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金属表面腐蚀原因及金属加工油应用

 

移除热量是金属加工液最重要的功能之一。有效移除热量,就能保证刀具的良好使用寿命,以及工件的几何精度。和油相比,水在移除热量方面性能更卓越;但纯水和新加工的金属接触后会导致腐蚀。因此,腐蚀是每位用户,也是水基金属加工液制造商必须面对的问题。干切削过程也会面对腐蚀问题,并不仅仅由水基金属加工液引起。引起金属表面腐蚀有许多种原因。
季节性腐蚀
       腐蚀可以发生在一年内的任何时候。一般来说,7~9月的温度和相对湿度较高,更容易发生腐蚀。干旱地区相对湿度较低,腐蚀情况就很少发生。

 

 手印腐蚀

      当工件接触人手后,就容易发生腐蚀。搬运过程中新机床和金属工件表面留下的手印,会导致腐蚀。这种情况普遍存在于皮肤呈酸性的人群,以及表面光洁度高的工件。使用手印中和剂能防止类似的手印腐蚀。

随着温度上升,包括腐蚀在内的化学反应速度就会更快。夏季高温和空气中的水分和氧气也是加速腐蚀的原因。

      当水分凝结在工件表面,就会形成电池的电解液。秋冬季节能提供防锈保护的加工液浓度,当湿度持续上升时,就不再提供有效的防锈保护。因此,适当的浓度调整非常必要。秋冬季节,浓度1:30(3.3%)已经足够;但湿热季节,浓度可能需要提高到1:25(4%),或者不再看到工件表面生锈为止。需要注意的是,提高中央槽系统的浓度,会导致泡沫和皮炎问题。金属加工液用户也可能需要增加防锈添加剂,这取决于金属加工液的种类、用户对化学品的限制、添加剂的有效性以及所使用的加工液。

 

 pH值

       pH值是金属加工液控制腐蚀的一个重要参数。超过9的高pH值,可以保护黑色金属,但对有色金属腐蚀防护不利,如:铝、黄铜和青铜。

水硬度会影响加工液的平衡,不同地理区域的水硬度是不同的,调节水硬度会优化加工液的表现性能。

     单机条件下如果pH值较低,最简单的解决方法是倾倒和清洗,然后按照推荐浓度加新鲜金属加工液。如果是加工黑色金属的中央槽系统,可以用适当添加剂,将pH值调整到8.8~9.2。如果pH值特别高,往往是金属加工液已经受到污染,需要倾倒和换新液。

污垢再循环

     金属加工液的金属微粒,往往被认为是“污垢”或“碎屑”。如果没有及时清理,碎屑会在工件表面堆积而形成电池,碎屑下面的金属往往会生锈。单机条件下,应及时排空-清洗-用清水冲洗,按照推荐浓度加新鲜金属加工液。



      通常水中的化学物质是积累的,会提高加工液的腐蚀程度。所有水包含离子,部分离子富有侵蚀性,会导致大部分金属腐蚀。水含有超过100×106的氯化物、超过100×106的硫化物,或50×106硝酸盐,这些离子被认为富有侵蚀性。氯化物、硫化物和硝酸盐破坏金属表面的防护层,导致腐蚀。持续加水会提高中央槽系统的氯化物、硫化物和硝酸盐含量。金属加工液使用时间越长,离子的侵蚀性更高。

     每种金属加工液的配方,都需要维持浓度来发挥“***点”。定期检测金属加工液浓度,可以避免加工性能和环境问题。

     如果用户怀疑水有侵蚀性时,可取样并通过全分析来确定。当中央槽系统的金属加工液被怀疑导致腐蚀,请取样并检测离子含量。当氯化物、硫化物和硝酸盐浓度超过可接受范围,可使用去离子水或者蒸馏水作为工艺用水,也可选择防腐蚀性能高的金属加工液。

 

      溶解在水中的固体,可以破坏金属加工液很多的渴望性能。最熟悉的例子就是“水硬度”,是由于钙和镁离子溶解在水中引起。

      二价离子和皂类、润湿剂和乳化剂反应所形成化合物,溶解度会降低。这种不溶解的成分,耗竭机床和工件防锈剂。硬水指的是含量超过250×106碳酸钙或者15“德国克”(德国硬度标准)。硬度越高,越容易产生腐蚀。

      电导率是另一个检测金属加工液中溶解离子的方法。高电导率增加了腐蚀、金属加工液的不稳定、残留物和其他问题。超过4MilliSiemens/cm被认为高电导率。


偏低的浓度


      在设计的范围内,金属加工液的成分才会发挥效率。如果浓度偏低,那么金属加工液的成分无法达到设计浓度效果。包括防锈抑制剂,也无法阻止新加工和磨削的工件腐蚀。

      应当经常或定期检测加工液的浓度,化学滴定法和折光仪是检测浓度的***方法,可以补加浓缩液来达到推荐浓度。对于单机,不应使用添加剂打破平衡,应当倾倒和换新液。

 

超长的工序时间

      通常来说,推荐浓度的金属加工液能提供的工序间防锈时间,最多是72小时。绝大多数的金属加工液的工序间防锈时间,随着金属材料(如高合金钢、铸铁等)的变化而变化。适当浓度下能接受的防锈时间,铸铁是48小时;高合金钢是72小时。如果防锈要求超过这些时间,推荐使用较长期的防锈添加剂。
腐蚀性气体

       金属加工过程完成后,工件进入储存期。此时发生腐蚀,很可能由腐蚀性的气体引起。热处理部门会排出腐蚀性烟雾,最有腐蚀性的成分之一是SO2烟雾,它能快速腐蚀工件表面;建筑粉尘也是导致金属表面快速腐蚀的因素。金属加工区域的通风是解决腐蚀性气体的最有效方法。去除腐蚀性烟雾,就可以解决由此产生的腐蚀问题。

双金属腐蚀
      双金属腐蚀,指加工过程中2种不同的金属,由于金属加工液存在(导电介质),相互接触发生电子转移而导致的腐蚀。可使用一种抑制双金属腐蚀性能更好的金属加工液,通常来说,矿物油含量更高的金属加工液,可避免这类腐蚀发生,如:增强乳化液。用防水油脂或塑料薄膜,也能阻断不同金属间的表面接触。

破乳
      当发生破乳现象时,由于乳化剂不稳定导致防锈添加剂失效,容易产生腐蚀。当乳化液外观象水一样或者分层,乳化剂可能已经失效或者被破坏。单机条件下,最简单的解决方法是倾倒旧金属加工液,用高效的机床清洗剂彻底清洗,然后用新鲜水漂洗,***按照推荐浓度加新鲜金属加工液

    乳化液不稳定或者破乳,往往是细菌含量过高引起。采取措施前,需要确认破乳的原因,这一点非常重要。处理中央槽系统时可能使用添加剂,如用乳化剂来重新乳化金属加工液。如果时间允许,请取样并送给金属加工液供应商做测试;如果时间不允许,可以在容器(如烧杯)内测试,来决定使用何种添加剂以及使用比例。