腐蚀与磨损

磨损腐蚀：在摩擦过程中伴有腐蚀作用的一种磨损。金属件表面在液体、气体或润滑剂中发生化学或电化学反应，形成较易被磨损或剥离

的腐蚀产物，在摩擦过程中腐蚀产物被剥离,暴露出的新的金属面又进入新的化学反应,如此交替出现腐蚀和磨损而使材料损失。腐蚀磨损的破坏作用大大超过单纯的腐蚀或磨损。一般金属洁净表面与空气接触后生成氧化膜，多数金属表面氧化膜的厚度为0.01微米。当磨损速度低于氧化膜厚度的增长速度时，氧化和磨损尚不相互促进，膜层可起保护作用。当磨损速度超过氧化速度，腐蚀磨损便变得剧烈。但氧化膜又不宜过厚，否则易于脆性断裂,形成硬的氧化物磨粒,使磨损加速。腐蚀磨损与环境、温度、滑动速度、载荷和润滑条件有关，相互关系极为复杂。如内燃机轴承在湿空气中容易生锈，在润滑剂中工作也常会出现腐蚀磨损。在特殊介质中工作的选矿机械和化工机械等的零件更常出现严重的腐蚀磨损。防止腐蚀磨损应从选材（如用不锈钢和耐蚀合金等）、表面保护处理、降低表面工作温度和选择适当的

润滑剂等入手。

腐蚀磨损是指摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损失现象，称为腐蚀磨损。腐蚀磨损通常是一种轻微磨损，但在一定条件下也可能转变为严重磨损。常见的腐蚀磨损有氧化磨损和特殊介质腐蚀磨损。

1．氧化磨损除金、铂等少数金属外，大多数金属表面都被氧化膜覆盖着，纯净金属瞬间即与空气中的氧起反应而生成单分子层的氧化膜，且膜的厚度逐渐增长，增长的速度随时间以指数规律减小，当形成的氧化膜被磨掉以后，又很快形成新的氧化膜，可见氧化磨损是由氧化和机械磨损两个作用相继进行的过程。同时应指出的是，一般情况下氧化膜能使金属表面免于粘着，氧化磨损一般要比粘着磨损缓慢，因而可以说氧化磨损能起到保护摩擦副的作用。

2.特殊介质腐蚀磨损在摩擦副与酸、碱、盐等特殊介质发生化学腐蚀的情况下而产生的磨损，称为殊殊介质腐蚀磨损。其磨损机理与氧化磨损相似，但磨损率较大，磨损痕迹较深。金属表面也可能与某些特殊介质起作用而生成耐磨性较好的保护膜。为了防止和减轻腐蚀磨损，可从表面处理工艺、润滑材料及添加剂的选择等方面采取措施。词条图册更多图册

表面疲劳，磨损

摩擦副两对偶表面作滚动或滚滑复合运动时，由于交变接触应力的作用，使表面材料疲劳断裂而形成点蚀或剥落的现象，称为表面疲劳磨损（或接触疲劳磨损）。

表面疲劳磨损

由于循环接触应力的作用，在摩擦副工作表面或表层内部形成裂纹并扩展使表层材料剥落的一种磨损。接触运动有滚动、滑动或滚动加滑动3种情况。表面疲劳磨损常发生在滚动轴承、齿轮以及钢轨与轮箍的接触面上。不论是点接触还是线接触，最大压应力都发生在零件的接触表面上，最大切应力则发生在表层内部离表面一定深度处。滚动接触时，在循环切应力影响下，裂纹容易从表层形成，并扩展到表面而使材料剥落，在零件表面形成麻点状凹坑，造成疲劳磨损。若伴有滑动接触，破坏的位置逐渐移近表面（见图）。由于材料不可能完全均匀,零件表面也不是完全平滑,材料有表面缺陷、夹杂物、孔隙、微裂纹和硬质点等原因，疲劳破坏的位置往往有所改变,裂纹有时从表面开始,有时从表层内开始。与表面连通的疲劳裂纹还会受到润滑油的楔入作用，使其加速扩展。减少表面疲劳磨损的措施首先在于提高材料的纯洁度，如限制非金属夹杂物的含量，规定基体组织和碳化物的均匀性等。表面应尽量光洁，避免刀痕式磨痕。在可能条件下，采取如渗碳和渗氮等表面强化工艺，以提高硬度。强化层必须有足够的厚度,心部要有足够的强度,并选用合适的润滑剂。这些措施都能减小表面疲劳磨损。

分析6063铝合金型材的表面腐蚀现象

导语：在6063铝合金建筑装饰型材的生产中，常会见到一些空心、半空心的，甚至是一些断面曲率较大的实心的挤压材，经过硫酸阳极氧化生产工艺处理后，其表面局部会出现一种沿纵向连续分布的，具有一定宽度的显示为粗糙不平(似梨皮状)的，清晰可见的闪烁晶粒状的。表面处理过程中，有时会发现在型材表面有不同程度的、无规则排列的点状暗灰色腐蚀点，这种腐蚀点与锌元素引起的腐蚀点其形状完全不一样，而且，在生产过程中是间断出现的。

前言：硅虽然是6063铝合金型材中不可缺少的主要成分，但是如果添加量不当，添加的硅没有完全和镁形成Mg2Si强化相，造成硅的偏析和游离，就会在表面处理过程中易出现硅引起的铝合金型材腐蚀现象。在生产中对主要合金组元和杂质以及工艺参数都要进行严格的控制，杜绝此类现象发生。

有些人认为其原因为操作者没有执行正确的表面处理工艺；槽液存在一些有害杂质离子；材质不好、夹杂太多。对此，分析如下。

1腐蚀点产生的原因分析

我们根据多年的生产经验和对铝合金型材生产中各工艺参数的考察，以及对操作者执行工艺情况的跟踪调查，认为产生该类型暗灰色腐蚀点的主要原因有下述几个方面：

(1)有时因为某些原因在熔铸过程中镁、硅的添加比例不各适，使ω(Mg)/ω(Si)在1.0～1.3范围内，比最佳比值1.73小很多(一般控制在1.3～1.5范围内)。这样，虽然镁、硅成分含量在规定(ω(Mg)=0.45%～0.9%，ω(Si)=0.2%～0.6%)范围内。但有部分富余硅存在，这部分富余硅除有少量硅以游离态存在外，在铝合金中同时会形成三元化合物。当ω(Si)<ω(Fe)时，形成较多的α(Al12Fe3Si)相，它是一种脆性化合物、当ω(Si)＞ω(Fe)时，则形成较多的β(Al9Fe2Si12)相，这是一种更脆的针状化合物，它的有害作用比α相更大，往往

使合金容易沿它断裂。这些在合金中形成的不溶性的杂质相或游离态杂质相往往聚集在晶界上，同时削弱晶界的强度和韧性[1-3]，成为耐蚀性最差的薄弱环节，腐蚀首先从该处产生。

(2)在熔炼过程中，虽然镁、硅的添加比例在标准规定的范围内，但有时由于搅拌不均匀和不充分，造成熔体中的硅分布不均匀，局部存在着富集区和贫乏区。因为硅在铝中的溶解度很小，共晶温度577℃时为1.65%，而室温时仅为0.05%，铸棒后也就产生了成分不均匀的现象，它直接反映到铝型材产品上，铝基体中存在少量游离态硅时，不仅降低合金的抗蚀性能，而且粗化合金的晶粒[4]。

(3)挤压时各工艺参数的控制，如棒坯预热温度过高，金属挤出流速、挤压时风冷强度、时效温度与保温时间等控制不当都易产生硅偏析和游离，使镁和硅没有完全成为Mg2Si相，而有部分游离硅存在。

2表面处理过程中的腐蚀现象

锌元素造成的腐蚀和硅元素引起的腐蚀在外观形态上有一些区别。锌造成的腐蚀点象雪花，沿晶界向外扩散，是有一定深度的坑[6,7]。而硅元素引起的腐蚀点象夹杂暗灰色点，沿晶界面没有向外扩散，也感觉不到深度.并且随着处理时间延长，数量越来越多，直到完全反应后才终止。这种暗灰色点通过延长腐蚀时间或退膜处理可基本上消除或减轻。

富余和游离硅多的6003铝合金型材在表面处理时出现下列现象：当把型材放入酸性槽(硫酸15%～20%)时，能明显地观察到在型材表面有很多小气泡，随着时间延长和槽液温度升高，反应速度越来越快，这表明原电池电化学腐蚀已经产生[5]。此时把型材从槽液中提出来观察，就会在型材表面上发现很多个与正常表面颜色不一样的点。继续进行以后的处理，如碱腐蚀、酸性中和出光及硫酸阳极氧化时，这种暗灰色腐蚀点就会暴露得更加明显和直观。

磨损是零部件失效的一种基本类型。通常意义上来讲，磨损是指零部件几何尺寸（体积）变小。

零部件失去原有设计所规定的功能称为失效。失效包括完全丧失原定功能；功能降低和有严重损伤或隐患，继续使用会失去可靠性及安全性和安全性。1、磨损的分lei

按照表面破坏机理特征，磨损可以分为磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等。前三种是磨损的基本类型，后两种只在某些特定条件下才会发生。

磨料磨损：物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩擦引起表面材料损失。

粘着磨损：摩擦副相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成接触面金属损耗。

表面疲劳磨损：两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失。

腐蚀磨损：零件表面在摩擦的过程中，表面金属与周围介质发生化学或电化学反应，因而出现的物质损失。

微动磨损：两接触表面间没有宏观相对运动，但在外界变动负荷影响下，有小振幅的相对振动（小于100μm），此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末，因此造成的磨损称为微动磨损2、表征材料磨损性能的参量为了反映零件的磨损，常常需要用一些参量来表征材料的磨损性能。常用的参量有以下几种：

(1)磨损量由于磨损引起的材料损失量称为磨损量，它可通过测量长度、体积或质量的变化而得到，并相应称它们为线磨损量、体积磨损量和质量磨损量。

(2)磨损率以单位时间内材料的磨损量表示，即磨损率I=dV /dt (V为磨损量,t为时间）。

(3)磨损度以单位滑移距离内材料的磨损量来表示，即磨损度E=dV/dL (L为滑移距离）。

(4)耐磨性指材料抵抗磨损的性能，它以规定摩擦条件下的磨损率或磨损度的倒数来表示，即耐磨性=dt/dV或dL/dV。

(5)相对耐磨性指在同样条件下，两种材料（通常其中一种是Pb-Sn合金标准试样）的耐磨性之比值，即相对耐磨性εw=ε试样／ε标样。 3.磨损失效过程

机械零件的磨损失效常经历一定的磨损阶段。图1a所示为典型的磨损过程曲线，图1b表示磨损过程曲线的斜率，即磨损率曲线。根据磨损率曲线，可以将磨损失效过程分为三个阶段。

(1)跑合磨损阶段（图中0a段）新的摩擦副在运行初期，由于对偶表面的表面粗糙度值较大，实际接触面积较小，接触点数少而多数接触点的面积又较大，接触点粘着严重，因此磨损率较大。但随着跑合的进行，表面微峰峰顶逐渐磨去，表面粗糙度值降低，实际接触面积增大，接触点数增多，磨损率降低，为稳定磨损阶段创造了条件。为了避免跑合磨损阶段损坏摩擦副，因此跑合磨损阶段多采取在空车或低负荷下进行；为了缩短跑合时间，也可采用含添加剂和固体润滑剂的润滑材料，在一定负荷和较高速度下进行跑合。跑合结束后，应进行清洗并换上新的润滑材料。

(2)稳定磨损阶段（图中ab段）这一阶段磨损缓慢且稳定，磨损率保持基本不变，属正常工作阶段，图中相应的横坐标就是摩擦副的耐磨寿命。

(3)剧烈磨损阶段（图中bc段）经过长时间的稳定磨损后，由于摩擦副对偶表面间的间隙和表面形貌的改变以及表层的疲劳，其磨损率急剧增大，使机械效率下降、精度丧失、产生异常振动和噪声、摩擦副温度迅速升高，最终导致摩擦副完全失效。