電鍍產(chǎn)生的缺陷引起的損壞事故

張永友

摘要：本文討論了機(jī)械加工后，為了預(yù)防腐蝕而進(jìn)行電鍍和搪瓷所涉及到的有關(guān)問題.包括電鍍后產(chǎn)生的缺陷，缺陷形成的基理，缺陷存在的部位，影響缺陷的因素，以及避免氫出現(xiàn)的七條措施.并分別舉出了鍍硬鉻，鍍鋅，鍍鎘，鍍黃銅等情況下出現(xiàn)缺陷及損壞的一些實(shí)例，以供同行參考.

關(guān)鍵詞：電鍍;搪瓷;抑制劑;鍍鋅

1 電鍍引起的損壞事故

在產(chǎn)品加工的最后階段，為了預(yù)防腐蝕，常常進(jìn)行電鍍.電鍍過程中，通過電解鍍金屬覆層時(shí)，由于析出氫，會(huì)產(chǎn)生氣泡甚至裂紋.某車軸螺銷經(jīng)過鍍硬鉻，使用一段時(shí)間后，表面上產(chǎn)生坑狀磨損，這個(gè)地方是承受重載荷的部位，觀察顯微組織得知，這一部分呈漏斗狀缺陷，根據(jù)對(duì)未加重載荷的地方的觀察得知，這種缺陷最初是氣泡，后來該氣泡上部覆蓋部分在使用中由于承受載荷而破碎.在縱斷面的研磨面上可以看到形成凹坑的氣泡.因?yàn)檫@種氣泡而導(dǎo)致的凸起，也會(huì)在鍍鉻層下側(cè)的銹的作用下而發(fā)生.然而，該區(qū)域里完全沒有腐蝕生成物的痕跡.所以，該氣泡應(yīng)該是氫氣泡.這也就是說，在鍍硬鉻的車軸螺銷上，因?yàn)殄冦t時(shí)氫氣被吸收，形成了氣孔，降低了承載能力而產(chǎn)生了工件的表面損傷事故.

某汽缸蓋用緊固螺釘，在發(fā)動(dòng)機(jī)短暫工作后發(fā)生了斷裂.該螺釘?shù)幕瘜W(xué)成分是中碳鋼，經(jīng)過了調(diào)質(zhì)，抗拉強(qiáng)度為1100MPA.斷裂是從螺紋的牙根開始的.金相組織為細(xì)晶?；鼗鹚魇象w組織，觀察發(fā)現(xiàn)，除構(gòu)成斷裂原因的裂紋之外，在其它各個(gè)螺紋的部位都存在有初期裂紋，這種現(xiàn)象說明不是疲勞裂紋.考慮到螺釘被鍍鋅，從而判斷螺釘?shù)臄嗔咽茄舆t斷裂.也就是說，這種本來是高強(qiáng)度的加工材料，由于在度鋅的過程中，因?yàn)闅錃獾谋晃?，使得工件包含了缺陷，這種缺陷存在于本應(yīng)該高強(qiáng)度的工件內(nèi)部，也就造成負(fù)面影響更大，對(duì)于這種零件，即使低于屈服強(qiáng)度的蠕變應(yīng)力，如果該應(yīng)力持續(xù)，也會(huì)造成嚴(yán)重的后果，經(jīng)過一段時(shí)間后，在工件的斷面變化之處（像螺紋那樣的切口）常常發(fā)生斷裂.

在建設(shè)某橋梁時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼纜中的數(shù)根鋼絲斷裂，這些斷裂的鋼絲全部位于鋼纜的外側(cè)，具有Z形斷面，鋼纜曾被鍍鋅.觀察所有斷裂的鋼絲，斷裂都以Z形斷面的邊沿開始，另外，所有的鋼絲，不論斷裂的還是沒有斷裂的，全部鋼絲的邊沿上都能看到裂口.在縱斷面的研磨面上看到的裂口的外觀，判斷這是軋制導(dǎo)致的缺陷.根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，這種缺陷對(duì)靜載荷下的強(qiáng)度是沒有影響的.只是會(huì)降低塑性.因此，不能認(rèn)為鋼絲斷裂的原因只有這一個(gè)因素.根據(jù)觀察到的，在斷裂的鋼絲上，許多裂口對(duì)鋼絲內(nèi)部幾乎成直角，呈鋸齒狀擴(kuò)展，顯示出來應(yīng)力裂紋的特征.從而認(rèn)為發(fā)生破壞的原因，也包括鍍鋅時(shí)吸收了氫.在制造鋼纜時(shí)，鋼纜是完好無損，在以后才發(fā)現(xiàn)問題，時(shí)間上有一定的滯后，也證明是鍍鋅時(shí)工件吸收了氫導(dǎo)致了應(yīng)力裂紋.

某電鍍黃銅支承彈簧屢屢在使用中發(fā)生斷裂，該類彈簧是用拉拔的鋼絲制造的.檢查了40個(gè)斷裂的彈簧，發(fā)現(xiàn)具有如下現(xiàn)象：斷裂主要發(fā)生在彎曲支承部的過渡部位，斷裂由與表面成直角擴(kuò)展的淺黑初期裂紋和傾斜擴(kuò)展的最終斷裂部分組成，前者為初期斷裂，斷裂部位存在于外側(cè)表面層，或者存在于鉤部的折彎點(diǎn)，后者的最終斷裂部，傾斜擴(kuò)展后，以短的橫向斷裂而終結(jié).這種破壞方式經(jīng)常見于以氫為原因的斷裂，成為斷裂是事故的典型特征.該特征在縱斷面的研磨面上表現(xiàn)的也很清楚.初期斷裂與拉拔成九十度，基本按直線方向切斷纖維組織，高倍放大后可以看到，初期斷裂的附近還有許多其它的初期裂紋，初期斷裂顯示為拉伸斷裂破壞，而在最終處可以看到塑性變形的跡象.而在彈簧的折彎處，裂紋的方向會(huì)發(fā)生改變，因?yàn)椋涸诩羟袘?yīng)力作用下，裂紋向纖維組織的方向改變走向，形成階梯狀裂紋.

鍍鉻時(shí)，工件吸收氫，材料以氫為起因，在應(yīng)力的作用下，會(huì)降低材料的疲勞強(qiáng)度.某四缸曲軸發(fā)生了疲勞斷裂，就是以曲軸臂和曲軸銷之間的圓角部分為起點(diǎn)形成的初期裂紋.只有這兩個(gè)曲軸銷鍍了鉻，送來時(shí)這兩處發(fā)光，，就產(chǎn)生了這個(gè)猜疑.隨后用百分之十的硝酸水溶液腐蝕整個(gè)曲軸銷的表面，進(jìn)一步獲得了證實(shí).

為了預(yù)防由于氫的侵入而引起的這種損壞事故，可以在多方面采取措施：

1，盡量使電解液的PH值保持在高位

2，電流密度和浴電壓保持在低值

3，采取兩段處理法（中間加熱，以去除氫）

4，往電鍍液中添加抑制液

5，使用不含氰化物的電鍍液

6，及時(shí)更換過期的電鍍液

7，電鍍工件在加載荷之前，放置幾天，或者在水中煮沸兩個(gè)小時(shí)，以去除氫

某鍍鎘板簧發(fā)生了斷裂.斷裂以幾條小裂紋為起點(diǎn)，這些裂紋和板簧表面局部熔跡及熔穴聯(lián)通，通過金相組織檢查，證實(shí)局部熔跡和熔穴下面的材料被加熱到熔點(diǎn)，發(fā)生了向馬氏體的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變后的這部分硬度為HV733-773，而未發(fā)生變化的組織部分的硬度為HV447-463.根據(jù)這一結(jié)果，可以得出斷裂原因是局部淬火造成的應(yīng)力裂紋.板簧表面的局部熔跡是由于焊接時(shí)附近有飛濺的電火花，或者是電鍍時(shí)，板簧接觸不良形成的電弧所引起的熔跡和熔穴.這一分析可以通過試驗(yàn)予以證實(shí).使電極電壓為4伏特，電筆與鋼件表面短暫接觸，鋼件表面發(fā)生局部初期熔化，并形成馬氏體組織.由此可知板簧斷裂的原因是因?yàn)殄冩k時(shí)局部淬火形成馬氏體造成的應(yīng)力裂紋.

2 ?搪瓷引起的損壞事故

與此類似，鋼上搪瓷，產(chǎn)生氣體，也會(huì)引起損壞事故.鋼中原本就有的碳，或者鋼件表面上含碳的污垢，和搪瓷中的氧化物，或殘留鐵鱗之間的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，在搪瓷中形成氣孔.或者，如果渣滓與鐵接觸，則氫會(huì)從渣滓中粘土的結(jié)晶水中還原出來.這種氫不光使搪瓷部分形成多孔或剝落，氫被鋼吸收以后，還會(huì)析出在排列成行的夾雜物周圍，使搪瓷的固著性變差.

3 ?結(jié)束語

電鍍是產(chǎn)品機(jī)械加工工藝過程中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，如果電鍍工藝及其操作不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致蝕氫脆，氣孔等缺陷，從而使得產(chǎn)品在隨后的使用過程中發(fā)生損壞事故.在搪瓷過程中，也會(huì)產(chǎn)生氫氣和一氧化碳等有害氣體. 為了預(yù)防由于氫的侵入而引起的種種損壞事故，可以在多方面采取措施：

1，盡量使電解液的PH值保持在高位

2，電流密度和浴電壓保持在低值

3，采取兩段處理法（中間加熱，以驅(qū)除氫）

4，往電鍍液中添加抑制液

5，使用不含氰化物的電鍍液

6，及時(shí)更換過期的電鍍液

7，電鍍工件在加載荷之前，放置幾天，或者在水中煮沸兩個(gè)小時(shí)，以去除氫

參考文獻(xiàn)

[1]王濤 表面處理常見方法的研究 [J] 鋼鐵 2014（12）47-49

[2]于立 氫脆形成的基理 [J]南方農(nóng)機(jī) 2012（6）76-77