電鍍產(chǎn)品出現(xiàn)氫脆的問題，是客戶最不愿意碰到的事情，因?yàn)樗鼤?huì)給產(chǎn)品造成很多的質(zhì)量現(xiàn)象好比斷裂、爆裂等，那么該怎么防范氫脆的危害呢？今天我們不妨進(jìn)來詳細(xì)的了解一下。
1、氫脆
在任何電鍍?nèi)芤褐?，由于水分子的離解，總或多或少地存在一定數(shù)量的氫離子。因此，電鍍過程中，在陰極析出金屬(主反應(yīng))的同時(shí)，伴有氫氣的析出(副反應(yīng))。
析氫的影響是多方面的，其中最主要的是氫脆。氫脆是表面處理中最嚴(yán)重的質(zhì)量隱患之一，析氫嚴(yán)重的零件在使用過程中就可能斷裂，造成嚴(yán)重的事故。
表面處理技術(shù)人員必須掌握避免和消除氫脆的技術(shù)，以使氫脆的影響降低到[敏感詞]限度。
1氫脆現(xiàn)象危害??
氫脆通常表現(xiàn)為應(yīng)力作用下的延遲斷裂現(xiàn)象。曾經(jīng)出現(xiàn)過汽車彈簧、墊圈、螺釘、片簧等鍍鋅件，在裝配之后數(shù)小時(shí)內(nèi)陸續(xù)發(fā)生斷裂，斷裂比例達(dá)40%～50%。
某特種產(chǎn)品鍍鎘件在使用過程中曾出現(xiàn)過批量裂紋斷裂，曾組織過全國(guó)性攻關(guān)，制訂嚴(yán)格的去氫工藝。
另外，有一些氫脆并不表現(xiàn)為延遲斷裂現(xiàn)象，例如：電鍍掛具(鋼絲、銅絲)由于經(jīng)多次電鍍和酸洗退鍍，滲氫較嚴(yán)重，在使用中經(jīng)常出現(xiàn)一折便發(fā)生脆斷的現(xiàn)象；
獵槍精鍛用的芯棒，經(jīng)多次鍍鉻之后，墮地?cái)嗔眩?/span>
有的淬火零件(內(nèi)應(yīng)力大)在酸洗時(shí)便產(chǎn)生裂紋。
這些零件滲氫嚴(yán)重，無需外加應(yīng)力就產(chǎn)生裂紋，再也無法用去氫來恢復(fù)原有的韌性。
2氫脆機(jī)理
延遲斷裂現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于零件內(nèi)部的氫向應(yīng)力集中的部位擴(kuò)散聚集，應(yīng)力集中部位的金屬缺陷多(原子點(diǎn)陣錯(cuò)位、空穴等)。
氫擴(kuò)散到這些缺陷處，氫原子變成氫分子，產(chǎn)生巨大的壓力，這個(gè)壓力與材料內(nèi)部的殘留應(yīng)力及材料受的外加應(yīng)力，組成一個(gè)合力，當(dāng)這合力超過材料的屈服強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致斷裂發(fā)生。
氫脆既然與氫原子的擴(kuò)散有關(guān)，擴(kuò)散是需要時(shí)間的，擴(kuò)散的速度與濃差梯度、溫度和材料種類有關(guān)。因此，氫脆通常表現(xiàn)為延遲斷裂。??
氫原子具有最小的原子半徑，容易在鋼、銅等金屬中擴(kuò)散，而在鎘、錫、鋅及其合金中氫的擴(kuò)散比較困難。
鍍鎘層是最難擴(kuò)散的，鍍鎘時(shí)產(chǎn)生的氫，最初停留在鍍層中和鍍層下的金屬表層，很難向外擴(kuò)散，去氫特別困難。
經(jīng)過一段時(shí)間后，氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部，特別是進(jìn)入金屬內(nèi)部缺陷處的氫，就很難擴(kuò)散出來。常溫下氫的擴(kuò)散速度相當(dāng)緩慢，所以需要即時(shí)加熱去氫。
溫度升高，增加氫在鋼中的溶解度，過高的溫度會(huì)降低材料的硬度，所以鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫的溫度選擇，必須考慮不致于降低材料硬度，不得處于某些鋼材的脆性回火溫度，不破壞鍍層本身的性能。
2、避免和消除的措施??
1減少金屬中滲氫的數(shù)量
在除銹和氧化皮時(shí)，盡量采用吹砂除銹，若采用酸洗，需在酸洗液中添加若丁等緩蝕劑；在除油時(shí)，采用化學(xué)除油、清洗劑或溶劑除油，滲氫量較少，若采用電化學(xué)除油，先陰極后陽極；在電鍍時(shí)，堿性鍍液或高電流效率的鍍液滲氫量較少。
2采用低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度的鍍涂層
?一般認(rèn)為，在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時(shí)，滲入鋼件的氫容易殘留下來，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬鍍層具有低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度，滲氫較少。在滿足產(chǎn)品技術(shù)條件要求的情況下，可采用不會(huì)造成滲氫的涂層，如機(jī)械鍍鋅可以，不會(huì)發(fā)生氫脆，耐蝕性高，附著力好，厚5～100μm，成本低。
3鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫以消除氫脆隱患
若零件經(jīng)淬火、焊接等工序后內(nèi)部殘留應(yīng)力較大，鍍前應(yīng)進(jìn)行回火處理，減少發(fā)生嚴(yán)重滲氫的隱患。??
對(duì)電鍍過程中滲氫較多的零件原則上應(yīng)盡快去氫，因?yàn)殄儗又械臍浜捅韺踊w金屬中的氫在向鋼基體內(nèi)部擴(kuò)散，其數(shù)量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。
新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定"[敏感詞]在鍍后1h內(nèi)，但不遲于3h，進(jìn)行去氫處理"。
國(guó)內(nèi)也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電鍍鋅前、后的去氫處理作了規(guī)定。
電鍍后去氫處理工藝廣泛采用加熱烘烤，常用的烘烤溫度為150～300°C，保溫2～24h。具體的處理溫度和時(shí)間應(yīng)根據(jù)零件大小、強(qiáng)度、鍍層性質(zhì)和電鍍時(shí)間的長(zhǎng)短而定。
去氫處理常在烘箱內(nèi)進(jìn)行。鍍鋅零件的去氫處理溫度為110～220°C，溫度控制的高低應(yīng)根椐基體材料而定。
對(duì)于彈性材料、0.5mm以下的薄壁件及機(jī)械強(qiáng)度要求較高的鋼鐵零件，鍍鋅后必須進(jìn)行去氫處理。
為了防止"鎘脆"，鍍鎘零件的去氫處理溫度不能太高，通常為180～200°C。?
3注意問題 ??
材料強(qiáng)度越大，其氫脆敏感性也越大，這是表面處理技術(shù)人員在編制電鍍工藝規(guī)范時(shí)必須明確的基本概念。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求抗拉強(qiáng)度σb>105kg/mm2的鋼材，要進(jìn)行相應(yīng)的鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫處理。法國(guó)航空工業(yè)對(duì)屈服強(qiáng)度σs>90kg/mm2的鋼件就要求作相應(yīng)去氫處理。??
由于鋼材強(qiáng)度與硬度有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，用材料硬度來判斷材料氫脆敏感比用強(qiáng)度來判斷更為直觀、方便。
因?yàn)橐环萃晟频漠a(chǎn)品圖和機(jī)加工工藝都應(yīng)標(biāo)注鋼材硬度。在電鍍中我們發(fā)現(xiàn)鋼的硬度在HRC38左右時(shí)開始呈現(xiàn)氫脆斷裂的危險(xiǎn)。
對(duì)高于HRC43的零件，鍍后應(yīng)考慮去氫處理。硬度為HRC60左右時(shí)，在表面處理之后必須立即進(jìn)行去氫處理，否則在幾小時(shí)之內(nèi)鋼件會(huì)開裂。???
除了鋼材硬度外，還應(yīng)綜合考慮以下幾點(diǎn)：??
(1)零件的使用安全系數(shù)：安全重要性大的零件，應(yīng)加強(qiáng)去氫；
(2)零件的幾何形狀：帶有容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的缺口，小R等的零件應(yīng)加強(qiáng)去氫；
(3)零件的截面積：細(xì)小的彈簧鋼絲、較薄的片簧極易被氫飽和，應(yīng)加強(qiáng)去氫；
(4)零件的滲氫程度：在表面處理中產(chǎn)生氫多、處理時(shí)間長(zhǎng)的零件，應(yīng)加強(qiáng)去氫；
(5)鍍層種類：如鍍鎘層會(huì)嚴(yán)重阻擋氫向外擴(kuò)散，所以要加強(qiáng)去氫；
(6)零件使用中的受力性質(zhì)：當(dāng)零件受到高的張應(yīng)力時(shí)應(yīng)加強(qiáng)去氫，只受壓應(yīng)力時(shí)不會(huì)產(chǎn)生氫脆；
(7)零件的表面加工狀態(tài)：對(duì)冷彎、拉伸、冷扎彎形、淬火、焊接等內(nèi)部殘留應(yīng)力大的零件，不僅鍍后要加強(qiáng)去氫，而且鍍前要去應(yīng)力；
(8)零件的歷史情況：對(duì)過去生產(chǎn)中發(fā)生過氫脆的零件應(yīng)特別加以注意，并作好相關(guān)記錄。??
在電鍍過程中，零部件滲氫的現(xiàn)象是非常普遍的，表面處理技術(shù)人員在編制鍍前去應(yīng)力和鍍后去氫工藝時(shí)，不能照搬相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)零件性質(zhì)和使用條件靈活制訂，否則會(huì)使生產(chǎn)成本大大增加，生產(chǎn)管理非常困難。
以上便是氫脆帶來的危害以及如何防范措施，希望能幫助到大家，如果你有其他的電鍍問題，歡迎咨詢本網(wǎng)站技術(shù)專家。
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