电镀产生的缺陷引起的损坏事故

张永友

摘要：本文讨论了机械加工后，为了预防腐蚀而进行电镀和搪瓷所涉及到的有关问题.包括电镀后产生的缺陷，缺陷形成的基理，缺陷存在的部位，影响缺陷的因素，以及避免氢出现的七条措施.并分别举出了镀硬铬，镀锌，镀镉，镀黄铜等情况下出现缺陷及损坏的一些实例，以供同行参考.

关键词：电镀;搪瓷;抑制剂;镀锌

1 电镀引起的损坏事故

在产品加工的最后阶段，为了预防腐蚀，常常进行电镀.电镀过程中，通过电解镀金属覆层时，由于析出氢，会产生气泡甚至裂纹.某车轴螺销经过镀硬铬，使用一段时间后，表面上产生坑状磨损，这个地方是承受重载荷的部位，观察显微组织得知，这一部分呈漏斗状缺陷，根据对未加重载荷的地方的观察得知，这种缺陷最初是气泡，后来该气泡上部覆盖部分在使用中由于承受载荷而破碎.在纵断面的研磨面上可以看到形成凹坑的气泡.因为这种气泡而导致的凸起，也会在镀铬层下侧的锈的作用下而发生.然而，该区域里完全没有腐蚀生成物的痕迹.所以，该气泡应该是氢气泡.这也就是说，在镀硬铬的车轴螺销上，因为镀铬时氢气被吸收，形成了气孔，降低了承载能力而产生了工件的表面损伤事故.

某汽缸盖用紧固螺钉，在发动机短暂工作后发生了断裂.该螺钉的化学成分是中碳钢，经过了调质，抗拉强度为1100MPA.断裂是從螺纹的牙根开始的.金相组织为细晶粒回火索氏体组织，观察发现，除构成断裂原因的裂纹之外，在其它各个螺纹的部位都存在有初期裂纹，这种现象说明不是疲劳裂纹.考虑到螺钉被镀锌，从而判断螺钉的断裂是延迟断裂.也就是说，这种本来是高强度的加工材料，由于在度锌的过程中，因为氢气的被吸收，使得工件包含了缺陷，这种缺陷存在于本应该高强度的工件内部，也就造成负面影响更大，对于这种零件，即使低于屈服强度的蠕变应力，如果该应力持续，也会造成严重的后果，经过一段时间后，在工件的断面变化之处（像螺纹那样的切口）常常发生断裂.

在建设某桥梁时，发现钢缆中的数根钢丝断裂，这些断裂的钢丝全部位于钢缆的外侧，具有Z形断面，钢缆曾被镀锌.观察所有断裂的钢丝，断裂都以Z形断面的边沿开始，另外，所有的钢丝，不论断裂的还是没有断裂的，全部钢丝的边沿上都能看到裂口.在纵断面的研磨面上看到的裂口的外观，判断这是轧制导致的缺陷.根据以往的经验，这种缺陷对静载荷下的强度是没有影响的.只是会降低塑性.因此，不能认为钢丝断裂的原因只有这一个因素.根据观察到的，在断裂的钢丝上，许多裂口对钢丝内部几乎成直角，呈锯齿状扩展，显示出来应力裂纹的特征.从而认为发生破坏的原因，也包括镀锌时吸收了氢.在制造钢缆时，钢缆是完好无损，在以后才发现问题，时间上有一定的滞后，也证明是镀锌时工件吸收了氢导致了应力裂纹.

某电镀黄铜支承弹簧屡屡在使用中发生断裂，该类弹簧是用拉拔的钢丝制造的.检查了40个断裂的弹簧，发现具有如下现象：断裂主要发生在弯曲支承部的过渡部位，断裂由与表面成直角扩展的浅黑初期裂纹和倾斜扩展的最终断裂部分组成，前者为初期断裂，断裂部位存在于外侧表面层，或者存在于钩部的折弯点，后者的最终断裂部，倾斜扩展后，以短的横向断裂而终结.这种破坏方式经常见于以氢为原因的断裂，成为断裂是事故的典型特征.该特征在纵断面的研磨面上表现的也很清楚.初期断裂与拉拔成九十度，基本按直线方向切断纤维组织，高倍放大后可以看到，初期断裂的附近还有许多其它的初期裂纹，初期断裂显示为拉伸断裂破坏，而在最终处可以看到塑性变形的迹象.而在弹簧的折弯处，裂纹的方向会发生改变，因为：在剪切应力作用下，裂纹向纤维组织的方向改变走向，形成阶梯状裂纹.

镀铬时，工件吸收氢，材料以氢为起因，在应力的作用下，会降低材料的疲劳强度.某四缸曲轴发生了疲劳断裂，就是以曲轴臂和曲轴销之间的圆角部分为起点形成的初期裂纹.只有这两个曲轴销镀了铬，送来时这两处发光，，就产生了这个猜疑.随后用百分之十的硝酸水溶液腐蚀整个曲轴销的表面，进一步获得了证实.

为了预防由于氢的侵入而引起的这种损坏事故，可以在多方面采取措施：

1，尽量使电解液的PH值保持在高位

2，电流密度和浴电压保持在低值

3，采取两段处理法（中间加热，以去除氢）

4，往电镀液中添加抑制液

5，使用不含氰化物的电镀液

6，及时更换过期的电镀液

7，电镀工件在加载荷之前，放置几天，或者在水中煮沸两个小时，以去除氢

某镀镉板簧发生了断裂.断裂以几条小裂纹为起点，这些裂纹和板簧表面局部熔迹及熔穴联通，通过金相组织检查，证实局部熔迹和熔穴下面的材料被加热到熔点，发生了向马氏体的转变，转变后的这部分硬度为HV733-773，而未发生变化的组织部分的硬度为HV447-463.根据这一结果，可以得出断裂原因是局部淬火造成的应力裂纹.板簧表面的局部熔迹是由于焊接时附近有飞溅的电火花，或者是电镀时，板簧接触不良形成的电弧所引起的熔迹和熔穴.这一分析可以通过试验予以证实.使电极电压为4伏特，电笔与钢件表面短暂接触，钢件表面发生局部初期熔化，并形成马氏体组织.由此可知板簧断裂的原因是因为镀镉时局部淬火形成马氏体造成的应力裂纹.

2  搪瓷引起的损坏事故

与此类似，钢上搪瓷，产生气体，也会引起损坏事故.钢中原本就有的碳，或者钢件表面上含碳的污垢，和搪瓷中的氧化物，或残留铁鳞之间的化学反应，产生一氧化碳气体，在搪瓷中形成气孔.或者，如果渣滓与铁接触，则氢会从渣滓中粘土的结晶水中还原出来.这种氢不光使搪瓷部分形成多孔或剥落，氢被钢吸收以后，还会析出在排列成行的夹杂物周围，使搪瓷的固着性变差.

3  结束语

电镀是产品机械加工工艺过程中的一个非常重要的环节，如果电镀工艺及其操作不当，将会导致蚀氢脆，气孔等缺陷，从而使得产品在随后的使用过程中发生损坏事故.在搪瓷过程中，也会产生氢气和一氧化碳等有害气体. 为了预防由于氢的侵入而引起的种种损坏事故，可以在多方面采取措施：

1，尽量使电解液的PH值保持在高位

2，电流密度和浴电压保持在低值

3，采取两段处理法（中间加热，以驱除氢）

4，往电镀液中添加抑制液

5，使用不含氰化物的电镀液

6，及时更换过期的电镀液

7，电镀工件在加载荷之前，放置几天，或者在水中煮沸两个小时，以去除氢

参考文献

[1]王涛 表面处理常见方法的研究 [J] 钢铁 2014（12）47-49

[2]于立 氢脆形成的基理 [J]南方农机 2012（6）76-77