氫脆與電(dian)鍍

1氫脆的(de)基本定義(yi)氫脆(hydrogen embrittlement，HE)  又稱(cheng)氫緻開裂(lie)或氫損傷(shang)，是一種由(yóu)于金屬材(cái)料中氫引(yin)起的材料(liao)塑性下降(jiàng)、開裂或損(sun)傷的現象(xiang)。氫脆是溶(róng)于鋼中的(de)氫，聚合為(wéi)氫分子，造(zao)成應力集(ji)中，超過鋼(gang)的強度極(ji)限，在鋼内(nei)部形成細(xi)小的裂紋(wén)。氫脆隻可(kě)防，不可治(zhi)。氫脆一經(jing)産生，就消(xiāo)除不了。在(zài)材料的冶(yě)煉過程和(he)零件的制(zhì)造與裝配(pei)過程（如電(diàn)鍍、焊👉接）中(zhong)進入鋼材(cái)👨‍❤️‍👨内部💯的微(wēi)量氫(10的負(fu)6次方量級(ji))在内部殘(cán)餘的或外(wài)加的應力(lì)作用下導(dao)緻材料脆(cuì)化甚至開(kāi)裂。在尚未(wei)出現開裂(lie)的情況下(xia)可以通過(guo)脫氫處理(li)❗（例如加熱(rè)到200℃以上數(shu)小時，可使(shǐ)内氫減少(shao)）恢複鋼材(cái)的性能。因(yīn)此，内氫☀️脆(cui)是可逆的(de)。

2氫脆現象(xiàng)

氫脆通常(cháng)表現為應(ying)力作用下(xia)的延遲斷(duan)裂現象。曾(ceng)經出現過(guo)汽車彈簧(huang)、墊圈、螺釘(dìng)、片簧等鍍(du)鋅件，在‼️裝(zhuang)配之後數(shu)小時内陸(lù)續發生斷(duàn)裂，斷裂比(bǐ)例達40-50%。某特(tè)種産品鍍(du)镉件在使(shǐ)用過程中(zhong)曾出現過(guò)批量💋裂紋(wen)斷裂，曾❓組(zǔ)織過全國(guó)性攻關，制(zhì)訂嚴格的(de)去氫工藝(yì)。另外,有一(yī)些氫脆并(bing)不表現為(wéi)延遲斷裂(lie)現象，例如(rú)：電鍍挂具(jù)（鋼絲、銅絲(sī)）由于經多(duō)次電鍍和(he)酸洗退鍍(du)，滲🌈氫🈲較嚴(yan)重，在使用(yong)中經常出(chu)現一折便(biàn)發生脆斷(duàn)的現象；獵(lie)❄️槍精鍛用(yòng)的芯棒，經(jīng)多次鍍鉻(gè)之後,，堕地(dì)斷裂；有的(de)淬火零件(jiàn)（内應力大(da)）在酸洗時(shi)便産生裂(lie)❤️紋。這些零(ling)件滲氫嚴(yan)重，無需外(wài)加應力就(jiù)産生裂紋(wén)，再也無法(fǎ)用去氫來(lái)恢👈複原有(yǒu)的韌性。

3氫(qīng)脆的機理(li)

延遲斷裂(liè)現象的産(chan)生是由于(yú)零件内部(bù)的氫向應(yīng)力👉集中的(de)部位擴散(san)聚集，應力集中(zhong)部位的金(jīn)屬缺陷多(duō)（原子點陣(zhèn)錯位、空穴(xué)等）。氫擴散(san)到這些缺(quē)陷處，氫原子變(bian)成氫分子(zi)，産生(shēng)巨大的壓(yā)力，這(zhe)個壓力與(yu)材料内部(bu)的殘留應(yīng)力及材料(liào)受的外🧡加(jia)應力，組成一個(ge)合力，當這合力(li)超過材料(liào)的屈服強(qiáng)度，就(jiu)會導緻斷(duan)裂發生。氫脆既(jì)然與氫原(yuan)子的擴散(sàn)有關，擴散是需(xū)要時間的(de),擴散(san)的速度與(yu)濃差梯度(du)、溫度和材(cai)料種類有(yǒu)關。因此，氫脆通(tong)常表現為(wéi)延遲斷裂(liè)。

氫原子具(jù)有最小的(de)原子半徑(jìng)，容易(yì)在鋼、銅等(děng)金屬中擴(kuo)散，而(ér)在镉、錫、鋅(xīn)及其合金(jin)中氫的擴(kuò)散比較困(kùn)難。鍍镉層(ceng)是最難擴(kuo)散的，鍍镉時産(chan)生的氫，最初停(ting)留在鍍層(céng)中和鍍層(céng)下的金屬(shǔ)表層，很難向外(wai)擴散，去氫特别(bié)困難。經過(guò)一段時間(jiān)後，氫(qing)擴散到金(jin)屬内部，特别是(shi)進入金屬(shu)内部缺陷(xiàn)處的氫，就很難(nán)擴散出來(lai)。常溫下氫(qing)的擴散速(sù)度相當緩(huan)慢,所(suǒ)以需要即(ji)時加熱去(qù)氫。溫度升(sheng)高，增(zeng)加氫在鋼(gāng)中的溶解(jie)度,過(guò)高的溫度(dù)會降低材(cai)料的硬度(dù)，所以(yǐ)鍍前去應(yīng)力和鍍後(hou)去氫的溫(wen)度選擇，必須考(kao)慮不緻于(yú)降低材料(liao)硬度，不得處于(yú)某些鋼材(cái)的脆性回(huí)火溫度，不破壞(huài)鍍層本身(shēn)的性能。

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降(jiang)低和消除(chu)氫脆的措(cuò)施

4.1減少金(jīn)屬中滲氫(qing)的數量，必(bi)須盡量減(jiǎn)少高強度(dù)/高硬(ying)度鋼制緊(jin)固件的酸(suān)洗，因為酸(suan)洗可加劇(ju)氫脆。在除鏽和(he)氧化皮時(shi)，盡量采用(yòng)噴砂抛丸(wán)的方法，若(ruò)♋洛氏硬度(dù)等于或大(da)于HRC 32的(de)緊固件進(jin)行酸洗時(shi)，必須在制(zhì)定酸洗工(gong)藝時确保(bǎo)零件在🐆酸(suan)中浸泡的(de)時間最長(zhang)不超過10分鐘。并(bing)應盡量降(jiàng)低酸液的(de)濃度，并保(bǎo)證零件在(zai)酸👅中浸泡(pào)的時間不(bu)超過10分鐘；在除(chú)油時，采用(yong)清洗劑或(huò)溶劑除油(yóu)等化學除(chu)油方式，滲(shen)氫量較少(shao)，若采用電(dian)化學除油(yóu)，先陰極後(hou)陽極，高強(qiang)度零💛件不(bu)允許用陰(yīn)極電解除(chu)油；在熱處(chu)理時，嚴格(gé)控制🛀甲醇(chun)和丙烷的(de)滴注量；在(zai)電鍍時，堿(jian)性鍍液或(huò)🔞高電流效(xiào)率的鍍液(yè)🌏滲氫量較(jiào)少。

4.2采用低(di)氫擴散性(xìng)和低氫溶(rong)解度的鍍(dù)塗層。一般認為(wéi)，在電鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時(shi)，滲入鋼件(jian)的氫容易(yì)殘留下來(lai)，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金屬(shu)鍍層具有(yǒu)低氫擴散(sàn)性和低氫(qing)溶解度，滲(shen)氫較少。在(zai)滿足産品(pin)技術條件(jian)要求的情(qíng)況下，可采(cai)用不會造(zao)成滲氫的(de)塗🈲層，如機(ji)械鍍鋅或(huò)無鉻鋅鋁(lü)塗層，不會(huì)發生氫脆(cuì)，耐蝕性高(gāo)，附着力好(hao)，且比電鍍(dù)環保。

4.3鍍前(qian)去應力和(he)鍍後去氫(qing)以消除氫(qing)脆隐患。若零件(jian)經淬火、焊(hàn)接等工序(xù)後内部殘(can)留應力較(jiào)大，鍍💯前應(ying)進行回火(huǒ)處理，回火(huǒ)消除應力(lì)實際上可(kě)以減少零(líng)件内的陷(xian)阱🎯數量，從(cong)而減輕發(fā)生氫脆的(de)隐患。

4.4控制(zhi)鍍層厚度(dù)，由于鍍層(ceng)覆蓋在緊(jin)固件表面(mian)，鍍層在一(yi)定程度上(shang)會起到氫(qīng)擴散屏障(zhang)的作用，這(zhe)将阻礙氫(qing)向緊固件(jian)外部的擴(kuo)散。當(dang)鍍層厚度(dù)超過2.5μm時，氫(qīng)從緊固件(jiàn)中擴散出(chu)去就非常(chang)困難了。因(yin)此硬度<32HRC的緊固(gù)件，鍍層厚(hòu)度可以要(yào)求在12μm；硬度(dù)≥32HRC的高(gao)強度螺栓(shuan)，鍍層厚度(du)應控制在(zai)8μm max。這就要求(qiu)在産品設(shè)計時，必須(xu)考慮到高(gāo)強度螺栓(shuān)的氫脆風(feng)險，合理選(xuǎn)擇鍍層種(zhǒng)類和鍍層(céng)厚度。

5電鍍(dù)工件的除(chu)氫處理

出(chu)現氫脆的(de)工件通過(guo)除氫處理(lǐ)（如加熱等(děng)）也能消除(chu)氫⛷️脆，采用(yong)真空、低氫(qing)氣氛或惰(duo)性氣氛加(jia)熱可避😍免(miǎn)氫脆。對于(yú)普通鍍鋅(xin)工件的除(chú)氫處理，一(yi)般都在200～240度(du)的溫度下(xia)，加熱2～4小時(shi)可将大部(bù)分氫去除(chú)。

國際标準(zhun)化組織為(wei)鍍前消除(chu)應力和鍍(du)後去氫處(chu)理⚽制定了(le)專門的标(biāo)準，下面列(liè)出僅供參(cān)考。

6鍍鋅低(di)氫脆的替(tì)代選擇

對于目(mù)前一些電(dian)鍍廠客戶(hu)面臨的鍍(du)鋅工件的(de)氫脆問題(ti)♍困惑🚶‍♀️和苦(kǔ)惱，使(shǐ)用潮州公浩重工制造有限责任公司(5G网站)的堿性(xìng)鋅鎳合金(jīn)電鍍工藝(yì)将是一個(ge)非常完美(měi)的解決方(fāng)案！