对电镀中氢脆现象的研究与探讨

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1、对电镀中氢脆现象的研究与探讨张昕ZHANGXin；孔德新KONGDe-xin；刘宪伟LIUXian-brittlementisadamagephenomenonoftenappearsintheprocessofelectroplating.Hydrogenembrittlementisnoteasytodetect，itmaycausematerialsuddenlyrupture，sothestudyofhydrogenembrittlementmechanismisveryimportant.Thispaperdiscussesthemaincausesofh

2、ydrogenembrittlement，focustostudythemechanismofthesecondcategoryofhydrogenembrittlementtobetterputforethods..jyqkbrittlement；coatingquality中图分类号：TQ153.2文献标识码：A：1006-4311（2015）25-0090-02简介：张昕（1973-），女，吉林德惠人，教员，讲师，研究方向为腐蚀与防护。0引言金属材料在氢与应力的联合作用下产生的破坏现象称为氢脆。几乎所有的金属都有吸氢并变脆的倾向。电镀过程及某些其它防护处理无疑

3、是造成金属含氢的一种加工过程。随着航空和宇航工业的发展以及新能源的开发，在超高强度钢、钛合金、铝合金、镍基高温合金的采用中相继发现了氢脆造成的破坏现象。为了避免由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

4、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CH4。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30、40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，并最后导致脆性断裂。产生第二类氢脆有两种原因，一是含有过饱和状态氢的合金在应力作用下形成氢

5、化物产生脆断。这种氢脆对应力是不可逆的。因为在低应力慢速变形条件下，由应力产生析出的氢化物形成的氢脆，当负荷去掉以后再经高速变形，材料塑性不会恢复，所以称不可逆氢脆。另一种原因是氢处于因溶状态下的合金在慢变速下产生断脆。材料在卸掉负荷以后，静止一定时间，再进行高速变形，材料的塑性可以得到恢复，所以这类氢脆对应力是可逆的，也称可逆性氢脆。2可逆性氢脆可逆性氢脆是一种比较复杂的氢脆现象，并有较大的潜在危险。第二次世界大战以后，从采用超高强度钢的许多飞机事故中发现，飞机的起落架不是在着陆受到较大冲击时破坏，而是在跑道上滑行一段时间后突然断裂。观察产生延迟破坏试样的缺口发现

6、，在应力作用一定时间以后在缺口底部一定深度开始生成小裂缝。这种小裂缝扩展到一定大小后就停止，待若干时间后，在已有的小裂缝前又产生新的小裂缝。小裂缝扩展到一定程度又停止。如此继续，直到断裂。这就是裂纹慢速传播扩展过程。因为这种破坏形式与静疲劳破坏很相似，下临界应力相当于静疲劳极限，所以这种破坏为静疲劳破坏。可逆性氢脆的另一特点是氢脆在一定的温度范围内出现，范围的大小决定于形变速度及合金的化学成分。形变速度越大，出现这种氢脆的范围越窄，当形变速度超过某一临界值后，氢脆则完全消失。形变速度越低，产生氢脆的温度范围越大。目前对可逆性氢脆形成机理提出了许多模型，其中比较主要的

7、有四种：高压氢气理论；氢表面吸附理论；晶格脆化理论；氢与位错交互作用理论。2.1氢压理论氢压理论认为，渗入金属中的氢通过扩散等方式传送到晶体的缺陷部位，特别是在微孔、缝隙那样的缺陷部位聚集并重新复合成氢分子，由此造成极高的内压使材料开裂。但间接测定和对氢脆材料的试验发现，氢压远低于推算的压力，氢压对受外力的材料有可能产生一个附加的应力，使材料开裂的临界应力下降。这种附加的应力与形变速度、温度及材料晶粒大小、夹杂与孔洞体积比等有密切关系。把裂纹扩展所需要的临界压力与析氢过电位η联系起来发现，当达到一定析氢过电位时，才有可能达到使材料破坏的应力。假定材料形成裂纹所释