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标题: 需要了解氢脆吗？这里有详细介绍（太大，分四次）。（不要金币） [打印本页]

作者: 年龄无穷大 时间: 2009-2-6 14:44
标题: 需要了解氢脆吗？这里有详细介绍（太大，分四次）。（不要金币）
氢脆在任何电镀溶液中,由于水分子的离解,总或多或少地存在一定数量的氢离子。因此,电镀过程中,在阴极析出金属(主反应)的同时,伴有氢气的析出(副反应)。析氢的影响是多方面的,其中最主要的是氢脆。氢脆是表面处理中最严重的质量隐患之一,析氢严重的零件在使用过程中就可能断裂,造成严重的事故。表面处理技术人员必须掌握避免和消除氢脆的技术,以使氢脆的影响降低到最低限度。
一、氢脆
1氢脆现象
氢脆通常表现为应力作用下的延迟断裂现象。曾经出现过汽车弹簧、垫圈、螺钉、片簧等镀锌件,在装配之后数小时内陆续发生断裂,断裂比例达40%～50%。某特种产品镀镉件在使用过程中曾出现过批量裂纹断裂,曾组织过全国性攻关,制订严格的去氢工艺。另外,有一些氢脆并不表现为延迟断裂现象,例如:电镀挂具(钢丝、铜丝)由于经多次电镀和酸洗退镀,渗氢较严重,在使用中经常出现一折便发生脆断的现象;猎枪精锻用的芯棒,经多次镀铬之后,堕地断裂;有的淬火零件(内应力大)在酸洗时便产生裂纹。这些零件渗氢严重,无需外加应力就产生裂纹,再也无法用去氢来恢复原有的韧性。
2 氢脆机理
延迟断裂现象的产生是由于零件内部的氢向应力集中的部位扩散聚集,应力集中部位的金属缺陷多(原子点阵错位、空穴等)。氢扩散到这些缺陷处,氢原子变成氢分子,产生巨大的压力,这个压力与材料内部的残留应力及材料受的外加应力,组成一个合力,当这合力超过材料的屈服强度,就会导致断裂发生。氢脆既然与氢原子的扩散有关,扩散是需要时间的,扩散的速度与浓差梯度、温度和材料种类有关。因此,氢脆通常表现为延迟断裂。
氢原子具有最小的原子半径,容易在钢、铜等金属中扩散,而在镉、锡、锌及其合金中氢的扩散比较困难。镀镉层是最难扩散的,镀镉时产生的氢,最初停留在镀层中和镀层下的金属表层,很难向外扩散,去氢特别困难。经过一段时间后,氢扩散到金属内部,特别是进入金属内部缺陷处的氢,就很难扩散出来。常温下氢的扩散速度相当缓慢,所以需要即时加热去氢。温度升高,增加氢在钢中的溶解度,过高的温度会降低材料的硬度,所以镀前去应力和镀后去氢的温度选择,必须考虑不致于降低材料硬度,不得处于某些钢材的脆性回火温度,不破坏镀层本身的性能。

作者: 年龄无穷大 时间: 2009-2-6 14:46
二、避免和消除的措施
1.减少金属中渗氢的数量
在除锈和氧化皮时,尽量采用吹砂除锈,若采用酸洗,需在酸洗液中添加若丁等缓蚀剂;在除油时,采用化学除油、清洗剂或溶剂除油,渗氢量较少,若采用电化学除油,先阴极后阳极;在电镀时,碱性镀液或高电流效率的镀液渗氢量较少。
2.采用低氢扩散性和低氢溶解度的镀涂层
一般认为,在电镀Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb时,渗入钢件的氢容易残留下来,而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金属镀层具有低氢扩散性和低氢溶解度,渗氢较少。在满足产品技术条件要求的情况下,可采用不会造成渗氢的涂层,如达克罗涂覆层可以代替镀锌,不会发生氢脆,耐蚀性提高7～10倍,附着力好,膜厚6～8um,相当于较薄的镀锌层,不影响装配。
3.镀前去应力和镀后去氢以消除氢脆隐患
若零件经淬火、焊接等工序后内部残留应力较大,镀前应进行回火处理,减少发生严重渗氢的隐患。
对电镀过程中渗氢较多的零件原则上应尽快去氢,因为镀层中的氢和表层基体金属中的氢在向钢基体内部扩散,其数量随时间的延长而增加。新的国际标准草案规定“最好在镀后1h内,但不迟于3h,进行去氢处理”。国内也有相应的标准,对电镀锌前、后的去氢处理作了规定。电镀后去氢处理工艺广泛采用加热烘烤,常用的烘烤温度为150～300℃,保温2～24h。具体的处理温度和时间应根据零件大小、强度、镀层性质和电镀时间的长短而定。去氢处理常在烘箱内进行。镀锌零件的去氢处理温度为110～220℃,温度控制的高低应根椐基体材料而定。对于弹性材料、0.5mm以下的薄壁件及机械强度要求较高的钢铁零件,镀锌后必须进行去氢处理。为了防止“镉脆”,镀镉零件的去氢处理温度不能太高,通常为180～200℃。

作者: 年龄无穷大 时间: 2009-2-6 14:47
三、应注意的问题
材料强度越大,其氢脆敏感性也越大,这是表面处理技术人员在编制电镀工艺规范时必须明确的基本概念。国际标准要求抗拉强度σｂ>105kg/mm2的钢材,要进行相应的镀前去应力和镀后去氢处理。法国航空工业对屈服强度σｓ>90kg/mm2的钢件就要求作相应去氢处理。
由于钢材强度与硬度有很好的对应关系,因此,用材料硬度来判断材料氢脆敏感比用强度来判断更为直观、方便。因为一份完善的产品图和机加工工艺都应标注钢材硬度。在电镀中我们发现钢的硬度在HRC38左右时开始呈现氢脆断裂的危险。对高于HRC43的零件,镀后应考虑去氢处理。硬度为HRC60左右时,在表面处理之后必须立即进行去氢处理,否则在几小时之内钢件会开裂。
除了钢材硬度外,还应综合考虑以下几点：
①零件的使用安全系数:安全重要性大的零件,应加强去氢；②零件的几何形状:带有容易产生应力集中的缺口,小R等的零件应加强去氢；③零件的截面积:细小的弹簧钢丝、较薄的片簧极易被氢饱和,应加强去氢;④零件的渗氢程度:在表面处理中产生氢多、处理时间长的零件,应加强去氢；⑤镀层种类:如镀镉层会严重阻挡氢向外扩散,所以要加强去氢；⑥零件使用中的受力性质:当零件受到高的张应力时应加强去氢,只受压应力时不会产生氢脆；⑦零件的表面加工状态:对冷弯、拉伸、冷扎弯形、淬火、焊接等内部残留应力大的零件,不仅镀后要加强去氢,而且镀前要去应力；⑧零件的历史情况:对过去生产中发生过氢脆的零件应特别加以注意,并作好相关记录。

作者: 年龄无穷大 时间: 2009-2-6 14:48
四.为了研究或防止氢脆，需要对金属的氢脆情况进行测试，以获取相关信息。测试氢脆的方法有好几种，常用的有往复弯曲试验和延迟破坏试验。
(1)往复弯曲试验往复弯曲试验对低脆性材料比较灵敏，可以用来对不同基体材料在经过相同的电镀工艺处理后的氢脆程度进行比较，也可以对相同的基体材料上的不同电镀工艺的氢脆程度进行比较。这种试验的方法是取一个待测试片，其尺寸规格为：150mm×l3mm×l.5mm，表面粗糙度Ra=1.6。对试片进行热处理使之达到规定的硬度，然后用往复弯曲机让试片在一定直径的轴上以一定的速度进行缓慢的弯曲试验，直至试片断裂。弯曲方式有90。往复弯曲和l80。单面弯曲两种，以前一种方式应用较多，弯曲的速度是0．6.／s。如果是单面弯曲则所取的速度则为0．13。／s。评价的方法是将弯曲试验至断裂时的次数乘以角度，以获得弯曲角度的总和，其角度总值越大，氢脆越小。
测试时要注意以下几点。
①试片在进行热处理后如果有变形，应静压校平，不可以敲打校正，否则会使试片的内应力增加，影响试验结果。
②为了防止应力影响，电镀前应进行去应力，在电镀后则要进行除氢处理，这时检测的是残余氢脆的影响。
③弯曲试验时所用的轴的直径的选用很重要，因为评价这种试验结果的量化指标与轴径有关，对于小的轴径，则弯曲至断裂的次数就会少一些，具体选用什么轴径要通过对基体材料的空白试验来确定，并且在提供数据时要指明所用的轴径，否则参数没有可比性。
(2)延迟破坏试验延迟破坏试验是一种灵敏度较高的试验方法，适合用于高强度钢制品的氢脆检测。这种氢脆测试也是在试验
机上进行的，所用的试验机为持久强度试验机或蠕变试验机，检测试样在这种试验机上受到小于破坏程度的应力的作用，观测其直到断裂时的时间。如果到规定的时间尚没有发生断裂，即为合格。这种试验需要采用按一定要求制作的标准的测试验棒。并且每次要使用三支同样条件的试样平行做试验，以使结果更为可信。
这种试样的形状和尺寸要求如图2-1，氢脆试样棒示意其中关键位就是处于试样中间轴径最小的地方(直径4．5mm士0．05mm)。如果有较为严重的氢脆，断裂就从此处发生。试样应先退火后再经车工加工为接近规定尺寸的初件，经热处理达到规定的抗拉强度后，再加工到精确尺寸。试样在电镀前要消除应力，其工艺与电镀件的真实电镀过程相同。镀层的厚度要求在12µm左右。试验所用的负荷是进行空白测试时的75％。如果经过200h仍不断裂，即为合格。

作者: 年龄无穷大 时间: 2009-2-6 16:35
各位，不要看过就算，多提意见！

作者: armstrong_zhou 时间: 2009-2-6 22:04
哥们，你的东西太专业，帮不上你，不好意思。

作者: 翔子 时间: 2009-2-7 16:36
太专业了.......

作者: dadiya 时间: 2009-2-8 17:26
太专业了,学习了,谢谢分享

作者: 年龄无穷大 时间: 2009-2-9 10:13
其实我也不是搞这个专业的，是一次质量事故让我去较深入的学习的。有接触过电镀链条的应该都具备这方面的知识。

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