钢球锈蚀探因及预防
2014-02-13
摘 要：本文结合钢球腐蚀原理及生产特点，分析钢球锈蚀常见原因，并探讨了钢球在制品及成品防锈管理要点。
关键词：锈蚀；清洗；脱水；涂油
1 前言
锈蚀是钢球常见且严重的质量问题之一，易导致批量质量事故。锈蚀可引起钢球其他质量指标的不合格，如导致钢球单粒振动值的升高，改变钢球的几何精度，降低钢球表面粗糙度，合套之后直接影响轴承使用性能，如产生异音、降低使用寿命等。在一定条件下，锈蚀一经产生便会不断进行下去，如不及时发现可整批锈掉，严重时要改制甚至报废，而返工、返修、改制则大幅增加钢球的加工成本。
2 钢球锈蚀原因分析
钢球的材料一般是轴承钢等，在常温下，其发生锈蚀的形式主要是大气腐蚀，钢球中成分为Fe3C的渗碳体与铁素体构成了腐蚀电池的两极，当钢球表面吸附水份，形成一定厚度的水膜时，由于水膜中含有O和杂质离子，就形成了电化学腐蚀所必需的电解质溶液，其电极反应方程式如下：
关键词：锈蚀；清洗；脱水；涂油
1 前言
锈蚀是钢球常见且严重的质量问题之一，易导致批量质量事故。锈蚀可引起钢球其他质量指标的不合格，如导致钢球单粒振动值的升高，改变钢球的几何精度，降低钢球表面粗糙度，合套之后直接影响轴承使用性能，如产生异音、降低使用寿命等。在一定条件下，锈蚀一经产生便会不断进行下去，如不及时发现可整批锈掉，严重时要改制甚至报废，而返工、返修、改制则大幅增加钢球的加工成本。
2 钢球锈蚀原因分析
钢球的材料一般是轴承钢等，在常温下，其发生锈蚀的形式主要是大气腐蚀，钢球中成分为Fe3C的渗碳体与铁素体构成了腐蚀电池的两极，当钢球表面吸附水份，形成一定厚度的水膜时，由于水膜中含有O和杂质离子，就形成了电化学腐蚀所必需的电解质溶液，其电极反应方程式如下：
在钢球发生锈蚀的过程中，水是大主因，因水会溶入微量的氧，水与钢球接触时会电离出微量的H+与OH-，这就会有大气腐蚀产生，当水中渗入杂质时，会增加水中H+与OH-电离量，当球表面水膜厚度达到一定程度，溶量O2也达到Z大，腐蚀速度会达到Z大。
在钢球生产中，主要的锈蚀事故常发生在成品包装后，不满一年的防锈期内，笔者结合多年的质量管理经验，认为主要由两大原因造成：
2.1 防锈油的问题——常与钢球批量锈蚀密切相关
防锈油一般由基础油及多种具有缓蚀作用的添加剂组成。成品钢球涂覆防锈油后，防锈油中的基础油将清洗后的球与水、空气隔绝开，缓蚀剂则均匀且紧密的附着在球上，起到减缓腐蚀进程的作用。实际使用过程中，常会遇到有杂质或分层现象的劣质防锈油。杂质和分层是防锈油Z常见的质量问题，杂质是致锈的一大因素，由于石油的某些成份在提炼过程中出现的问题，如石油磺酸钡，其纯净度很大程度上就取决于馏分过程；而分层现象是由于添加在油中的主要缓蚀剂成分羊毛脂镁皂具有遇水分层性质造成，通常称为油基不稳定，表现为用时感觉粘稠，因此，如发现分层，常常说明该防锈油中含水过量，而水正是防锈之大敌。
此外，因价格利益等因素导致防锈油生产商不按正常配方生产，提供给用户的技术指标常比行业标准宽松。
2.2 清洗、脱水、涂油问题——常与钢球不同锈蚀程度相关
清洗不干净，附着在球上的杂质吸附水分，致使脱水不净，防锈油不能隔离球与水的接触，从而导致锈蚀。造成钢球清洗不净的原因：一是钢球在研磨过程中，会产生铁屑油泥、磨料、活性成分等杂质，随着使用时间延长，循环使用的磨液夹带着铁屑油泥会愈来愈多，愈来愈细腻，对钢球的附着力会愈来愈强，造成钢球难以清洗干净；二是在清洗过程中，不规范的清洗方法，大规格与小规格球由于使用同样的清洗方法，在搓洗相同的距离情况下，球愈小，其周长愈短，球面清洗的次数也就愈多，去污效果也会愈好导致钢球的清洁程度不同，这就会使腐蚀出现轻重缓急现象及不同的锈蚀形状。杂质导致的锈蚀常与清洗前脏物粘附形状相似，粘附在球上的杂质不仅阻止缓蚀剂与球的接触，并且有些杂质有吸水作用，并改变水份的不均匀分布，从而导致钢球生锈。
脱水、涂油问题主要是脱水不彻底、涂油不均匀，主要原因一是不规范的脱水、涂油操作，如脱水、涂油时间不够，或未上下窜动料箱使球与球之间、球与料箱之间未充分浸润脱水油、防锈油，导致脱水不干净、涂油不均匀；二是脱水油、防锈油连续使用时间过长，导致脱水油、防锈油累积水量愈来愈多，脱水、防锈性能下降。
以下是几种常见钢球锈蚀的表现特征：
圆点状锈蚀：锈蚀主要为圆点状棕黄色锈蚀，在显微镜下为云彩状。
碰擦伤状锈：有碰擦伤处形成棕黄色锈蚀，其锈蚀形状与碰擦划形状一致，常有一定深度。
半月状锈：为红褐色，在显微镜下呈黑色乱弧线状，并且弧线边缘比中心锈蚀颜色浅，这是由于由于水膜厚薄不均，造成溶入的O浓度差异造成，称为氧浓差异充气腐蚀。
3 钢球生产过程中的防锈管理
搞好钢球防锈管理工作，首先要学习金属防腐基础理论知识，并深入细致的了解钢球加工知识，在此基础上，组织专班，制定一套严密完整、科学合理的防锈工艺规程，组织相关人员学习，并监督执行。
3.1 防锈材料的进货管理
保证防锈材料的质量是防锈的前提，脱水油、防锈油是Z重要的防锈物资。一应调整采购观念，树立质量意识，在比质的基础上比价，没有质量保证的低价，不是降低而是增加生产成本，应在全面了解供应厂家的基础上确定可靠供方，签订严格的质保协议，认真考察供方质保能力；二应加强防锈材料的进货检验。应有明确的质保书，及时留样，观察其分层、沉淀、杂质、颜色，嗅阐气味，用PH试纸测定酸碱度，若有条件，可针对一些易出质量问题的关键项目购置必要的检验设施，实行检验；三应加强防锈材料的仓贮管理。应改善仓贮条件，要密封放置在通风、干燥、洁净的环境里，严禁暴晒、淋雨、积水，确保在有效期内使用防锈材料。
3.2 工序间的防锈管理
钢球在加工过程中会产生锈蚀，主要是在制品存放过久、未按规定进行防锈、防锈水配制不当、与雨水接触等因素造成。
一是应严格按工艺要求配制防锈液，使用时要及时根据PH试纸测试结果添加补充亚钠等防锈材料；二是确保每盘工序完工球都按规定进行了防锈处理，高温梅雨季节里，减少在制品与雨水的接触，存放时间较长的应增加防锈频次，同时做好生产工序衔接调度，防止在制品积压周转期过长。
3.3 成品的清洗、脱水、涂油
清洗、脱水、涂油之后的钢球停止加工，并要保持一年以上不生锈，是防锈的关键所在。
确保清洗质量，防止杂质致锈。一是下球后要及时清洗，间隔时间不能太长，清洗前应有预浸洗，即浸泡在煤油中上下窜动，先去除一部分污物，可大大降低后面清洗的压力。二是清洗剂中应添加脱水剂及表面活性剂，以增强去污能力，清洗液应不断采取过滤、沉淀措施，再循环使用。三是清洗时禁止裸手清洗钢球，防止汗液混入。搓洗应在喷洗处进行，用一定的力度和手法技巧，确保钢球面面俱到。四是为确保清洗质量，应至少为两道以上清洗，上道清洗完毕应沥干，使污物尽量留在上道，保证下道清洗液更洁净，有条件的可采用超声波辅助清洗。
确保钢球干燥脱水，涂油均匀，防止水分致锈。一是加强脱水油、防锈油的积水及污物的排放过滤，每天至少用前排放底下的污水一次，根据积水排放量或根据脱水防锈盘数定期进行补充更换，更换时应将下道剩余脱水油、防锈油全部补充至上道，下道全部换新油，新油用前用过滤网过滤一次杂质。二是应至少两道以上脱水、防锈操作，每道中间要注意上下窜动，以便脱水油或防锈油在球与球、球与料箱的接触处充分浸润，脱水时间、防锈时间、沥干时间要保证，沥干可确保上道尽量少带入下道脱水油或防锈油。在脱水油不能保证脱水质量时应考虑烘干措施。
其它注意事项包括，包装应使用聚乙烯塑料袋，包球时严禁裸手触球，并确保袋口密封好，成品仓贮保证干燥通风，发货力求先进先出，超过保质期的的球，或梅雨高温季节，加强抽检，发现锈蚀及时处理。
概括起来，防锈管理，只要严格把关，合理使用，就会Z大限度地预防锈蚀的产生。
在钢球生产中，主要的锈蚀事故常发生在成品包装后，不满一年的防锈期内，笔者结合多年的质量管理经验，认为主要由两大原因造成：
2.1 防锈油的问题——常与钢球批量锈蚀密切相关
防锈油一般由基础油及多种具有缓蚀作用的添加剂组成。成品钢球涂覆防锈油后，防锈油中的基础油将清洗后的球与水、空气隔绝开，缓蚀剂则均匀且紧密的附着在球上，起到减缓腐蚀进程的作用。实际使用过程中，常会遇到有杂质或分层现象的劣质防锈油。杂质和分层是防锈油Z常见的质量问题，杂质是致锈的一大因素，由于石油的某些成份在提炼过程中出现的问题，如石油磺酸钡，其纯净度很大程度上就取决于馏分过程；而分层现象是由于添加在油中的主要缓蚀剂成分羊毛脂镁皂具有遇水分层性质造成，通常称为油基不稳定，表现为用时感觉粘稠，因此，如发现分层，常常说明该防锈油中含水过量，而水正是防锈之大敌。
此外，因价格利益等因素导致防锈油生产商不按正常配方生产，提供给用户的技术指标常比行业标准宽松。
2.2 清洗、脱水、涂油问题——常与钢球不同锈蚀程度相关
清洗不干净，附着在球上的杂质吸附水分，致使脱水不净，防锈油不能隔离球与水的接触，从而导致锈蚀。造成钢球清洗不净的原因：一是钢球在研磨过程中，会产生铁屑油泥、磨料、活性成分等杂质，随着使用时间延长，循环使用的磨液夹带着铁屑油泥会愈来愈多，愈来愈细腻，对钢球的附着力会愈来愈强，造成钢球难以清洗干净；二是在清洗过程中，不规范的清洗方法，大规格与小规格球由于使用同样的清洗方法，在搓洗相同的距离情况下，球愈小，其周长愈短，球面清洗的次数也就愈多，去污效果也会愈好导致钢球的清洁程度不同，这就会使腐蚀出现轻重缓急现象及不同的锈蚀形状。杂质导致的锈蚀常与清洗前脏物粘附形状相似，粘附在球上的杂质不仅阻止缓蚀剂与球的接触，并且有些杂质有吸水作用，并改变水份的不均匀分布，从而导致钢球生锈。
脱水、涂油问题主要是脱水不彻底、涂油不均匀，主要原因一是不规范的脱水、涂油操作，如脱水、涂油时间不够，或未上下窜动料箱使球与球之间、球与料箱之间未充分浸润脱水油、防锈油，导致脱水不干净、涂油不均匀；二是脱水油、防锈油连续使用时间过长，导致脱水油、防锈油累积水量愈来愈多，脱水、防锈性能下降。
以下是几种常见钢球锈蚀的表现特征：
圆点状锈蚀：锈蚀主要为圆点状棕黄色锈蚀，在显微镜下为云彩状。
碰擦伤状锈：有碰擦伤处形成棕黄色锈蚀，其锈蚀形状与碰擦划形状一致，常有一定深度。
半月状锈：为红褐色，在显微镜下呈黑色乱弧线状，并且弧线边缘比中心锈蚀颜色浅，这是由于由于水膜厚薄不均，造成溶入的O浓度差异造成，称为氧浓差异充气腐蚀。
3 钢球生产过程中的防锈管理
搞好钢球防锈管理工作，首先要学习金属防腐基础理论知识，并深入细致的了解钢球加工知识，在此基础上，组织专班，制定一套严密完整、科学合理的防锈工艺规程，组织相关人员学习，并监督执行。
3.1 防锈材料的进货管理
保证防锈材料的质量是防锈的前提，脱水油、防锈油是Z重要的防锈物资。一应调整采购观念，树立质量意识，在比质的基础上比价，没有质量保证的低价，不是降低而是增加生产成本，应在全面了解供应厂家的基础上确定可靠供方，签订严格的质保协议，认真考察供方质保能力；二应加强防锈材料的进货检验。应有明确的质保书，及时留样，观察其分层、沉淀、杂质、颜色，嗅阐气味，用PH试纸测定酸碱度，若有条件，可针对一些易出质量问题的关键项目购置必要的检验设施，实行检验；三应加强防锈材料的仓贮管理。应改善仓贮条件，要密封放置在通风、干燥、洁净的环境里，严禁暴晒、淋雨、积水，确保在有效期内使用防锈材料。
3.2 工序间的防锈管理
钢球在加工过程中会产生锈蚀，主要是在制品存放过久、未按规定进行防锈、防锈水配制不当、与雨水接触等因素造成。
一是应严格按工艺要求配制防锈液，使用时要及时根据PH试纸测试结果添加补充亚钠等防锈材料；二是确保每盘工序完工球都按规定进行了防锈处理，高温梅雨季节里，减少在制品与雨水的接触，存放时间较长的应增加防锈频次，同时做好生产工序衔接调度，防止在制品积压周转期过长。
3.3 成品的清洗、脱水、涂油
清洗、脱水、涂油之后的钢球停止加工，并要保持一年以上不生锈，是防锈的关键所在。
确保清洗质量，防止杂质致锈。一是下球后要及时清洗，间隔时间不能太长，清洗前应有预浸洗，即浸泡在煤油中上下窜动，先去除一部分污物，可大大降低后面清洗的压力。二是清洗剂中应添加脱水剂及表面活性剂，以增强去污能力，清洗液应不断采取过滤、沉淀措施，再循环使用。三是清洗时禁止裸手清洗钢球，防止汗液混入。搓洗应在喷洗处进行，用一定的力度和手法技巧，确保钢球面面俱到。四是为确保清洗质量，应至少为两道以上清洗，上道清洗完毕应沥干，使污物尽量留在上道，保证下道清洗液更洁净，有条件的可采用超声波辅助清洗。
确保钢球干燥脱水，涂油均匀，防止水分致锈。一是加强脱水油、防锈油的积水及污物的排放过滤，每天至少用前排放底下的污水一次，根据积水排放量或根据脱水防锈盘数定期进行补充更换，更换时应将下道剩余脱水油、防锈油全部补充至上道，下道全部换新油，新油用前用过滤网过滤一次杂质。二是应至少两道以上脱水、防锈操作，每道中间要注意上下窜动，以便脱水油或防锈油在球与球、球与料箱的接触处充分浸润，脱水时间、防锈时间、沥干时间要保证，沥干可确保上道尽量少带入下道脱水油或防锈油。在脱水油不能保证脱水质量时应考虑烘干措施。
其它注意事项包括，包装应使用聚乙烯塑料袋，包球时严禁裸手触球，并确保袋口密封好，成品仓贮保证干燥通风，发货力求先进先出，超过保质期的的球，或梅雨高温季节，加强抽检，发现锈蚀及时处理。
概括起来，防锈管理，只要严格把关，合理使用，就会Z大限度地预防锈蚀的产生。
