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氢过电压(氢脆)

  • 2022.12.29 16:51:16
  • 米思米
  • 303

 在包括预处理在内的湿式表面处理中,在以下情况下会有氢气产生。


 例如,在酸洗工序中会发生如下所示的反应。

 FeO + 2HCl → H2O + FeCl2(仅氧化物溶解)      Fe + 2HCl → 2H+ + FeCl2(钢铁也发生溶解)

 像这样仅有氧化物溶解时并不会产生氢气,但如果钢铁也发生溶解,就会产生氢离子。


 另外,在镀锌工序中,下列反应会因锌还原、水电解而产生氢离子,从而变为氢气。

 Zn2+ + 2e → Zn(锌还原=锌金属沉积)      2H2O + 2e → 2H+ + 2OH-(水电解导致产生氢离子)

 像这样产生的氢离子立即变成原子氢H渗入钢的晶格中,引起氢脆。

 在这种情况下,如果输入镀锌工艺中的电能全部被用于锌金属的沉积(还原),则不会发生水的电解,也就不会产生氢气。这一状态称为阴极电流效率=100%。
 阴极电流效率会因镀浴的组成以及阴极电流密度等使用条件而异。一般而言,阴极电流效率在镀镍浴等弱酸性单盐浴中较为良好,但在氰化锌镀浴等碱性复盐浴中则有降低的趋势,而电流密度越高,产生的氢气则越多。

 此外,作为电镀过程中氢生成的影响因素之一,还有氢过电压的问题。氢过电压是指氢离子(H+)在基材金属表面放电变成原子氢(H),进而转变为氢气(H2)时与初始电位之间的电位差,因金属种类、金属表面的状况等而异。通常,对于熔点较低的金属,这个电位差往往较大,而对于较粗糙的表面,则往往较小。氢过电压越小,则越容易产生氢气。

 因此,镀金、银等贵金属容易产生氢气,而镀锌、锡则不易产生氢气。例如,在钢铁上镀锌时,一开始铁的氢过电压很小,所以很容易产生氢气,一旦覆盖上锌镀层之后,由于氢过电压增大,所以氢气的产生量会减少。

 这里所产生的氢气会以原子氢的形态渗透到基材中。而氢气形态的氢无法渗透到基材中。因此,如果让产生的氢全部转变为氢气散发掉,则可以避免发生氢脆。添加能够促进此类反应发生的药剂的镀浴,其开发进程值得期待。


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