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金屬表面腐蝕原因及金屬加工油應(yīng)用
時間：2018-10-31
腐蝕是金屬表面部分或者全部剝離、溶解或軟化的化學(xué)反應(yīng)?！吧P”經(jīng)常被誤用或者誤解，它僅僅指鐵和鋼。“腐蝕”不僅包含黑色金屬，而且包含有色金屬。以下內(nèi)容主要討論腐蝕的成因和糾正措施。
 
   移除熱量是金屬加工液最重要的功能之一。有效移除熱量，就能保證刀具的良好使用壽命，以及工件的幾何精度。和油相比，水在移除熱量方面性能更卓越；但純水和新加工的金屬接觸后會導(dǎo)致腐蝕。因此，腐蝕是每位用戶，也是水基金屬加工液制造商必須面對的問題。干切削過程也會面對腐蝕問題，并不僅僅由水基金屬加工液引起。引起金屬表面腐蝕有許多種原因。
 
季節(jié)性腐蝕
 
   腐蝕可以發(fā)生在一年內(nèi)的任何時候。一般來說，7～9月的溫度和相對濕度較高，更容易發(fā)生腐蝕。干旱地區(qū)相對濕度較低，腐蝕情況就很少發(fā)生。
 
手印腐蝕
 
   當工件接觸人手后，就容易發(fā)生腐蝕。搬運過程中新機床和金屬工件表面留下的手印，會導(dǎo)致腐蝕。這種情況普遍存在于皮膚呈酸性的人群，以及表面光潔度高的工件。使用手印中和劑能防止類似的手印腐蝕。
 
   隨著溫度上升，包括腐蝕在內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度就會更快。夏季高溫和空氣中的水分和氧氣也是加速腐蝕的原因。
 
   當水分凝結(jié)在工件表面，就會形成電池的電解液。秋冬季節(jié)能提供防銹保護的加工液濃度，當濕度持續(xù)上升時，就不再提供有效的防銹保護。因此，適當?shù)臐舛日{(diào)整非常必要。秋冬季節(jié)，濃度1:30（3.3%）已經(jīng)足夠；但濕熱季節(jié)，濃度可能需要提高到1:25（4%），或者不再看到工件表面生銹為止。需要注意的是，提高中央槽系統(tǒng)的濃度，會導(dǎo)致泡沫和皮炎問題。金屬加工液用戶也可能需要增加防銹添加劑，這取決于金屬加工液的種類、用戶對化學(xué)品的限制、添加劑的有效性以及所使用的加工液。
 
ph值
 
   ph值是金屬加工液控制腐蝕的一個重要參數(shù)。超過9的高pH值，可以保護黑色金屬，但對有色金屬腐蝕防護不利，如：鋁、黃銅和青銅。
水硬度會影響加工液的平衡，不同地理區(qū)域的水硬度是不同的，調(diào)節(jié)水硬度會優(yōu)化加工液的表現(xiàn)性能。
 
   單機條件下如果pH值較低，最簡單的解決方法是傾倒和清洗，然后按照推薦濃度加新鮮金屬加工液。如果是加工黑色金屬的中央槽系統(tǒng)，可以用適當添加劑，將pH值調(diào)整到8.8~9.2。如果pH值特別高，往往是金屬加工液已經(jīng)受到污染，需要傾倒和換新液。
 
污垢再循環(huán)
 
   金屬加工液的金屬微粒，往往被認為是“污垢”或“碎屑”。如果沒有及時清理，碎屑會在工件表面堆積而形成電池，碎屑下面的金屬往往會生銹。單機條件下，應(yīng)及時排空-清洗-用清水沖洗，按照推薦濃度加新鮮金屬加工液。
 
水
 
   通常水中的化學(xué)物質(zhì)是積累的，會提高加工液的腐蝕程度。所有水包含離子，部分離子富有侵蝕性，會導(dǎo)致大部分金屬腐蝕。水含有超過100×106的氯化物、超過100×106的硫化物，或50×106硝酸鹽，這些離子被認為富有侵蝕性。氯化物、硫化物和硝酸鹽破壞金屬表面的防護層，導(dǎo)致腐蝕。持續(xù)加水會提高中央槽系統(tǒng)的氯化物、硫化物和硝酸鹽含量。金屬加工液使用時間越長，離子的侵蝕性更高。
 
   每種金屬加工液的配方，都需要維持濃度來發(fā)揮“最佳點”。定期檢測金屬加工液濃度，可以避免加工性能和環(huán)境問題。
 
   如果用戶懷疑水有侵蝕性時，可取樣并通過全分析來確定。當中央槽系統(tǒng)的金屬加工液被懷疑導(dǎo)致腐蝕，請取樣并檢測離子含量。當氯化物、硫化物和硝酸鹽濃度超過可接受范圍，可使用去離子水或者蒸餾水作為工藝用水，也可選擇防腐蝕性能高的金屬加工液。
 
   溶解在水中的固體，可以破壞金屬加工液很多的渴望性能。最熟悉的例子就是“水硬度”，是由于鈣和鎂離子溶解在水中引起。
 
   二價離子和皂類、潤濕劑和乳化劑反應(yīng)所形成化合物，溶解度會降低。這種不溶解的成分，耗竭機床和工件防銹劑。硬水指的是含量超過250×106碳酸鈣或者15“德國克”（德國硬度標準）。硬度越高，越容易產(chǎn)生腐蝕。
 
   電導(dǎo)率是另一個檢測金屬加工液中溶解離子的方法。高電導(dǎo)率增加了腐蝕、金屬加工液的不穩(wěn)定、殘留物和其他問題。超過4MilliSiemens/cm被認為高電導(dǎo)率。
 
細菌
 
   金屬加工液細菌含量高會導(dǎo)致腐蝕。細菌不僅耗竭加工液的成分，而且降低混合液的pH值。細菌的代謝產(chǎn)物包括弱有機酸，可降低加工液的pH值，削弱金屬加工液的抗腐蝕性能；如果沒有檢測，細菌會使金屬加工液破乳。
 
   對單機而言，金屬加工液內(nèi)含大量的細菌，最簡單的解決方法是傾倒舊加工液，用高效的機床清洗劑徹底清洗整個系統(tǒng)，用新鮮水漂洗，然后按照推薦濃度加新鮮金屬加工液。如果換新液有困難，也可使用適當?shù)臍⒕鷦?。對于中央槽系統(tǒng)，可以采取預(yù)防性措施，包括正確使用殺菌劑來控制細菌繁殖。
 
偏低的濃度
 
   在設(shè)計的范圍內(nèi)，金屬加工液的成分才會發(fā)揮效率。如果濃度偏低，那么金屬加工液的成分無法達到設(shè)計濃度效果。包括防銹抑制劑，也無法阻止新加工和磨削的工件腐蝕。
 
   應(yīng)當經(jīng)常或定期檢測加工液的濃度，化學(xué)滴定法和折光儀是檢測濃度的最佳方法，可以補加濃縮液來達到推薦濃度。對于單機，不應(yīng)使用添加劑打破平衡，應(yīng)當傾倒和換新液。

超長的工序時間
 
   通常來說，推薦濃度的金屬加工液能提供的工序間防銹時間，最多是72小時。絕大多數(shù)的金屬加工液的工序間防銹時間，隨著金屬材料（如高合金鋼、鑄鐵等）的變化而變化。適當濃度下能接受的防銹時間，鑄鐵是48小時；高合金鋼是72小時。如果防銹要求超過這些時間，推薦使用較長期的防銹添加劑。

腐蝕性氣體

 
   金屬加工過程完成后，工件進入儲存期。此時發(fā)生腐蝕，很可能由腐蝕性的氣體引起。熱處理部門會排出腐蝕性煙霧，最有腐蝕性的成分之一是SO2煙霧，它能快速腐蝕工件表面；建筑粉塵也是導(dǎo)致金屬表面快速腐蝕的因素。
金屬加工區(qū)域的通風是解決腐蝕性氣體的唯一方法。去除腐蝕性煙霧，就可以解決由此產(chǎn)生的腐蝕問題。
 
雙金屬腐蝕
 
   雙金屬腐蝕，指加工過程中2種不同的金屬，由于金屬加工液存在（導(dǎo)電介質(zhì)），相互接觸發(fā)生電子轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致的腐蝕。可使用一種抑制雙金屬腐蝕性能更好的金屬加工液，通常來說，礦物油含量更高的金屬加工液，可避免這類腐蝕發(fā)生，如：增強乳化液。用防水油脂或塑料薄膜，也能阻斷不同金屬間的表面接觸。
 
破乳
 
   當發(fā)生破乳現(xiàn)象時，由于乳化劑不穩(wěn)定導(dǎo)致防銹添加劑失效，容易產(chǎn)生腐蝕。當乳化液外觀象水一樣或者分層，乳化劑可能已經(jīng)失效或者被破壞。單機條件下，最簡單的解決方法是傾倒舊金屬加工液，用高效的機床清洗劑徹底清洗，然后用新鮮水漂洗，最后按照推薦濃度加新鮮金屬加工液。
 
   乳化液不穩(wěn)定或者破乳，往往是細菌含量過高引起。采取措施前，需要確認破乳的原因，這一點非常重要。處理中央槽系統(tǒng)時可能使用添加劑，如用乳化劑來重新乳化金屬加工液。如果時間允許，請取樣并送給金屬加工液供應(yīng)商做測試；如果時間不允許，可以在容器（如燒杯）內(nèi)測試，來決定使用何種添加劑以及使用比例。
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