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寶瑪數(shù)控原創(chuàng)分享：水基的*管理（第二章下）
閱讀：274 發(fā)布時間：2013-8-22
二、水基工作液的防腐蝕管理（下）
（著作權(quán)歸蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司所有，任何轉(zhuǎn)載和發(fā)布，需注明出處，否則追究法律責(zé)任）
3、使用水基工作液時金屬腐蝕的常見誘因與防止對策
使用水基工作液時引起金屬腐蝕的誘因及防止對策可歸納如下【2】。
（1）稀釋水的水質(zhì)水中的礦物質(zhì)和鹽類可能引起鐵系和非鐵系金屬腐蝕。鹽是酸和堿的反應(yīng)生成物，溶解于水后呈金屬離子和酸根離子形式存在。鹽酸根和硫酸根會腐蝕多種金屬。稀釋水中若含有多量的氯化物、硫酸鹽，不僅降低其防銹性能，也易引起使用液*。切削液的稀釋水越純凈越不容易發(fā)生此類問題。此外，隨著切削液的消耗、蒸發(fā)和不斷補充，使用液中的鹽分會越積越多，腐蝕性也會越來越強，必須加以注意。有關(guān)水質(zhì)問題的對策在后面敘述。
（2）零件表面結(jié)露鐵銹是鐵、氧和水的化合物。通常，在相對濕度30%以下不大會
生銹；隨著濕度的增高，水在金屬表面結(jié)露，就容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。32.2℃的空氣中能夠含有2倍于21.1℃空氣中的水分含量。因此，如果廠房中白天很熱，夜晚逐漸冷下來，氣溫通過露點，金屬表面就會結(jié)露，在氣候潮濕的季節(jié)和地區(qū)，這種情形引起生銹的可能性非常高。防止結(jié)露引起銹蝕的方法是加工后及時涂防銹油脂。
（3）異種金屬接觸引起的腐蝕異種金屬接觸并同處于電解質(zhì)溶液中時，會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。電極電位較低的金屬將會不斷因腐蝕而溶解。例如，大型飛機零部件放置在機床的鑄鐵床面上加工，如果放置時間過長，使用不恰當(dāng)?shù)那邢饕海蜁a(chǎn)生腐蝕。鋁或銅切屑落在有水基工作液的鑄鐵床面上，不及時清掃都會產(chǎn)生這種腐蝕。
（4）嵌合性腐蝕零件相互嵌合部分容易堆積污垢，當(dāng)有水基工作液存在時，污垢下面或里面的液體缺氧，而污垢上面或外面的液體富氧，形成氧濃差電池，導(dǎo)致污垢內(nèi)部或下面的金屬被腐蝕。如果存在著切削液濃度差，還會形成液濃差電池而引起腐蝕。新配制的切削液可能不至于發(fā)生問題，但隨著使用液中金屬離子的不斷累積和微生物的生長繁殖，就可能增大嵌合性腐蝕的速度和強度。
（5）大氣環(huán)境引起的腐蝕煤、油或煤氣的燃燒以及電鍍車間產(chǎn)生的亞硫酸氣體會造成空氣中酸性蒸氣濃度較高。此外，近海地區(qū)大氣中氯含量高，對鐵和非鐵金屬都有腐蝕性。這類場合都必須維持較高的切削液使用濃度；工序間需要使用水置換防銹油保護已加工好的工件，或者用防銹紙、塑料膜包裹；否則極易產(chǎn)生腐蝕。
（6）前工序殘留物引起的腐蝕熱處理、電鍍過程中殘留在工件上的鹽、酸等物質(zhì)極其容易在后續(xù)工序引起腐蝕。因此，經(jīng)過熱處理或電鍍的零件在進入后續(xù)工序前，應(yīng)當(dāng)進行*的清洗，避免殘留物污染切削液。
（7）盛裝和搬運器具引起的腐蝕未經(jīng)特殊處理的木材（特別是生木料）、紙板等多呈酸性，用來放置或盛裝零件時，一旦與切削液浸濕過的零件接觸，亦會引起銹蝕。作為安全對策，零件放入前，應(yīng)當(dāng)預(yù)先涂擦水置換防銹油。用鍍鋅材料制成的籃子、箱子等擺放或盛裝零件時，可能產(chǎn)生異種金屬接觸導(dǎo)致的電化學(xué)腐蝕（特別是使用容易與鍍鋅層起反應(yīng)的切削液加工之后）。因此，應(yīng)避免零件與鍍鋅材料接觸。搬運箱中重疊堆放的零件容易生銹，箱子越深越容易生銹。因為底部空氣不流通，其相對濕度接近于100%，零件上附著的水分不能及時干燥。還要防止零件表面重疊，應(yīng)當(dāng)將零件分開放置。
（8）后處理不當(dāng)引起的腐蝕切削加工特別是磨削加工后，經(jīng)常使用壓縮空氣吹掉零件上的污物，同時也吹掉了起防銹作用的切削液膜，而且壓縮空氣中含有水分，容易引起銹蝕，特別是粗糙表面更易生銹。
（9）微生物繁殖引起的腐蝕水基工作液中由于微生物的生長繁殖會生成酸和鹽，引起機床和工件變成茶色。硫酸還原菌造成的硫化氫使水基工作液變成黑色，也會使機床和工件表面發(fā)暗。定期實施清潔措施，清掃機床和切削液箱，使用清潔的水基工作液，有利于防止微生物造成的腐蝕。
（10）切削液成分變化引起的腐蝕切削液中的防銹劑濃度會隨著使用時間的延長而減少，使切削液防銹性能下降。這時應(yīng)及時補充添加劑、新液或者*更換切削液。
4、使用水基工作液的防腐蝕管理要點
針對產(chǎn)生腐蝕的各種誘因，防腐蝕管理措施可重點從以下幾方面著手。
（1）定期檢查切削液的使用濃度，維持其正常值
金屬切削液使用中遇到的大多數(shù)問題都能夠追溯到?jīng)]有能夠?qū)⒔饘偾邢饕壕S持在推薦使用的濃度水平。實踐表明，一個在5%濃度使用表現(xiàn)出*性能的切削液，若在3%的濃度下使用，則可能出現(xiàn)嚴重問題。濃度過稀，防銹劑和防腐劑的濃度低，防銹性能不足，而且微生物容易滋生繁殖；當(dāng)然，使用液的濃度太高，雖會給黑色金屬提供較好的防銹和防腐保護，但不經(jīng)濟，同時還容易引起皮膚發(fā)炎；與之相關(guān)的堿性上升還會引起有色金屬的腐蝕問題。
（2）充分認識和重視稀釋水水質(zhì)的影響
溶解于水中的離子通過相互作用會直接成為腐蝕劑，或通過提高切削液的導(dǎo)電性而提高切削液的腐蝕性。應(yīng)盡量避免使用氯含量高于100ppm和硫酸鹽含量高于200ppm的水。由于蒸發(fā)會使貯液槽及中心系統(tǒng)中的水逐漸減少，金屬切削液中這些離子的濃度也會隨之上升從而引起腐蝕問題。對于那些水中離子含量較高地區(qū)來說，建議選擇抗硬水性能好的切削液，或者預(yù)先對稀釋水進行軟化處理，或者采用去離子水配制切削液。否則，就只好適當(dāng)增大配制濃度來提高切削液的防腐效果。切削液的常用稀釋濃度為5%，而其中的防銹添加劑在原液中所占比例很少超過20%；就是說，防銹劑在使用液中的濃度一般不足1%；占95%的稀釋水的質(zhì)量好壞對切削液性能的影響有多大是不言而喻的，但是，現(xiàn)實中卻往往被忽視。
（3）關(guān)注有色金屬的腐蝕問題
鋁和銅是zui常用的有色金屬材料。鋁的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，鋁件對切削液的腐蝕很敏感，輕者變色，重者產(chǎn)生白銹甚至孔蝕。鋁的安全區(qū)電位低于水發(fā)生氫時的電位，因此，鋁在酸、堿溶液中，均表現(xiàn)為既發(fā)生陽極溶解，又發(fā)生陰極釋氫。在陰離子存在和堿性環(huán)境下，會促進腐蝕的發(fā)生。應(yīng)控制鋁合金切削液的pH值在7.5~8.5之間。另外，當(dāng)鋁和其他高電位金屬接觸時，還會發(fā)生接觸腐蝕。銅是不太活潑的金屬，在中性和堿性水溶液中比較穩(wěn)定。若與含脂肪酸皂的切削液長時間接觸，會發(fā)生反應(yīng)形成淺綠色腐蝕物；銅的變色和腐蝕更主要的原因是與切削液中的含硫添加劑反應(yīng)生成銅的硫化物。常用的解決方法是在切削液中加入適量的銅合金防銹劑，如苯并三氮唑及其衍生物。
（4）對使用中出現(xiàn)的問題進行綜合分析
當(dāng)使用水基工作液的機床或工件出現(xiàn)銹蝕時，不要只是簡單地找切削液的原因。應(yīng)該分析腐蝕從什么地方開始、在什么情況下發(fā)生的。如果腐蝕問題是由于過度稀釋而導(dǎo)致防腐蝕能力不足引起的，那么，補救的辦法就是相應(yīng)地提高切削液的使用濃度；如果切削液還被微生物污染，那么上述措施只能解決部分問題，還應(yīng)考慮在切削液中添加適量的防腐殺菌劑；如果腐蝕發(fā)生在被腐蝕金屬接觸不到切削液的區(qū)域，那么問題很可能是空氣中的水蒸汽引起的，此時，通過增大使用液的濃度并不能解決問題；如果工件從機床上取出后置于紙板或其它類似的吸水材料上，可能腐蝕出于同樣的原因。吸水材料的作用就像燈芯吸油一樣將水蒸汽返回工件的周圍，而這些水蒸汽中并沒有防銹劑，因而很容易引起金屬零件的電化學(xué)腐蝕。
總之，需要對切削液實施全面的管理和維護。包括對切削液的選購、保管、配制、使用、凈化、更換等各個環(huán)節(jié)實行監(jiān)控。銹蝕是水基工作液使用現(xiàn)場發(fā)生頻率zui高、影響因素zui復(fù)雜的問題，可以說與上述各個環(huán)節(jié)都有關(guān)系。
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3、使用水基工作液時金屬腐蝕的常見誘因與防止對策
使用水基工作液時引起金屬腐蝕的誘因及防止對策可歸納如下【2】。
（1）稀釋水的水質(zhì)水中的礦物質(zhì)和鹽類可能引起鐵系和非鐵系金屬腐蝕。鹽是酸和堿的反應(yīng)生成物，溶解于水后呈金屬離子和酸根離子形式存在。鹽酸根和硫酸根會腐蝕多種金屬。稀釋水中若含有多量的氯化物、硫酸鹽，不僅降低其防銹性能，也易引起使用液*。切削液的稀釋水越純凈越不容易發(fā)生此類問題。此外，隨著切削液的消耗、蒸發(fā)和不斷補充，使用液中的鹽分會越積越多，腐蝕性也會越來越強，必須加以注意。有關(guān)水質(zhì)問題的對策在后面敘述。
（2）零件表面結(jié)露鐵銹是鐵、氧和水的化合物。通常，在相對濕度30%以下不大會
生銹；隨著濕度的增高，水在金屬表面結(jié)露，就容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。32.2℃的空氣中能夠含有2倍于21.1℃空氣中的水分含量。因此，如果廠房中白天很熱，夜晚逐漸冷下來，氣溫通過露點，金屬表面就會結(jié)露，在氣候潮濕的季節(jié)和地區(qū)，這種情形引起生銹的可能性非常高。防止結(jié)露引起銹蝕的方法是加工后及時涂防銹油脂。
（3）異種金屬接觸引起的腐蝕異種金屬接觸并同處于電解質(zhì)溶液中時，會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。電極電位較低的金屬將會不斷因腐蝕而溶解。例如，大型飛機零部件放置在機床的鑄鐵床面上加工，如果放置時間過長，使用不恰當(dāng)?shù)那邢饕海蜁a(chǎn)生腐蝕。鋁或銅切屑落在有水基工作液的鑄鐵床面上，不及時清掃都會產(chǎn)生這種腐蝕。
（4）嵌合性腐蝕零件相互嵌合部分容易堆積污垢，當(dāng)有水基工作液存在時，污垢下面或里面的液體缺氧，而污垢上面或外面的液體富氧，形成氧濃差電池，導(dǎo)致污垢內(nèi)部或下面的金屬被腐蝕。如果存在著切削液濃度差，還會形成液濃差電池而引起腐蝕。新配制的切削液可能不至于發(fā)生問題，但隨著使用液中金屬離子的不斷累積和微生物的生長繁殖，就可能增大嵌合性腐蝕的速度和強度。
（5）大氣環(huán)境引起的腐蝕煤、油或煤氣的燃燒以及電鍍車間產(chǎn)生的亞硫酸氣體會造成空氣中酸性蒸氣濃度較高。此外，近海地區(qū)大氣中氯含量高，對鐵和非鐵金屬都有腐蝕性。這類場合都必須維持較高的切削液使用濃度；工序間需要使用水置換防銹油保護已加工好的工件，或者用防銹紙、塑料膜包裹；否則極易產(chǎn)生腐蝕。
（6）前工序殘留物引起的腐蝕熱處理、電鍍過程中殘留在工件上的鹽、酸等物質(zhì)極其容易在后續(xù)工序引起腐蝕。因此，經(jīng)過熱處理或電鍍的零件在進入后續(xù)工序前，應(yīng)當(dāng)進行*的清洗，避免殘留物污染切削液。
（7）盛裝和搬運器具引起的腐蝕未經(jīng)特殊處理的木材（特別是生木料）、紙板等多呈酸性，用來放置或盛裝零件時，一旦與切削液浸濕過的零件接觸，亦會引起銹蝕。作為安全對策，零件放入前，應(yīng)當(dāng)預(yù)先涂擦水置換防銹油。用鍍鋅材料制成的籃子、箱子等擺放或盛裝零件時，可能產(chǎn)生異種金屬接觸導(dǎo)致的電化學(xué)腐蝕（特別是使用容易與鍍鋅層起反應(yīng)的切削液加工之后）。因此，應(yīng)避免零件與鍍鋅材料接觸。搬運箱中重疊堆放的零件容易生銹，箱子越深越容易生銹。因為底部空氣不流通，其相對濕度接近于100%，零件上附著的水分不能及時干燥。還要防止零件表面重疊，應(yīng)當(dāng)將零件分開放置。
（8）后處理不當(dāng)引起的腐蝕切削加工特別是磨削加工后，經(jīng)常使用壓縮空氣吹掉零件上的污物，同時也吹掉了起防銹作用的切削液膜，而且壓縮空氣中含有水分，容易引起銹蝕，特別是粗糙表面更易生銹。
（9）微生物繁殖引起的腐蝕水基工作液中由于微生物的生長繁殖會生成酸和鹽，引起機床和工件變成茶色。硫酸還原菌造成的硫化氫使水基工作液變成黑色，也會使機床和工件表面發(fā)暗。定期實施清潔措施，清掃機床和切削液箱，使用清潔的水基工作液，有利于防止微生物造成的腐蝕。
（10）切削液成分變化引起的腐蝕切削液中的防銹劑濃度會隨著使用時間的延長而減少，使切削液防銹性能下降。這時應(yīng)及時補充添加劑、新液或者*更換切削液。
4、使用水基工作液的防腐蝕管理要點
針對產(chǎn)生腐蝕的各種誘因，防腐蝕管理措施可重點從以下幾方面著手。
（1）定期檢查切削液的使用濃度，維持其正常值
金屬切削液使用中遇到的大多數(shù)問題都能夠追溯到?jīng)]有能夠?qū)⒔饘偾邢饕壕S持在推薦使用的濃度水平。實踐表明，一個在5%濃度使用表現(xiàn)出*性能的切削液，若在3%的濃度下使用，則可能出現(xiàn)嚴重問題。濃度過稀，防銹劑和防腐劑的濃度低，防銹性能不足，而且微生物容易滋生繁殖；當(dāng)然，使用液的濃度太高，雖會給黑色金屬提供較好的防銹和防腐保護，但不經(jīng)濟，同時還容易引起皮膚發(fā)炎；與之相關(guān)的堿性上升還會引起有色金屬的腐蝕問題。
（2）充分認識和重視稀釋水水質(zhì)的影響
溶解于水中的離子通過相互作用會直接成為腐蝕劑，或通過提高切削液的導(dǎo)電性而提高切削液的腐蝕性。應(yīng)盡量避免使用氯含量高于100ppm和硫酸鹽含量高于200ppm的水。由于蒸發(fā)會使貯液槽及中心系統(tǒng)中的水逐漸減少，金屬切削液中這些離子的濃度也會隨之上升從而引起腐蝕問題。對于那些水中離子含量較高地區(qū)來說，建議選擇抗硬水性能好的切削液，或者預(yù)先對稀釋水進行軟化處理，或者采用去離子水配制切削液。否則，就只好適當(dāng)增大配制濃度來提高切削液的防腐效果。切削液的常用稀釋濃度為5%，而其中的防銹添加劑在原液中所占比例很少超過20%；就是說，防銹劑在使用液中的濃度一般不足1%；占95%的稀釋水的質(zhì)量好壞對切削液性能的影響有多大是不言而喻的，但是，現(xiàn)實中卻往往被忽視。
（3）關(guān)注有色金屬的腐蝕問題
鋁和銅是zui常用的有色金屬材料。鋁的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，鋁件對切削液的腐蝕很敏感，輕者變色，重者產(chǎn)生白銹甚至孔蝕。鋁的安全區(qū)電位低于水發(fā)生氫時的電位，因此，鋁在酸、堿溶液中，均表現(xiàn)為既發(fā)生陽極溶解，又發(fā)生陰極釋氫。在陰離子存在和堿性環(huán)境下，會促進腐蝕的發(fā)生。應(yīng)控制鋁合金切削液的pH值在7.5~8.5之間。另外，當(dāng)鋁和其他高電位金屬接觸時，還會發(fā)生接觸腐蝕。銅是不太活潑的金屬，在中性和堿性水溶液中比較穩(wěn)定。若與含脂肪酸皂的切削液長時間接觸，會發(fā)生反應(yīng)形成淺綠色腐蝕物；銅的變色和腐蝕更主要的原因是與切削液中的含硫添加劑反應(yīng)生成銅的硫化物。常用的解決方法是在切削液中加入適量的銅合金防銹劑，如苯并三氮唑及其衍生物。
（4）對使用中出現(xiàn)的問題進行綜合分析
當(dāng)使用水基工作液的機床或工件出現(xiàn)銹蝕時，不要只是簡單地找切削液的原因。應(yīng)該分析腐蝕從什么地方開始、在什么情況下發(fā)生的。如果腐蝕問題是由于過度稀釋而導(dǎo)致防腐蝕能力不足引起的，那么，補救的辦法就是相應(yīng)地提高切削液的使用濃度；如果切削液還被微生物污染，那么上述措施只能解決部分問題，還應(yīng)考慮在切削液中添加適量的防腐殺菌劑；如果腐蝕發(fā)生在被腐蝕金屬接觸不到切削液的區(qū)域，那么問題很可能是空氣中的水蒸汽引起的，此時，通過增大使用液的濃度并不能解決問題；如果工件從機床上取出后置于紙板或其它類似的吸水材料上，可能腐蝕出于同樣的原因。吸水材料的作用就像燈芯吸油一樣將水蒸汽返回工件的周圍，而這些水蒸汽中并沒有防銹劑，因而很容易引起金屬零件的電化學(xué)腐蝕。
總之，需要對切削液實施全面的管理和維護。包括對切削液的選購、保管、配制、使用、凈化、更換等各個環(huán)節(jié)實行監(jiān)控。銹蝕是水基工作液使用現(xiàn)場發(fā)生頻率zui高、影響因素zui復(fù)雜的問題，可以說與上述各個環(huán)節(jié)都有關(guān)系。