電鍍產生的缺陷引起的損壞事故

張永友

摘要：本文討論了機械加工后，為了預防腐蝕而進行電鍍和搪瓷所涉及到的有關問題.包括電鍍后產生的缺陷，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缺陷及損壞的一些實例，以供同行參考.

關鍵詞：電鍍;搪瓷;抑制劑;鍍鋅

1 電鍍引起的損壞事故

在產品加工的最后階段，為了預防腐蝕，常常進行電鍍.電鍍過程中，通過電解鍍金屬覆層時，由于析出氫，會產生氣泡甚至裂紋.某車軸螺銷經過鍍硬鉻，使用一段時間后，表面上產生坑狀磨損，這個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，根據對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.因為這種氣泡而導致的凸起，也會在鍍鉻層下側的銹的作用下而發生.然而，該區域里完全沒有腐蝕生成物的痕跡.所以，該氣泡應該是氫氣泡.這也就是說，在鍍硬鉻的車軸螺銷上，因為鍍鉻時氫氣被吸收，形成了氣孔，降低了承載能力而產生了工件的表面損傷事故.

某汽缸蓋用緊固螺釘，在發動機短暫工作后發生了斷裂.該螺釘的化學成分是中碳鋼，經過了調質，抗拉強度為1100MPA.斷裂是從螺紋的牙根開始的.金相組織為細晶粒回火索氏體組織，觀察發現，除構成斷裂原因的裂紋之外，在其它各個螺紋的部位都存在有初期裂紋，這種現象說明不是疲勞裂紋.考慮到螺釘被鍍鋅，從而判斷螺釘的斷裂是延遲斷裂.也就是說，這種本來是高強度的加工材料，由于在度鋅的過程中，因為氫氣的被吸收，使得工件包含了缺陷，這種缺陷存在于本應該高強度的工件內部，也就造成負面影響更大，對于這種零件，即使低于屈服強度的蠕變應力，如果該應力持續，也會造成嚴重的后果，經過一段時間后，在工件的斷面變化之處（像螺紋那樣的切口）常常發生斷裂.

在建設某橋梁時，發現鋼纜中的數根鋼絲斷裂，這些斷裂的鋼絲全部位于鋼纜的外側，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，判斷這是軋制導致的缺陷.根據以往的經驗，這種缺陷對靜載荷下的強度是沒有影響的.只是會降低塑性.因此，不能認為鋼絲斷裂的原因只有這一個因素.根據觀察到的，在斷裂的鋼絲上，許多裂口對鋼絲內部幾乎成直角，呈鋸齒狀擴展，顯示出來應力裂紋的特征.從而認為發生破壞的原因，也包括鍍鋅時吸收了氫.在制造鋼纜時，鋼纜是完好無損，在以后才發現問題，時間上有一定的滯后，也證明是鍍鋅時工件吸收了氫導致了應力裂紋.

某電鍍黃銅支承彈簧屢屢在使用中發生斷裂，該類彈簧是用拉拔的鋼絲制造的.檢查了40個斷裂的彈簧，發現具有如下現象：斷裂主要發生在彎曲支承部的過渡部位，斷裂由與表面成直角擴展的淺黑初期裂紋和傾斜擴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表面層，或者存在于鉤部的折彎點，后者的最終斷裂部，傾斜擴展后，以短的橫向斷裂而終結.這種破壞方式經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，裂紋的方向會發生改變，因為：在剪切應力作用下，裂紋向纖維組織的方向改變走向，形成階梯狀裂紋.

鍍鉻時，工件吸收氫，材料以氫為起因，在應力的作用下，會降低材料的疲勞強度.某四缸曲軸發生了疲勞斷裂，就是以曲軸臂和曲軸銷之間的圓角部分為起點形成的初期裂紋.只有這兩個曲軸銷鍍了鉻，送來時這兩處發光，，就產生了這個猜疑.隨后用百分之十的硝酸水溶液腐蝕整個曲軸銷的表面，進一步獲得了證實.

為了預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小時，以去除氫

某鍍鎘板簧發生了斷裂.斷裂以幾條小裂紋為起點，這些裂紋和板簧表面局部熔跡及熔穴聯通，通過金相組織檢查，證實局部熔跡和熔穴下面的材料被加熱到熔點，發生了向馬氏體的轉變，轉變后的這部分硬度為HV733-773，而未發生變化的組織部分的硬度為HV447-463.根據這一結果，可以得出斷裂原因是局部淬火造成的應力裂紋.板簧表面的局部熔跡是由于焊接時附近有飛濺的電火花，或者是電鍍時，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予以證實.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為鍍鎘時局部淬火形成馬氏體造成的應力裂紋.

2 ?搪瓷引起的損壞事故

與此類似，鋼上搪瓷，產生氣體，也會引起損壞事故.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反應，產生一氧化碳氣體，在搪瓷中形成氣孔.或者，如果渣滓與鐵接觸，則氫會從渣滓中粘土的結晶水中還原出來.這種氫不光使搪瓷部分形成多孔或剝落，氫被鋼吸收以后，還會析出在排列成行的夾雜物周圍，使搪瓷的固著性變差.

3 ?結束語

電鍍是產品機械加工工藝過程中的一個非常重要的環節，如果電鍍工藝及其操作不當，將會導致蝕氫脆，氣孔等缺陷，從而使得產品在隨后的使用過程中發生損壞事故.在搪瓷過程中，也會產生氫氣和一氧化碳等有害氣體. 為了預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小時，以去除氫

參考文獻

[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]南方農機 2012（6）76-77