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軸承防銹油——軸承的腐蝕機(jī)理

軸承防銹油——軸承的腐蝕機(jī)理


 近幾年來,隨著汽車、精密儀家電等行業(yè)的快速發(fā)展,帶動了我國汽車軸承、精密機(jī)床軸承、鐵路軸承、家電用軸承等軸承行業(yè)的快速發(fā)展。軸承一般由套圈(內(nèi)外圈)、滾動體(鋼球和滾子)和保持架組成。除一些特殊用的軸承是由非金屬材料滾動體和保持架組成外,絕大多數(shù)軸承都是由金屬材料制成的。金屬材料在大氣環(huán)境中產(chǎn)生銹蝕是普遍存在的問題。軸承生銹會影響其精度等級、使用壽命,甚至導(dǎo)致報廢或在使用中引發(fā)事故。因此,軸承防銹是軸承生產(chǎn)和使用單位都十分關(guān)注的一個問題。


一、軸承銹蝕機(jī)理

金屬因接觸周圍環(huán)境物質(zhì)而進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象統(tǒng)稱為腐蝕。通常把金屬在大氣環(huán)境中受到水分、氧氣和其他腐蝕性氣體等介質(zhì)的影響而引起的腐蝕或變色稱為銹蝕。在軸承行業(yè)中所講的銹蝕是指在大氣環(huán)境中,軸承零件表面形成局部微電池而引起的電化學(xué)反應(yīng)。

二、 軸承銹蝕現(xiàn)象

金屬腐蝕按其破壞形式可分為全面腐蝕局部腐蝕


全面腐蝕是指金屬表面在腐蝕介質(zhì)作用下,腐蝕速度沿著金屬表面擴(kuò)展比向深處擴(kuò)展快,腐蝕分布在整個金屬表面上。


局部腐蝕是指腐蝕在金屬個別區(qū)域發(fā)生的腐蝕,主要是斑狀腐蝕、陷坑腐蝕、點(diǎn)狀腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕破裂、表面下腐蝕等形式。軸承一般發(fā)生局部腐蝕。


軸承在生產(chǎn)過程中常見的銹蝕有:片狀腐蝕、蜂窩狀腐蝕、黃印銹、黑印銹、黑點(diǎn)、以及由碰傷、劃傷、磨傷引起的銹蝕。

軸承在保管和使用過程中常見的銹蝕有:

滾動軸承的金屬表面由于油膜被破壞直接沾附酸、堿溶液而引起銹蝕,以顏色不同有黃銹、紅銹、黑銹等;滾動軸承接觸面在轉(zhuǎn)速極慢、處于搖動或靜止?fàn)顟B(tài)時產(chǎn)生摩擦磨損而引起的腐蝕或銹蝕。


三、軸承銹蝕原因分析

在自然界中,絕大部分金屬以各種化合物狀態(tài)穩(wěn)定存在。目前,人們使用的金屬都是通過冶煉或其他化學(xué)方法把金屬化合物進(jìn)行分解而得到的,在這一過程中,金屬吸收了能量,因此,其化學(xué)能較高,較為活潑,有重新生成各種化合物的自然趨勢。金屬的腐蝕反應(yīng)是一個自然現(xiàn)象,這是金屬腐蝕的熱力學(xué)基礎(chǔ)。如果金屬表面分子與外界物質(zhì)均勻反應(yīng),生成致密的氧化膜,則會阻止金屬繼續(xù)腐蝕。然而,軸承的許多反應(yīng)產(chǎn)物比較疏松,且有連續(xù)反應(yīng)的趨勢,不能形成氧化膜,尤其是軸承鋼所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)有自加速現(xiàn)象,銹蝕反應(yīng)發(fā)展很快。

軸承銹蝕是由多種因素共同作用的結(jié)果:

空氣屬于環(huán)境因素,空氣中的水分含量隨著季節(jié)及天氣變化會發(fā)生較大變化。在梅雨季節(jié),空氣相對濕度可達(dá)到80%以上,尤其是在加工現(xiàn)場,由于環(huán)境相對封閉,而磨削加工用磨削液蒸發(fā)更加重了空氣室溫濕度。當(dāng)軸承及其零件受到溫度變化影響時,極易在其表面形成冷凝水膜。軸承經(jīng)清洗在晾干過程中,由于表面溶劑的揮發(fā)而吸收熱量,使軸承表面溫度降低,也為冷凝水的產(chǎn)生提供了條件。


在工廠車間內(nèi),人員密集,流動性大,灰塵及有害氣體比例較高,這些物質(zhì)可以不同形式溶解于軸承表面的冷凝水膜內(nèi),造成軸承銹蝕。


軸承廠一般處于工業(yè)密集區(qū),各種工業(yè)廢氣能使空氣質(zhì)量明顯變差。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,熱電廠或其他燃煤鍋爐產(chǎn)生的二氧化硫數(shù)量驚人,而隨著城市車輛增加,汽車尾氣排放日益增多成為讓人們關(guān)注的環(huán)保焦點(diǎn)。這些含硫氣體,在水中的溶解度極強(qiáng),其溶液具有極強(qiáng)的腐蝕性。另外,溫度升高也會極大加速銹蝕反應(yīng)。

四、軸承腐蝕化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

軸承腐蝕的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理主要有2種,即化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕。


化學(xué)腐蝕是因金屬和介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕,是沒有電流產(chǎn)生的腐蝕過程。


電化學(xué)腐蝕是因金屬和介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的腐蝕,是有電流產(chǎn)生的腐蝕。


電化學(xué)腐蝕要比化學(xué)腐蝕危險的多。在絕大多數(shù)情況下,軸承零件發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕的核心反應(yīng)是金屬表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),而電化學(xué)反應(yīng)需要3個條件,即電極(可理解為不同電位的點(diǎn))、連接電極的導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液。


軸承鋼內(nèi)部存在不均勻性,使不同部位的電位有差別;在加工過程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力;而表面材質(zhì)變化也是造成軸承材料存在電位差別的原因。


軸承金屬零件都是良導(dǎo)體,連接不同電極點(diǎn)之間的金屬導(dǎo)體有很優(yōu)良的導(dǎo)電性。


電解質(zhì)溶液是內(nèi)含電離子的液體,可與電極和導(dǎo)線形成閉合回路。

空氣中含有一定量的水分以及各種不同的無機(jī)化合物氣體或塵埃。軸承零件在加工過程中也會接觸不同種類的無機(jī)鹽和其他可溶于水的腐蝕性物質(zhì)。當(dāng)處于濕度較大的環(huán)境中的軸承表面產(chǎn)生凝露水膜時,空氣中的不同成分因溶于水而形成電解質(zhì)溶液。其他種類的可溶物在水中溶解則增加了電解質(zhì)溶液的濃度和腐蝕性,導(dǎo)致開始發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)生成的物質(zhì)會加速電化學(xué)反應(yīng)和相伴隨的化學(xué)反應(yīng),使腐蝕加劇。

這就是軸承在空氣中產(chǎn)生銹蝕的內(nèi)在原因。

(來源:軸承雜志社)



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