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压铆螺母紧固件氢脆原因与去氢方法

来源：www.cqaozhan.com 发布时间：2023-10-26

氢脆是制造业中经常遇到的问题。氢脆是紧固件产品铆螺母、螺柱、螺钉表面处理中Z严重的质量隐患之一。析氢严重的零件在使用过程中可能会断裂，造成严重事故。技术人员须掌握铆螺母、螺柱、螺钉等紧固件表面处理避免和消除氢脆的技术，将氢脆的影响降到Z低。
氢脆通常表现为钢的塑性显著下降，脆性急剧增加，在静载荷下经过一段时间后趋于破裂。汽车弹簧、垫圈、螺丝、钢板弹簧等镀锌零件。一旦出现，它们在组装后的几个小时内相继断裂，断裂比例达到40% ~ 50%。某特种产品镀镉零件在使用过程中出现了大量的裂纹和断裂，组织了全国范围的研究，制定了严格的除氢工艺。此外，有些氢脆并不表现出延迟断裂现象。如电镀挂架(钢丝、铜丝)由于反复电镀和酸洗退镀，渗氢严重，使用中折叠时常发生脆断；猎枪精锻用的芯轴，多次镀铬后，掉在地上断了；有些淬火零件(内应力大)酸洗时会开裂。这些部位渗氢严重，没有外力就会产生裂纹，脱氢不再能恢复原来的韧性。
延迟断裂现象是由于零件中的氢向应力集中部位的扩散和聚集造成的，应力集中部位有许多金属缺陷。当氢扩散到这些缺陷时，氢原子变成氢分子，产生巨大的压力，与材料内部的残余应力和材料受到的外部应力形成合力。当这个合力超过材料的屈服强度时，就会导致断裂。由于氢脆与氢原子的扩散有关，扩散需要时间，扩散速度与浓度梯度、温度、材料类型有关。因此，氢脆通常表现为延迟断裂。
避免和消除氢脆的措施
1.减少氢在金属中的渗透量。
除锈除鳞时，尽量用吹砂除锈。如果采用酸洗，应在酸洗液中加入罗丹明等缓蚀剂。脱脂时采用化学脱脂、清洗剂或溶剂除油，透氢量小。如果使用电化学脱脂，首先是阴，然后是阳；在电镀过程中，从碱性镀液或高电流效率镀液中渗透的氢量较少。
2.采用低氢扩散率和低氢溶解度的镀层。

一般认为，电镀铬、锌、镉、镍、锡、铅时，渗入钢件的氢容易残留，而铜、钼、铝、银、金、钨等金属镀层氢扩散率低、氢溶解度低，氢渗透较少。在满足产品技术要求的情况下，可以使用不会引起透氢的涂层。比如达克罗涂层可以代替镀锌，不会引起氢脆，耐腐蚀性提高7-10倍，附着力好，膜厚6-8um，相当于薄镀锌层，不会影响装配。

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3.镀前去应力，镀后除氢，消除氢脆隐患。
如果零件的铆钉螺柱、螺母和螺栓经过淬火、焊接等工艺后内部残余应力较大，则应在电镀前对铆钉螺柱、螺母和螺栓紧固件进行回火处理，以减少严重渗氢的隐患。
原则上，电镀时渗氢较多的部位应尽快脱氢，因为镀层中的氢和表面基体金属中的氢都在向钢基体中扩散，其数量随时间而增加。新的国际标准草案规定“Z好在镀后1小时内脱氢，但不得晚于3小时”。我国也有相应的标准，规定了电镀锌前后的除氢处理。电镀后除氢工艺中广泛采用热烘烤。常见的烘烤温度为150 ~ 300℃，保温时间为2 ~ 24h。具体的处理温度和时间应根据零件的尺寸、强度、镀层性能和电镀时间而定。脱氢处理通常在烘箱中进行。镀锌件的脱氢温度为110 ~ 220℃，温度控制水平应视基体材料而定。对于弹性材料、0.5mm以下的薄壁件和机械强度要求高的钢件，镀锌后须除氢。为防止“镉脆”，镀镉零件的脱氢温度不宜过高，一般为180 ~ 200℃。
需要注意的问题
材料的强度越大，对氢脆的敏感性就越大，这是表面处理技术人员在规范电镀工艺时须明确的一个基本概念。按照国际标准，抗拉强度σ b > 105 kg2的钢材应在镀前施加预应力，镀后脱氢。
由于钢的强度和硬度有很好的对应关系，所以用材料硬度来判断材料的氢脆敏感性比用强度更直观、更方便。因为一张产品图纸和加工工艺都要标注钢材硬度。在电镀中，我们发现钢的硬度在HRC38左右时开始出现氢脆断裂的危险。高于HRC43的零件，镀后要考虑除氢处理。当硬度在HRC60左右时，钢件表面处理后须立即脱氢，否则钢件会在几小时内开裂。

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