黃銅件鍍硬鉻后的氫脆現象

趙予川

(杰昌金屬表面處理廠,廣東深圳 518105)

黃銅件鍍硬鉻后的氫脆現象

趙予川

(杰昌金屬表面處理廠,廣東深圳 518105)

通過試驗驗證了黃銅件鍍硬鉻后發生斷裂與基體材料無關,而是由于鍍鉻過程中析氫使鉻鍍層產生氫脆導致黃銅件鍍硬鉻后沖擊試驗失敗。鍍鉻后在200～220℃條件下,除氫處理3h可降低脆性得到結合力良好,低氫脆的硬鉻層。

氫脆;銅件;鍍硬鉻

引 言

最近接到客戶信息,反映某款黃銅件鍍硬鉻產品,在進行沖擊試驗時,零件發生斷裂,希望幫忙查找原因。從材料,鍍硬鉻,除氫工藝三方面進行了分析試驗,找到了故障發生的根源,較好的解決了問題。

1 試 驗

1.1 工藝流程

黃銅件鍍硬鉻的工藝流程如下:

化學除油→水洗→陰極電解除油→水洗→化學拋光→水洗→活化→水洗→鍍硬鉻→水洗→除氫處理。

1)陰極電解除油

NaOH 20～30g/L

Na2CO3·H2O 40～60g/L

Na3PO4·12H2O 40～60g/L

Jκ1～2A/dm2

t 1～2min

θ 50～60℃

2)化學拋光

H2SO4(d=1.84) 400～500mL/L

H2O240～60g/L

添加劑 少量

θ 20～30℃

t 25～45s

3)鍍硬鉻

C rO3200～250g/L

H2SO42.0～2.5g/L

Cr3+1.0～1.5g/L

Jκ25～50A/dm2

θ 50～60℃

t 1.5～2.5h

黃銅件容易在鍍鉻槽中鈍化,應帶電下鍍鉻槽,不允許進行陽極處理,首先采用小電流密度使銅件表面處于活化的狀態,隨后采用沖擊電流,使銅件表面在短時間內沉積一層鉻層,再恢復正常陰極電流密度進行鍍鉻。

1.2 對比試驗

為了分析不同產地的材料鍍硬鉻除氫工藝對零件沖擊試驗的影響,分別設計了三次試驗。

1.3 測試方法

在1.05m的高度以0.8N的力,自由落體撞擊零件表面,觀察表面是否斷裂或者其它異常現象。

2 結果與討論

2.1 材料本身脆性的影響

針對不同產地,同種牌號的銅料進行了試驗,結果如表1。

表1 材料對沖擊試驗的影響

表1中的“合格”意為零件表面無斷裂或其它異常現象。結果表明,銅料的不同,對沖擊試驗無影響。

2.2 鍍鉻層的脆性

鍍硬鉻陰極電流效率很低,而零件鍍層要求較厚,需要時間較長,電鍍過程中產生大量氫氣,一部分氫滲透到鍍層和基體,造成氫脆,在外力作用下,出現脆性開裂,測試結果如下:

試驗分3組進行,每組試件為10件,鍍鉻后均不做除氫處理,結果表明兩組共20件沖擊試驗后,一組全部斷裂,另一組表面有裂紋見表2。

表2 鍍硬鉻工藝對沖擊實驗的影響

2.3 鍍層除氫的作用

2.2的試驗結果表明鍍硬鉻后沖擊試驗斷裂,于是鍍鉻后增加了除氫工藝,并進行了第三次實驗,結果如表3。

表3 除氫后的沖擊試驗結果

3 結 論

通過試驗,驗證了除材料影響因素外,鍍硬鉻過程中產生的氫脆現象,也是導致沖擊試驗失敗的重要原因。

鍍硬鉻后再增加除氫工藝,避免了銅件鍍硬鉻后遭受沖擊而斷裂的現象,用階梯式的給電方式,可避免銅件在鍍鉻槽中鈍化和腐蝕,并有利提高鍍層的結合力。

在本文鍍硬鉻的工藝下,鍍鉻層經200～220℃除氫處理3h可降低脆性得到結合力良好、低氫脆的硬鉻層。

Hydrogen Embrittlement of Brass Article after Hard Chrome Plating

ZHAO Yu-chuan

TQ153.11

:B

1001-3849(2010)06-0031-02

2009-11-17

:2010-01-07

趙予川(1978-),男,河南許昌人,杰昌金屬表面處理廠工程部經理.