氫脆(cuì)與電鍍(dù)

1氫脆的(de)基本定(dìng)義氫脆(cuì)(hydrogen embrittlement，HE)  又稱氫(qing)緻開裂(lie)或氫損(sun)傷，是一(yi)種由于(yu)金屬材(cái)料中氫(qing)引起的(de)材料塑(su)性下降(jiang)、開裂或(huo)損傷的(de)現象。氫(qing)脆是溶(róng)于鋼中(zhōng)的氫，聚(ju)合為氫(qīng)分子，造(zào)成應力(lì)集中⁉️，超(chao)過鋼🈲的(de)強度極(ji)限，在鋼(gāng)内部形(xing)成細小(xiao)的裂紋(wen)。氫脆隻(zhi)可防，不(bú)可治。氫(qīng)脆一經(jīng)産生，就(jiu)消除不(bu)了。在材(cái)料的冶(ye)💘煉過程(cheng)和零件(jiàn)的制造(zào)與裝配(pèi)過程（如(ru)電㊙️鍍、焊(hàn)接）中進(jìn)入鋼材(cai)内部的(de)微量氫(qing)(10的負6次(ci)方量級(jí))在内部(bù)殘餘的(de)或外加(jiā)的應力(li)作用下(xia)導緻材(cai)料脆化(hua)甚至開(kai)裂。在尚(shang)未出現(xiàn)開裂的(de)情況下(xia)可以通(tōng)過脫氫(qing)處理（例(li)如加熱(re)到200℃以上(shang)數小時(shí)，可使内(nèi)氫減少(shǎo)）恢複鋼(gang)材的性(xìng)能。因此(ci)，内氫💔脆(cui)是可逆(nì)的。

2氫脆(cuì)現象

氫(qing)脆通常(cháng)表現為(wei)應力作(zuo)用下的(de)延遲斷(duàn)裂現象(xiàng)。曾經出(chu)現過汽(qi)車彈簧(huáng)、墊圈、螺(luo)釘、片簧(huang)等鍍鋅(xīn)件，在裝(zhuang)配之後(hou)數小時(shi)内陸續(xu)發生斷(duan)裂，斷裂(liè)比例達(da)40-50%。某特種(zhǒng)産品鍍(dù)镉件在(zai)使用過(guò)程中曾(céng)出現過(guo)批量裂(liè)紋斷裂(liè)，曾👌組織(zhi)過全國(guo)性攻關(guan)，制訂嚴(yán)格的去(qu)氫工藝(yì)。另外,有(yǒu)一些氫(qīng)脆并不(bu)表現為(wei)延遲斷(duan)裂現象(xiang)，例如：電(dian)鍍挂具(jù)（鋼絲、銅(tong)絲）由于(yú)經多次(cì)電鍍和(hé)酸洗退(tui)鍍，滲氫(qing)較🐆嚴重(zhòng)🔞，在使用(yòng)中經常(cháng)出現一(yi)折便發(fa)生脆斷(duan)的現🌈象(xiang)；獵槍精(jīng)🛀鍛用的(de)芯棒，經(jing)多次鍍(dù)鉻之後(hòu),，堕地斷(duàn)裂；有的(de)淬火零(líng)件（内應(yīng)力大）在(zai)酸洗時(shi)便産生(shēng)🤟裂紋。這(zhè)些零件(jiàn)滲氫嚴(yan)重，無需(xu)外加應(yīng)力就産(chan)生裂紋(wen)，再也無(wu)法用去(qu)氫來恢(huī)複⭐原有(yǒu)🛀🏻的韌性(xìng)。

3氫脆的(de)機理

延(yan)遲斷裂(liè)現象的(de)産生是(shi)由于零(líng)件内部(bu)的氫向(xiàng)應力集(jí)🈲中的部(bu)位擴散(sàn)聚集，應力(li)集中部(bu)位的金(jīn)屬缺陷(xiàn)多（原子(zǐ)點陣錯(cuo)位、空穴(xue)等）。氫擴(kuo)散🌈到這(zhe)些缺陷(xiàn)處，氫原子(zǐ)變成氫(qīng)分子，産生(sheng)巨大的(de)壓力，這個(ge)壓力與(yǔ)材料内(nei)部的殘(can)留應力(lì)及材料(liào)受的外(wai)✉️加⛱️應力(lì)，組(zu)成一個(gè)合力，當這(zhè)合力超(chao)過材料(liao)的屈服(fu)強度，就會(hui)導緻斷(duan)裂發生(sheng)。氫(qīng)脆既然(rán)與氫原(yuán)子的擴(kuo)散有關(guān)，擴(kuò)散是需(xu)要時間(jiān)的,擴散的(de)速度與(yǔ)濃差梯(ti)度、溫度(dù)和材料(liào)種類有(you)關。因此(ci)，氫(qing)脆通常(chang)表現為(wei)延遲斷(duan)裂。

氫原(yuán)子具有(yǒu)最小的(de)原子半(bàn)徑，容易在(zài)鋼、銅等(deng)金屬中(zhong)擴散，而在(zai)镉、錫、鋅(xin)及其合(he)金中氫(qing)的擴散(san)比較困(kun)難。鍍镉(gé)層是📧最(zui)難擴散(sàn)的，鍍镉時(shi)産生的(de)氫，最初停(ting)留在鍍(dù)層中和(hé)鍍層下(xia)的金屬(shǔ)表層，很難(nán)向外擴(kuò)散，去氫特(te)别困難(nan)。經過一(yi)段時間(jian)後，氫擴散(sàn)到金屬(shu)内部，特别(bie)是進入(rù)金屬内(nèi)部缺陷(xian)處的氫(qīng)，就(jiu)很難擴(kuò)散出來(lái)。常溫下(xià)氫的擴(kuo)散速度(dù)相當緩(huan)慢,所以需(xu)要即時(shí)加熱去(qu)氫。溫度(du)升高，增加(jiā)氫在鋼(gang)中的溶(róng)解度,過高(gao)的溫度(du)會降低(dī)材料的(de)硬度，所以(yǐ)鍍前去(qù)應力和(he)鍍後去(qù)氫的溫(wēn)度選擇(ze)，必(bì)須考慮(lü)不緻于(yú)降低材(cái)料硬度(dù)，不(bú)得處于(yu)某些鋼(gang)材的脆(cui)性回火(huǒ)溫度，不破(pò)壞鍍層(céng)本身的(de)性能。

4

降(jiàng)低和消(xiāo)除氫脆(cuì)的措施(shī)

4.1減少(shao)金屬中(zhong)滲氫的(de)數量，必(bì)須盡量(liàng)減少高(gāo)強度/高硬(yìng)度鋼制(zhì)緊固件(jian)的酸洗(xi)，因為酸(suan)洗可加(jia)劇氫脆(cuì)。在(zài)除鏽和(hé)氧化皮(pí)時，盡量(liàng)采用噴(pen)砂抛丸(wán)的方法(fa)，若洛氏(shì)硬度等(děng)于或大(dà)于HRC 32的緊固(gù)件進行(háng)酸洗時(shí)，必須在(zai)制定酸(suan)洗工藝(yì)時确保(bǎo)✍️零件⛱️在(zài)酸中浸(jin)泡的時(shi)間最長(zhang)不超過(guo)10分(fen)鐘。并應(yīng)盡量降(jiang)低酸液(yè)的濃度(dù)，并保證(zheng)零件在(zai)酸中☎️浸(jìn)♌泡的時(shí)間不超(chāo)過10分鐘；在(zai)除油時(shí)，采用清(qīng)洗劑或(huò)溶劑除(chu)油等化(hua)學除油(you)方式，滲(shèn)氫量較(jiào)少，若采(cǎi)用電化(huà)學除油(yóu)，先陰極(jí)後陽極(ji)🐇，高強度(dù)零件不(bú)允許🙇🏻用(yong)陰極電(diàn)解除油(yóu)；在熱處(chù)💰理時，嚴(yán)格控制(zhì)✂️甲醇和(he)丙烷的(de)滴注量(liang)；在電鍍(dù)時，堿🈚性(xing)鍍液或(huò)高電流(liu)效率的(de)鍍液滲(shèn)氫量較(jiào)少。

4.2采(cai)用低氫(qīng)擴散性(xing)和低氫(qīng)溶解度(du)的鍍塗(tú)層。一般認(ren)為，在電(dian)鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時，滲(shen)入鋼件(jian)的氫容(róng)易殘留(liú)下來，而(er)Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬(shu)鍍層具(jù)有低氫(qing)擴散性(xìng)和低氫(qīng)溶解度(dù)，滲氫較(jiao)少。在🎯滿(man)足産品(pin)技術條(tiao)件要求(qiu)的情況(kuàng)下，可采(cǎi)用不會(huì)造成⛱️滲(shèn)氫的塗(tú)層，如⭐機(ji)械鍍鋅(xin)或無鉻(gè)鋅鋁塗(tú)層，不會(huì)發生氫(qing)脆，耐蝕(shi)性高，附(fù)着力好(hǎo)，且比電(dian)鍍環保(bao)。

4.3鍍前(qian)去應力(li)和鍍後(hou)去氫以(yǐ)消除氫(qing)脆隐患(huàn)。若(ruo)零件經(jīng)淬火、焊(hàn)接等工(gong)序後内(nei)部殘留(liú)應力較(jiao)大，鍍前(qian)應☎️進行(hang)回火處(chù)理，回火(huo)消除應(ying)力實際(ji)上可以(yi)減少零(ling)件内的(de)陷阱數(shu)量，從而(ér)減輕發(fa)生氫脆(cuì)的隐患(huan)。

4.4控制(zhi)鍍層厚(hou)度，由于(yú)鍍層覆(fu)蓋在緊(jin)固件表(biao)面，鍍層(céng)在一㊙️定(dìng)程😄度上(shang)會起到(dao)氫擴散(sàn)屏障的(de)作用，這(zhè)将阻礙(ai)氫向緊(jin)固件外(wài)部的擴(kuò)散。當鍍層(ceng)厚度超(chao)過2.5μm時(shí)，氫從緊(jin)固件中(zhōng)擴散出(chu)去就非(fei)常困難(nan)了。因此(cǐ)硬度<32HRC的緊(jin)固件，鍍(du)層厚度(dù)可以要(yao)求在12μm；硬度≥32HRC的高(gao)強度螺(luó)栓，鍍層(ceng)厚度應(yīng)控制在(zài)8μm max。這就(jiu)要求在(zài)産品設(shè)計時，必(bi)須考慮(lü)到高強(qiang)度螺栓(shuān)的氫脆(cuì)風🚶險👈，合(he)理選擇(zé)鍍層種(zhong)類和鍍(du)層厚度(du)。

5電鍍工(gong)件的除(chu)氫處理(lǐ)

出現氫(qing)脆的工(gong)件通過(guo)除氫處(chu)理（如加(jiā)熱等）也(ye)能消除(chu)氫脆，采(cai)用真空(kong)、低氫氣(qi)氛或惰(duo)性氣氛(fen)加熱可(ke)避免氫(qing)脆。對于(yu)普通鍍(du)鋅工件(jiàn)的除氫(qīng)處理，一(yi)般都在(zai)200～240度的溫(wen)度下，加(jiā)熱2～4小時(shí)可将大(dà)部分氫(qing)去除。

國(guó)際标準(zhǔn)化組織(zhi)為鍍前(qian)消除應(ying)力和鍍(dù)後去氫(qing)處理制(zhi)定了專(zhuān)🈲門的标(biāo)準，下面(mian)列出僅(jin)供參考(kao)。

6鍍鋅低(dī)氫脆的(de)替代選(xuan)擇

對于目(mu)前一些(xiē)電鍍廠(chǎng)客戶面(miàn)臨的鍍(dù)鋅工件(jiàn)的氫脆(cui)問題困(kùn)惑和苦(kǔ)惱，使用潮州公浩重工制造有限责任公司(3G网站)的(de)堿性鋅(xīn)鎳合金(jin)電鍍工(gong)藝将是(shi)一個非(fei)常完美(měi)的解決(jue)方案！