按照定義,腐蝕是金屬表面部分或者全部剝離、溶解或軟化的化學反應?!吧P”經常被誤用或者誤解,它僅僅指鐵和鋼?!案g”不僅包含黑色金屬,而且包含有色金屬。以下內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,下面做具體介紹。
1、 季節性腐蝕
腐蝕可以發生在一年內的任何時候。一般來說,7~9月的溫度和相對濕度較高,在我國東部和中西部更容易發生腐蝕。干旱地區的相對溫度和濕度較低,腐蝕情況就很少發生。
2、 手印腐蝕
當工件接觸人手后,就容易發生腐蝕。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,包括腐蝕在內的化學反應速度就會更快。夏季高溫和空氣中的水分和氧氣也是加速腐蝕的原因。
當水分凝結在工件表面,就會形成電池的電解液。秋冬季節能提供防銹保護的加工液濃度,當濕度持續上升時,就不再提供有效的防銹保護。因此,適當的濃度調整 非常必要。秋冬季節,濃度1:30(3%)已經足夠;但濕熱季節,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 高中央槽系統的濃度,會導致泡沫和皮炎問題。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、用戶對化學品的限制、添加劑的有效性以 及所使用的加工液。
3、 pH
pH值是金屬加工液控制腐蝕的一個重要參數。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,不同地理區域的水硬度是不同的,調節水硬度會優化加工液的表現性能。
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,可以用適當添加劑,將pH值調整到8.8曲.如果pH值特別高,往往是金屬加工液已經受到污染,需要傾倒和換新液。
4、 污垢再循環
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,應及時排空一清洗一用清水沖洗,按照推薦濃度加新鮮金屬加工液。
5、 水
通常水中的化學物質是積累的,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,會導致大部分金屬腐蝕。
水含有超過100X 10^6的氯化物、超過100 X 10^6的硫化物,或50×10^6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,導致腐蝕。持續加水會提高中央槽系 統的氯化物、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JjⅡ-r液的配方,都需要維持濃度來發揮“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。
當中央槽系統的金屬加工液被懷疑導致腐蝕,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,越容易產生腐蝕。
電導率是另一個檢測金屬加工液中溶解離子的方法。高電導率增加了腐蝕、金屬加工液的不穩定、殘留物和其他問題。超過4 MilliSiemens/cm被認為高電導率。
6、 自燃
自燃是在沒有直接原因的情況下,物質自己燃燒。合適條件下,大量金屬粉末和少量的油接觸并暴露于空氣中,就容易發生自燃。潮濕情況下往往加劇自燃發生,可以從金屬碎屑中看到蒸氣產生。這是自燃的先兆。
如果存在足夠的有機物,如油,新切削和潮濕碎屑可以導致火災。新切削碎屑暴露出新鮮金屬表面,在一定條件下可以發生反應。同種金屬的切屑會氧化反應產生熱量,不像其他金屬那樣產生氫氣,而在碎屑堆內發生悶燒和點燃。金屬加工液可幫助或阻礙這些反應。
以下步驟可以防止碎屑發生自燃:吹干(如果可能)或者離心,減少或消除碎屑上的金屬加工液;在大范圍內平鋪碎屑或者用循環空氣吹碎屑/細屑堆;使用礦物油 含量高的金屬加工液,可以降低自燃可能性;如果已經使用了易燃的乳化液,可增加使用濃度;在碎屑堆表面噴灑水基防銹劑也有幫助。
對中央槽系統,如果污物在不斷循環就意味著過濾系統有故障??蛇x擇與金屬加工液及過濾系統兼容的輔助沉降物質來幫助碎屑沉降。檢查加工液噴嘴壓力,確認是否由于壓力不夠,造成碎屑在夾具或者工件上沉積。通常的金屬加工液壓力是137.9kPa。
7、 細菌
金屬加工液細菌含量高會導致腐蝕。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, 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,也可使用適當的殺菌劑。對于中央槽系統,可以采取預防性措施,包括正確使用殺菌劑來 控制細菌繁殖。
8、 偏低的濃度
在設計的范圍內,金屬加工液的成分才會發揮效率。如果濃度偏低,那么金屬加工液的成分無法達到設計濃度效果。包括防銹抑制劑,也無法阻止新加工和磨削的工件腐蝕。
應當經?;蚨ㄆ跈z測加工液的濃度,化學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,不應使用添加劑打破平衡,應當傾倒和換新液。
9、 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72h。絕大多數的金屬加工液的工序間防銹時間,隨著金屬材料(如高合金銅、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 h;高合金鋼是72 h。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。
10、腐蝕性氣體
金屬加工過程完成后,工件進入儲存期。此時發生腐蝕,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SO,煙霧,它能快 速腐蝕工件表面;建筑粉塵也是導致金屬表面快速腐蝕的因素。金屬加工區域的通風是解決腐蝕性氣體的唯一方法。去除腐蝕性煙霧,就可以解決由此產生的腐蝕問 題。
11、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(導電介質),相互接觸發生電子轉移而導致的腐蝕??墒褂靡环N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。
12、破乳
當發生破乳現象時,由于乳化劑不穩定導致防銹添加劑失效,容易產生腐蝕。當乳化液外觀象水一樣或者分層,乳化劑可能已經失效或者被破壞。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商做測試;如果時間不允許,可以在容器(如燒杯)內測試,來決定使用何種添加劑以及使用比例。
金屬表面的腐蝕有多種形式,生銹,如鑄鐵表面的浮銹,對黑色金屬來說最常見。有色金屬的腐蝕,通常稱為變色,這種現象可以通過鋁片觀察。
13、工藝過程
工件往往在周轉箱內堆積,如一個工件堆放在另一個上面,或者互相接觸。此時2個工件會形成電池,金屬加工液成為電子轉移的介質。這種情況在鑄鐵加工時非常普遍。事實上,鑄鐵在堆積(取決于鑄鐵的質量)情況下防銹非常困難,甚至幾個小時內就生銹。
在工件堆放層間放一層塑料,就可以消除這種情況。請不要使用紙板,因為紙板含大量的硫。如使用紙張或者類似材料,請確認它們有抑制蒸氣作用,否則可能加劇 生銹。工件周轉箱內含有濕氣,也可加劇生銹。請使用金屬籃,或者有孔的周轉箱并排盡金屬加工液。如有可能,請使用塑料周轉箱;或者襯塑金屬籃來存放工件。