Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8572:2010 Lớp phủ kim loại - Lớp crôm mạ điện dùng trong cơ khí

• Số hiệu: TCVN8572:2010
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2010

Loại lớp crôm	Ký hiệu
Lớp crôm cứng đồng đều	hr
Lớp crôm cứng từ các dung dịch axit hỗn hợp	hm
Lớp crôm cứng có các vết rạn tế vi	hc
Lớp crôm cứng có các lỗ rỗ tế vi	hp
Lớp crôm kép	hd
Các loại lớp crôm điển hình	hs

Các lớp lót niken phải được ký hiệu phù hợp với ISO 4526, nghĩa là phải sử dụng ký hiệu sf đối với các lớp phủ niken không có lưu huỳnh, sc đối với các lớp phủ niken có chứa lưu huỳnh, hoặc ký hiệu pd đối với các lớp phủ niken không có lưu huỳnh có chứa các hạt siêu nhỏ phân tán qua khắp các mạng niken để ký hiệu loại lớp lót niken bằng cách đặt các ký hiệu trên sau số chỉ thị chiều dầy cục bộ nhỏ nhất được quy định của lớp phủ tính bằng micrômét.

VÍ DỤ: Ni10sf ký hiệu cho một lớp mạ lót niken có chiều dầy 10 µm được chuẩn bị từ một dung dịch mạ không tạo ra lưu huỳnh trong lớp kết tủa.

5.6. Ví dụ về các ký hiệu

Một lớp mạ điện crôm đồng đều có chiều dầy 50 µm (Cr50hr) trên nền thép cacbon thấp (Fe) được ký hiệu như sau:

Lớp mạ điện TCVN 8572 (ISO 6158)- Fe//Cr50hr

Một lớp mạ điện crôm xốp có chiều dầy 250 µm (Cr250hp) trên nền hợp kim nhôm (AI) được ký hiệu như sau:

Lớp mạ điện TCVN 8572 (ISO 6158)- Al//Cr250hp

Một lớp mạ điện crôm cứng đồng đều có chiều dầy 50 µm (Cr50hr) trên nền thép            (Fe) trên một lớp lót niken không có lưu huỳnh dày 10 µm (Ni10sf) được ký hiệu như sau:

Lớp mạ điện TCVN 8572 (ISO 6158)- Fe//Ni10sf/Cr50hr

...

...

...

Lớp mạ điện TCVN 8572 (ISO 6158)- Fe [SR(210)2]/Cr50hr/[ER(210)22]

Đối với các mục đích đặt hàng thì đặc tính kỹ thuật chi tiết của sản phẩm không chỉ bao gồm ký hiệu mà cũng phải bao gồm tài liệu bằng văn bản rõ ràng về các yêu cầu khác rất cần thiết cho khả năng sử dụng được của một sản phẩm cụ thể (xem Điều 4).

6. Yêu cầu lớp phủ

6.1. Mẫu thử chuyên dùng

Các mẫu thử chuyên dùng thường được sử dụng để đo độ bám dính, chiều dầy, độ xốp, độ cứng và các tính chất khác khi các chi tiết được mạ không thích hợp cho thử nghiệm hoặc nếu trên thực tế không thể tiến hành thử phá hủy đối với các chi tiết được mạ vì chúng có số lượng ít và quá đắt. Các mẫu thử chuyên dùng phải thuộc cùng một loại vật liệu, có cùng một điều kiện luyện kim và cùng một trạng thái bề mặt như các chi tiết được mạ và phải được gia công cùng với các chi tiết được mạ mà chúng đại diện.

Việc sử dụng các mẫu thử chuyên dùng hoặc các mẫu thử đại diện để xác định rằng các yêu cầu của tiêu chuẩn này đã được đáp ứng. Số lượng các mẫu thử được sử dụng, vật liệu để chế tạo mẫu thử và hình dạng, kích thước của mẫu thử phải do khách hàng quy định [xem 4.1 b)].

6.2. Biểu hiện bề mặt ngoài

Lớp phủ crôm trên bề mặt quan trọng phải sáng bóng hoặc sáng óng ánh và khi được kiểm tra bằng mắt không được có các chỗ, phồng rộp, bong tróc, lỗ rỗ và các khuyết tật khác có hại cho gia công tinh lần cuối. Không cho phép có nốt u phát triển ở những nơi không phải là các cạnh mép giới hạn của các lớp phủ trên các chi tiết có mặt sử dụng là mặt được mạ, hoặc trên bề mặt của các chi tiết cần được mài. Các khuyết tật và các mấp mô xuất hiện do tình trạng bề mặt của kim loại nền (các chỗ phồng rộp, vết nhám, lỗ rỗ, vết nứt) và vẫn tồn tại trong gia công tinh mặc dù đã tuân theo quy trình kỹ thuật có chất lượng tốt về gia công tinh kim loại không được xem là nguyên nhân để loại bỏ. Khách hàng phải quy định các giới hạn đối với các khuyết tật cho phép trên các sản phẩm được gia công tinh và không được gia công tinh.

Phải sử dụng các mẫu giả đã được chấp nhận để so sánh [xem 4.1 d)]. Các sản phẩm được mạ điện không được có các vết nứt nhìn thấy được bằng mắt thường. Các lớp phủ dầy hơn 50 µm không được có các vết nứt lớn phát triển tới nền kim loại.

...

...

...

Các chỗ rỗ hoặc vết nứt có thể nhìn thấy được bằng mắt thường sinh ra do nhiệt luyện hoặc mài được thực hiện bởi nhà sản xuất mạ phải được xem là nguyên nhân để loại bỏ.

6.3. Gia công tinh bề mặt

Xem 4.1 d)

CHÚ THÍCH: Đối với các quá trình gia công tinh bằng mài, giá trị nhám bề mặt Ra bằng 0,4 µm được gọi là gia công tinh thông thường có hiệu quả kinh tế và Ra bằng 0,2 µm được gọi là gia công tinh chất lượng cao.

6.4. Chiều dầy lớp phủ

Chiều dầy lớp phủ được quy định trong ký hiệu phải là chiều dầy cục bộ nhỏ nhất. Phải đo chiều dầy cục bộ nhỏ nhất của một lớp mạ tại bất cứ điểm nào trên bề mặt quan trọng có thể tiếp xúc được với một viên bi đường kính 20 mm, trừ khi có quy định khác của khách hàng [Xem 4.1 f)].

Chiều dầy cục bộ nhỏ nhất của lớp mạ crôm, niken hoặc các lớp mạ lót kim loại khác phải được đo bằng một trong các phương pháp được cho trong Phụ lục B.

Trong trường hợp có sự tranh chấp, phải sử dụng phương pháp điện lượng để đo chiều dầy của các lớp phủ crôm có chiều dầy nhỏ hơn 10 µm, và phương pháp tế vi để đo chiều dầy của các lớp phủ crôm và các lớp mạ lót có chiều dầy bằng và lớn hơn 10 µm [Xem 4.1 g)].

CHÚ THÍCH: Mặc dù không có các hạn chế về mặt kỹ thuật đối với chiều dầy của lớp crôm được mạ nhưng cũng có những giới hạn thực tế do kích thước và hình dạng hình học của các chi tiết được mạ làm cho khó đạt được bề mặt trơn nhẵn và đồng đều của chiều dầy lớp mạ, đặc biệt là đối với chiều dầy của lớp mạ crôm. Quá trình mạ điện có thể phải dừng lại tại các giai đoạn xử lý trung gian để mài khôn hoặc gia công cơ bề mặt đã được mạ để đáp ứng các yêu cầu về biểu hiện bề mặt ngoài và nhám bề mặt. Bề mặt được mài khôn hoặc gia công cơ phải được chuẩn bị thích hợp (xem 6.12) trước khi lại tiếp tục mạ điện để bảo đảm độ bám dính giữa các lớp crôm. Có thể sử dụng các anôt phụ để đạt được sự đồng đều của lớp phủ và chiều dầy kết tủa.

...

...

...

Khi có quy định độ cứng thì phải đo độ cứng bằng phương pháp được cho trong ISO 4516.

6.6. Độ bám dính

Hiện chưa có phép thử chung đánh giá độ bám dính của các lớp phủ crôm với kim loại nền. Tuy nhiên, phép thử uốn trên một mẫu thử đại diện được mạ điện với lớp crôm dày 25 µm có thể được xem là phép thử có thể áp dụng để đánh giá hiệu quả của quá trình mạ crôm. Có thể tham khảo các phương pháp thử độ bám dính được trong ISO 2819, bao gồm phép thử sốc nhiệt có thể áp dụng được trong một số trường hợp. Đối với các lớp mạ crôm dày (lớn hơn 25 µm) thì phép thử mài có thể được sử dụng để phát hiện những chỗ bám dính không tốt [xem 4.1 h)].

CHÚ THÍCH: Nhà sản xuất mạ có trách nhiệm bảo đảm rằng phương pháp chuẩn bị bề mặt trước khi mạ phải làm cho lớp mạ bám dính với kim loại nền. Cũng cần xem chú thích trong 6.4 về sự cần thiết phải chuẩn bị bề mặt một cách thích hợp để bảo đảm độ bám dính của lớp crôm với lớp crôm.

6.7. Độ xốp

Các sản phẩm kim loại đen được mạ điện (hoặc các mẫu thử chuyên dùng) phải trải qua phép thử feroxyl mô tả trong ISO 10309 hoặc một phép thử độ xốp khác do khách hàng chỉ định. Chi tiết mạ được xem là không đạt yêu cầu nếu số lỗ hổng trên chi tiết hoặc trên một đơn vị diện tích của chi tiết lớn hơn số lỗ hổng đã được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà sản xuất mạ.

Khi quy định độ xốp, vết rạn nứt hoặc các loại điểm gián đoạn khác của các lớp mạ crôm thì việc xác định số lượng các lỗ hổng và vết rạn nứt trong lớp crôm phải được thực hiện bằng kiểm tra bằng mắt cùng với kính hiển vi quang học có độ phóng đại thích hợp hoặc bằng phương pháp được cho trong Phụ lục C, khi thích hợp [xem 4.1 h)].

CHÚ THÍCH: Có thể không áp dụng phương pháp cho trong Phụ lục C cho các lớp mạ crôm dầy khi các vết rạn nứt hoặc lỗ hổng không phát triển đến kim loại nền hoặc đến một lớp mạ lót niken.

6.8. Ủ khử ứng suất trước khi phủ

...

...

...

Thép có vảy oxit hoặc vảy gang phải được làm sạch trước khi mạ. Đối với thép có độ bền cao, cần ưu tiên sử dụng các chất làm sạch kiềm không điện phân và kiềm anốt cũng như các quy trình làm sạch cơ học để tránh rủi ro dẫn đến sự giòn hyđrô trong các nguyên công làm sạch. Nên quan tâm đến sự quá nhiệt trong trường hợp làm sạch cơ học đối với thép có độ bền cao (độ bền kéo > 1400 MPa).

6.9. Ủ khử giòn hyđrô

Các chi tiết bằng thép có độ bền giới hạn lớn hơn và bằng 1 000 MPa (31 HRC) cũng như các chi tiết được tôi cứng bề mặt phải được ủ khử giòn hyđrô theo quy trình và mức độ xử lý nhiệt của ISO 9588 hoặc theo quy định của khách hàng [xem 4.1 j)].

Có thể xác định hiệu quả của ủ khử giòn hyđrô bằng một phương pháp thử do khách hàng quy định hoặc theo các phương pháp thử qui định trong các tiêu chuẩn ISO, ví dụ, ISO 10587 và ISO 15724.

6.10. Phun bi các chi tiết kim loại

Nếu khách hàng có quy định rèn trước hoặc sau khi mạ điện thì phải thực hiện công việc rèn phù hợp với ISO 12686. Phương pháp đo cường độ rèn bằng phun bi cũng được quy định trong tiêu chuẩn này [xem 4.2 d)].

CHÚ THÍCH: Phun bi các chi tiết trước khi mạ điện có thể hạn chế sự giảm độ bền mỏi ở mức nhỏ nhất, sự suy giảm này xuất hiện khi thép có độ bền cao được mạ điện với crôm. Nên sử dụng phun bi trước khi mạ điện cho các chi tiết chịu tải trọng phức lặp đi lặp lại trong quá trình làm việc. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến độ bền mỏi bao gồm chiều dầy lớp mạ và chiều dầy này nên được giữ càng mỏng càng tốt nhưng phải thích hợp với điều kiện sử dụng mong muốn. Các ứng suất nén được tạo ra do sự rèn bằng phun bi có kiểm soát sẽ làm tăng độ bền chịu ăn mòn và chống lại sự tạo thành vết nứt do ăn mòn có ứng suất.

6.11. Sử dụng các lớp mạ lót

Khi có quy định của khách hàng, có thể áp dụng các lớp mạ lót niken hoặc kim loại khác và nếu có yêu cầu ủ khử giòn hyđrô thì phải được thực hiện sau mạ điện phù hợp với các quy trình và cáp xử lý nhiệt của ISO 9588. Các lớp mạ lót niken điện phân phải tuân theo ISO 4526.

...

...

...

Cho phép tẩy lớp mạ và tiến hành mạ lại, nhưng các lớp mạ trên các chi tiết có giới hạn độ bền kéo ≥ 1000 MPa (31 HRC) được tẩy trong axit phải qua ủ khử giòn hyđrô (xem 6.9) trước khi mạ điện tiếp theo. Không cần thiết phải ủ khử giòn hyđrô nếu các chi tiết được tẩy lớp mạ bằng anôt trong một dung dịch kiềm [xem 4.2 e)). Đối với các chi tiết đã được mạ crôm trước đây đã bị mòn hết lớp mạ hoặc khi mài đã để lộ ra kim loại nền hoặc lớp mạ lót (nếu có) thì có thể đạt được chất lượng mạ lại tốt hơn hơn bằng cách tẩy sạch hoàn toàn lớp crôm còn lại.

Tuy nhiên, khi lớp mạ crôm trên bề mặt còn tốt thì có thể gia công tinh bề mặt xấp xỉ các yêu cầu của sản phẩm cuối cùng, ví dụ, bằng cách mài với đá mài kim cương có phủ oxit nhôm. Sau khi tẩy dầu mỡ và làm sạch bằng anôt trong dung dịch kiềm, sau đó được rửa sạch hoàn toàn thì lớp crôm ban đầu có thể được kích hoạt bằng anôt hóa ở 6 V trong dung dịch mạ crôm điện phân với thời gian từ 10 s đến 20 s và sau đó dùng chi tiết được mạ làm catôt, bắt đầu mạ ở điện áp 3 V rồi tăng dần điện áp lên sao cho bắt đầu có sự bốc khí và kết tủa điện phân trong thời gian 30 s đến 60 s và đạt tới toàn bộ cường độ dòng điện trong thời gian 5 min.

7. Lấy mẫu

Phương pháp lấy mẫu phải được lựa chọn từ các quy trình được quy định trong ISO 4519. Khách hàng phải quy định các mức chấp nhận [xem 4.1 k)].

Phụ lục A

(Tham khảo)

Chiều dầy điển hình của lớp crôm được quy định trong các ứng dụng cơ khí

Chiều dầy điển hình, µm

...

...

...

≥ 2 đến ≤ 10

Để giảm ma sát và chịu được sự mài mòn nhẹ

> 10 đến ≤ 30

Để chịu được sự mài mòn vừa phải

> 30 đến ≤ 60

Để chịu được sự mài mòn có bám dính

> 60 đến ≤ 120

Để chịu được sự mài mòn mạnh

> 120 đến ≤ 250

...

...

...

> 250

Để sửa chữa phục hồi

Phụ lục B

(Tham khảo)

Các phương pháp thử chiều dầy đối với các lớp crôm mạ điện và các lớp phủ kim loại khác

B.1 Yêu cầu chung

ISO 3882 xem xét lại các phương pháp đo chiều dầy của lớp phủ kim loại và lớp phủ vô cơ.

B.2 Thử phá hủy

...

...

...

Sử dụng phương pháp được quy định trong ISO 1463.

B.2.2 Phương pháp đo cu lông

Có thể sử dụng phương pháp điện lượng được quy định trong ISO 2177 để đo tổng chiều dầy của các lớp kết tủa crôm cũng như chiều dầy của một lớp lót kim loại, nếu có, tại bất cứ điểm nào trên bề mặt quan trọng có thể tiếp xúc với một viên bi đường kính 20 mm.

B.2.3 Phương pháp quét bằng kính hiển vi điện tử

Có thể sử dụng phương pháp quét bằng kính hiển vi điện tử được mô tả trong ISO 9220 để đo chiều dầy của lớp crôm và chiều dầy của các lớp lót.

B.3 Thử không phá hủy

B.3.1 Phương pháp từ

Có thể sử dụng phương pháp từ được mô tả trong TCVN 5878 (ISO 2178) khi kim loại nền có từ.

B.3.2 Phương pháp tán xạ ngược beta

...

...

...

Phụ lục C

(Quy định)

Xác định vết rạn nứt và lỗ hổng ở lớp mạ crôm

C.1 Yêu cầu chung

Thường có thể phát hiện ra vết rạn nứt tế vi bằng cách kiểm tra trực tiếp bằng kính hiển vi mà không cần có xử lý sơ bộ. Tuy nhiên, phương pháp kết tủa đồng (xem C.3) nên được xem là một biện pháp làm bộc lộ ra các vết nứt trong trường hợp có sự tranh chấp và rất cần thiết để làm bộc lộ ra các lỗ hổng tế vi.

C.2 Kiểm tra tế vi các vết nứt mà không có xử lý trước

Kiểm tra các vết nứt bề mặt trong ánh sáng phản chiếu dưới kính hiển vi quang học với độ phóng đại thích hợp. Sử dụng một kính có kích thước đo hoặc một khí cụ tương tự để chỉ thị khoảng cách trên đó đo các vết nứt. Xác định trên một chiều dài đo sao cho có ít nhất là 40 vết nứt được đo.

C.3 Phương pháp ngưng tụ đồng để thử các vết nứt và lỗ hổng - Đồng sunfat (Phép thử Dubpernell)

...

...

...

Sự kết tủa điện phân của đồng từ một dung dịch axit sunfat ở cường độ dòng điện thấp hoặc điện áp thấp chỉ có thể xảy ra trên lớp mạ lót niken, nếu có, hoặc trên các kim loại nền gang, kẽm hoặc nhôm bị phơi ra bởi các điểm gián đoạn trên lớp crôm. Phương pháp này có thể được sử dụng như một phương pháp đánh giá nhanh bằng quan sát sự đồng đều của các vết rạn nứt hoặc các lỗ hổng hoặc để đếm các vết rạn nứt hoặc các lỗ hổng. Trong trường hợp định lượng vết nứt và lỗ hổng nên sử dụng kính hiển vi.

C.3.2 Quy trình

Phép thử được thực hiện ngay lập tức sau khi hoàn thành quá trình mạ điện. Nếu có sự chậm trễ, mẫu thử phải được tẩy sạch hoàn toàn dầu mỡ trước khi thử và tránh bất cứ sự xử lý điện phân nào. Sử dụng mẫu thử làm catôt và cho đồng kết tủa trên mẫu thử trong thời gian khoảng 1 min trong một bể có chứa dung dịch của xấp xỉ 200 g/l đồng (II) sunfat pentahydrat (CuSO₄. 5H₂O) và 20 g/l axit sunfuric (H₂SO₄, tỷ trọng 1,84) được duy trì ở nhiệt độ 20°C ±  5°C và sử dụng dòng điện có mật độ trung bình 0,3 A/dm^2 (xấp xỉ 0,2 V đến 0,4 V tùy thuộc vào khoảng cách giữa anôt và catôt).

Điều thiết yếu là phải nối mẫu thử và các anốt với nguồn cấp điện trước khi nhúng chìm chúng vào trong bể.

Trong trường hợp phép thử được thực hiện sau mạ crôm nhiều ngày cần nhúng chìm mẫu thử trong dung dịch có chứa 10 g đến 20 g axit nitric trong một lít trong thời gian 4 min ở nhiệt độ xấp xỉ 65°C trước giai đoạn kết tủa đồng để làm cho các vết rạn nứt hoặc lỗ hổng lộ ra. Thực hiện việc xác định các vết rạn nứt và lỗ hổng trên một chiều dài đo sao cho có thể đếm được ít nhất là 40 vết nứt hoặc 200 lỗ hổng trên chiều dài đo này.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ASTM DS-56H:2001 Metals and Alloys in the Unified Numbering Systam (UNS) 9th edition1) (Kim loại và hợp kim trong ấn phẩm xuất bản lần thứ 9 về Hệ thống đánh số thống nhất)^1)

[2] EN 573-3:2003, Aluminium and aluminium alloys - Chemical composition and form of wrought Products - Part 3: Chemical Composition^1) (Nhôm và hợp kim nhôm - Thành phần hóa học và dạng các sản phẩm gia công áp lực - Phần 3: Thành phần hóa học^1)

...

...

...

[4] EN 1706:1998, Aluminium and aluminium alloys - Castings - Chemical composition and mechanical properties^1) (Nhôm và hợp kim nhôm - Vật đúc - Thành phần hóa học và cơ tính^1))

[5] EN 10088-1:1995, Stainless steels - Part 1: List of stainless steels^1) (Thép không gỉ - Phần 1: Danh mục các thép không gỉ^1))

[6] CR 13388, Copper and copper alloys - Compendium of compositons and products: 1998-11^1) (Đồng và hợp kim đồng - Bản tóm tắt các thành phần và sản phẩm: 1998-11^1))

[7] Stahlschlussel (Steel Code) 10th edition, 2001, Verlag Stahlschlussel Wegst GmbH, 71672 Marbach am Neckar, Germany^1).

1) Có thể tìm thấy các ký hiệu tiêu chuẩn cho các kim loại và hợp kim trong tài liệu này.