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轴承防锈油——轴承的腐蚀机理

轴承防锈油——轴承的腐蚀机理


 近几年来,随着汽车、精密仪家电等行业的快速发展,带动了我国汽车轴承、精密机床轴承、铁路轴承、家电用轴承等轴承行业的快速发展。轴承一般由套圈(内外圈)、滚动体(钢球和滚子)和保持架组成。除一些特殊用的轴承是由非金属材料滚动体和保持架组成外,绝大多数轴承都是由金属材料制成的。金属材料在大气环境中产生锈蚀是普遍存在的问题。轴承生锈会影响其精度等级、使用寿命,甚至导致报废或在使用中引发事故。因此,轴承防锈是轴承生产和使用单位都十分关注的一个问题。


一、轴承锈蚀机理

金属因接触周围环境物质而进行化学或电化学反应所产生的现象统称为腐蚀。通常把金属在大气环境中受到水分、氧气和其他腐蚀性气体等介质的影响而引起的腐蚀或变色称为锈蚀。在轴承行业中所讲的锈蚀是指在大气环境中,轴承零件表面形成局部微电池而引起的电化学反应。

二、 轴承锈蚀现象

金属腐蚀按其破坏形式可分为全面腐蚀局部腐蚀


全面腐蚀是指金属表面在腐蚀介质作用下,腐蚀速度沿着金属表面扩展比向深处扩展快,腐蚀分布在整个金属表面上。


局部腐蚀是指腐蚀在金属个别区域发生的腐蚀,主要是斑状腐蚀、陷坑腐蚀、点状腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀破裂、表面下腐蚀等形式。轴承一般发生局部腐蚀。


轴承在生产过程中常见的锈蚀有:片状腐蚀、蜂窝状腐蚀、黄印锈、黑印锈、黑点、以及由碰伤、划伤、磨伤引起的锈蚀。

轴承在保管和使用过程中常见的锈蚀有:

滚动轴承的金属表面由于油膜被破坏直接沾附酸、碱溶液而引起锈蚀,以颜色不同有黄锈、红锈、黑锈等;滚动轴承接触面在转速极慢、处于摇动或静止状态时产生摩擦磨损而引起的腐蚀或锈蚀。


三、轴承锈蚀原因分析

在自然界中,绝大部分金属以各种化合物状态稳定存在。目前,人们使用的金属都是通过冶炼或其他化学方法把金属化合物进行分解而得到的,在这一过程中,金属吸收了能量,因此,其化学能较高,较为活泼,有重新生成各种化合物的自然趋势。金属的腐蚀反应是一个自然现象,这是金属腐蚀的热力学基础。如果金属表面分子与外界物质均匀反应,生成致密的氧化膜,则会阻止金属继续腐蚀。然而,轴承的许多反应产物比较疏松,且有连续反应的趋势,不能形成氧化膜,尤其是轴承钢所发生的电化学反应有自加速现象,锈蚀反应发展很快。

轴承锈蚀是由多种因素共同作用的结果:

空气属于环境因素,空气中的水分含量随着季节及天气变化会发生较大变化。在梅雨季节,空气相对湿度可达到80%以上,尤其是在加工现场,由于环境相对封闭,而磨削加工用磨削液蒸发更加重了空气室温湿度。当轴承及其零件受到温度变化影响时,极易在其表面形成冷凝水膜。轴承经清洗在晾干过程中,由于表面溶剂的挥发而吸收热量,使轴承表面温度降低,也为冷凝水的产生提供了条件。


在工厂车间内,人员密集,流动性大,灰尘及有害气体比例较高,这些物质可以不同形式溶解于轴承表面的冷凝水膜内,造成轴承锈蚀。


轴承厂一般处于工业密集区,各种工业废气能使空气质量明显变差。有统计数据表明,热电厂或其他燃煤锅炉产生的二氧化硫数量惊人,而随着城市车辆增加,汽车尾气排放日益增多成为让人们关注的环保焦点。这些含硫气体,在水中的溶解度极强,其溶液具有极强的腐蚀性。另外,温度升高也会极大加速锈蚀反应。

四、轴承腐蚀化学反应机理

轴承腐蚀的化学反应机理主要有2种,即化学腐蚀电化学腐蚀


化学腐蚀是因金属和介质发生化学作用而引起的腐蚀,是没有电流产生的腐蚀过程。


电化学腐蚀是因金属和介质发生电化学反应而发生的腐蚀,是有电流产生的腐蚀。


电化学腐蚀要比化学腐蚀危险的多。在绝大多数情况下,轴承零件发生的是电化学腐蚀。电化学腐蚀的核心反应是金属表面发生电化学反应,而电化学反应需要3个条件,即电极(可理解为不同电位的点)、连接电极的导体和电解质溶液。


轴承钢内部存在不均匀性,使不同部位的电位有差别;在加工过程中产生内应力;而表面材质变化也是造成轴承材料存在电位差别的原因。


轴承金属零件都是良导体,连接不同电极点之间的金属导体有很优良的导电性。


电解质溶液是内含电离子的液体,可与电极和导线形成闭合回路。

空气中含有一定量的水分以及各种不同的无机化合物气体或尘埃。轴承零件在加工过程中也会接触不同种类的无机盐和其他可溶于水的腐蚀性物质。当处于湿度较大的环境中的轴承表面产生凝露水膜时,空气中的不同成分因溶于水而形成电解质溶液。其他种类的可溶物在水中溶解则增加了电解质溶液的浓度和腐蚀性,导致开始发生电化学反应。反应生成的物质会加速电化学反应和相伴随的化学反应,使腐蚀加剧。

这就是轴承在空气中产生锈蚀的内在原因。

(来源:轴承杂志社)



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