电镀氢脆的原理与控制
电镀氢脆产生的原因
电镀氢脆产生的原因1. 你知道吗，电镀过程中氢离子进入金属内部可是产生氢脆的一个重要原因啊！就好比一个小虫子偷偷钻进了苹果里，慢慢搞破坏。
比如说，在镀锌的时候，如果操作不当，氢离子就可能悄悄藏进去啦！2. 电镀的电流密度过大也会导致氢脆哦！这就好像开车速度太快容易出事儿一样。
像镀镍的时候，电流密度太大了，氢脆就可能出现了呀！3. 电镀溶液的成分不合适，那氢脆就可能来啦！这不就像做菜调料放错了，味道就不对了嘛。
比如某些镀液中缺少必要的添加剂，氢脆就可能找上门咯！4. 电镀的温度不合理也是原因之一呢！温度就像天气，太热或太冷都不行。
比如在高温下电镀，氢脆出现的几率不就增大了嘛！5. 电镀时间过长难道不会引发氢脆吗？这就像跑步跑太久会累一样。
长时间的电镀过程，氢脆可能就不知不觉产生啦！6. 工件的材质对氢脆产生也有影响哦！不同的材质就像不同性格的人，有的容易“中招”。
像一些高强度的钢材，就比较容易出现氢脆呢！7. 电镀后的处理不当也会让氢脆有可乘之机呀！好比洗完衣服没晾好会发臭。
如果电镀后不及时进行合适的处理，氢脆可能就出现啦！8. 电镀环境不清洁也可能引发氢脆哟！这就像住在一个脏兮兮的房间里会不舒服。
要是环境中有杂质，氢脆可能就跟着来了！9. 操作人员的技术水平不够高难道不是氢脆产生的潜在因素吗？就跟厨师厨艺不好饭菜就不好吃一个道理。
技术不过关，氢脆可能就冒出来了呀！10. 不注意对电镀过程的监控也会导致氢脆哦！这就像不看着孩子，孩子可能就捣乱了。
没有好好监控，氢脆就可能悄悄产生啦！我的观点结论：电镀氢脆的产生是由多种因素共同作用的结果，在电镀过程中一定要注意各个环节，尽量避免这些因素导致氢脆的出现，这样才能保证电镀的质量啊！。
氢脆的原理与预防
去氢处理，也称除氢处理，一般对电镀前后必须进行工序，特别是对高强度高硬度的零件在电镀工艺中。
氢脆的原理与预防在任何电镀溶液中,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,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。
氢脆的概念、机理及应对措施详解
氢脆的概念、机理及应对措施详解一、氢脆的概念氢脆是指金属材料在冶炼、加工、热处理、酸洗和电镀等过程中，或在含氢介质中长期使用时，材料由于吸氢或氢渗而造成机械性能严重退化，发生脆断的现象。
人们不仅在普通的钢材中发现氢脆现象，在不锈钢、铝合金、钛合金、镍基合金和锆合金中也都有此现象。
从机械性能上看，氢脆有以下表现：氢对金属材料的屈服强度和极限强度影响不大，但使延伸率是断面收缩率严重下降，疲劳寿命明显缩短，冲击韧性值显著降低。
在低于断裂强度拉伸应力的持续作用下，材料经过一段时期后会突然脆断。
二、氢脆的机理氢脆的机理学术界还有争议，但大多数学者认为以下几种效应是氢脆发生的主要原因：1、在金属凝固的过程中，溶入其中的氢没能及时释放出来，向金属中缺陷附近扩散，到室温时原子氢在缺陷处结合成分子氢并不断聚集，从而产生巨大的内压力，使金属发生裂纹。
2、在石油工业的加氢裂解炉里，工作温度为300-500度，氢气压力高达几十个到上百个大气压力，这时氢可渗入钢中与碳发生化学反应生成甲烷。
甲烷气泡可在钢中夹杂物或晶界等场所成核，长大，并产生高压导致钢材损伤。
3、在应力作用下，固溶在金属中的氢也可能引起氢脆。
金属中的原子是按一定的规则周期性地排列起来的，称为晶格。
氢原子一般处于金属原子之间的空隙中，晶格中发生原子错排的局部地方称为位错，氢原子易于聚集在位错附近。
金属材料所外力作用时，材料内部的应力分布是不均匀的，在材料外形迅速过渡区域或在材料内部缺陷和微裂纹处会发生应力集中。
在应力梯度作用下氢原子在晶格内扩散或跟随位错运动向应力集中区域。
由于氢和金属原子之间的交互作用使金属原子间的结合力变弱，这样在高氢区会萌生出裂纹并扩展，导致了脆断。
另外，由于氢在应力集中区富集促进了该区域塑性变形，从而产生裂纹并扩展。
还有，在晶体中存在着很多的微裂纹，氢向裂纹聚集时有吸附在裂纹表面，使表面能降低，因此裂纹容易扩展。
4、某些金属与氢有较大的亲和力，过饱和氢与这种金属原子易结合生成氢化物，或在外力作用下应力集中区聚集的高浓度的氢与该种金属原子结合生成氢化物。
氢脆原因机理及常见控制手段
一、氢脆产生的机理因热处理、机加工、电镀、电焊、酸洗、磷化、材料腐蚀等因素导致氢原子渗入钢和其他金属如铝、钛合金中，由于在每一个铁离子的立方晶格中只能容纳一个氢原子，所以它虽自由的移动和扩散，但不可能有二个氢原子相遇形成氢分子，但被吸收的氢原子具有向应力集中的部位扩散和移动的能力，这时，如果在应力集中部位由于位错而产生晶格缺陷时，氢原子进入晶格间隙，相互汇合形成氢分子，从而致使钢的组织破坏，形成钢的氢脆。
而由于氢原子向应力集中的部位扩散和积聚需要时间，这就是为何氢脆主要的表现特征为延迟断裂。
二、造成产品氢脆的几大因素1、原材料钢的强度越高越容易导致氢脆。
高强度钢的韧性会随着其强度的增高而下降，因此这种材料对缺口、氢脆以及应力腐蚀很敏感,尤其是氢脆性会使这些材料在其设计载荷能力以下发生破坏。
也就是说材料在渗氢的情况下，在低于其屈服强度的应力条件下，容易发生早期脆性断裂，而且材料强度级别越高，渗氢程度越严重，所受应力越大，氢脆风险性也越大。
美国对氢脆敏感的SAE4340钢做过实验，当其抗拉强度低于1250MPa 时，吸收了1〜IOPPM的氢而不会发生氢脆，但经过热处理后，强度达到1760MPa〜1920MPa时，仅吸收了0.03〜0.05PPM的氢，就会发生显著的氢脆断裂。
而采用抗拉强度小于780MPa的普通钢，即使吸收了10~30PPM的氢，也未发现有氢脆断裂现象。
2、机械加工在电镀前的加工过程中，如轧制成型、机械加工、钻孔、磨削中，由于润滑剂的选用不当造成分解会导致氢渗入金属中。
硬化热处理后经机械加工、磨削、冷成型冷矫直处理的制件对氢脆损伤特别敏感。
同时如在冷轧、冲裁、压弯、磨削等机加工过程中使得零件表面产生加工裂纹，会导致零件裂纹处渗氢后很难经烘烤将氢析出。
同时裂纹处又是应力集中区，很容易造成零件在裂纹处延时断裂。
下图所示为一款65Mn材料的组合螺母，因表面有严重的机加工裂纹，导致在电镀后采用GBT/3098.17进行氢脆测试过程中发生氢脆断裂。
去氢脆处理原因与措施
文章主要说明氢脆产生的原因，并以液压主控阀阀芯为例讲述发生氢脆的薄弱点，最后阐明了去氢脆处理的主要措施。
一、氢脆的定义氢脆是溶于钢中的氢聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹，又称白点。
氢脆主要发生在低合金高强度钢、不锈钢及弹性零件上，造成氢脆的主要原因是表面处理，如电镀、氮化等零件的处理过程中产生的氢渗入到金属内部导致晶格排列混乱，产生扭曲，造成内应力增加，使金属或镀层产生脆性，从而引起零件的断裂或镀层的脱落。
在过程中氢脆的发生需要满足两个条件：金属有较高的含氢量；有一定的外力作用。
由于氢脆所导致的滞后开裂的特性，严重影响零部件的使用性能，存在较大的安全隐患。
因此在零件的设计加工时，尤其是液压元件工作在高压下，更需要严格控制。
二、去氢脆处理适用的范围及工序并不是所有金属在表面处理过程中都会产生氢脆现象，通过研究数据及实践来看，在零件表面处理后氢脆主要产生于以下材料中。
（1）抗拉强度在981N/mm2（或硬度在38HRC）以上的经过热处理的碳素钢及合金钢零件。
（2）硬度为370HV以上的弹簧钢（包含琴钢丝、油回火钢丝、高碳钢丝）的零件。
（3）在抗拉强度1236N/mm2以上（或36HRC以上）实施热处理的马氏体的不锈钢产品。
现在的加工中，可导致氢脆的工序主要有酸洗、电镀、氮化、电解，以上工序在处理零件表面时，会产生氢且渗入到零件中，从而导致氢脆。
三、氢脆的案例分析液压产品一般需在高压下工作，部分零件承受的力较大，当零件吸氢后，在其薄弱地方会发生断裂，如图1所示的阀芯。
阀芯内部为中空，由于功能要求，中空处需要与单向阀配合密封，阀芯处于高压工作，这就需要与单向阀的配合处具有较强的抗冲击性及韧性，同时为了达到一定的耐磨要求，许多厂家选择该种阀芯表面镀铬处理，而且要求的镀层较厚，但由于镀铬工艺本身电流效率低，因此需要电镀的时间较长，渗氢严重。
图1 主控阀阀芯示意该阀芯材质为42CrMo，调质处理后硬度为32~36HRC，装配后要求镀铬层厚度0.04~0.06mm。
氢脆防护技术解读
1.控制氢脆断裂的思路氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹，又称白点。
氢脆只可防，不可治。
氢脆一经产生，就消除不了，重在预防。
（氢在承受静载的紧固件中的扩散可以通过氢脆断裂前的延迟时间而直接观察到。
由于材料的氢脆倾向、材料中氢的总量、氢的扩散比以及旋加应力水平的不同，氢脆断裂时间延迟的变化很大，从几分钟到几天或几周不等，紧固件处理过程中对氢的吸收是累积性的，单一的某种处理引入零件的氢或许不足以导致氢脆，但多种处理引入零件的氢的累积却有可能导致氢脆）2.氢脆现象氢脆：是指氢原子侵入基体材料中而引起的材料延迟失效断裂。
它的发生需要满足两个条件：a、金属有较高的含氢量；b、一定的外力作用。
3.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。
4.氢脆形成的环节第一类主要是由外部环境侵入的氢（外氢）引起的延迟断裂。
如裸露在空气表面外壳等连接使用的螺栓、螺母，在潮湿空气、雨水等环境中长期暴露而发生；第二类酸洗、电镀处理的制造过程中侵入钢中的氢（内氢）引起的延迟断裂。
如镀锌螺栓等在加载后，经过几小时或几天的较短时间后而发生。
对于前者，一般是由于在长期暴露过程中发生腐蚀，腐蚀坑处腐蚀反应生成的氢侵入而引起的；后者是由于制造过程如酸洗、电镀处理时侵入钢中的氢在应力的作用下向应力集中处集中而引起的。
热处理对于高强度螺纹紧固件，尤其是10.9级和12.9级螺钉，不但使用中碳合金结构钢，而且还要进行调质热处理。
对于自攻螺钉、自攻锁紧螺钉等，都要求进行浅层渗碳（碳氮共渗）。
氢脆的原理与预防
去氢处理，也称除氢处理，一般对电镀前后必须进行工序，特别是对高强度高硬度的零件在电镀工艺中。
氢脆的原理与预防在任何电镀溶液中,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,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。
预防电镀氢脆断裂解决方案
预防电镀氢脆断裂解决方案
在弹性元件的制造过程中，电镀是一个必不可少的环节。
然而，这个过程中也存在着一个潜在的问题：氢脆。
氢脆是由于氢离子在电镀过程中渗透入弹性元件的基体和镀层中，导致材料内部产生应力，最终引发断裂。
这是一个严重的质量问题，为了防止这种情况的发生，以下是一些关键的预防措施：
1.清洁与除油：使用95#航空汽油进行清洁，可以有效地去除工件表面的油污。
之后进行化学除油和电解除油，进一步清洁工件。
2.酸蚀处理：在酸蚀过程中，不能使用硫酸，而应使用盐酸。
同时要严格控制盐酸的浓度，并添加缓蚀剂。
3.镀锡工艺：为了防止渗氢，可以使用酸性镀锡电解液。
但是，对于细小的工件，碱性镀锡工艺更佳。
在电镀过程中，尽量缩短镀铜与镀锡时间，并使用大电流冲击以提高结合力和减缓渗氢。
去氢处理：完成电镀后，必须进行去氢处理。
在恒温电烘箱内进行，温度控制125135℃，时间120240min。
去氢处理可以去除弹性元件内部和镀层中的氢气，防止氢脆的发生。
需要注意的是，不同的材料厚度和材质，均有对应的除氢条件，请在去氢前确认除氢标准要求。
以上措施可以有效预防弹性元件电镀过程中的氢脆断裂。
在实际
操作中，还需要注意一些细节问题。
比如在电镀过程中，要避免暴露在酸性环境中；烘烤处理时要注意控制时间和温度，避免过高的温度导致镀层失效；避免使用过高的电荷或强酸和/或腐蚀性清洁剂；减少或消除弹簧渗氢；注意金属材料的硬度等。
总之，预防弹性元件电镀过程中的氢脆断裂需要从多个方面入手，严格控制工艺条件和操作流程。
只有这样，才能保证产品质量和可靠性。
氢脆的原理与预防
去氢处理，也称除氢处理，一般对电镀前后必须进行工序，特别是对高强度高硬度的零件在电镀工艺中。
氢脆的原理与预防在任何电镀溶液中,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,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。
氢脆的机理、检测与防护
氢脆的机理、检测与防护The mechanism of hydrogen embrittlement, detection andprotection材科0803 刘笑语摘要：本文介绍了氢脆的基本概念，氢脆现象的机理以及避免和消除氢脆的措施和其中应该注意的问题。
同时本文还介绍了氢脆和应力腐蚀的区别。
关键词：氢脆 机理 检测 防护措施1.前言氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹，又称白点。
氢脆只可防，不可治。
氢脆一经产生，就消除不了。
在材料的冶炼过程和零件的制造与装配过程(如电镀、焊接)中进入钢材内部的微量氢(10—6量级)在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。
在尚未出现开裂的情况下可以通过脱氢处理(例如加热到200℃以上数小时，可使内氢减少)恢复钢材的性能。
因此内氢脆是可逆的。
2.氢脆的类型及特征2.1 氢在金属中的存在形式氢脆断裂（氢脆）：由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象。
1、氢的来源可分为内含的和外来的两种。
前者是指金属在熔炼过程中及随后的加工制造过程（如焊接、酸洗、电镀等）中吸收的氢；后者是金属机件在服役时环境介质中含有的氢。
2、氢在金属中的存在形式①以间隙原子状态固溶在金属中，对大多数工业合金，氢的溶解度随温度的降低而降低。
②氢在金属中可通过扩散聚集在较大缺陷（如空洞、气泡、裂纹）处，以氢分子状态存在。
③还可能与一些过渡族、稀土或碱土金属元素作用生成氢化物。
④与金属中的第二相作用生成气体产物，如钢中的氢可以和渗碳体中的碳原子作用形成甲烷等。
2.2 氢脆类型及其特征1、氢蚀是由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体，使基体金属晶界结合力减弱而导致金属脆化。
如碳钢在300～500℃的高压氢气氛中工作时，由于氢与钢中的碳化物作用生成高压的CH4气泡，当气泡在晶界上达到一定密度后，金属的塑性将大幅降低。
这种氢脆现象的断裂源产生在与高温、高压氢气相接触的部位。
氢脆失效危害巨大，它是如何发生的，生产过程中如何预防？
氢脆失效危害巨大，它是如何发生的，生产过程中如何预防？一、氢脆的概念及机理氢脆是工程失效分析中经常提到的一个术语。
顾名思义，它是由氢引起的金属材料的脆化。
其机理是氢原子沿晶界进驻晶界并向内扩散并聚集，并在应力作用下最终导致沿晶界开裂，从而导致金属材料最终产生脆性断裂。
与氢脆相关联的另一种失效模式是应力腐蚀。
氢脆机理非常复杂，氢脆断裂现象多种多样。
国内外氢脆理论有很多种，如位错钉扎理论、晶界聚集理论、氢气泡理论、脆性相理论等。
迄今为止，还没有统一的理论能够解释所有的氢脆现象。
但从理论上讲，氢不仅能使金属材料变脆，也能使金属材料变韧，即氢能致软化也能硬化。
在失效分析中，特别是在断裂分析中，裂纹并不总是以脆性的形式出现，而是也会以韧窝断裂的形式出现。
二、氢的来源及其在金属中的存在形态金属材料中氢的来源一般有两种。
一种是内氢，也就是材料内部含有的氢，其来源有：1.金属材料在冶炼、焊接或熔铸的时候导致内部残留的氢；2.金属材料在化学及电化学处理过程中，如电镀、酸洗时，进入金属内部的氢。
另一种是环境氢，即外来的氢。
零件或构件处于含氢的环境中工作，简称“临氢”。
金属材料在含氢的高温气氛中加热时，进入金属内部的氢。
氢在金属中的存在形态有如下几种：溶解氢：以间隙原子状态固溶于金属中的氢[H]；化合氢：形成各种氢化物；TiH、NiH、VH、ZrH、NbH等分子氢：气态H2存在于金属内部的气孔、裂缝中；氢还可以与各种合金元素溶质原子、晶体缺陷、各种化合物相发生程度不同的结合。
如与位错结合成为Cottrell气团。
三、氢脆的种类及其特征1. 氢蚀（氢+第二相→高压气体）发生氢鼓泡的温度较高，在205－595℃。
例如碳钢在300－500℃的高压氢气氛中工作，氢与钢中的碳结合生成CH4而断裂。
反应公式：H+C=H4C。
宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状；微观断口晶界明显加宽，呈沿晶断裂。
2. 白点（发裂）通常发生于大型钢锻件中。
电镀中金属氢脆原因及解决方法
电镀中金属氢脆原因及解决方法电镀中的金属氢脆是指金属在电镀过程中吸收氢气后表现出的脆性现象。
这种现象会导致电镀金属的脆性增加，降低了金属的强度和韧性，从而使其容易发生开裂和断裂。
下面将详细介绍金属氢脆的原因和解决方法。
一、金属氢脆的原因：1.金属原料中的杂质：金属原料中的杂质，特别是含碳量较高的杂质，会促进金属吸氢。
2.电解液中的氢离子：电解液中的氢离子会随着电流和电压的作用，被还原为氢气，并通过金属的表面吸附到其中，从而导致金属吸氢。
3.电镀过程中的金属与溶液接触时间过长：如果金属与电镀液接触时间过长，会增加金属吸氢的机会。
二、金属氢脆的解决方法：1.提高金属材料的纯度：降低金属材料中的杂质含量可以有效地减少金属吸氢的机会。
在金属制备过程中，可以根据需要采取加热处理、熔融冶炼等方法来提高金属的纯度。
2.选择合适的电镀工艺：在电镀过程中，可以选择低氢化物电镀工艺，如钴合金电镀、镍合金电镀等，这些电镀工艺可以减少金属吸氢的机会。
3.控制电镀过程中的工艺参数：要注意控制电镀过程中的温度、电流、电压等参数。
在控制电流密度时，应选择合适的值以避免金属吸氢。
4.加强表面处理：在电镀之前，可以对金属材料进行一些适当的表面处理，如酸洗、研磨、抛光等，可以清除金属表面的氧化物和杂质，减少金属吸氢的机会。
5.合理控制电镀时间：尽量减少金属与电镀液接触的时间，可以有效地减少金属吸氢的机会。
以上是金属氢脆的原因及解决方法的一些建议，希望能对您有所帮助。
在实际应用中，除了以上措施外，还需要根据具体情况制定相应的解决方案，以获得更好的效果。
超高强度钢氢脆电镀抑制措施
超高强度钢氢脆电镀抑制措施摘要：超高强度钢目前在我国航天航空领域广泛使用，是一种综合性能优良的结构材料。
电镀防护时超高强度钢对氢脆较敏感、使用中又有拉应力存在时便可能发生氢脆，使构件机械性能失效，引发事故。
系统分析了超高强度钢铁基体、电镀前处理、电镀工艺、镀后处理及机械磨削等对氢脆的影响，并给出了抑制措施。
关键词：超高强度钢电镀氢脆拉应力抑制1 前言氢脆是一种由于氢渗入金属内部导致损伤，从而使金属材料在低于材料屈服强度的静应力作用下发生延迟断裂的现象。
当金属零件中含有一定量的氢，同时又存在一定的拉应力（工作应力与残余应力之和）时，则会发生滞后断裂（氢致延迟断裂）。
一般情况下，在室温附近金属的氢脆最为敏感。
随着航空工业发展，高机动性、大载量型飞机研发制造，高强度钢、超高强度钢在航空制造业中得到广泛应用，飞机的关键、重要受力构件大多选用超高强度钢，但超高强度钢强度增大使得材料韧性降低，随之而来的是对缺口、氢脆及应力腐蚀问题更加敏感。
目前采用铬锰硅镍钢系低合金钢。
该合金钢强度高、物理性能也较好，但抗氢脆性能较差，表面处理防护后极易出现氢脆现象。
氢致延迟断裂问题，它是一种廷迟破坏，高强度钢的延迟破坏所造成的事故已成为危及飞机飞行安全的严重问题。
氢脆现象往往在结构处于低于正常设计载荷下突然发生断裂。
因此氢脆断裂是难以预测的。
但通过分析氢致延迟断裂现象的原因，在超高强度钢构件制造过程中加以控制，又是可以预防的。
2 氢的来源和氢脆产生2.1 氢的来源(1)任何电镀溶液中，不论ph值高低，水分子的离解，总会存在一定量的氢离子。
因此，当金属在阴极析出时，往往伴有氢气的析出。
(2)阴极电解除油时，有下列反应发生2h2o+2e=h2↑+2oh-从上述反应可以看出，阴极电解除油时也有氢气产生。
(3)钢铁零件在酸侵蚀时，除去了氧化膜的溶液，基体金属同样也能与酸发生反应而放出氢气：fe+2hcl=fecl2+h2↑综上所述，零件在电镀、阴极电解除油和酸洗等过程中都回产生氢气。
电镀产品的氢脆隐患及预防措施
电镀产品的氢脆隐患及预防措施摘要：本文依据部分电镀金属产品发生氢脆现象的典型案例，探讨了产品在电镀过程中吸氢并产生氢脆现象的原理，从选用恰当的除油工艺、酸洗工艺、电镀工艺及镀后除氢工艺等几个方面提出了预防电镀产品发生氢脆现象的措施。
关键词：电镀；氢脆；预防措施引言氢脆是电镀产品可能出现的失效现象之一，通过有效的措施预防及消除氢脆隐患，对于电镀产品的质量控制具有重要的现实意义。
1 电镀与氢脆电镀是获得金属保护层的有效方法之一，通过电镀得到的金属镀层，结构致密，结合力好，可发挥抗腐蚀、提高表面硬度和耐磨性、装饰、提高导电性、导磁性等功效。
氢脆是金属材料或产品在制造、处理或使用过程中吸收氢元素，导致材料塑性严重降低的现象。
有氢脆隐患的产品，在使用过程中，容易发生低应力脆性断裂，危害极大。
金属产品的电镀及其前处理工艺，都存在氢元素环境，由于氢原子半径小，很容易被金属吸收，如果不采取有效措施避免吸氢或将已吸收的氢从金属本体消除，电镀产品就存在氢脆隐患。
2 典型的氢脆现象以65Mn镀锌弹性挡圈和30CrMnSiA镀锌螺杆的氢脆断裂现象为例，表现为产品装配后的低应力延迟断裂，零件几乎不发生塑性变形，断口高倍形貌显示沿晶或穿晶解理及二次裂纹特征。
氢脆断裂产品的宏观形貌如图1和图2，断口微观形貌如图3和图4。
对断裂失效的65Mn弹性挡圈进行氢含量检测，结果见表1。
图1 65Mn镀锌弹性挡圈氢脆断裂宏观形貌图2 30CrMnSiA镀锌螺杆氢脆断裂宏观形貌图3 65Mn镀锌弹性挡圈氢脆断裂微观形貌图4 30CrMnSiA镀锌螺杆氢脆断裂微观形貌表1 65Mn镀锌弹性挡圈断裂失效件与原材料的氢含量对比样品氢含量（wt%）氢含量换算（PPM）65Mn挡圈原材料 0.0017 1765Mn断裂挡圈 1# 0.0195 195 2# 0.0116 116结论断裂挡圈的氢含量远高于原材料氢含量3 电镀产品氢脆现象的机理分析3.1 电镀原理电镀是一种电化学过程，也是一个氧化还原过程。
对电镀中氢脆现象的研究与探讨
防护工 艺 导致氢 脆破 坏 ， 必 须提 出相 应 的预 防措 施和 控 制 方法。 １ 氢脆 的分 类 氢 对金 属的作 用是 十分 复杂 的 。 大 多数研 究者 把氢 脆 分 为两种 类型 ， 即第一 类氢 脆和 第 二类 氢脆 。第 一 类 氢 脆 的特点 是 在 加 负荷 之 前材 料 中 已存 在 的某 种 氢 脆 源， 应 力 的作 用 是加 快 裂 纹 的形 成 与 扩展 ， 氢脆 的敏 感 性 是 随形 变 的速度增 加 而增 加 。产 生第 一 类氢脆 性 ， 金 属 中通 常含 有较 高量 的氢 。 检 验 这种 氢脆 性采 用常 规 的 拉伸 试验 和冲 击韧 性试 验 ， 或 测定 金属 中的氢 含量 。造 成 第 一类 氢 脆 的原 因包括 氢 与 金 属 中第 二相 作 用 生 成 高压 气体 使金 属沿 晶界产 生脆 断 。 例 如氢 与钢 中 的碳 作 用形成 Ｃ Ｈ 。其次 是金 属与 合 金 在高 温下 溶解 的氢 冷凝 时 以分 子态 析 出 ， 形成 高压 气 泡 使金 属产 生断 裂。 某 些 与氢亲和 力较大 的金 属与 氢形 成 氢 化物相 ， 造 成 金属 脆 断。这 一 类早 期 的氢脆 现 象在 本世 纪初 就 已发现 并被 重视 ， 到 ３ ０ 、 ４ ０年代 从 工艺 上 已 经基 本得 到解决 。 当前 人们 注 意的 是所谓 第 二类氢 脆 。 第 一 类氢脆 的特点 是 ， 氢脆 的敏感 性 随形 变 速度 的 下 降 而增 加 ， 材料 在 加 负荷 之前 并 不存 在 断裂 源 ， 而 是 在 氢 与应 力交互 作 用下逐 步 形成 断 裂 源
对 电镀 中氢 脆 现 象 的研 究与 探 讨
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ａ ｎ ｄ Ｄｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ Ｅｍｂ ｒ ｉ ｔ ｔ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｐ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ
表面处理氢脆的控制
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四、除了鋼材硬度外，還應綜合考慮以下幾點：
(1)零件的使用安全係數：安全重要性大的零件，應加強去氫。 (2)零件的幾何形狀：帶有容易產生應力集中的缺口，小Ｒ等的零件應加 強去氫。 (3)零件的截面積：細小的彈簧鋼絲、較薄的片簧極易被氫飽和，應加強 去氫。 (4)零件的滲氫程度：在表面處理中產生氫多、處理時間長的零件，應加 強去氫。 (5)鍍層種類：如鍍鎘層會嚴重阻擋氫向外擴散，所以要加強去氫。 (6)零件使用中的受力性質：當零件受到高的張應力時應加強去，只受 壓應力時不會產生氫脆。 (7)零件的表面加工狀態：對冷彎、拉伸、冷紮彎形、淬火、焊接等內部 殘留應力大的零件，不僅鍍後要加強去氫，而且鍍前要去應力。 (8)零件的歷史情況：對過去生產中發生過氫脆的零件應特別加以注意， 並作好相關記錄。
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3、鍍前去應力和鍍後去氫以消除氫脆隱患： 若零件經淬火、焊接等工序後內部殘留應力較大，鍍前應進行回火處理減 少發生嚴重滲氫的隱患。 對電鍍過程中滲氫較多的零件原則上應儘快去氫，因為鍍層中的氫和表層 基體金屬中的氫在向鋼基體內部擴散，其數量隨時間的延長而增加。新的 國際標準草案規定“最好在鍍後1ｈ內，但不遲於3ｈ，進行去氫處理”。 國內也有相應的標準，對電鍍鋅前、後的去氫處理作了規定。電鍍後去氫 處理工藝廣泛採用加熱烘烤，常用的烘烤溫度為150～300°Ｃ、保溫2～24 ｈ。具體的處理溫度和時間應根據零件大小、強度、鍍層性質和電鍍時間 的長短而定。去氫處理常在烘箱內進行。鍍鋅零件的去氫處理溫度為110 ～220°Ｃ，溫度控制的高低應根椐基體材料而定。對於彈性材料、0.5ｍ ｍ以下的薄壁件及機械強度要求較高的鋼鐵零件，鍍鋅後必須進行去氫處 理。為了防止“鎘脆”，鍍鎘零件的去氫處理溫度不能太高，通常為180 ～200°Ｃ。
常用金属材料的氢脆
常用金属材料的氢脆氢脆是指金属材料在冶炼、加工、热处理、酸洗和电镀等过程中，或在含氢介质中长期使用时，材料由于吸氢或氢渗而造成机械性能严重退化，发生脆断的现象，也称延迟断裂。
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。
氢在常温常压下不会对钢产生明显的腐蚀，但当温度超过300℃和压力高于30MPa 时，会产生氢脆这种腐蚀缺陷，尤其是在高温条件下。
如合成氨生产过程中的脱硫塔、变换塔、氨合成塔；炼油过程中的一些加氢反应装置；石油化工生产过程中的甲醇合成塔等。
在石油工业的加氢裂解炉里，工作温度为300-500度，氢气压力高达几十个到上百个大气压力，这时氢可渗入钢中与碳发生化学反应生成甲烷。
甲烷气泡可在钢中夹杂物或晶界等场所成核，长大，并产生高压导致钢材损伤。
人们不仅在普通的钢材中发现氢脆现象，在不锈钢、铝合金、钛合金、镍基合金和锆合金中也都有此现象。
从机械性能上看，氢脆有以下表现：氢对金属材料的屈服强度和极限强度影响不大，但使延伸率是断面收缩率严重下降，疲劳寿命明显缩短，冲击韧性值显著降低。
电镀氢脆是什么
电镀氢脆是什么
现代电镀网讯：
高强度、高精度各种螺纹联接断裂原因之中，氢导致的延迟断裂是最危险的，因为由力引发的塑性断裂可提供足够的先期警告，而脆性断裂发生的突然断裂并无警告。
氢脆指在热处理或电镀过程中氢离子渗透金属内部突然发生的一种脆断。
原子状态的氢以裂缝、空洞形式渗入金属，氢脆则会在微裂纹、晶粒边界、空孔与硫化物夹渣等处形成。
紧固件制造商都在寻找避免氢脆问题的方法，包括：采用低氢清洗和低氢电镀，其目的是减少氢气的暴露，其镀后处理190～210℃温度下烘烤4～24小时。
近年来，汽车和各类机械设备多次发现，表面电镀的紧固件存在氢脆的质量风险。
在调研中发现紧固件OEM及供应商有未严格按工艺标准操作，或未经充分验证更改供应商情况。
氢脆这个主题，反复被提出讨论，虽然有时议论非常热烈，但不久后，这个问题又再度被忽略。
几乎所有客户会定期要求电镀作业后，对硬度在35HRC以上高强度螺栓烘烤，而那些电镀公司为了省钱而略过烘烤步骤，因此也承担失去客户的风险。
氢脆的案例是很多的，如烘烤时烘箱出现故障，而延后零件烘烤过程，开始烘烤前因等待时间太长(为了省钱让整个烘箱内塞满零件，而不是在1h内立即烘烤)，或是因为不当的操作，中途停电未及时处理；为了省钱，将烘箱尽量做的愈大以容纳更多的零件，虽然可以满载方式操作，但由于容纳量大而浪费时间与热量，电镀零件必须在60分钟内将整个烘箱装满才能有效。
电镀氢脆的原理与控制
电镀氢脆的原理与控制
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。
电镀氢脆的原理与控制
电镀氢脆的原理与控制
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。
电镀氢脆的原理与控制
电镀氢脆的原理与控制水分子的离解,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。
电镀氢脆的原理与控制
避免和消除的措施
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。
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电镀氢脆的原理与控制任何电镀溶液中,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。
电镀氢脆的原理与控制
避免和消除的措施
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。
电镀氢脆的原理与控制
电镀氢脆的原理与控制
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。
电镀氢脆的原理与控制
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。
避免和消除的措施
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,如机械镀锌可以,不会发生氢脆,耐蚀性高,附着力好,厚5～ 100µｍ，成本低。
电镀氢脆的原理与控制
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。
电镀氢脆的原理与控制