轴承锈蚀分析

洛阳LYC轴承有限公司防锈员培训教材--2

目录1金属的腐蚀理论32金属锈蚀的形式63影响大气锈蚀的主要因素84常见轴承锈蚀的类型95影响轴承锈蚀的原因136轴承产品防锈工艺和防锈管理157金属加工液178轴承零件的清洗及清洁度219常用的除锈方法2410防止金属腐蚀的方法2611轴承零件及成品的防锈2712常用的防锈材料2913轴承包装32--3

轴承防锈技术1金属的腐蚀理论1.1腐蚀的概念金属与周围介质发生的化学作用或电化学作用而引起的破坏现象叫做腐蚀。从上述的基本概念中，可以看出：1）腐蚀只涉及化学作用或电化学作用而引起的破坏，不包括其他作用的破坏，如机械作用而引起金属的折断、压碎、磨损等。2）化学或电化学作用而引起的破坏包括一切金属由单质状态转变为化合物状态的破坏过程，如金属的高温氧化，在大气、土壤、电解液、及其他化学液体中的破坏。3）腐蚀既可指破坏的现象，亦指破坏的过程。并且是个复杂的不均匀反应，即金属与液体或气体介质的相互作用。1.2腐蚀的原因1.2.1热力学的不稳定性和自由能的变化。金属产生锈蚀，其根本的原因在于热力学的不稳定性。所谓热力学的不稳定性即：金属和金属锈蚀产物相比较，金属具有较高的能量，较不稳定，--4

有自发地向低能量的锈蚀产物转化的倾向。矿石提炼成金属，花了大量的能量，并使金属获得了较高的能量，造成了金属的不稳定性，因此这些金属也极易与周围介质氧、硫、水、酸、碱等发生作用，自发地回到原化合物状态，并伴随锈蚀过程放出能量，称为自由能降低，即热力学的不稳定性。1.2.2化学腐蚀和电化学腐蚀1.2.2.1化学腐蚀化学腐蚀是指金属与腐蚀介质直接发生化学作用的结果。它分为两种：1）金属在非电解液中的腐蚀，如苯、石油等有机物作用于金属时发生的腐蚀。2）金属在干燥的气体介质中发生的气体腐蚀，如高温下的氧化。化学腐蚀的特点是腐蚀产生的膜，直接生成在发生反应的金属表面。膜的厚薄和紧密或疏松决定了能否起保护作用或继续腐蚀。1.2.2.2电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属与周围电解质溶液作用，伴有电流产生而发生腐蚀的现象。金属在大气中的腐蚀主要是通过电化学作用而发生的，金属在水溶液介质中或潮湿环境中最易发生电化--5

学腐蚀，形成的腐蚀产物往往覆盖在金属表面。电化学腐蚀一般在金属表面上不易生成保护性薄膜，所以它比化学腐蚀更严重和危险。引起电化学腐蚀必须具备以下三个条件：1）金属各部分存在着电极电位差，即阳极和阴极；2）电极电位的各部分金属处在相连之中，即导线连结阴极和阳极；3）具有电极电位差的金属是放在互相接通的电解质溶液中。1.3金属腐蚀的基本机理在国内，一般习惯上称金属在大气中的腐蚀为锈蚀，其腐蚀的过程和现象叫生锈，其腐蚀产物叫“锈”。在高温条件下空气对金属的腐蚀叫高温氧化，氧化的产物俗称氧化皮。在强烈的腐蚀介质中的金属的腐蚀，仍称为腐蚀，而不称生锈。金属于常温下在潮湿空气中发生的腐蚀，叫做大气腐蚀。一般大气腐蚀生成的铁锈是Fe（OH）2、Fe（OH）3和Fe2O3的混合物，用mFeO.nFe2O3.pH2O--6

表示。由于生成的Fe2O3疏松的，对钢铁基本没有保护作用，因此，锈蚀会不断进行。常温下，中性水溶液中钢铁表面生成的腐蚀产物主要是Fe2O3。中温下，如热水锅炉成蒸气锅炉运行时，内壁温度达100~250℃腐蚀产物同样主要是Fe2O3，且比较疏松，容易脱落，因此，对基体钢铁无保护作用。高温下，如钢铁在锻造、轧制热处理加工过程中，温度达500~1000℃的情况下，遭受含氧大气腐蚀的产物叫氧化皮。高温氧化时生成的氧化膜结构十分复杂，是由三种氧化物组成，由内到外分别为FeO、Fe3O4、Fe2O3，其中FeO结构疏松，保护作用较弱，而高温形成的Fe3O4、Fe2O3结构较致密，有较好的保护性。2金属锈蚀的形式2.1全面腐蚀（均匀腐蚀）金属表面在腐蚀介质作用下，腐蚀的方向沿着金属表面扩散比向金属纵深扩散速度快，腐蚀产物的分布在金属的整个表面，这种腐蚀成为全--7

面腐蚀，如：金属在高温下的氧化、磷化等。此种腐蚀会在金属表面形成一层保护膜，阻止金属的进一步腐蚀。2.2局部腐蚀（不均匀腐蚀）局部腐蚀是发生在金属的局部区域，它又可分以下几种：1）斑点腐蚀：腐蚀发生在金属表面的个别部分上，深度不大但占较大的面积。金属表面附有尘埃等杂质时多产生这种腐蚀。2）陷坑腐蚀：腐蚀作用集中在金属不大的面积上，腐蚀较深。3）点状腐蚀：腐蚀集中在金属表面的某处，腐蚀面积不大，腐蚀的方向沿金属内部深处扩散以致形成小孔。由于盐浴淬火的残盐清洗不净，多产生这种腐蚀。4）晶间腐蚀：腐蚀沿着金属晶粒的边界，往金属的深处扩散，从而破坏了晶粒的边界。金属发生这种腐蚀后常不改变金属的外形，表面上看不出来，然而被腐蚀的金属，失去了晶粒间的结合力，因而机械强度急剧降低，严重时可使金属散成粉末，这是一种很危险的腐蚀。如：不锈钢由于加热到奥氏体后冷却时，铬、碳元素扩散速--8

度不同，造成晶格间铬含量的降低，引起晶间腐蚀。5）腐蚀破裂（应力腐蚀）：其破坏沿着最大张应力线所发生的一种腐蚀。其特点是：腐蚀不仅沿晶粒边界进行，而且贯穿晶粒本身（又称穿晶腐蚀），例如腐蚀疲劳及一定张应力下的腐蚀，有时称为应力腐蚀。6）表面下腐蚀（又称皮下腐蚀）：先在金属表面某一处开始腐蚀，然后进入皮下层，再向周围扩散。这种腐蚀在未造成严重破坏时，常不易被人发现，多产生在镀层金属工件上。7）选择性腐蚀：在一种多相合金结构中，其中某组分元素溶解到腐蚀介质中去。如黄铜脱锌，就是锌溶解到溶液中，而发生锌腐蚀的例子。

3影响大气锈蚀的主要因素3.1湿度绝对湿度：单位体积空气中含水蒸气的重量（g/m3）相对湿度：空气中水蒸气含量对同一温度时空气饱和水蒸气含量的比值。以百分数表示。相对湿度决定着金属上是否形成水膜和形--9

成水膜的厚度及保持的时间。相对湿度越高，空气中湿度越大，则金属腐蚀越快。钢的临界相对湿度为65%。在临界湿度以下，金属锈蚀的速度很慢，一旦湿度超过临界湿度，金属锈蚀的速度会突然上升。3.2温度一般来说，温度的影响要与相对湿度条件来考虑，当温度很高时，相对湿度小于65%时，温度对腐蚀的影响很小（如沙漠地区钢铁是不易锈蚀的）。当相对湿度大于临界相对湿度时，温度越高，金属腐蚀也越快。3.3氧气的影响通常用以下的反应式简单地表示生锈：Fe+H2O+21O2→Fe（OH）2

Fe（OH）2+H2O+41O2→Fe（OH）3

从反应式可看出：如果没有氧气，金属的大气腐蚀不会发生，有些特殊情况，氧气在金属表面的浓度不同，会产生一种特殊形式的差异充气电池。如：在重叠面上，即金属表面与另一表面紧密接触时，在接触面的边缘不锈蚀，但离开边缘处会有云彩状的暗影或锈蚀。在钢铁上这种锈--10

蚀产物常呈现为灰色或黑色。3.4大气中污染物的影响大气中除氧气与水蒸气外，还含有各种各样的污染物质。如二氧化硫，氮的氧化物、二氧化碳等气体和固体尘埃等。这些污染物会与空气中的水雾一起凝结在金属表面，造成金属腐蚀。4常见轴承锈蚀的类型4.1常见金属锈蚀的颜色4.1.1钢和铸铁锈蚀特征：开始是金属表面发暗，轻锈呈暗灰色，进一步发展会变为褐色或棕黄色，严重的呈棕色或褐色疤痕甚至锈坑，刮去锈蚀产物后底部呈暗灰色，边缘不规则。锈蚀产物的颜色：氢氧化铁Fe(OH)3黄棕色氧化铁FeO、四氧化三铁Fe3O4和硫化铁FeS暗黑色三氧化二铁Fe2O3红褐色氯化铁FeCl3暗褐色氯化亚铁FeCl2暗绿色4.1.2铝合金：锈蚀特征：初期呈灰白色斑点，发展后出现--11

灰白色锈蚀产物，刮去锈蚀产物后底部出现麻坑。特别是硬铝，常见的腐蚀破坏形式是局部腐蚀或晶间腐蚀。

锈蚀产物的颜色：氢氧化铝Al（OH）3、三氧化二铝Al2O3、氯化铝AlCl3均为白色。4.1.3铜合金：锈蚀特征：铜的锈蚀呈绿色，也有呈橘红色或黑色薄层。铝青铜的锈蚀可呈白色、暗绿及黑色薄层，严重时呈斑点状或层状突起，除去绿色锈蚀产物后，底部有麻坑。锈蚀产物的颜色：氧化铜CuO、硫化铜CuS黑色氧化亚铜Cu2O橘红色氯化铜CuCl2、碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3绿色

4.1.4银及其镀层

锈蚀特征：在空气中易氧化变暗。常见的锈蚀呈暗灰色或黑色，也有呈黄色或棕褐色。锈蚀产物的颜色：氧化银AgO褐色硫化银Ag2S灰黑色--12

氯化银AgCl白色4.2轴承常见锈蚀的类型和特点1）片状黄锈：特点是面积大，深度浅，容易发现。造成这种锈的主要原因是大气中有水分、灰尘和SO2、H2S、CO2等气体引起的，在夏季炎热和潮湿情况下，特别是空气流动较大的地方，轴承堆放的外围容易产生这种锈蚀。2）蜂窝状孔锈：特点是较大块状，表面突出，色黄疏松，表面黄锈易擦去，但在它下面呈蜂窝状的黑色锈坑。这种锈蚀产生的原因主要是残盐清洗不净或零件带有水滴造成的。3）指纹锈：裸手拿放轴承和零件时，汗液沾在其表面是所引起的锈蚀，手汗中有乳酸、氯化钠、水分等，特别是夏季更易产生，锈蚀形状为指纹锈。4）黄印锈：特点是深度浅，用砂布很容易擦掉，擦后没有锈坑伤痕，堆垛套圈的端面易产生这种黄印锈。主要加工液重迭性差，套圈重迭面处由于充气不均匀所引起的浓差腐蚀。