氫脆(cuì)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(qīng)損傷，是一種(zhong)由于金屬材(cái)料中氫引起(qi)✉️的材料塑性(xing)下降、開裂或(huo)損傷的現象(xiàng)。氫脆是溶于(yu)鋼中的氫，聚(jù)合為氫分子(zǐ)，造成應力集(jí)中，超過鋼的(de)強度極限，在(zai)鋼内部形成(cheng)細小的裂紋(wen)。氫脆隻可防(fáng)，不可治。氫脆(cui)一經産生，就(jiu)消除不了。在(zài)⭐材料🌈的🌈冶煉(liàn)過程和零件(jian)的制造與裝(zhuāng)配過程（如電(dian)鍍、焊接）中進(jin)入鋼材⭐内部(bù)的微量氫(10的(de)負6次方量級(ji))在内部殘餘(yu)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(xian)開裂的情況(kuang)下可以通過(guò)🔞脫氫處理（例(li)如加熱到200℃以(yi)上數小時，可(ke)使内氫減少(shǎo)）恢複鋼材的(de)性能。因此，内(nei)⚽氫脆是可逆(nì)的。

2氫脆現象(xiang)

氫脆通常表(biao)現為應力作(zuò)用下的延遲(chí)斷裂現象。曾(céng)經出現過汽(qì)車彈簧、墊圈(quān)、螺釘、片簧等(děng)鍍鋅件，在裝(zhuang)⛷️配之後數小(xiao)時内陸續發(fa)生斷裂，斷裂(liè)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(wen)斷裂🙇‍♀️，曾組織(zhi)過全國性攻(gōng)關，制訂嚴格(gé)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(rú)：電鍍挂具（鋼(gang)絲、銅絲）由于(yú)經多次電鍍(dù)和酸洗退鍍(dù)，滲氫較💜嚴重(zhong)，在使用中經(jīng)常出現一折(she)便發生脆斷(duan)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(xi)時便産🥵生裂(lie)🔞紋✉️。這些零件(jiàn)滲氫嚴重，無(wu)需外加應力(lì)就産生裂紋(wen)，再也無法用(yong)去氫來恢複(fú)原有❓的韌性(xìng)。

3氫脆的機理(lǐ)

延遲斷裂現(xiàn)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(jí)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(qīng)原子變成氫(qīng)分子，産(chan)生巨大的壓(yā)力，這個(ge)壓力與材料(liào)内部的殘留(liú)應力及材料(liao)受的外加應(ying)力，組成(chéng)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(ran)與氫原子的(de)擴散有關，擴散是需(xu)要時間的,擴散的速(sù)度與濃差梯(tī)度、溫度和材(cai)料種類有關(guan)。因此，氫(qīng)脆通常表現(xiàn)為延遲斷裂(liè)。

氫原子具有(you)最小的原子(zǐ)半徑，容(róng)易在鋼、銅等(děng)金屬中擴散(san)，而在镉(gé)、錫、鋅及其合(hé)金中氫的擴(kuò)散比較困難(nán)。鍍镉層是🏒最(zui)難擴散的，鍍镉時産(chan)生的氫，最初停留在(zài)鍍層中和鍍(dù)層下的金屬(shǔ)表層，很(hen)難向外擴散(san)，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(bu)，特别是(shì)進入金屬内(nei)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(ji)時加熱去氫(qīng)。溫度升高，增加氫在(zài)鋼中的溶解(jie)度,過高(gāo)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(ze)，必須考(kao)慮不緻于降(jiàng)低材料硬度(dù)，不得處(chu)于某些鋼材(cái)的脆性回火(huo)溫度，不(bu)破壞鍍層本(běn)身的性能。

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降(jiang)低和消除氫(qīng)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(gāo)強度/高(gao)硬度鋼制緊(jin)固件的酸洗(xi)，因為酸洗可(kě)加劇氫脆。在除鏽和(hé)氧化皮時，盡(jìn)量采用噴砂(shā)抛丸的方法(fǎ)，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(zhi)定酸洗工藝(yi)時确保零件(jiàn)在酸中浸泡(pào)的時間最長(zhang)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(suān)中浸泡💯的時(shí)間不超過10分鐘；在除(chú)油時，采用清(qing)洗劑或溶劑(ji)除油等化學(xue)除油方式，滲(shen)氫量較少，若(ruo)采用電化學(xue)除油，先陰極(ji)後🐕陽極，高強(qiang)度零件不允(yun)許㊙️用陰極電(diàn)解除油；在熱(rè)處理時，嚴格(gé)控制🛀甲醇和(he)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(qīng)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(wéi)，在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時，滲入鋼件(jian)的氫容易殘(can)留下來，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬鍍(dù)層具有低氫(qīng)擴散性和低(dī)氫溶解度，滲(shèn)氫較🏃🏻少👣。在滿(mǎn)足産品技術(shu)條件要求的(de)情況下，可采(cǎi)用不會造成(chéng)☎️滲氫的塗層(ceng)，如🔞機械鍍鋅(xin)或無鉻鋅鋁(lü)塗層，不會發(fā)生氫脆，耐蝕(shí)性高，附着力(li)好，且比電鍍(dù)環保。

4.3鍍前去應(ying)力和鍍後去(qu)氫以消除氫(qīng)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(huí)火消除應力(lì)實際上可以(yi)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(céng)覆蓋在緊固(gu)件表面，鍍層(céng)在一定程🏃🏻‍♂️度(dù)🌈上會起到氫(qing)擴散屏障的(de)作用，這将阻(zu)礙氫向緊固(gù)件🌐外部的擴(kuò)散。當鍍(dù)層厚度超過(guo)2.5μm時(shi)，氫從緊固件(jiàn)中擴散出去(qu)就非常困難(nán)了。因此硬度(du)<32HRC的緊固(gu)件，鍍層厚度(du)可以要求在(zài)12μm；硬(yìng)度≥32HRC的高(gāo)強度螺栓，鍍(du)層厚度應控(kòng)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(luo)栓的⛱️氫脆☁️風(fēng)險，合理選擇(zé)鍍層種類和(hé)鍍層厚度。

5電(diàn)鍍工件的除(chu)氫處理

出現(xian)氫脆的工件(jiàn)通過除氫處(chu)理（如加熱等(deng)）也能消除氫(qing)脆，采用真空(kong)、低氫氣氛或(huò)惰性氣氛加(jiā)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(re)2～4小時可将大(dà)部分氫去除(chú)。

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

6鍍鋅低(di)氫脆的替代(dai)選擇

對(dui)于目前一些(xie)電鍍廠客戶(hu)面臨的鍍鋅(xin)工件的氫🔆脆(cuì)問題困惑和(hé)苦惱，使(shi)用潮州公浩重工制造有限责任公司(急速版)的堿性鋅(xīn)鎳合金電鍍(dù)工藝将是一(yī)個非常完美(mei)的解決方案(àn)！