氫脆與電(dian)鍍

1氫脆的基(jī)本定義氫脆(cui)(hydrogen embrittlement，HE)  又稱氫緻開(kāi)裂或氫損傷(shāng)，是一種由于(yú)金屬材料中(zhōng)氫引起的材(cai)料塑性下降(jiàng)、開裂或損傷(shāng)的現象。氫脆(cuì)是溶于鋼中(zhong)的氫，聚合為(wei)氫分子，造成(cheng)應力集⭕中，超(chāo)過鋼的強度(du)極限，在鋼内(nei)部形成細小(xiao)的裂紋。氫脆(cuì)隻可防，不可(kě)治。氫脆一經(jīng)産生，就消除(chú)不了。在材料(liào)的👅冶煉過程(cheng)和零件的制(zhi)造與裝配過(guo)程（如電鍍、焊(han)接）中進入鋼(gang)材内部的微(wēi)量氫(10的負6次(ci)方量級)在内(nèi)部殘餘的或(huò)外加的應力(li)作用下導緻(zhi)材料脆化甚(shèn)至📐開裂♈。在尚(shàng)未出現開裂(lie)的情況下可(kě)以通過脫氫(qing)👉處理（例如加(jiā)熱到200℃以上數(shu)小時，可使内(nèi)氫減少）恢複(fu)鋼材的性能(néng)。因此，内氫🍉脆(cui)是可🙇‍♀️逆的。

2氫(qīng)脆現象

氫脆(cui)通常表現為(wéi)應力作用下(xià)的延遲斷裂(lie)現象。曾經出(chū)現過汽車彈(dan)簧、墊圈、螺釘(ding)、片簧等鍍鋅(xin)件，在裝配之(zhi)後數小時内(nèi)陸續發生斷(duan)裂，斷裂比例(li)達40-50%。某特種産(chǎn)品鍍镉件在(zai)使用過程中(zhong)曾出現過批(pī)量⭕裂紋斷裂(liè)，曾組織過全(quán)國性攻關，制(zhi)訂嚴格的去(qù)氫工藝。另外(wài),有一些氫脆(cui)并不表現為(wéi)延遲斷裂現(xiàn)象，例如：電鍍(du)挂具（鋼絲、銅(tong)絲）由于經多(duo)次電鍍和酸(suān)洗退鍍，滲♉氫(qing)❄️較嚴重，在使(shi)用中經常出(chu)現一折便發(fa)生脆斷的現(xian)象；獵槍精鍛(duàn)用的芯棒，經(jīng)多次鍍鉻之(zhī)後,，堕地斷裂(lie)；有的淬火零(líng)件（内應力大(dà)）在酸洗時便(biàn)産☎️生裂紋。這(zhè)些零件滲氫(qīng)嚴重，無需外(wai)加應力就産(chan)生裂紋，再也(ye)無法用去氫(qing)來恢複原有(you)的韌性。

3氫脆(cuì)的機理

延遲(chi)斷裂現象的(de)産生是由于(yú)零件内部的(de)氫向應力集(ji)🏃🏻‍♂️中的部位擴(kuo)散聚集，應力集中部(bù)位的金屬缺(quē)陷多（原子點(dian)陣錯位、空穴(xué)💋等）。氫擴✊散到(dao)🛀這些缺陷處(chu)，氫原子(zǐ)變成氫分子(zǐ)，産生巨(jù)大的壓力，這個壓力(li)與材料内部(bu)的殘留應力(lì)及材料受的(de)外加應力，組成一個(ge)合力，當(dang)這合力超過(guo)材料的屈服(fú)強度，就(jiù)會導緻斷裂(lie)發生。氫(qīng)脆既然與氫(qing)原子的擴散(sàn)有關，擴(kuò)散是需要時(shi)間的,擴(kuo)散的速度與(yu)濃差梯度、溫(wen)度和材料種(zhǒng)類有關。因此(ci)，氫脆通(tōng)常表現為延(yán)遲斷裂。

氫原(yuán)子具有最小(xiao)的原子半徑(jìng)，容易在(zai)鋼、銅等金屬(shǔ)中擴散，而在镉、錫、鋅(xīn)及其合金中(zhōng)氫的擴散比(bi)較困難。鍍镉(ge)層是💰最✌️難擴(kuo)👌散的，鍍(dù)镉時産生的(de)氫，最初(chu)停留在鍍層(céng)中和鍍層下(xia)的金屬表層(ceng)，很難向(xiang)外擴散，去氫特别困(kun)難。經過一段(duan)時間後，氫擴散到金(jin)屬内部，特别是進入(ru)金屬内部缺(que)陷處的氫，就很難擴(kuò)散出來。常溫(wēn)下氫的擴散(san)速度相當緩(huan)慢,所以(yǐ)需要即時加(jia)熱去氫。溫度(dù)升高，增(zēng)加氫在鋼中(zhōng)的溶解度,過高的溫(wēn)度會降低材(cái)料的硬度，所以鍍前(qian)去應力和鍍(dù)後去氫的溫(wen)度選擇，必須考慮不(bú)緻于降低材(cai)料硬度，不得處于某(mǒu)些鋼材的脆(cuì)性回火溫度(du)，不破壞(huài)鍍層本身的(de)性能。

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降低和(hé)消除氫脆的(de)措施

4.1減少金屬(shǔ)中滲氫的數(shu)量，必須盡量(liàng)減少高強度(dù)/高硬度(du)鋼制緊固件(jian)的酸洗，因為(wéi)酸洗可加劇(ju)氫脆。在(zài)除鏽和氧化(huà)皮時，盡量采(cǎi)用噴砂抛丸(wán)的方法，若洛(luo)氏硬度等☎️于(yu)或大于HRC 32的緊固件進(jin)行酸洗時，必(bi)須在制定酸(suān)洗工藝時确(que)保零件在酸(suān)中浸泡的時(shí)間最長不超(chāo)過10分鐘(zhong)。并應盡量降(jiàng)低酸液的濃(nong)度，并保證零(líng)件在酸中🚶‍♀️浸(jin)泡的時間不(bú)超過10分(fen)鐘；在除油時(shí)，采用清洗劑(jì)或溶劑除油(yóu)等化學除油(yóu)方式🛀，滲🥰氫量(liàng)較少，若采用(yòng)電化學除油(you)，先陰極後陽(yáng)極，高強度零(líng)件不允許用(yong)陰極電解除(chú)油；在熱處理(li)時，嚴📐格控制(zhi)♋甲醇和🔞丙烷(wán)的滴注量；在(zai)電鍍時，堿性(xìng)鍍液或高電(diàn)流效率的鍍(dù)液滲氫量較(jiao)💯少。

4.2采用低氫擴(kuò)散性和低氫(qing)溶解度的鍍(du)塗層。一(yī)般認為，在電(diàn)鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時，滲(shen)入鋼件的氫(qing)容易殘留下(xià)來，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等(deng)金屬鍍層具(jù)有低氫擴散(sàn)性和低氫溶(róng)解度，滲氫較(jiào)👄少。在滿足産(chǎn)品技術條件(jiàn)要求的情況(kuang)下，可采用不(bú)會造成滲氫(qing)👄的塗層，如♍機(jī)械鍍鋅或無(wú)鉻鋅鋁塗♻️層(ceng)，不會發生氫(qing)脆，耐蝕性高(gao)，附🧑🏽‍🤝‍🧑🏻着力好，且(qiě)比電鍍環保(bǎo)。

4.3鍍(du)前去應力和(hé)鍍後去氫以(yi)消除氫脆隐(yin)患。若零(líng)件經淬火、焊(hàn)接等工序後(hòu)内部殘留應(yīng)力較大，鍍前(qián)應進行回火(huo)處理，回火消(xiao)除應力實際(ji)上可以減少(shǎo)零件内的陷(xian)阱🌈數量✌️，從而(ér)減輕發生氫(qīng)脆的隐患。

4.4控制(zhi)鍍層厚度，由(yóu)于鍍層覆蓋(gai)在緊固件表(biao)面，鍍層在一(yi)定程度上會(huì)起到氫擴散(san)屏障的作用(yòng)，這将阻礙氫(qīng)向緊固件外(wai)部的擴散。當鍍層厚(hou)度超過2.5μm時，氫從(cóng)緊固件中擴(kuo)散出去就非(fēi)常困難了。因(yīn)此硬度<32HRC的緊固件，鍍(dù)層厚度可以(yi)要求在12μm；硬度≥32HRC的高強度(du)螺栓，鍍層厚(hou)度應控制在(zai)8μm max。這(zhè)就要求在産(chǎn)品設計時，必(bi)須考慮到高(gao)強度螺栓的(de)氫脆風🌐險，合(he)理選擇鍍層(ceng)種類和鍍層(céng)厚度。

5電鍍工(gong)件的除氫處(chu)理

出現氫脆(cuì)的工件通過(guo)除氫處理（如(ru)加熱等）也能(néng)消除氫🌍脆，采(cǎi)用真空、低氫(qīng)氣氛或惰性(xìng)氣氛加熱可(ke)避免氫脆。對(duì)于普通鍍鋅(xin)工件的除氫(qing)處理，一般都(dōu)在200～240度的溫度(du)下，加熱2～4小時(shi)可将大部分(fèn)氫去除。

國際(ji)标準化組織(zhi)為鍍前消除(chu)應力和鍍後(hòu)去氫處理制(zhi)定了專門的(de)标準，下面列(liè)出僅供參考(kǎo)。

6鍍鋅低氫脆(cuì)的替代選擇(ze)

對于目(mù)前一些電鍍(dù)廠客戶面臨(lin)的鍍鋅工件(jian)的氫脆問題(tí)困惑和苦惱(nǎo)，使用潮(cháo)州公浩重工(gōng)制造有限责(zé)任公司的堿(jiǎn)性鋅鎳合金(jin)電鍍工藝将(jiāng)是一個非常(chang)完美的解決(jué)方案！