Hydrogen Embrittlement

   Hydrogen embrittlement is a major cause of fastener failure. Prevailing thought is that steels with Rockwell  hardness above C30 are vulnerable. The phenomenon is well-known although the precise mechanism has eluded extensive research. A number of proposed mechanisms have been proposed, and most have at least some merit. Current thinking is that the susceptibility to hydrogen embrittlement is related directly to  the trap population. Generally, hydrogen embrittlement can be described as absorption and adsorption of    hydrogen promoting enhanced decohesion of the steel, primarily as an intergranular phenomenon.  

Electroplating is a major cause of hydrogen embrittlement. Some hydrogen is generated during the cleaning  and pickling cycles, but by far the most significant source is cathodic inefficiency, which is followed by sealingthe hydrogen in the parts. Baking is often performed on high strength parts to reduce this risk, and the 

ASTM, in 1994, issued a specification for baking cycles, as shown below. For the production plater, having   to remove the parts from the production line to bake - followed by a separate chromating process - is a laborious process. 

    Mechanically deposited zinc coatings consist of small platelets formed from the mechanical action of glass  beads on fine (3 to 7 microns) zinc dust particles.The platelets thus formed are "cold-welded" to the substrate and to each other. The porous (approximately 80% dense) deposit can therefore effuse the hydrogen that 

would otherwise produce hydrogen brittlement.

             How much Baking Do Electroplated Parts need?                     

(ASTM B 850-94)      

                Tensile                           Tensile                           Rockwell                      Post-Plate Bake
                  Strength                          Strength                         Hardness                     (@1900 - 2200 C.
                    (MPa)                             (000 psi)                          HRc                             or 3740 - 4280 F.)

1700 - 1800                        247 -261                          49 - 51                             22+
1600 - 1700                        232 -247                          47 - 49                             20+
1500 - 1600                        218 - 232                         45 - 47                             18+
1400 - 1500                        203 - 218                         43 - 45                             16+
1300 - 1400                       189 - 203                          39 - 43                             14+
1200 - 1300                       174 - 189                          36 - 39                             12+
1100 - 1200                       160 - 174                          33 - 36                             10+
1000 - 1100                       145 - 160                          31 - 33                              8+
 
Per ASTM B 850-94 "For Steels of actual tensile strength below
  1000 MPa, Heat treatment after plating is not essential."

    For nearly fifty years mechanical plating has been accepted as a means of eliminating hydrogen 

embrittlement. Today, many specifications reflect industry's confidence in this unique  process. While it is true that mechanical plating uses inhibited acids  which  generate less hydrogen, PS&T  believes that  mechanical plating as a process is inherently free from hydrogen embrittlement  because the deposit is 

porous (as are phosphate coatings), allowing hydrogen to escape through the coating; in electroplating, by  way of contrast, hydrogen is sealed in the part.