高強(qiáng)度材料電鍍過(guò)程中的滲氫及酸洗工藝

高強(qiáng)度材料電鍍過(guò)程中的滲氫及酸洗工藝

在航空航天、航空和汽車行業(yè)，要求高標(biāo)準(zhǔn)的螺線電壓需要更高的強(qiáng)度，這在導(dǎo)電性過(guò)程中產(chǎn)生了大量的氫原子。由于氫具有很大的擴(kuò)散速度,容易通過(guò)各種細(xì)小的空隙,新生態(tài)的氫原子會(huì)滲透到金屬材料的空穴中,造成很大的內(nèi)應(yīng)力。在很多材料特別是在高強(qiáng)度材料中,由于加工、焊接所產(chǎn)生的應(yīng)力,且金屬基體本身就可能存在一些微裂紋,如果此時(shí)滲氫,氫氣所引起的高壓,就會(huì)使零件在承受外界壓力的情況下斷裂,從而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,造成質(zhì)量事故。因此,在電鍍過(guò)程中控制零件的滲氫,并對(duì)已產(chǎn)生滲氫作用的零件進(jìn)行處理是非常必要的。1氫脆的連接和原因1.1酸堿法吸收氫酸洗是零件電鍍過(guò)程中產(chǎn)生滲氫作用的主要環(huán)節(jié),因零件在酸洗時(shí)存在反應(yīng):Fe+HCl=FeCl2+H2↑。在酸洗中鋼所吸收的氫量隨時(shí)間的平方根而成線性增長(zhǎng)達(dá)到飽和值,在pH值較低的溶液中其飽和值較高,而pH值較高時(shí)則飽和值較低。另外,氫進(jìn)入粗糙表面比進(jìn)入光滑表面難,因粗糙表面上有促進(jìn)原子氫轉(zhuǎn)變?yōu)闅浞肿拥幕钚渣c(diǎn),因此零件在加工時(shí)表面光潔度不用太高。1.2攪拌和攪拌在除油過(guò)程中產(chǎn)生滲氫的環(huán)節(jié)主要存在于電解除油中,電解除油主要依靠陰極上析出的H2和陽(yáng)極上析出的O2,對(duì)金屬表面的溶液進(jìn)行攪拌,促進(jìn)油污脫離零件表面。采用的配方為:NaOH40~60g/LNa3PO4·12H2O20~40g/LNa2CO320~30g/LNa2SiO33~10g/L由于陰極除油的速度較快,大部分廠家都采用陰極除油和陰陽(yáng)極交替聯(lián)合除油,但陰極除油過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的氫原子,附著在零件表面,從而產(chǎn)生滲氫。1.3鍍層的滲透性鍍鋅過(guò)程中,陰極上除了鋅的沉積外還有氫的析出,因此,鍍鋅時(shí)同樣會(huì)產(chǎn)生析氫現(xiàn)象,但由于鋅有阻止氫滲透作用,當(dāng)零件表面沉積一薄層鋅后該鍍層將阻礙氫原子向零件內(nèi)部擴(kuò)散。同樣,若零件在鍍鋅前已有滲氫,鍍鋅后,其內(nèi)部的氫亦不易逸出。2控制措施2.1復(fù)合零件的制備高強(qiáng)度材料零件在酸洗過(guò)程中應(yīng)注意控制以下要點(diǎn):(1)對(duì)于彈性零件一般不進(jìn)行強(qiáng)酸洗。(2)對(duì)于抗拉強(qiáng)度>1450MPa的零件不允許用強(qiáng)酸洗,其表面的氧化皮采用噴砂處理。(3)對(duì)于抗拉強(qiáng)度在1050~1450MPa的緊固件,在零件表面無(wú)氧化膜的情況下,酸洗時(shí)間盡量縮短,一般為1~3min。(4)酸洗所用酸的濃度不宜太高。2.2刑罰極交替除油除油過(guò)程必須注意以下問(wèn)題:(1)抗拉強(qiáng)度>1450MPa的鋼制件,不允許采用電化學(xué)陰極除油和陰陽(yáng)極交替除油,宜采用陽(yáng)極除油。(2)對(duì)于有強(qiáng)度要求的零件,宜采用較大電流密度下短時(shí)間除油,因?yàn)橄南嗤娏鲿r(shí),電流密度越高,金屬的滲氫越小。2.3鋅溶液的配置在鍍鋅過(guò)程中應(yīng)控制:(1)最初應(yīng)采用較大的電流密度使零件表面迅速沉積一層鋅,防止氫的滲透。(2)鍍鋅溶液的配方應(yīng)采用堿性較強(qiáng)的鍍液。(3)如零件鍍層因存在缺陷,不符合技術(shù)要求,在返修時(shí)應(yīng)先退除鋅層,然后在規(guī)定的溫度下除氫后,才能重鍍。2.4現(xiàn)金抗鋼件的要求為防止產(chǎn)生氫脆,零件必須在鍍后作除氫處理,其要求為:(1)除氫必須在零件鍍鋅后、未鈍化之前進(jìn)行。(2)電鍍至除氫的間隔,抗拉強(qiáng)度>1240MPa的黑色金屬件,不得>4h;抗拉強(qiáng)度<1240MPa的黑色金屬件,不得>10h。(3)在220~240℃時(shí),抗拉強(qiáng)度在880~1240MPa的鋼制件,除氫2h以上;>1240MPa的鋼制件,除氫4h以上。(4)對(duì)除氫溫度,錫焊和滲碳件為100~120℃;50CrVA,60Mn,60Si2M