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驱氢效果与处理的温度和时间有关

嘉峪检测网        2021-04-07 14:03

应力易使钢铁零件产生裂纹,氢气也能使铬后工件产生氢脆,所以,铬前除应力与铬后除氢十分关键。

 

1.铬前除应力

 

金属工件的表状况,对电镀和其他表面处理的质量是密切相关的。金属工件要得到合乎质量要求的表面覆盖层,一定要对它进行认真的表面准备工作,这是保证整个工艺过程获得良好的必要条件。镀前处理工序,主要是除应力、除油、浸蚀,但是其中以除应力尤为重要。钢铁零件镀前除应力与零件表面处理的质量是密切相关的,它既保证金属镀层具有夹带、光滑的良好外观及镀层与基体金属的牢固结合,又是保证整个工艺过程获得良好效果的必要条件。但是达到最佳的效果,还要在生产实践中经过反复的科学试验和论证,才能在实际生活中达到实用性、有效性。

 

以我们哈量集团生产的卡尺150测尺电镀前后的实际情况为例,要经过电镀的金属工件在成形或使用时,由于受模具、型腔装配关系的限制,当其凝固受到限制外力作用或热胀冷缩时,其变形不能有效形成内应力。钢铁材料在冶炼、锻造成测尺的同时,金属材料的内部组织变形,使其内部组织的金属晶格点歪扭,由此产生很大的内应力,使金属材料的韧性下降而变脆。

 

内应力是构件内部两相邻部分之间的相互作用力,构件在受外力之前,内部各两相邻质点之间,已经存在相互作用的内应力,使各质点之间保持一定的相对位置,以保持构件固有的形状。构件受到外力作用后产生变形,即构件内部各质点之间的相对位置发生变化,造成各相邻质点之间相互作用的内力发生变化,这种内力随着外力增加而增加,当达到某种程度就会造成构件的破坏,给工件造成隐患,使工件的力学性能受到很大削弱。严重时,即使不受外力作用,其物体本身各质点之间依然存在着相互作用的内应力,在受热、受压等情况下,其内部组织的晶格点发生改变,极易造成零件断裂,以致不能使用。

 

如果零件铬前不除应力,那么它内部存在的应力极其容易使铬层产生裂纹,甚至爆皮。以卡尺的尖角和钻孔尤为严重,所以,工件在镀前消除应力是是非常重要的一序。除应力的最佳温度通过我厂对100件卡尺150测尺的试验得出如表1数据。

表1  应力温度造成裂纹的情况

次数 件数 温度/ºC 裂纹数 合格数
1 100 220 10 90
2 100 230 7 93
3 100 235 4 98
4 100 240 0 100
5 100 245 2 99
6 100 250 5 95


通过上述试验可以得出如下结论:温度在(40±5)℃效果最佳,且保温时间越长消除应力的效果越好。经我们反复试验,保温时间不得小于3h。

 

2.铬后除氢

 

金属工件在电镀时,电解液中水分子发生电离,生成一定量的氢离子,在一定条件下,这些氢离子中的一部分在阴极上得到电子,还原成氢气,与金属同时在阴极上析出或附着在阴极表面上。另一部分则以原子状态进入镀层或基体金属晶格点内,会造成基体金属的镀层质量上的弊病,当原子氢入镀层和基体金属的晶格内,造成晶格歪扭、变形,由此产生了很大的内应力,使镀层和基体金属的韧性下降而变脆,这就是人们常说的氢脆、起泡和针孔。

 

氢脆有时会使工件脆裂或造成脱落,但在大多数情况下,氢脆在工件外表面上并不显形,而给工件造成隐患,使工件的力学性能受到很大削弱,严重时,往往造成工件断裂,以致不能使用。

 

不同金属的吸氢程度不相同,最大的是铬镀层,吸氢量约为镀层重量的0.45%。其次是铁族金属,吸氢量约为镀层重量的0.1%,锌的吸氢程度较小, 吸氢量约为镀层重量的0.001%~0.01%,其他金属的吸氢程度更小,甚至没有。

 

不同金属材料对氢脆的敏感是不同的,高强度钢及弹性工件对氢脆最为敏感。因此,这些工件必须在镀后进行驱氢处理。处理方法一般采用热处理方法,即在烤箱或油槽中保持一定的温度和时间,将氢从工件内驱出。

 

以我厂150测尺为例(100件),进行除氢试验,得出表2数据。

 

表2  除氢温度造成裂纹情况

次数 件数 温度/℃ 氢脆数 合格数
1 100 185 20 80
2 100 190 18 88
3 100 195 4 96
4 100 200 1 99
5 100 205 2 98
6 100 210 10 90

 

通过试验,金属工件通过除氢处理后,不但防止了工件因氢脆引起的裂纹、断裂、起泡和针孔等现象,同时也将工件进行了干燥处理,防止镀层腐蚀产生水迹,产生了一举两得的效果。

 

由此我们可以得出以下结论:驱氢效果与处理的温度和时间有关。在保证镀层不氧化变色的情况下,温度愈高,时间愈长,则驱氢越彻底。操作条件可以金属工件的材料和镀层的材料决定,一般温度控制在180~200℃内,时间控制在2~4h内。对不能加热到180~200℃的焊锡件和渗碳工件,可用较低的驱氢温度140~160℃,但时间必须适当延长。对铜及其铜合金工件可以不进行驱氢处理。但对我厂T10A的150测尺来说,温度在(200±5)℃时,保温2h,效果最佳。

 

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来源:热处理生态圈