氫脆(cuì)與電鍍

1氫脆(cui)的基本定義(yì)氫脆(hydrogen embrittlement，HE)  又稱氫(qing)緻開裂或氫(qīng)損傷，是一種(zhong)由于金屬材(cai)料中🈚氫引起(qi)的材料塑性(xìng)下降、開裂或(huo)損傷的現象(xiang)。氫脆是溶于(yu)鋼中的氫，聚(jù)合為氫分子(zǐ)，造成應力集(ji)中，超過鋼的(de)✨強度極限，在(zai)鋼内部形成(chéng)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(zhuang)配過程（如電(diàn)💛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(ji))在内部殘餘(yú)的或外加的(de)應力作用下(xià)導緻材料脆(cuì)化甚至㊙️開裂(liè)。在尚未出現(xiàn)開裂的情況(kuàng)下可以通過(guò)脫氫處理（例(li)如加熱到200℃以(yǐ)上數小時，可(ke)使内氫減少(shao)）恢複鋼材的(de)性能。因此，内(nei)氫脆🌐是可逆(ni)的。

2氫脆現象(xiang)

氫脆通常表(biao)現為應力作(zuo)用下的延遲(chí)斷裂現象。曾(ceng)經出現過汽(qi)車彈簧、墊圈(quān)、螺釘、片簧等(deng)鍍鋅件，在裝(zhuang)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(tè)種産品鍍镉(ge)件在使用過(guò)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(biao)現為延遲斷(duan)裂現象，例如(ru)：電鍍挂具（鋼(gāng)絲、銅絲）由于(yú)經多次電鍍(du)和酸洗退鍍(dù)，滲氫較嚴重(zhong)，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(dù)鉻之後,，堕地(di)斷裂；有的淬(cuì)火零件（内應(ying)力大）在酸洗(xi)時便産生裂(liè)紋。這些零件(jiàn)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(xìng)。

3氫脆的機理(li)

延遲斷裂現(xian)象的産生是(shi)由于零件内(nei)部的氫向應(yīng)力集中的部(bù)位擴散聚集(jí)，應力集(ji)中部位的金(jin)屬缺陷多（原(yuan)子點陣錯位(wèi)、空穴等）。氫擴(kuo)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(ya)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(ying)力，組成(chéng)一個合力，當這合力(lì)超過材料的(de)屈服強度，就會導緻(zhi)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(ti)度、溫度和材(cai)料種類有關(guān)。因此，氫(qīng)脆通常表現(xiàn)為延遲斷裂(lie)。

氫原子具有(yǒu)最小的原子(zi)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(he)金中氫的擴(kuo)散比較困難(nán)。鍍镉層是最(zuì)✔️難擴散的，鍍镉時産(chǎn)生的氫，最初停留在(zài)鍍層中和鍍(dù)層下的金屬(shu)表層，很(hěn)難向外擴散(sàn)，去氫特(tè)别困難。經過(guò)一段時間後(hòu)，氫擴散(san)到金屬内部(bù)，特别是(shi)進入金屬内(nèi)部缺陷處的(de)氫，就很(hěn)難擴散出來(lái)。常溫下氫的(de)擴散速度相(xiang)當緩慢,所以需要即(jí)時加熱去氫(qīng)。溫度升高，增加氫在(zai)鋼中的溶解(jiě)度,過高(gao)的溫度會降(jiàng)低材料的硬(ying)度，所以(yi)鍍前去應力(lì)和鍍後去氫(qing)的溫度選擇(zé)，必須考(kao)慮不緻于降(jiang)低材料硬度(dù)，不得處(chu)于某些鋼材(cai)的脆性回火(huo)溫度，不(bú)破壞鍍層本(ben)身的性能。

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降(jiàng)低和消除氫(qing)脆的措施

4.1減少(shǎo)金屬中滲氫(qing)的數量，必須(xu)盡量減少高(gāo)強度/高(gāo)硬度鋼制緊(jin)固件的酸洗(xǐ)，因為酸洗可(ke)加劇氫脆。在除鏽和(hé)氧化皮時，盡(jìn)量采用噴砂(sha)抛丸的方法(fa)，若洛氏硬度(du)等💚于或大于(yú)HRC 32的緊固(gu)件進行酸洗(xǐ)時，必須在制(zhì)定酸洗工藝(yì)時确保零件(jian)在酸中浸泡(pao)的時間最長(zhang)不超過10分鐘。并應盡(jin)量降低酸液(yè)的濃度，并保(bao)證零件在酸(suan)中浸泡的時(shí)間不超過10分鐘；在除(chu)油時，采用清(qīng)洗劑或溶劑(ji)除油等化學(xué)除油方👅式，滲(shen)氫📐量較少，若(ruo)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(gé)控制甲醇和(hé)丙烷的🔱滴注(zhu)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(du)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(dī)氫溶解度，滲(shen)氫較少。在㊙️滿(mǎn)足⚽産品技術(shu)條件要求的(de)情況下，可采(cai)用不會造成(cheng)滲氫📱的塗層(ceng)，如👉機械鍍鋅(xīn)或無鉻鋅鋁(lǚ)塗層，不會發(fa)生氫🏃‍♀️脆，耐蝕(shí)性高，附⭐着力(lì)好🌍，且比電鍍(du)環保。

4.3鍍前去應(yīng)力和鍍後去(qù)氫以消除氫(qīng)脆隐患。若零件經淬(cui)火、焊接等工(gōng)序後内部殘(cán)留應力較大(da)，鍍前應進行(hang)回火處理，回(hui)火消除應力(li)實際上可以(yǐ)減少零件内(nèi)的🔴陷阱數量(liang)，從而減輕發(fa)生氫脆的隐(yǐn)患。

4.4控制鍍層厚(hòu)度，由于鍍層(ceng)覆蓋在緊固(gù)件表面，鍍層(ceng)在一定程度(du)上會起到氫(qing)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(guo)2.5μm時(shí)，氫從緊固件(jian)中擴散出去(qu)就非常困難(nan)了。因此硬度(dù)<32HRC的緊固(gu)件，鍍層厚度(dù)可以要求在(zài)12μm；硬(ying)度≥32HRC的高(gao)強度螺栓，鍍(dù)層厚度應控(kong)制在8μm max。這就要求(qiu)在産品設計(ji)時，必須考慮(lǜ)到高強度螺(luó)栓的🛀🏻氫脆風(feng)險，合理選擇(zé)鍍層種類和(he)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(chù)理（如加熱等(děng)）也能消除氫(qīng)脆，采㊙️用♈真空(kong)、低氫氣氛或(huo)惰性氣氛加(jia)熱可避免氫(qing)脆。對于普通(tong)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(huà)組織為鍍前(qián)消除應力和(hé)鍍後去氫處(chù)🚶理制定了專(zhuān)門的标準，下(xià)面列出僅供(gong)參考。

6鍍鋅低(dī)氫脆的替代(dài)選擇

對(duì)于目前一些(xiē)電鍍廠客戶(hù)面臨的鍍鋅(xīn)工件的氫脆(cui)問題🈚困🌈惑和(he)苦惱，使(shi)用潮州公浩重工制造有限责任公司的堿性鋅(xin)鎳合金電鍍(du)工藝将是一(yi)個非常完美(mei)的解決方案(an)！