文摘辑要

无氰电镀镉一钛合金镀层氢脆性能研究 研究了无氰电镀镉一钛合金工艺对A100钢氢脆性能的影响,分别采用测氢仪法、氢含量测定法、恒载荷持久拉伸及慢拉伸的方法对A100钢电镀镉一钛合金氢脆性进行评价。     

高强度航空结构钢电镀Zn-Ni合金的氢脆性能

目前,对航空300M超高强度结构钢电镀Zn-Ni合金的氢脆性能研究鲜见报道。采用正交试验法研究了工艺参数对300M钢Zn-Ni合金镀层含Ni量和氢脆性能的影响规律;采用EDA能谱分析、SEM形貌观察、缺口拉伸试验和断口分析等方法,对Zn-Ni合金镀层的氢脆性能和断口特征进行了分析研究,探讨了其代替松孔镀镉层的可行性。结果表明:从工程应用安全性出发的氯化物-硫酸盐体系Zn-Ni合金电镀优化工艺条件为镀液Ni2+/Zn2+质量浓度比0.53、温度30℃、电流密度4 A/dm2,所得镀层的氢脆敏感性低,符合航空工业高强度钢氢脆性能要求,可以代替剧毒镀镉工艺用于航空结构钢的表面防护处理。     

镉和镉-钛镀层的晶体取向对高强钢氢脆的影响

用 X 射线衍射技术研究了30CrMnSiNi2A 高强度钢上镉及镉-钛镀层中的晶体取向。镀层中晶体取向具有轴向织构的特征。氰化镀镉中为<11■2>取向;无氰镀镉中为<11■2>+<10■0>取向;无氰镀镉-钛(0.3～0.6%)形成<11■0>+<10■0>取向的轴向织构,再添加少量麦芽糖(光亮剂)可提高其轴向织构的程度。少量钛在镀层中起着控制晶体取向转变及吸氢的作用,减少了基材氢脆的危险性。     

TC4钛合金铜镀层的性能*

传统的氰化物镀铜工艺会对环境造成极大的危害,钛合金无氰镀铜技术具有较高的研究价值。采用无氰化物硫酸盐镀铜技术在TC4钛合金表面制备铜镀层,利用扫描电子显微镜和能谱仪对其镀层形貌、成分、结合力、磨损形貌进行分析,并利用电化学方法和摩擦磨损试验研究其抗蚀性与耐磨性。结果表明:无氰化物镀铜技术在TC4钛合金表面电镀铜可获得表面均匀致密,结合力良好的镀层;TC4钛合金表面电镀铜后,摩擦因数由0.520降至0.381,可见钛合金表面铜镀层通过减摩作用能有效的改善和提高其耐摩擦磨损性能。TC4钛合金镀铜和未镀铜表面均存在钝化区,两者维钝电流密度分别为1×10-2 A/cm2和4×10-5 A/cm2,均有较好的抗腐蚀性能,TC4钛合金镀铜后的表面抗腐蚀性能较基体有所降低。     

4340合金钢电刷镀镉工艺的应用

通过试验确定了4340合金钢电刷镀镉修复工艺的工艺流程及镀镉后钝化溶液的配方。镉镀层耐蚀性、氢含量以及结合力的检测结果表明,电刷镀镉是一种耐腐蚀、结合力良好、低氢脆的工艺方法,作为电镀镉层局部损伤后的修补镀层工艺,解决了钢类零件电镀镉层损伤后零件局部耐蚀性下降的难题。     

无氰脉冲电镀金-钯-铜合金工艺

研究了一种以亚硫酸钠为主配位剂的无氰脉冲电镀金-钯-铜合金工艺。综合考虑镀层表面形貌和镀液沉积速率,得出优选电镀工艺参数为:电流密度0.25 A/dm~2、占空比10%、脉冲频率900 Hz、电镀温度60℃。利用超景深显微镜对镀层表面形貌进行观察分析;利用X射线衍射对镀层物相成分进行分析;同时采用热震法、弯折法检测了镀层结合力;利用维式硬度计测量了镀层硬度。表征结果表明:所得镀层除金、钯、铜元素外,无其它杂质元素;镀层表面细致均匀,孔隙率低,平整性好,无裂纹;镀层硬度高,镀层结合力好。     

钢铁材料电镀镉的研究现状

钢铁材料广泛地应用于诸多工业领域中,但其表面耐蚀性差,发生于材料表面的腐蚀会导致材料失效。镉与空气接触时会迅速氧化并形成致密的保护性氧化膜,因此表面镀镉可以有效地提高钢铁材料表面的耐蚀性。从电镀镉技术的具体应用出发,综述了用于钢铁表面防护的电镀镉技术和用于表面修复的电刷镀镉技术的应用现状。镀镉层作为阳极保护层,实现了对钢铁材料的防护。在镀液中添加钛盐后,形成的镉钛镀层比单纯的镀镉层具有更优异的耐蚀性和更好的低氢脆性。电刷镀镉作为一种特种镀镉技术,可用作镀镉局部破损件的补镀和修复。针对电镀镉废水对环境和人体的高危害,简要阐述了化学法、物理化学法、生物法三种电镀镉废水的处理方法,且微生物法具有良好的发展前景。最后,展望了钢铁材料电镀镉技术的相关研究思路和方法。     

金属氢渗透研究综述

综述了氢渗透的研究方法和研究历史,总结了当前对氢损伤机理的研究,以及在易发生氢脆环境下的氢渗透行为规律和影响氢行为的因素。在这些研究的基础上,国内外先后开发了许多氢渗透防护技术,如:阻碍氢原子渗入基体,在材料表面制备涂镀层;消除钢中有害元素的方式,改变中氢原子陷阱的数目;从组织入手,开发高纯度、高抗氢钢,包括一些系列铁素体合金钢等。综述了从传统的电沉积阻氢合金镀层,到新工艺制备阻氢陶瓷层的发展。阻氢涂层具有阻氢性能极佳,兼具保护作用的优点,但容易失效,破损后会加快基体的局部腐蚀;而通过冶金、热处理来净化钢材,改变组织成分开发的纯净钢,其实际抗氢脆性能并不理想,仍然会出现氢引起的力学性能下降,并且具有控制工艺复杂、能耗大的缺点。由此认为,氢一旦进入金属材料内部,造成材料的性能损伤不可避免,防止氢进入金属材料是该领域的关键科学问题。氢渗透过程是氢损伤发生的关键步骤,那么阻碍氢渗透过程的进行就成了氢损伤防护措施的重中之重。抑制氢渗透过程的发生需要从降低氢原子浓度梯度、降低材料内部氢陷阱密度和结合能两方面入手,开发有效的抑氢手段,抑制氢渗透过程,使材料内部的氢原子浓度小于临界氢原子浓度。     

50CrVA钢弹簧氢致延迟断裂失效分析

在服役一段时间后发现飞机舱门的50CrVA钢弹簧在螺纹处发生断裂失效,分别对断裂弹簧的断口形貌、显微组织、硬度、氢含量和化学成分进行了测试与分析。结果表明,弹簧发生失效的原因是氢致延迟断裂,断口裂纹源区为沿晶开裂,晶粒表面存在典型氢脆断口的微观形貌特征。调查制造工艺流程发现,该弹簧首次镀镉后镀层存在缺陷,在未除氢的情况下退除镀层并重新电镀,致使基体引入了更多的氢,加上弹簧装配时螺纹处承受了偏斜载荷,促使弹簧在服役过程中加速断裂。对50CrVA弹簧钢进行工艺验证试验,复现了氢致延迟断裂的失效模式。     

热冲压高强钢不同充氢时间下的氢浓度计算及其与氢脆层关系研究

分别通过理论公式及有限元模拟,计算了热冲压高强钢B1500HS在不同充氢时间下的氢浓度分布,并通过微观形貌观测,分析了同一条件下的氢脆层特征。计算结果显示:随着充氢时间的增加,热冲压钢中氢的扩散距离和高氢浓度分布区面积增大;同时,热冲压钢力学性能显著下降,拉伸断口呈现明显的脆韧分区现象,且充氢时间越长,脆性区深度越大。对比分析氢浓度分布和拉伸断口的脆韧分区结果发现:只有氢浓度达到某临界值,才会出现光滑的脆性区,低氢浓度区域依旧保持韧性断裂的特征。     

阴极保护下X65钢在模拟海水中的氢脆敏感性研究

采用阴极极化条件下的氢渗透实验和慢应变速率拉伸实验研究了X65钢在模拟海水中的氢渗透行为及其对断裂机理的影响。氢渗透实验结果表明,阴极极化过程中试样表面的钙镁沉积层能显著地降低氢扩散系数,采用Fourier方程、Laplace方程以及时间滞后法计算得出的有效氢扩散系数平均值为1.49×10-7cm2·s-1。结合变电位极化氢渗透测试结果、拉伸试样断口分析以及极化曲线测试,对阴极极化条件下X65钢的氢脆敏感性进行评估。结果显示,随着极化电位的降低,X65钢中的吸附氢浓度呈指数规律上升。当极化电位较高时,X65钢的裂纹扩展受阳极溶解和阴极析氢的双重作用控制。当极化电位较低,如-1200 mV时,钢中的吸附氢浓度急剧增加,脆性断裂区域的比例上升,X65钢发生氢致脆化失效。     

Zn-Fe-SiO2复合镀层的性能研究

分别采用硫酸盐体系和氯化物体系的最佳工艺条件电沉积制备了高铁(Fe mass%＞1%)和低铁(Fe mass%＜1%)的Zn-Fe-SiO2复合镀层,并系统测试了不同厚度Zn-Fe-SiO2复合镀层的耐蚀性、结合力、孔隙率和氢脆性等综合性能,同时与电镀Zn及Zn-Fe合金进行了对比.实验结果表明Zn-Fe-SiO2复合镀层的耐蚀性及其它综合性能均优于Zn-Fe合金镀层和Zn镀层.因此,相对于电镀Zn及Zn-Fe合金,电沉积Zn-Fe-SiO2复合镀层技术具有先进性,应用前景良好.     

Zn-Fe-SiO2复合镀层的性能研究

分别采用硫酸盐体系和氯化物体系的最佳工艺条件电沉积制备了高铁(Fe mass%>1%)和低铁(Fe mass%<1%)的Zn-Fe-SiO2复合镀层,并系统测试了不同厚度Zn-Fe-SiO2复合镀层的耐蚀性、结合力、孔隙率和氢脆性等综合性能,同时与电镀Zn及Zn-Fe合金进行了对比.实验结果表明：Zn-Fe-SiO2复合镀层的耐蚀性及其它综合性能均优于Zn-Fe合金镀层和Zn镀层.因此,相对于电镀Zn及Zn-Fe合金,电沉积Zn-Fe-SiO2复合镀层技术具有先进性,应用前景良好.     

代镉锡锌合金的电镀工艺与机理

研究了获得性能良好的代镉锡锌合金镀层的工艺条件，结果表明在柠檬酸盐酒石酸盐混合体系中可获得光亮细致、抗蚀性好、氢脆性低、焊接性能与镉相当的锡锌合金代镉镀层。还用旋转圆盘电极法、循环伏安法和极谱法研究了添加剂的作用机理，结果表明添加剂Ａ的整平作用符合ＫａｒｄｏｓＯ提出的整平扩散机制。     

10.9级高强紧固件钢慢拉伸力学性能行为探讨

为了解高强紧固件钢在不同微量氢含量下的力学性能的变化,选用常用于生产高级紧固件的SCM435钢种,通过研究其在不同阴极充氢和腐蚀充氢条件下慢拉伸应力-应变曲线,用扫描电镜观察其慢拉伸断口形貌,并使用升温脱氢法(TDS)测量慢拉伸样品的析氢曲线并对其测量的氢含量进行对比。结果表明,在将SCM435调质成10.9级后,随着阴极充氢电位的降低,进入钢中的氢含量逐渐增加,进入钢中的氢以低温氢为主。氢显著降低钢的塑性,慢拉伸断口特征也由韧窝转变为沿晶开裂,发生脆性断裂。     

Electrochemical Properties of Pulse Plating Amorphous Ni-Mo-W Alloy Coating in Alkaline Medium

采用脉冲电镀技术获得了高活性Ni-Mo-W析氢合金阴极。以析氢反应过电位为考察指标,确定了脉冲镀Ni-Mo-W合金的最佳电镀条件,如Na2WO4·2H2O浓度、平均电流密度和占空比等。同时,系统研究了Mo和W含量对Ni-Mo-W合金镀层成分和组成的影响规律。结果表明,在二元合金中添加W能有效提高电极的析氢反应活性(η200＝80 mV);非晶态Ni-Mo-W合金的组织结构主要取决于Mo含量;与非晶态Ni-Mo合金镀层相比,Ni-Mo-W合金析氢阴极的电化学稳定性得到一定程度的提高。     

载荷速率对充氢SA508-3钢断裂韧性的影响

采用高温高压气相热充氢方法将氢充入SA508-3钢,采用J积分方法比较不同载荷速率下未充氢与充氢钢的断裂韧性,考察氢对SA508-3钢断裂韧性的影响。结果表明,在相同载荷速率下,与未充氢SA508-3钢相比,充氢钢断裂韧性明显降低,充氢断口均为韧性和脆性混合断口形貌。随着载荷速率的降低,断裂韧性损失逐渐增加,准解理所占面积增加,脆性提高。在三向应力的作用下,氢与静水应力的交互作用能大于氢与可动位错的交互作用能,静水应力更易捕获到氢。SA508-3钢断裂韧性测试过程中,在三向应力的诱导下会促进氢富集在裂纹尖端碳化物和基体的界面处,从而降低了碳化物和基体的结合强度,致使阻碍裂纹扩展的能力减弱,因此钢充氢后断裂韧性降低。随着载荷速率的降低,三向应力作用在裂纹尖端的时间增加,氢富集在碳化物和基体界面浓度增加,氢压增强,加速裂纹扩展,钢的脆性提高,断裂韧性损失增加。     

电化学充氢条件下X70管线钢及其焊缝的氢致开裂行为

采用电化学充氢的方法研究了X70管线钢在不同浓度硫酸溶液中的氢致开裂(HIC)行为．结果表明,增大充氢电流密度、延长充氢时间以及降低充氢溶液的pH值能够促进氢进入X70钢基体．微观观察表明,X70钢中的非金属夹杂物如氮化物和氧化物等对其氢致开裂行为有不同的影响,氮化物夹杂并不是充氢裂纹的必然形核位置,而Mg,Al,Ca等的氧化物是更为有害的氢致裂纹源．通过氢渗透实验测得室温下氢在X70钢中的有效扩散系数为3．34×10-9cm2／s．对XT0管线钢基体及焊缝试样电化学预充氢后拉伸,焊缝试样的拉伸塑性较差,各项塑性指标在充氢前、后均低于X70钢基体材料．     

吸氢对钕铁硼永磁体磁特性和镀层结合强度的影响

烧结钕铁硼永磁舍金具有吸氢的性质.磁体吸氢后,其磁特性和镀层结合强度都会明显降低,甚至会失去使用功能.磁体在电镀前处理过程中以及在电镀或化学镀等过程中须注意避氢.分析了磁体吸氢和析氢的过程与机理,提出了避氢的措施.实施结果表明:镀层结合强度明显提高,而且磁体表磁力或磁通量未见异常降低.     

镉镀层的大气腐蚀行为

采用常规氰化镀镉和无氰镀镉工艺在２０＃钢试样上镀敷镉镀层,并在青岛、江津、武汉和海南万宁大气试验站进行了５．８ａ的大气暴露试验．结果表明江津的镉镀层腐蚀速率最高,青岛与武汉的腐蚀速率接近,海南万宁的腐蚀速率最低．镉镀层不适用于有工业污染的大气环境,对海洋大气环境有较强的防护能力．无氰镀镉层的腐蚀速率与氰化镀镉接近,可以认为在一定条件下无氰镀镉能够代替氰化镀镉工艺用于上述４种典型的大气环境的腐蚀防护．