氫脆與電鍍
1氫脆的基本定義氫(qīng)脆(cuì)(hydrogen embrittlement，HE) 又稱氫緻開裂或氫損傷，是一種由于金屬(shǔ)材料中氫(qīng)引起的材料塑性下降、開裂或損傷的現象。氫脆是溶于鋼(gāng)中(zhōng)的氫，聚合為(wéi)氫分子，造成應(yīng)力集(jí)中，超過(guò)鋼的強度極限，在(zài)鋼内(nèi)部形成細小的裂紋。氫脆隻可防，不可治。氫脆一經(jīng)産生(shēng)，就消除不了。在(zài)材料的冶煉過(guò)程(chéng)和零件的制造與(yǔ)裝配過程(chéng)（如電鍍、焊(hàn)接）中進入鋼材内部(bù)的微量氫(10的負6次方(fāng)量級)在内(nèi)部殘餘(yú)的或外加的應力作用下導緻材料脆化甚(shèn)至(zhì)開裂。在尚未出現開裂的情況下可以通過脫氫處理（例如加熱到200℃以上數(shù)小時，可使内氫減少）恢複鋼材的性(xìng)能。因此，内(nèi)氫脆(cuì)是可逆的。
2氫脆(cuì)現象
氫脆通常表現為應力作用下(xià)的延遲斷裂現象。曾經出現過汽車彈簧、墊圈(quān)、螺釘、片簧(huáng)等(děng)鍍鋅件，在裝配之後數小時内陸續發生斷裂，斷裂比例達40-50%。某特種産(chǎn)品鍍镉件在使用過(guò)程中曾出(chū)現過批量裂紋斷裂，曾組織過全國性攻關，制訂嚴格的去氫工藝。另外(wài),有一些氫脆并不表現為延遲(chí)斷裂現象，例如：電鍍挂具（鋼絲、銅絲）由于經多次電鍍和酸洗(xǐ)退鍍，滲(shèn)氫(qīng)較嚴重，在使用中經(jīng)常出現一折便發生脆斷的現象；獵槍(qiāng)精鍛用的芯棒，經(jīng)多次(cì)鍍鉻之後,，堕地斷裂(liè)；有的(de)淬火零件(jiàn)（内應力大）在酸洗(xǐ)時便産生裂紋。這些零件滲氫嚴重，無需外加(jiā)應力就産(chǎn)生裂紋，再也(yě)無法用去氫來恢複原(yuán)有的韌性。
3氫脆的(de)機理
延遲斷裂現象的産生是由于零件(jiàn)内部的氫(qīng)向應力集中的部(bù)位擴散聚集，應力集中部位的(de)金屬缺陷多（原子點陣錯位、空穴等）。氫(qīng)擴(kuò)散到這些缺陷處，氫原子變成氫(qīng)分子，産生巨大的壓力，這個壓(yā)力與(yǔ)材料(liào)内部的殘留應力及材(cái)料受的外加應力，組成一個合力，當這合力(lì)超過材料的屈(qū)服強度，就會導緻斷裂發生。氫(qīng)脆既(jì)然與氫原子的(de)擴散有關，擴散是需要時間的,擴散的速度與(yǔ)濃差梯(tī)度、溫度和(hé)材料種類有關。因(yīn)此，氫脆通常表現為延遲斷裂(liè)。
氫原(yuán)子具有最(zuì)小(xiǎo)的原子半徑，容易在鋼、銅等金屬(shǔ)中擴散，而在镉、錫、鋅(xīn)及其(qí)合金中氫的擴散比較困難。鍍镉層是最難擴散的(de)，鍍镉時産生的氫，最初停留在(zài)鍍層中和鍍層(céng)下的(de)金(jīn)屬表層(céng)，很難向外擴(kuò)散，去氫特别困難。經過一段(duàn)時間後，氫擴散到金(jīn)屬内部，特(tè)别是進入金屬内部缺陷處的氫，就很難擴散出來(lái)。常溫下氫的擴散速度相當緩慢,所以需要即時加(jiā)熱去氫。溫度升(shēng)高，增加氫在鋼中的溶解度,過高的溫度會降低材料的硬(yìng)度，所以鍍前去應力(lì)和(hé)鍍後去氫(qīng)的溫度選擇，必須(xū)考慮不緻于降低材料硬度，不得處于某些鋼材的脆性回火溫度，不破壞鍍層本身的性能(néng)。
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降低和消除氫脆的措施
4.1減少金屬中滲氫的數量，必須盡(jìn)量減少高強度/高硬度鋼制緊固件的酸洗，因為酸洗可加劇氫脆。在除鏽和氧化(huà)皮時，盡量采用噴砂抛(pāo)丸的方法，若(ruò)洛氏硬度等于或大于HRC 32的緊(jǐn)固件進行酸洗時，必(bì)須(xū)在制定酸洗工藝時确保零件在酸中浸泡的時間最長不超過10分鐘。并應盡(jìn)量降低酸(suān)液的濃度，并保證零件在酸中(zhōng)浸泡的時間不超過10分鐘；在除油(yóu)時，采用清洗劑或溶劑除油(yóu)等化學除油方式(shì)，滲氫量較少，若采用電化學除油，先(xiān)陰(yīn)極後陽(yáng)極，高強度零(líng)件不允許用陰極電(diàn)解除油；在熱處(chù)理時，嚴格控制甲醇和丙烷的滴注量；在(zài)電鍍時，堿性鍍液或高電(diàn)流效率的鍍液滲氫量(liàng)較少。
4.2采(cǎi)用低氫擴散性和低氫溶解度的(de)鍍(dù)塗層。一般認為，在電(diàn)鍍Cr、Zn、Cd、Ni、Sn、Pb時，滲入鋼件(jiàn)的氫容易殘留下來，而Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金(jīn)屬鍍層具有低氫擴(kuò)散性和低氫溶解度，滲氫(qīng)較少。在滿足産品技術條件(jiàn)要求的情(qíng)況下，可采用不(bú)會造成滲氫的塗層，如機械鍍鋅或無鉻鋅鋁塗層，不會發生(shēng)氫脆，耐蝕性高，附着力好，且比電鍍環保。
4.3鍍前去應(yīng)力和鍍後(hòu)去氫以消除氫脆隐患。若零件經淬火(huǒ)、焊接(jiē)等工序後内部殘(cán)留應力較大，鍍前(qián)應進行回火處理，回火消除應力實際上可以減少零件内的陷阱數量(liàng)，從而減輕發生氫(qīng)脆的隐患。
4.4控制鍍層厚度(dù)，由于(yú)鍍層覆蓋在緊固件(jiàn)表面，鍍層在一定程(chéng)度上會起到氫擴散屏障的作用，這将阻(zǔ)礙氫向緊固件外部的擴散。當鍍層厚度(dù)超過2.5μm時，氫從緊固件中擴散出去就非常困難了。因此(cǐ)硬度<32HRC的(de)緊固(gù)件，鍍層厚度可以要求在12μm；硬度≥32HRC的高強度(dù)螺栓，鍍層厚度(dù)應(yīng)控制(zhì)在8μm max。這就要求在産(chǎn)品設計時，必須考(kǎo)慮到高強度螺栓(shuān)的氫脆風險，合理(lǐ)選擇鍍層種類和(hé)鍍層厚度。
5電鍍工件的除氫處(chù)理
出現氫脆的工件通過(guò)除氫處理（如加熱等）也能(néng)消(xiāo)除氫脆(cuì)，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。對于普通鍍鋅工件的除氫處理，一(yī)般都在200～240度的溫度下(xià)，加熱2～4小時可将大部分氫去除。
國際标準化組(zǔ)織為鍍前消除應力和鍍後去氫處理制定了專門的标準，下面列出僅供參考。
6鍍(dù)鋅低氫脆(cuì)的替代選擇
對于目前一些電鍍(dù)廠客戶面臨的鍍鋅工件的氫脆問題困惑和苦惱，使用華友表面處(chù)理材料有限公司的堿性鋅(xīn)鎳合金電鍍工藝将是一個非常完美的解決方案！