电镀锌去氢原理

电镀锌件去氢   工件镀锌时，表面有拉痕处在酸洗电镀过程中易吸氢，后期加热时，此处易产生气泡。  金属材料经过酸洗除锈或者电镀，这种都有可能使材料中渗进原子态的氢。这样的氢原子进入金属的晶格内，造成晶格的外扭，产生很大的内应力，使金属镀层和基体的韧性下降，金属材料的就变脆了，这就是“氢脆”，同时往往还有起泡和针孔等现象。  应该说金属都有此现象，只是程度不同。一般对氢吸附能力强的金属此现象较明显。这些金属中最大的是铬，其次是铁及其合金等，其他金属很小或者几乎没有。  这些金属材料做以上加工后都要做“驱氢”处理。处理方法一般是将金属放到烘箱里烘或者放到热油里加热。 一、氢脆  1氢脆现象  氢脆是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%。某产品镀镉件在使用过程中曾出现过批量裂纹断裂。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)经多次电镀和酸洗退镀,导致渗氢较严重,本来轫性不错的这些材料，在使用中经常出现轻轻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;有些内应力大的淬火零件在酸洗过程是便产生裂纹。这些零件渗氢严重,无需外加应力就产生裂纹,甚至直接导致断裂，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,在金属内部产生巨大的压力,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,而扩散的速度又与浓差梯度、温度和材料种类有关。因此,氢脆更多的是表现为延迟断裂。  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。国家有关对电镀锌后消除氢脆的热处理条件是根据金属材料的不同最大抗拉强度作出了温度从190度—220度(摄氏)，时间为1h-24h的除氢要求。  3 氢脆的控制   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。  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,尽量采用机械方法如喷砂、喷丸、磨光、振光除锈,若采用酸洗,需在酸洗液中添加缓蚀剂；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,要采用阳极除油或先阴极后阳极；在电镀时,酸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6～8μｍ,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”。    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时必须明确的基本概念。国家标准要求最大抗拉强度Rm，>1050MPa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。