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      軸承防銹油——軸承的腐蝕機理

      軸承防銹油——軸承的腐蝕機理


       近幾年來,隨著汽車、精密儀家電等行業的快速發展,帶動了我國汽車軸承、精密機床軸承、鐵路軸承、家電用軸承等軸承行業的快速發展。軸承一般由套圈(內外圈)、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,絕大多數軸承都是由金屬材料制成的。金屬材料在大氣環境中產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,甚至導致報廢或在使用中引發事故。因此,軸承防銹是軸承生產和使用單位都十分關注的一個問題。


      一、軸承銹蝕機理

      金屬因接觸周圍環境物質而進行化學或電化學反應所產生的現象統稱為腐蝕。通常把金屬在大氣環境中受到水分、氧氣和其他腐蝕性氣體等介質的影響而引起的腐蝕或變色稱為銹蝕。在軸承行業中所講的銹蝕是指在大氣環境中,軸承零件表面形成局部微電池而引起的電化學反應。

      二、 軸承銹蝕現象

      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作用下,腐蝕速度沿著金屬表面擴展比向深處擴展快,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域發生的腐蝕,主要是斑狀腐蝕、陷坑腐蝕、點狀腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕破裂、表面下腐蝕等形式。軸承一般發生局部腐蝕。


      軸承在生產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、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速極慢、處于搖動或靜止狀態時產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穩定存在。目前,人們使用的金屬都是通過冶煉或其他化學方法把金屬化合物進行分解而得到的,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。金屬的腐蝕反應是一個自然現象,這是金屬腐蝕的熱力學基礎。如果金屬表面分子與外界物質均勻反應,生成致密的氧化膜,則會阻止金屬繼續腐蝕。然而,軸承的許多反應產物比較疏松,且有連續反應的趨勢,不能形成氧化膜,尤其是軸承鋼所發生的電化學反應有自加速現象,銹蝕反應發展很快。

      軸承銹蝕是由多種因素共同作用的結果:

      空氣屬于環境因素,空氣中的水分含量隨著季節及天氣變化會發生較大變化。在梅雨季節,空氣相對濕度可達到80%以上,尤其是在加工現場,由于環境相對封閉,而磨削加工用磨削液蒸發更加重了空氣室溫濕度。當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。軸承經清洗在晾干過程中,由于表面溶劑的揮發而吸收熱量,使軸承表面溫度降低,也為冷凝水的產生提供了條件。


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


      軸承廠一般處于工業密集區,各種工業廢氣能使空氣質量明顯變差。有統計數據表明,熱電廠或其他燃煤鍋爐產生的二氧化硫數量驚人,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注的環保焦點。這些含硫氣體,在水中的溶解度極強,其溶液具有極強的腐蝕性。另外,溫度升高也會極大加速銹蝕反應。

      四、軸承腐蝕化學反應機理

      軸承腐蝕的化學反應機理主要有2種,即化學腐蝕電化學腐蝕。


      化學腐蝕是因金屬和介質發生化學作用而引起的腐蝕,是沒有電流產生的腐蝕過程。


      電化學腐蝕是因金屬和介質發生電化學反應而發生的腐蝕,是有電流產生的腐蝕。


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


      軸承鋼內部存在不均勻性,使不同部位的電位有差別;在加工過程中產生內應力;而表面材質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體,連接不同電極點之間的金屬導體有很優良的導電性。


      電解質溶液是內含電離子的液體,可與電極和導線形成閉合回路。

      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鹽和其他可溶于水的腐蝕性物質。當處于濕度較大的環境中的軸承表面產生凝露水膜時,空氣中的不同成分因溶于水而形成電解質溶液。其他種類的可溶物在水中溶解則增加了電解質溶液的濃度和腐蝕性,導致開始發生電化學反應。反應生成的物質會加速電化學反應和相伴隨的化學反應,使腐蝕加劇。

      這就是軸承在空氣中產生銹蝕的內在原因。

      (來源:軸承雜志社)



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