氫脆(cui)與電鍍

1氫脆(cuì)的基本定義(yi)氫脆(hydrogen embrittlement，HE)  又稱氫(qīng)緻開裂或氫(qing)損傷，是一種(zhǒng)由于金屬材(cái)料中氫引起(qǐ)的材💞料塑性(xìng)下降、開裂或(huo)損傷的現象(xiàng)。氫脆是溶于(yú)鋼中的氫，聚(jù)合為氫分子(zi)，造成應力集(ji)中，超過鋼的(de)強度極限，在(zài)鋼内部形成(cheng)細小的裂紋(wén)。氫脆隻可防(fang)，不可治。氫脆(cui)一經産生，就(jiù)消除不了。在(zài)材料的冶煉(lian)過程和零件(jiàn)的制造與裝(zhuāng)配過程（如電(dian)鍍、焊接）中進(jìn)入鋼材内部(bu)的微量氫(10的(de)負6次方量級(jí))在内部殘餘(yú)的或外加的(de)應力作用下(xia)導緻材料脆(cui)💞化甚至🥰開裂(lie)。在尚未出現(xiàn)開裂的情況(kuàng)下可以通過(guò)脫氫處理（例(lì)如加熱到200℃以(yǐ)上數小時，可(kě)使内氫減少(shǎo)）恢複鋼材的(de)性能。因此，内(nèi)㊙️氫脆是可逆(ni)的。

2氫脆現象(xiang)

氫脆通常表(biao)現為應力作(zuò)用下的延遲(chi)斷裂現象。曾(ceng)經出現過汽(qi)車彈簧、墊圈(quān)、螺釘、片簧等(děng)鍍鋅件，在裝(zhuāng)🛀配之後數小(xiǎo)時内陸續發(fā)生斷裂，斷裂(lie)比例達40-50%。某特(te)種産品鍍镉(ge)件在使用過(guo)程中曾出現(xiàn)過批量裂紋(wén)斷裂，曾組織(zhi)過全國性攻(gong)關，制訂嚴格(ge)的去氫工藝(yi)。另外,有一些(xie)氫脆并不表(biǎo)現為延遲斷(duàn)裂現象，例如(ru)：電鍍挂具（鋼(gāng)絲、銅絲）由于(yu)經多次電鍍(dù)和酸洗退鍍(du)，滲氫較嚴🔆重(zhòng)，在使用中經(jing)常出現一折(she)便發生脆斷(duàn)的現象；獵槍(qiāng)精鍛用♉的芯(xīn)🤟棒，經多次鍍(du)鉻之後,，堕地(di)斷裂；有的淬(cuì)火零件（内應(ying)力大）在酸洗(xǐ)時便産生☔裂(lie)紋🔞。這✏️些零件(jian)滲氫嚴重，無(wú)需外加應力(li)就産生裂紋(wén)，再也無法用(yong)去氫來恢複(fu)原有的韌❓性(xing)。

3氫脆的機理(li)

延遲斷裂現(xian)象的産生是(shi)由于零件内(nèi)部的氫向應(yīng)力集中的部(bù)🧡位擴散聚集(jí)，應力集(jí)中部位的金(jin)屬缺陷多（原(yuan)子點陣錯位(wei)、空穴等）。氫擴(kuò)散到這些缺(que)陷處，氫(qing)原子變成氫(qing)分子，産(chan)生巨大的壓(yā)力，這個(gè)壓力與材料(liào)内部的殘留(liu)應力及材料(liao)受的外加💯應(yīng)力，組成(cheng)一個合力，當這合力(li)超過材料的(de)屈服強度，就會導緻(zhì)斷裂發生。氫脆既然(rán)與氫原子的(de)擴散有關，擴散是需(xū)要時間的,擴散的速(su)度與濃差梯(tī)度、溫度和材(cái)料種類有關(guan)。因此，氫(qing)脆通常表現(xian)為延遲斷裂(liè)。

氫原子具有(you)最小的原子(zǐ)半徑，容(rong)易在鋼、銅等(deng)金屬中擴散(sàn)，而在镉(gé)、錫、鋅及其合(hé)金中氫的擴(kuò)散比較困難(nan)。鍍镉層💯是最(zuì)難⛱️擴散的，鍍镉時産(chǎn)生的氫，最初停留在(zai)鍍層中和鍍(dù)層下的金屬(shu)表層，很(hěn)難向外擴散(san)，去氫特(tè)别困難。經過(guo)一段時間後(hòu)，氫擴散(san)到金屬内部(bù)，特别是(shì)進入金屬内(nèi)部缺陷處的(de)氫，就很(hen)難擴散出來(lai)。常溫下氫的(de)擴散速度相(xiang)當緩慢,所以需要即(ji)時加熱去氫(qing)。溫度升高，增加氫在(zai)鋼中的溶解(jie)度,過高(gāo)的溫度會降(jiang)低材料的硬(ying)度，所以(yǐ)鍍前去應力(lì)和鍍後去氫(qing)的溫度選擇(zé)，必須考(kǎo)慮不緻于降(jiàng)低材料硬度(du)，不得處(chù)于某些鋼材(cái)的脆性回火(huǒ)溫度，不(bú)破壞鍍層本(běn)身的性能。

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降(jiàng)低和消除氫(qing)脆的措施

4.1減少(shao)金屬中滲氫(qīng)的數量，必須(xū)盡量減少高(gao)強度/高(gāo)硬度鋼制緊(jin)固件的酸洗(xi)，因為酸洗可(ke)加劇氫脆。在除鏽和(hé)氧化皮時，盡(jin)量采用噴砂(shā)抛丸的方法(fǎ)，若洛⛹🏻‍♀️氏硬🔴度(dù)等❗于或大于(yu)HRC 32的緊固(gù)件進行酸洗(xi)時，必須在制(zhi)定酸洗工藝(yì)時确保零件(jian)在🤟酸中浸泡(pào)的時間最長(zhǎng)不超過10分鐘。并應盡(jin)量降低酸液(ye)的濃度，并保(bǎo)證零件在酸(suan)中浸泡的🏃🏻‍♂️時(shi)間不超過10分鐘；在除(chú)油時，采用清(qīng)洗劑或溶劑(jì)除油等化學(xué)除🥰油方式，滲(shèn)氫量較少，若(ruò)采用電化學(xué)除油，先陰極(ji)後陽極，高強(qiang)度零件不允(yun)許💰用陰極電(dian)解除油；在熱(re)處理時，嚴格(ge)控制甲醇和(hé)丙烷的滴注(zhù)量；在電鍍時(shi)，堿性鍍液或(huò)高電流效♊率(lǜ)的鍍液滲氫(qing)量較☀️少。

4.2采用低(di)氫擴散性和(he)低氫溶解度(dù)的鍍塗層。一般認為(wei)，在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時，滲入鋼件(jian)的氫容易殘(cán)留下來，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬鍍(du)層具有低氫(qīng)擴散性和低(di)氫溶解度，滲(shen)氫較少。在滿(mǎn)足産品技術(shù)條件要求的(de)情況下，可采(cǎi)用不會造成(cheng)滲氫的塗層(céng)，如機械鍍鋅(xīn)或無鉻鋅鋁(lü)塗層，不會發(fā)生氫脆，耐蝕(shi)性高，附着力(li)好，且比電鍍(du)環保。

4.3鍍前去應(ying)力和鍍後去(qù)氫以消除氫(qing)脆隐患。若零件經淬(cui)火、焊接等工(gong)序後内部殘(cán)留應力較大(dà)，鍍前應👉進行(háng)回火處理，回(hui)火消除應力(lì)實際上可以(yi)減少零件👄内(nèi)的陷阱數量(liàng)⚽，從而減輕發(fā)生氫脆的隐(yin)患。

4.4控制鍍層厚(hòu)度，由于鍍層(ceng)覆蓋在緊固(gu)件表面，鍍層(ceng)在一定程度(dù)上會起到氫(qīng)擴散屏障的(de)作用，這将阻(zǔ)礙氫向緊🔞固(gù)件外部的擴(kuo)✉️散。當鍍(du)層厚度超過(guò)2.5μm時(shí)，氫從緊固件(jiàn)中擴散出去(qù)就非常困難(nán)了。因此硬度(du)<32HRC的緊固(gu)件，鍍層厚度(dù)可以要求在(zài)12μm；硬(yìng)度≥32HRC的高(gao)強度螺栓，鍍(du)層厚度應控(kòng)制在8μm max。這就要求(qiú)在産品設計(ji)時，必須考慮(lǜ)到高強度螺(luo)栓的❤️氫脆㊙️風(fēng)險，合理選擇(ze)鍍層種類和(hé)鍍層厚度。

5電(diàn)鍍工件的除(chú)氫處理

出現(xiàn)氫脆的工件(jiàn)通過除氫處(chu)理（如加熱等(děng)）也能消除氫(qing)脆，采用真空(kong)、低氫氣氛或(huò)惰性氣氛加(jia)熱可避☔免氫(qīng)脆。對于普通(tōng)鍍鋅工件的(de)除氫處理，一(yī)般都在200～240度的(de)溫度下，加熱(rè)2～4小時可将大(da)部分氫去除(chú)。

國際标準化(hua)組織為鍍前(qian)消除應力和(hé)鍍後去氫處(chu)理制定了專(zhuan)門的标準，下(xià)面列出僅供(gong)參考。

6鍍鋅低(di)氫脆的替代(dài)選擇

對(dui)于目前一些(xie)電鍍廠客戶(hu)面臨的鍍鋅(xīn)工件的氫脆(cui)問💰題困🚶‍♀️惑和(he)苦惱，使(shǐ)用潮州公浩重工制造有限责任公司(WAP站)的堿性鋅(xin)鎳合金電鍍(dù)工藝将是一(yi)個非常完美(mei)的解決方案(an)！