金属氢脆原因及解决办法有哪些（金属氢脆原因及解决办法视频）

1.氢脆

1、氢脆现象

氢脆通常表现为应力作用下的延迟断裂。曾出现过汽车弹簧、垫圈、螺丝、板簧等镀锌件在组装后数小时内陆续断裂的情况，断裂率达到40%~50%。某特种产品镀镉件在使用过程中出现多处裂纹、断裂。组织了全国范围的研究工作，制定了严格的脱氢工艺。此外，有些氢脆不表现出延迟断裂。例如，电镀架（钢丝、铜丝）由于反复电镀、酸洗剥皮，渗氢严重，在使用过程中折叠时常出现这种情况。脆性断裂现象；霰弹枪精锻用芯棒反复镀铬后掉落地面断裂；一些淬火件（内应力较高）在酸洗时开裂。这些零件氢化严重，在没有外应力的情况下就会开裂，并且通过除去氢也无法恢复原来的韧性。

2、氢脆机理

延迟断裂现象是由于零件内部的氢向应力集中的部位扩散积聚而引起的。应力集中的部位存在许多金属缺陷（原子晶格位错、孔洞等）。氢扩散到这些缺陷中，氢原子变成氢分子，产生巨大的压力。这个压力、材料内部的残余应力和材料外部的应力形成一个合力。当这个合力超过材料的屈服强度时，就会导致断裂的发生。由于氢脆与氢原子的扩散有关，扩散需要时间，扩散的速度与浓度梯度、温度和材料类型有关。因此，氢脆通常表现为延迟断裂。

氢原子的原子半径最小，很容易在钢、铜等金属中扩散。然而，氢在镉、锡、锌及其合金中的扩散比较困难。镉镀层是最难扩散的。镀镉时产生的氢气最初停留在镀层及镀层下方的金属表层中，很难向外扩散。去除氢气特别困难。一段时间后，氢扩散到金属中，特别是进入金属内部缺陷的氢变得难以扩散出去。氢气在室温下的扩散速度相当慢，因此需要立即加热以除去氢气。随着温度升高，氢在钢中的溶解度增加。过高的温度会降低材料的硬度。因此，必须考虑镀前去应力和镀后去氢的温度选择，以免降低材料的硬度。它一定不能达到某些钢材的温度。脆性回火温度不会损害涂层本身的性能。

二、避免和消除的措施1、减少金属中的氢渗透量

除锈及氧化皮时，尽量采用吹砂除锈的方法。如果采用酸洗，则需要在酸洗液中添加罗丹等缓蚀剂。除油时，可用化学除油剂、清洗剂或溶剂除油。氢渗透量小。若采用电化学除油，应先除阴极，再除阳极；电镀时，碱性镀液或电流效率高的镀液中氢渗透量较小。

2.使用氢扩散率低、氢溶解度低的镀层

一般认为，电镀Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb时，渗入钢件的氢容易残留，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金属镀层的氢含量较低。氢扩散性和氢溶解度低，氢化少。在满足产品技术要求的情况下，可以采用不会引起氢渗透的涂料。例如，达克罗涂层可以代替镀锌。不会引起氢脆，耐腐蚀性提高710倍，提高附着力。嗯，膜厚6~8um，相当于薄镀锌层，不影响装配。

3、镀前除应力，镀后除氢，消除氢脆风险

如果零件在淬火、焊接等工艺后有较大的内残余应力，应在电镀前进行回火处理，以减少严重氢渗透的风险。

原则上，电镀过程中渗氢较多的零件应尽快脱氢，因为镀层中的氢和表面母材中的氢正在向钢基体中扩散，其量随时间增加而增加。新国际标准草案规定“镀后最好在1小时内进行脱氢处理，但最迟不得超过3小时”。国内也有相应的标准规定了电镀锌前后的脱氢处理。电镀后的脱氢处理工艺广泛采用加热和烘烤。常用的烘烤温度为150~300，保温2~24h。具体的加工温度和时间应根据零件的尺寸、强度、镀层性能和电镀时间长短来确定。脱氢处理通常在烘箱中进行。镀锌件脱氢处理温度为110~220，应根据基材确定温度控制水平。对于弹性材料、0.5mm以下的薄壁零件和机械强度要求较高的钢制零件，镀锌后必须进行脱氢处理。为了防止“镉脆”，镀镉件的脱氢处理温度不宜太高，一般为180200。

三、应注意的问题

材料越坚固，其对氢脆的敏感性就越大。这是表面处理技术人员在编制电镀工艺规范时必须了解的基本概念。国际标准要求抗拉强度为bb105kg/mm2的钢材在镀前要进行相应的去应力处理，镀后要进行相应的除氢处理。法国航空工业要求屈服强度为ss90kg/mm2的钢件进行相应的脱氢处理。

由于钢的强度和硬度之间存在良好的对应关系，因此用材料硬度来判断材料的氢脆敏感性比用强度来判断更为直观、方便。因为一个完整的产品图纸和机械加工过程中都要标明钢材的硬度。在电镀过程中，我们发现当钢材的硬度在HRC38左右时，就开始表现出氢脆断裂的危险。对于高于HRC43的零件，电镀后应考虑脱氢处理。当硬度在HRC60左右时，表面处理后必须立即进行脱氢处理，否则钢件在数小时内就会开裂。

除了钢材的硬度外，还应考虑以下几点：

零件的安全系数：对于安全重要性高的零件，应加强除氢； 零件几何形状：有间隙易产生应力集中、R较小等的零件应加强除氢； 零件截面积：小弹簧钢丝和薄板簧容易氢饱和，应加强除氢； 零件的氢渗透程度：表面处理时产生大量氢且加工时间较长的零件应加强除氢； 镀层种类：例如镀镉层会严重阻碍氢向外扩散，因此需要加强除氢； 零件在使用过程中的应力特性：当零件承受较高的拉应力时，应加强除氢。当零件仅承受压应力时，不会产生氢气。脆； 零件表面加工状态：对于冷弯、拉伸、冷弯、淬火、焊接等内残余应力较大的零件，不仅镀后应加强除氢，而且镀前应去除应力； 零部件历史情况：对于过去生产中发生过氢脆的零部件应特别关注，并保存相关记录。

消除氢脆

主要原因是电镀过程中引起的金属“氢化”现象造成的。您使用的不合格产品并不是电镀工艺本身的问题，因为电镀（真空电镀除外）本质上会引起金属氢化，但目前有很多金属表面处理公司已经淘汰了最后一道工序（对于弹性元件尤其致命）：即“脱氢处理”工艺，也就是说一般情况下，有强度要求的金属零件需要进行脱氢处理后才能交货。对于用户来说，但为了节省生产成本，而用户不理解或从未要求或接受过的情况下，省略此过程可节省5至15的成本。所以你感觉电镀螺栓、弹簧垫圈等零件经过电镀处理后变“脆”了。

一般来说：有强度要求的金属件脱氢处理的要求是：120~220度高温1~2小时（电镀完成后）。具体情况需要根据零件的要求来控制。

审稿人：李茜