độ dày yêu cầu |
| Sự kích động | Khí nén cơ học hoặc áp suất thấp | Nên di chuyển hoặc tuần hoàn phôi |
| Lọc | Lọc liên tục, kích thước lỗ lọc 5–10 μm. | Loại bỏ các hạt bụi, ngăn ngừa hiện tượng rỗ bề mặt. |
7. Thông số kỹ thuật sản phẩm và khả năng phủ lớp
7.1 Phạm vi kích thước phôi
| Mục | Tham số |
| Kích thước tối đa | 1500×800×600 mm |
| Kích thước tối thiểu | 5×5×5 mm |
| Trọng lượng tối đa | 200 kg |
| Trọng lượng tối thiểu | 1 g |
7.2 Khả năng độ dày lớp phủ
| Kiểu | Phạm vi độ dày | Ứng dụng điển hình |
| Các bộ phận chính xác | 5–10 μm | Ren, lõi van, linh kiện thủy lực |
| Các bộ phận tiêu chuẩn | 10–50 μm | Các bộ phận chống ăn mòn và mài mòn nói chung |
| Lớp phủ dày | 50–100 μm | Sửa chữa hao mòn, môi trường ăn mòn khắc nghiệt |
Độ đồng nhất: ±10% (các bộ phận thông thường); ±15% (các hình dạng phức tạp)
7.3 Tính chất của lớp phủ
| Tài sản | Như đã mạ | Xử lý nhiệt (400℃×1h) | Ghi chú |
| Độ cứng (HV) | ≥500 HV | ≥800 HV | Xử lý nhiệt làm tăng độ cứng |
| Sự bám dính | ≤ Cấp độ 1 (GB/T 5270) | — | Không bong tróc, không nứt nẻ |
| Thử nghiệm phun muối (NSS, 5% NaCl, 35℃) | ≥24 giờ (Mid-P) ≥72 giờ (P cao) | — | Theo yêu cầu của khách hàng |
| Độ xốp | ≤1 điểm/cm² | — | Thường không xốp, kích thước ≥25 μm. |
| Điện trở suất | 50–100 μΩ·cm | 30–60 μΩ·cm | — |
Xử lý nhiệt: 400℃ ±10℃, 1 giờ, làm nguội bằng không khí/lò nung.
8. Năng lực sản xuất
| Mục | Dung tích |
| Thể tích bể đơn | 2–5 m³ |
| Trọng lượng lô | 500–1500 kg |
| Công suất hàng ngày | 3–8 tấn |
| Công suất hàng tháng | 80–200 tấn |
Lưu ý: Dung lượng thực tế phụ thuộc vào hình dạng, độ dày và thời gian xử lý của dung dịch.
9. Kiểm tra chất lượng
9.1 Các hạng mục kiểm tra
| Mục | Phương pháp | Tính thường xuyên | Tiêu chí chấp nhận |
| Độ dày | XRF / kính hiển vi luyện kim | ≥3 điểm mỗi thiết bị mỗi lô | Đáp ứng yêu cầu vẽ; độ lệch tối đa ≤10% |
| Độ cứng | Độ cứng vi mô HV0.1 | Một lần mỗi ca làm việc | ≥500 HV (khi mạ); ≥800 HV (HT) |
| Sự bám dính | Dũa/uốn/cắt ngang + băng dính | 1 chiếc mỗi lô | Cấp độ ≤1, không bong tróc |
| Vẻ bề ngoài | Thị giác (ánh sáng tiêu chuẩn) | 100% | Sáng đều, không có khuyết điểm. |
| phun muối | Dung dịch muối sinh lý NSS 5% NaCl, 35℃ | Theo từng lô/thay đổi | Mid-P ≥24 giờ; High-P ≥72 giờ |
| Hàm lượng phốt pho | EDS / hóa chất | Hàng tuần / phòng tắm mới | 1–5% / 5–10% / 10–15% |
9.2 Phân loại ngoại hình
| Cấp | Sự miêu tả |
| Hạng A | Bề mặt sáng/bán sáng đồng đều, không có khuyết điểm. |
| Hạng B | Có một vài vết xước nhỏ do nước/giá đỡ, không bị rỗ/bong tróc. |
| Hạng C | Hơi xỉn màu/có sự khác biệt về màu sắc, vẫn hoạt động tốt. |
| Từ chối | Rỗ, bong tróc, mạ không đều, cháy, chênh lệch màu sắc nghiêm trọng |
10. Khắc phục sự cố
| Vấn đề | Nguyên nhân có thể | Giải pháp |
| Khả năng bám dính kém | Quá trình tẩy dầu mỡ/ngâm tẩy chưa hoàn toàn; hoạt hóa chưa đủ. | Cải thiện quá trình tiền xử lý; kéo dài thời gian kích hoạt |
| Rỗ/nhám | Các hạt lơ lửng trong dung dịch tắm; kết tủa ở độ pH cao. | Tăng cường khả năng lọc (5 μm); giảm độ pH |
| Lớp phủ mờ/xám | Hàm lượng Ni²⁺/hypophosphite thấp; độ pH/nhiệt độ thấp | Thêm hóa chất; pH 4,8–5,2; đun nóng đến 88℃ |
| Bỏ qua bước mạ | Sự thụ động hóa cục bộ; dầu/oxit còn sót lại | Cải thiện khả năng kích hoạt; tẩy dầu mỡ lại |
| Tốc độ lắng đọng thấp | Nhiệt độ thấp/Ni²⁺/chất khử; độ pH lệch; dung dịch đã cũ | Đun nóng đến 88–90℃; điều chỉnh độ pH; thay nước tắm mới. |
| Phân hủy trong bồn tắm | Quá nhiệt; độ pH cao; thêm nhanh; tải trọng thấp | Ngừng đun nóng; giảm độ pH; pha loãng dung dịch tắm |
11. An toàn
- • Trang bị bảo hộ cá nhân: Găng tay chống axit/kiềm, kính bảo hộ, tạp dề, mặt nạ phòng độc (amoni/axit).
- • Bảo quản hóa chất: Tách riêng niken sulfat, hypophotphit, axit, kiềm; để xa nguồn nhiệt/chất khử.
- • Điều cấm kỵ: Không được trộn axit đậm đặc với hypophosphite (phosphine độc). Phải hòa tan chất rắn trong nước khử ion trước.
- • Thông gió: Hệ thống hút khí cục bộ phía trên các bể chứa (loại bỏ hydro).
- • Trường hợp khẩn cấp: Dung dịch rửa mắt, vòi sen, bình chữa cháy bột khô/CO₂, mặt nạ phòng độc, bộ dụng cụ xử lý sự cố tràn hóa chất.
12. Bảo vệ môi trường
- • Nước thải: Nước thải chứa Ni được tách riêng; kết tủa có pH 9–10 + PAC/PAM; Ni <0,5 mg/L.
- • Chất thải nguy hại: Dung dịch đã qua sử dụng, bộ lọc, chất hoạt hóa, bùn niken – cần được cấp phép xử lý kèm theo chứng từ.
- • Khí thải: Thông gió liên tục; giám sát amoniac/hydro theo tiêu chuẩn GB 16297.
- • Năng lượng/nước: Cách nhiệt bồn chứa; rửa ngược dòng; bổ sung nước đậm đặc.
13. Thành phần dung dịch tắm (Hàm lượng phốt pho trung bình, các thành phần chung)
| Hóa chất | Sự tập trung | Chức năng |
| NiSO₄·6H₂O | 25–35 g/L | Muối chính, nguồn Ni²⁺ |
| NaH₂PO₂·H₂O | 25–35 g/L | Chất khử, nguồn P |
| Na₃C₆H₅O₇·2H₂O | 30–40 g/L | chất tạo phức |
| CH₃COONa·3H₂O | 15–25 g/L | dung dịch đệm pH |
| Axit lactic/propionic | 5–10 mL/L | Máy gia tốc |
| Chất ổn định (thiourea) | 1–2 mg/L | Ngăn ngừa sự phân hủy |
Trang điểm:
1. Hòa tan NiSO₄, citrate, acetate trong 1/3 nước khử ion, ở 60℃.
2. Hòa tan hypophosphite + axit lactic vào 1/3 dung dịch còn lại.
3. Trộn đều, đổ đầy đến vạch định mức, pH 4,8–5,2.
4. Thêm chất ổn định, đun nóng đến 88℃, lọc, thử nghiệm trên đĩa.
14. Thiết bị & Khả năng Kiểm tra
14.1 Thiết bị chính
| Thiết bị | Thông số kỹ thuật |
| Bể mạ | Lớp lót PP/PVC, có gia nhiệt, điều khiển nhiệt độ |
| Lọc | Bơm và vỏ chịu được axit, 5–10 μm, 1–3 lần/giờ |
| Kiểm soát nhiệt độ | PID, ±1℃ |
| Lò sấy | Không khí nóng, 60–120℃ |
| Máy làm sạch siêu âm | 40 kHz, công suất có thể điều chỉnh |
| Nước khử ion | ≥10 MΩ·cm |
14.2 Thiết bị kiểm tra
| Thiết bị | Độ chính xác/Tiêu chuẩn |
| Độ dày XRF | 0–200 μm, ±0,1 μm |
| Độ cứng vi mô | 10–1000 gf, GB/T 4340.1 |
| Buồng phun muối | GB/T 10125, ≥200 L |
| Kính hiển vi luyện kim | 100–1000×, micromet |
| máy đo pH | ±0,02, bù nhiệt độ |
| Cân phân tích | 0,01 g |
15. Tài liệu & Khả năng truy xuất nguồn gốc
- •Hồ sơ sản xuất:Mã số linh kiện, số lượng, nhiệt độ, độ pH, thời gian, độ dày, người vận hành.
- •Nhật ký tắm:Kiểm tra hàng ngày nồng độ Ni²⁺, hypophosphite, độ pH; các chất bổ sung; lọc/làm sạch.
- •Hồ sơ kiểm tra:Độ dày, độ cứng, độ bám dính, hình thức, khả năng chống ăn mòn do muối.
- •BẢO TRÌ:Hiệu chuẩn, bảo dưỡng bơm, tẩy cặn, kiểm tra quạt (hàng quý).
Khả năng ghi nhớ:≥3 năm (≥10 năm đối với ô tô/thiết bị y tế). Có thể truy xuất nguồn gốc theo lô/chu kỳ xử lý.
16. Các điều khoản bổ sung
- • Được bộ phận kỹ thuật xem xét hàng năm.
- • Các yêu cầu đặc biệt của khách hàng (thử nghiệm phun muối, độ cứng, phân bố, hiện tượng giòn H) được ghi chép và tuân thủ.
- • Sản phẩm mới: Thử nghiệm quy mô nhỏ trước; sản xuất hàng loạt sau khi vượt qua tất cả các bài kiểm tra.
- • Để kiểm soát sản xuất và kiểm toán khách hàng.
Lịch sử sửa đổi
| Mục sư | Ngày | Nội dung ôn tập | Được phê duyệt bởi |
| Phiên bản 1.0 | 2024-xx-xx | Bản phát hành ban đầu | — |
| Phiên bản 2.0 | 30/04/2026 | Bản sửa đổi đầy đủ chỉ bằng tiếng Anh | — |
Thời gian đăng bài: 18 tháng 5 năm 2026