金属氢脆的原因及解决方法.docx

一、氢 脆一、氢 脆1.1.氢 脆 现 象氢 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。2.2.氢 脆 机 理氢 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。二、避免和消除的措施二、避免和消除的措施1.1.减 少 金 属 中 渗 氢 的 数 量减 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。2.2.采 用 低 氢 扩 散 性 和 低 氢 溶 解 度 的 镀 涂 层采 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。3.3.镀 前 去 应 力 和 镀 后 去 氢 以 消 除 氢 脆 隐 患镀 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