【進口軸承專家】軸承套圈表面的小孔腐蝕

  濟南市鴻慷機電設(shè)備有限公司位于交通便利的泉城濟南，是全球生產(chǎn)滾動軸承和直線運動產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)---德國舍弗勒集團在山東的授權(quán)代理商。公司專營舍弗勒集團旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承，是一家順應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展需要而誕生的專業(yè)化新型高端軸承公司。多年來一直從事軸承的銷售和售后技術(shù)支持，在機械行業(yè)技術(shù)方面有著非常豐富的經(jīng)驗，今天濟南鴻慷機電進口軸承專家為大家介紹一下軸承套圈表面的小孔腐蝕。

　1　小孔腐蝕的特征

　　近期以來，在軸承生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，常發(fā)現(xiàn)軸承套圈表面出現(xiàn)單點或多點的準圓形或長圓形黑點狀缺陷，如圖1所示。特別是單點缺陷，經(jīng)常會誤認為是材料缺陷，對套圈進行金相制樣發(fā)現(xiàn)，與材料缺陷不同的是，它們都發(fā)生在套圈的表面，內(nèi)部尖深，內(nèi)部的顯微金相組織并無異常。進一步的微觀分析可知，這些缺陷實質(zhì)是一種表面局部腐蝕——小孔腐蝕。

圖1 軸承套圈表面的局部腐蝕 （10×）

　　小孔腐蝕外觀為圓形或長圓形的黑（深灰）點，最大直徑一般不超過0.2mm，隨機分布且較分散。

　　將點狀缺陷進行縱向解剖，進行顯微觀察，腐蝕孔的截面形態(tài)為腐蝕垂直于表面向縱深發(fā)展（圖2）。經(jīng)分析，坑底物質(zhì)主要是FeCl2•4H2O和Fe3O4，為腐蝕產(chǎn)物[1]。嚴重的小孔腐蝕還可能伴生氫脆或應(yīng)力腐蝕，所以這是一種危害很大的缺陷。

圖2 小孔腐蝕

　　2　小孔腐蝕形成機理

　　正常情況下，金屬表面都有一層鈍化膜，保護金屬不發(fā)生氧化和腐蝕，但由于金屬表面存在化學(xué)或物理性質(zhì)的不均勻性，例如較大的成分波動、非金屬夾雜、異物粘附、機械損傷、氧化膜裂隙等等，使得表面鈍化膜可能被破壞。失去了鈍化膜的金屬表面即處于活性溶解狀態(tài)，此時如果遇到一定濃度的電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液中的侵蝕性陰離子（如Cl-）會受活性的金屬表面陽離子作用而發(fā)生電遷移，富集于金屬陽極表面，引起金屬電極的腐蝕電位升高;當金屬陽極腐蝕電位高到一定程度，達到形成腐蝕核的臨界值，陽極開始溶解，陽極電流急劇增大，同時在金屬表面形成凹坑。這是一個不可逆反應(yīng)[1]，如下

　　Fe→Fe2++2e　　（1）

　　又由于表面的凹陷阻滯了陰離子（Cl-）和金屬陽離子的向外擴散，凹坑內(nèi)繼Fe的陽極溶解反應(yīng)之后，又進行了Fe2+的水解反應(yīng)（可逆反應(yīng)）：

　　Fe2++H2O⇔FeOH++H+　　（2）

　　使得孔內(nèi)H+的濃度增高，同時離子的電遷移過程也增加了孔內(nèi)陰離子的濃度。如果陰離子為Cl-，這就相當于隨著腐蝕孔的發(fā)展，不斷向孔內(nèi)添加HCl溶液一樣。

　　上述過程不斷循環(huán)，腐蝕坑不斷加深，形成小孔腐蝕（圖3）。

圖3 鋼在含Cl-溶液中的小孔腐蝕機理

　　文獻[2]示出了孔底陽極電流密度I=1A/cm2時，孔內(nèi)的pH值隨孔深度x的變化曲線，如圖4所示。從圖中曲線可以看到，若在孔外（x=0處）pH=10，那么孔深x=0.01cm處的pH值已劇降至4以下，亦即，此時孔底的H+的濃度比孔外的高一百萬倍以上。

圖4 孔內(nèi)溶液的pH值隨孔深的變化

　　3　小孔腐蝕再現(xiàn)試驗

　　取2個6205軸承內(nèi)圈車制件，切割成兩半，一半用于檢查，一半用于小孔腐蝕再現(xiàn)試驗。

　　依據(jù)GB/T18254-2002，分別取2個套圈的一半，檢查其低倍、非金屬夾雜物、顯微組織和碳化物均勻性（表1），均符合標準要求。

表1 套圈材料組織檢查　級

　　再將2個套圈的另一半置于10%的HCl水溶液（pH=5）中，加熱至50e（模擬南方夏日室外溫度），保溫30min，然后將試樣用清水沖洗并拭干，樣品表面會呈現(xiàn)一些很小的黑色腐蝕點。在腐蝕點位置切開樣品，從截面觀察腐蝕點，其形態(tài)特征及坑底腐蝕產(chǎn)物與圖2和圖3一致。

　　4　小孔腐蝕預(yù)防與處理

　　一般來說，光滑、清潔和干燥的表面上不易發(fā)生小孔腐蝕。軸承零件發(fā)生腐蝕的原因有很多，最常見的是潮濕空氣、海風(fēng)海水、汗液的侵蝕，防銹油（脂）氧化變質(zhì)，以及工序間各種化學(xué)處理過程（如酸洗、酸印等）未能及時中和并清洗干凈等等；還有目前一些地區(qū)環(huán)境污染嚴重，酸雨、酸霧頻繁發(fā)生，其中富含的硝酸、鹽酸使得零件產(chǎn)生小孔腐蝕的傾向大增[3]。

　　小孔腐蝕的形成必須具備2個條件：金屬表面鈍化膜有局部破壞和金屬表面有侵蝕性陰離子（如Cl-）存在。因此要預(yù)防零件發(fā)生小孔腐蝕，首先要保持零件表面清潔和避免物理和化學(xué)損傷，特別注意要避免接觸含鹽（NaCl）或酸的溶液。

　　在軸承生產(chǎn)過程中，很多環(huán)節(jié)都有可能產(chǎn)生小孔腐蝕，特別是套圈車加工后的儲存和周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。有時套圈車削后，沒有馬上進行熱處理，這時表面的鈍化膜比較脆弱易發(fā)生小孔腐蝕;由于車制件是毛坯零件，常常不重視對其進行必要的表面防護，提供良好的儲存環(huán)境，避免磕碰傷，也導(dǎo)致了小孔腐蝕的發(fā)生；隨著車制件儲存時間的持續(xù)，可能會生成較深的腐蝕孔，以致于磨加工都不能消除這些小孔。

　　一旦零件表面形成小孔腐蝕，如果其尺寸允許，應(yīng)采用適當?shù)哪ハ髁浚M可能將腐蝕坑磨去，不留殘余；并通過如噴淋防銹液等化學(xué)或電化學(xué)方法，重新建立表面鈍化膜，以防腐蝕再次發(fā)生[3]。但在生產(chǎn)中亦應(yīng)注意，由于小孔腐蝕深度較深，直徑也較小，往往去除不徹底，導(dǎo)致孔底繼續(xù)陽極反應(yīng)，使小孔繼續(xù)變深。因此，除過銹的零件最好在防銹液中浸泡一段時間，以改善金屬陽極電位，恢復(fù)金屬表面鈍化膜。

　　5　結(jié)束語

　　小孔腐蝕不僅影響軸承的精度和表面粗糙度，而且還降低其使用壽命，甚至導(dǎo)致報廢，因此應(yīng)引起人們的充分重視。特別是處于潮濕、炎熱、近海的氣候環(huán)境，更要避免小孔腐蝕這類問題的產(chǎn)生。嚴格按照清洗防銹規(guī)程對加工過程中的軸承套圈進行防銹處理，使用的清洗液、防銹油（液）應(yīng)滿足工藝技術(shù)規(guī)定的要求;同時加快生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的周轉(zhuǎn)速度，防止各種磕碰傷。

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——責任編輯：濟南鴻慷機電設(shè)備公司01銷售顧問

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