氫脆(cuì)與電鍍
1氫脆的(de)基本定義(yì)氫脆(hydrogen embrittlement，he) 又稱氫(qīng)緻開裂或氫(qīng)損(sǔn)傷，是一(yī)種由(yóu)于金(jīn)屬材(cái)料中氫引起的(de)材料(liào)塑性下降(jiàng)、開裂或損傷的現象(xiàng)。氫(qīng)脆是溶于鋼(gāng)中(zhōng)的(de)氫，聚合(hé)為氫分子，造(zào)成應力集(jí)中，超過鋼(gāng)的(de)強度極(jí)限，在鋼(gāng)内部形(xíng)成細(xì)小的裂紋。氫(qīng)脆隻可(kě)防，不(bú)可治。氫脆一經産生，就消(xiāo)除不(bú)了。在(zài)材(cái)料的冶(yě)煉過(guò)程和(hé)零件(jiàn)的制造與裝配(pèi)過程（如電鍍、焊(hàn)接）中進入鋼材(cái)内部的(de)微(wēi)量氫(qīng)(10的負(fù)6次方量級(jí))在内部(bù)殘(cán)餘的(de)或外加的應力(lì)作用(yòng)下導(dǎo)緻材料脆化(huà)甚至開裂。在尚未(wèi)出現(xiàn)開裂的情(qíng)況下(xià)可以通過(guò)脫氫處理(lǐ)（例如加熱(rè)到200℃以上數小時，可使(shǐ)内氫(qīng)減少(shǎo)）恢複鋼材的性(xìng)能。因(yīn)此(cǐ)，内氫脆(cuì)是可逆的(de)。
2氫脆現象(xiàng)
氫脆通常(cháng)表現為應(yīng)力作用下的(de)延遲斷(duàn)裂現(xiàn)象。曾經出(chū)現過汽車彈簧(huáng)、墊圈、螺(luó)釘(dìng)、片簧等鍍(dù)鋅件，在裝配(pèi)之(zhī)後數(shù)小時(shí)内陸(lù)續(xù)發生(shēng)斷(duàn)裂，斷裂比(bǐ)例達(dá)40-50%。某特種産品鍍(dù)镉件在使用過(guò)程中曾(céng)出現過(guò)批量裂紋(wén)斷裂，曾組(zǔ)織過全國(guó)性攻關，制(zhì)訂嚴格的去氫工藝(yì)。另外(wài),有(yǒu)一(yī)些氫(qīng)脆并(bìng)不表(biǎo)現為(wéi)延遲斷裂現象(xiàng)，例如：電鍍挂具(jù)（鋼絲(sī)、銅絲）由于(yú)經多次(cì)電鍍和(hé)酸洗退鍍(dù)，滲氫(qīng)較嚴重，在使用(yòng)中經常出現一(yī)折便(biàn)發生脆斷(duàn)的現象；獵槍精(jīng)鍛用(yòng)的(de)芯棒(bàng)，經(jīng)多次(cì)鍍鉻(gè)之後(hòu),，堕地斷裂；有的(de)淬火(huǒ)零(líng)件（内應力大）在酸洗時(shí)便産生裂(liè)紋。這些零件滲(shèn)氫嚴重，無(wú)需外加應(yīng)力就(jiù)産生裂紋(wén)，再也無法用去(qù)氫來恢複原有(yǒu)的韌(rèn)性。
3氫(qīng)脆的(de)機理
延遲斷裂(liè)現象的産生是(shì)由于零(líng)件(jiàn)内部(bù)的氫向應力集中的部位(wèi)擴散(sàn)聚集，應力集中部位(wèi)的金(jīn)屬缺陷多（原子(zǐ)點陣錯位、空穴(xué)等）。氫擴散到這些缺陷(xiàn)處，氫原子(zǐ)變成氫(qīng)分(fèn)子，産生(shēng)巨大的壓(yā)力，這個(gè)壓(yā)力與(yǔ)材料内部的殘留應(yīng)力及材料(liào)受(shòu)的外加(jiā)應力(lì)，組成一個(gè)合力，當這合力超過材料(liào)的屈服強度，就(jiù)會導(dǎo)緻斷(duàn)裂發生。氫脆既然(rán)與氫原子的擴(kuò)散(sàn)有關(guān)，擴(kuò)散是需要時間的(de),擴散的速度(dù)與(yǔ)濃差梯度、溫度和材(cái)料種類有(yǒu)關。因此(cǐ)，氫(qīng)脆通常表(biǎo)現為(wéi)延遲斷裂(liè)。
氫原(yuán)子具有最(zuì)小的原子半(bàn)徑，容易(yì)在鋼、銅等(děng)金屬中擴散，而(ér)在镉(gé)、錫(xī)、鋅及其合(hé)金(jīn)中氫(qīng)的擴(kuò)散比較困難。鍍(dù)镉層(céng)是最難擴(kuò)散的，鍍镉時産生(shēng)的(de)氫，最(zuì)初停(tíng)留在鍍(dù)層中和鍍層下的金屬(shǔ)表層(céng)，很難向外(wài)擴散，去氫(qīng)特别(bié)困難(nán)。經過(guò)一段(duàn)時間(jiān)後，氫(qīng)擴散(sàn)到(dào)金(jīn)屬内部，特别是(shì)進入(rù)金屬内部缺陷(xiàn)處的氫，就很難擴散出來。常溫(wēn)下氫的擴(kuò)散速度相當緩慢,所以需(xū)要即(jí)時(shí)加(jiā)熱去(qù)氫。溫(wēn)度(dù)升高，增(zēng)加氫(qīng)在鋼(gāng)中的溶解度(dù),過(guò)高(gāo)的溫度(dù)會降低材(cái)料的硬度，所以(yǐ)鍍(dù)前去應(yīng)力和(hé)鍍後去氫的溫(wēn)度選擇，必須考(kǎo)慮不緻于(yú)降低材(cái)料硬度，不得處于(yú)某些鋼材的(de)脆(cuì)性回火溫度，不破壞鍍層本身的性能。
4
降(jiàng)低和(hé)消除(chú)氫脆的措(cuò)施
4.1減(jiǎn)少金(jīn)屬中(zhōng)滲氫的數量，必(bì)須盡(jìn)量減少高強度/高硬(yìng)度鋼制緊固件(jiàn)的酸洗，因為酸洗可(kě)加劇氫脆(cuì)。在(zài)除鏽和(hé)氧化皮時，盡量(liàng)采用噴砂抛丸(wán)的方(fāng)法，若洛氏(shì)硬度(dù)等(děng)于或大于hrc 32的(de)緊固件進行酸洗時(shí)，必須在制(zhì)定酸洗工藝時确保(bǎo)零件在酸(suān)中浸(jìn)泡的(de)時間最長(zhǎng)不超過(guò)10分(fèn)鐘。并應(yīng)盡量降(jiàng)低酸液的(de)濃度(dù)，并保證(zhèng)零件在(zài)酸中浸泡(pào)的時(shí)間不超過10分鐘；在除油時(shí)，采用清洗劑或(huò)溶劑除油等化(huà)學除(chú)油方式，滲(shèn)氫量較少，若采(cǎi)用電化學(xué)除油(yóu)，先陰極後(hòu)陽極(jí)，高強度(dù)零件不(bú)允許用(yòng)陰(yīn)極電(diàn)解除油(yóu)；在熱處(chù)理時，嚴格(gé)控制甲醇(chún)和丙烷的(de)滴注量；在電鍍時，堿(jiǎn)性鍍液或(huò)高電(diàn)流效率的鍍液(yè)滲氫(qīng)量較(jiào)少。
4.2采用低(dī)氫擴散性(xìng)和低(dī)氫(qīng)溶解度(dù)的鍍(dù)塗層。一般認為(wéi)，在電(diàn)鍍cr、zn、cd、ni、sn、pb時(shí)，滲入鋼件(jiàn)的氫容易殘留(liú)下來(lái)，而cu、mo、al、ag、au、w等金屬(shǔ)鍍層(céng)具有低氫擴散(sàn)性和低氫(qīng)溶解(jiě)度，滲(shèn)氫較(jiào)少。在滿足産品技術條件要求(qiú)的情(qíng)況下(xià)，可采用不會造成滲氫的塗層(céng)，如(rú)機械鍍(dù)鋅或無鉻(gè)鋅鋁塗層，不會(huì)發生氫脆，耐蝕性高(gāo)，附着(zhe)力好(hǎo)，且比電鍍(dù)環保(bǎo)。
4.3鍍前(qián)去應力和鍍後(hòu)去氫以(yǐ)消除氫(qīng)脆隐患。若(ruò)零件(jiàn)經淬火、焊接等(děng)工序後内(nèi)部殘留(liú)應力較(jiào)大，鍍(dù)前(qián)應(yīng)進行回(huí)火處理，回火(huǒ)消除應力(lì)實際(jì)上可以減少零(líng)件内的陷阱數量，從而減(jiǎn)輕發(fā)生氫(qīng)脆的(de)隐患(huàn)。
4.4控制(zhì)鍍層(céng)厚度，由于鍍層覆蓋在緊固件(jiàn)表面，鍍層(céng)在(zài)一定程(chéng)度上(shàng)會起到氫擴散(sàn)屏障的(de)作用，這将阻礙氫向緊(jǐn)固件(jiàn)外(wài)部的擴散。當(dāng)鍍層(céng)厚度(dù)超(chāo)過(guò)2.5μm時，氫從緊(jǐn)固件(jiàn)中擴散出(chū)去就非常困難了。因此硬度<32hrc的緊固(gù)件(jiàn)，鍍層厚度可以要求在12μm；硬度(dù)≥32hrc的高(gāo)強度螺(luó)栓(shuān)，鍍層(céng)厚度(dù)應控制在(zài)8μm max。這就要求在産品設(shè)計時，必須考慮到高強度螺栓(shuān)的氫脆風(fēng)險，合(hé)理選(xuǎn)擇鍍(dù)層種(zhǒng)類和鍍層厚度(dù)。
5電鍍工(gōng)件的除(chú)氫處理
出(chū)現氫(qīng)脆的(de)工件通(tōng)過(guò)除氫(qīng)處理（如加熱等）也(yě)能(néng)消除氫脆(cuì)，采用真空(kōng)、低氫(qīng)氣氛或惰(duò)性氣(qì)氛加(jiā)熱可(kě)避免氫(qīng)脆。對于(yú)普通鍍(dù)鋅工件的除氫處(chù)理，一般都(dōu)在200～240度的溫(wēn)度下，加(jiā)熱(rè)2～4小時(shí)可将大部分氫去除。
國際标準(zhǔn)化組(zǔ)織為鍍前(qián)消除(chú)應力和鍍(dù)後去氫處理制定了(le)專門的标(biāo)準，下面列出僅(jǐn)供參(cān)考。
6鍍鋅低(dī)氫脆的替(tì)代選(xuǎn)擇
對于目(mù)前一些(xiē)電鍍廠客戶(hù)面臨的鍍(dù)鋅工件的氫脆(cuì)問題(tí)困(kùn)惑和苦(kǔ)惱，使用大高康鑫集團有限公司的(de)堿性鋅(xīn)鎳合金(jīn)電鍍工藝将是(shì)一個(gè)非(fēi)常(cháng)完美(měi)的解決方案！