高强度材料电镀过程中的渗氢及酸洗工艺

高强度材料电镀过程中的渗氢及酸洗工艺

在航空航天、航空和汽车行业，要求高标准的螺线电压需要更高的强度，这在导电性过程中产生了大量的氢原子。由于氢具有很大的扩散速度,容易通过各种细小的空隙,新生态的氢原子会渗透到金属材料的空穴中,造成很大的内应力。在很多材料特别是在高强度材料中,由于加工、焊接所产生的应力,且金属基体本身就可能存在一些微裂纹,如果此时渗氢,氢气所引起的高压,就会使零件在承受外界压力的情况下断裂,从而达不到设计要求,造成质量事故。因此,在电镀过程中控制零件的渗氢,并对已产生渗氢作用的零件进行处理是非常必要的。1氢脆的连接和原因1.1酸碱法吸收氢酸洗是零件电镀过程中产生渗氢作用的主要环节,因零件在酸洗时存在反应:Fe+HCl=FeCl2+H2↑。在酸洗中钢所吸收的氢量随时间的平方根而成线性增长达到饱和值,在pH值较低的溶液中其饱和值较高,而pH值较高时则饱和值较低。另外,氢进入粗糙表面比进入光滑表面难,因粗糙表面上有促进原子氢转变为氢分子的活性点,因此零件在加工时表面光洁度不用太高。1.2搅拌和搅拌在除油过程中产生渗氢的环节主要存在于电解除油中,电解除油主要依靠阴极上析出的H2和阳极上析出的O2,对金属表面的溶液进行搅拌,促进油污脱离零件表面。采用的配方为:NaOH40~60g/LNa3PO4·12H2O20~40g/LNa2CO320~30g/LNa2SiO33~10g/L由于阴极除油的速度较快,大部分厂家都采用阴极除油和阴阳极交替联合除油,但阴极除油过程会产生大量的氢原子,附着在零件表面,从而产生渗氢。1.3镀层的渗透性镀锌过程中,阴极上除了锌的沉积外还有氢的析出,因此,镀锌时同样会产生析氢现象,但由于锌有阻止氢渗透作用,当零件表面沉积一薄层锌后该镀层将阻碍氢原子向零件内部扩散。同样,若零件在镀锌前已有渗氢,镀锌后,其内部的氢亦不易逸出。2控制措施2.1复合零件的制备高强度材料零件在酸洗过程中应注意控制以下要点:(1)对于弹性零件一般不进行强酸洗。(2)对于抗拉强度>1450MPa的零件不允许用强酸洗,其表面的氧化皮采用喷砂处理。(3)对于抗拉强度在1050~1450MPa的紧固件,在零件表面无氧化膜的情况下,酸洗时间尽量缩短,一般为1~3min。(4)酸洗所用酸的浓度不宜太高。2.2刑罚极交替除油除油过程必须注意以下问题:(1)抗拉强度>1450MPa的钢制件,不允许采用电化学阴极除油和阴阳极交替除油,宜采用阳极除油。(2)对于有强度要求的零件,宜采用较大电流密度下短时间除油,因为消耗相同电流时,电流密度越高,金属的渗氢越小。2.3锌溶液的配置在镀锌过程中应控制:(1)最初应采用较大的电流密度使零件表面迅速沉积一层锌,防止氢的渗透。(2)镀锌溶液的配方应采用碱性较强的镀液。(3)如零件镀层因存在缺陷,不符合技术要求,在返修时应先退除锌层,然后在规定的温度下除氢后,才能重镀。2.4现金抗钢件的要求为防止产生氢脆,零件必须在镀后作除氢处理,其要求为:(1)除氢必须在零件镀锌后、未钝化之前进行。(2)电镀至除氢的间隔,抗拉强度>1240MPa的黑色金属件,不得>4h;抗拉强度<1240MPa的黑色金属件,不得>10h。(3)在220~240℃时,抗拉强度在880~1240MPa的钢制件,除氢2h以上;>1240MPa的钢制件,除氢4h以上。(4)对除氢温度,锡焊和渗碳件为100~120℃;50CrVA,60Mn,60Si2M