氣相防銹劑在牽引電機制造過程中的應用

馬廣強，毛曉軍，郭四洲，阮紅梅

（1.南車株洲電機有限公司，株洲 412001；2.中國電器科學研究院有限公司工業產品環境適應性國家重點實驗室，廣州 510663）

前言

電機生產制造過程中，機座鐵心、硅鋼片切口及加工零配件常因放置時間較長或保護不當而易生銹，尤其是在梅雨季節更為嚴重。生銹后，除銹難、耗時長；硅鋼片一般堆疊放置，采用傳統方式防銹勞動強度大、存在死角，機座等大型結構復雜件也存在同樣問題；另外硅鋼片等材料后續還需要進行表面涂漆等工藝，為保證油漆的效果，防銹劑應具備如下性能要求[1,2]：

1）防銹防腐蝕要求：必須有良好的防銹性能，在電機的制造過程中，能有效地防止零配件生銹。

2）水置換性要求：根據我公司以往情況，在梅雨等潮濕季節工件銹蝕嚴重，因此對防銹劑的水置換性提出了很高的要求。當帶有防銹劑的金屬表面上有水分時，防銹劑能將水從金屬表面排除而形成一層保護膜，能在高濕環境中有效保護工件不被腐蝕[3]。

3）工藝適應性及可清潔性要求：考慮到后續的涂漆工藝，防銹劑在清洗后（能達到免清洗更好）必須保證不影響下道工序的實施，不對油漆的噴涂產生影響。

4）可操作性要求：目前公司防銹工藝有霧化噴涂和人工涂刷，為適應工藝要求，防銹劑的使用應可噴涂、可涂刷，或更簡便，以降低人工成本，提高工作效率。

5）通用性要求：能適用于不同產品、不同狀態下的防銹。

針對上述問題及要求，項目組經過調研得知，目前氣相防銹方法較適合[4,5]。因此本文將通過防銹性能試驗（濕熱試驗）、防銹理化性能試驗、實際產品驗證試驗研究了可剝離塑膠氣霧劑（Y1）、氣相防銹粉（Y2）、快干型防銹油（F1）、氣相防銹劑（F2）四種氣相防銹劑對牽引電機產品材料的防銹效果。為牽引電機產品工序過程中的防銹尋找出合適的氣相防銹劑。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

根據實際情況，試驗采用尺寸規格為120mm×50mm×0.5mm的牽引電機用硅鋼片，并用特殊拋光技術進行表面拋光處理（去除涂層），模擬切口狀態。各試驗樣片具體處理要求如下：

1）防銹性能試驗試片

取硅鋼片試片15片，在左上角打鋼印編號（1-15號）。將其按表1方式分組并處理，防銹劑的用量及使用方式按照廠家要求執行。

2）防銹理化性能試片

表1 防銹性能實驗試樣編號

表2 理化性能實驗試件編號

取硅鋼片試片20片，在左下角打鋼印編號（1-20號），將其按表2分組并處理，其中編號為1-4號試件先不進行拋光處理，5-20號試件表面拋光處理。防銹劑的用量及使用方式按 照要求執行。

1.2 實驗方法

目前，對氣相防銹材料防銹性能的評價主要依據試驗室加速試驗，如靜態（動態）氣相緩蝕能力試驗、濕熱試驗等[6]。為達到對防銹劑的特殊要求，項目組將從以下幾個角度著手對氣相防銹劑進行驗證研究：

1）防銹性能試驗——研究氣相防銹劑的防銹防腐蝕性能和水置換性；

2）防銹理化性能試驗——研究氣相防銹劑的工藝適應性及可洗性；

3）應用驗證——驗證氣相防銹劑的實際效果。

1.2.1 防銹性能試驗

對于地處夏季濕熱的環境特點，零配件在工序間存放過程中并未經歷海鹽粒子等較為苛刻的腐蝕環境。因此，參考標準GB/T 2423.3-2006《電工電子產品基本環境試驗規程試驗Ca：恒定濕熱試驗方法》進行濕熱試驗,步驟如下：

1）將表1中的5組試件放入濕熱加速爐進行濕熱試驗，試驗條件：溫度：40℃，濕度：98%；

2）定期對硅鋼片試件生銹情況進行對比記錄；

3）記錄各組開始生銹時間；若均無生銹現象，則繼續進行試驗，直至出現銹蝕為止；

4）比較各組銹蝕程度，判定其防銹性能。

1.2.2 防銹理化性能試驗

為使防銹成分充分揮發，使得其在產品表面形成保護膜，同時模擬實際生產中平均存放時間，將表2中的試件在現場環境下放置10天。將1-20號試件按照表2中備注要求分別進行處理后，依照噴涂工藝的相關要求對各試樣依次噴涂環氧云母底漆（RAL3012）、面漆RAL7022，待漆膜完全穩定后，再對其進行漆膜厚度及漆膜附著力檢測。

2 結果與討論

2.1 四種氣相防銹劑對牽引電機硅鋼片的防銹性能

圖1顯示了濕熱試驗前各組試件的表面形貌，其中A組在試驗開始10小時出現銹點。

圖2顯示了濕熱試驗進行48h后的各組試件的表面形貌，與圖1 濕熱試驗前的表面形貌相比，明顯可以看出A組出現變色，B組 表面的防銹膜出現龜裂，C組氣相表面出現大量的白色點，這可能是因為實驗過程B組并非完全密封，會有水汽進入，水汽使得氣相防銹粉凝結。D組和E組均未發生明顯的變化。

圖1 濕熱試驗前的各組試件的表面形貌

圖2 濕熱試驗進行48h后的各組試件的表面形貌

圖3 濕熱試驗進行15d各組試件的表面形貌

隨著濕熱試驗時間的延長，五組試樣各自表現出來的差異更加明顯，濕熱試驗進行104h（4d左右）后，A組出現明顯的銹蝕點，B組防銹膜顏色加深，變成棕褐色，C組由原來的大量小白點，轉變成大區域的白色，可能是隨著濕熱試驗進行的時間延長，試驗接觸的水汽越大，表面氣相防銹粉吸潮更嚴重引起的。D組出現輕微變色，無其他明顯變化，E組仍未出現明顯的變化。

濕熱試驗進行15d后，各組試樣表面形貌如圖3所示。A組試樣表面出現大量的銹蝕點，B組防銹膜顏色未發生明顯變化，去除防銹膜后發現硅鋼片未出現銹跡，C組氣相防銹粉吸潮現象更加嚴重。D組出現少量銹蝕點，這可能與試驗前處理防銹油涂抹不均勻，出現部分漏涂點有關，E組出現輕微的變色，這可能是因為實驗過程E組并非完全密封，會有水汽進入，隨著濕熱試驗進行的時間延長，水汽聚集越多 成為明水，明水使得E組試樣表面氣相防銹劑膜變色。

表3 濕熱試驗結果及分析

將五組不同處理方式下的硅鋼片進行濕熱試驗15天，結果表明不同的氣相防銹劑的防銹效果不同，防銹機理也各不相同，現將五組試樣的濕熱試驗結果及分析總結表3所示。

試件在無任何防銹措施的情況下，很快出現銹蝕現象。根據以上試驗數據，僅從防銹性能比較，從高到低依次為Y1/F2 、F1、Y2，其中Y1因可操作性差，不建議使用；Y2不可長時間與明水接觸，適用于短期防銹的產品；F1適用于中期防銹的產品，在涂刷時應注意涂抹均勻，不可漏涂；而F2配合密封袋的使用，適用于長期防銹的產品。

2.2 四種氣相防銹劑對牽引電機硅鋼片的防銹理化性能

根據防銹理化性能試驗要求對各組試樣進行處理后，取各組中未清洗試件（No3、7、11、15、19）進行漆膜附著力測試，測試后試樣表明形貌如圖4所示。

漆膜附著力測試結果如表4所示。按國標GB/T 9286-1988相關規定，漆膜附著力在前三級的為合格。C、D、E組試件通過相應的防銹處理后，均在現場環境放置超過10天，且表面帶有部分異物未清洗，但直接做漆膜測試，結果均合格。依據此結果，各組中防銹后經過清洗干凈的試件不需再進行理化試驗，從該驗 證試驗可知，C、D、E組試件經過相應的氣相防銹后，無論是否清洗，對產品后續工序的漆膜厚度、附著力無影響。

圖4 附著力檢測

表4 附著力測試結果

說明：A組為新試件，直接涂漆后，漆膜附著力最好。B組中防銹后未清洗試件幾乎無漆膜附著力（B組氣霧劑需要撕掉涂層，試驗過程中，涂層難以完整撕掉，有較多殘留影響油漆效果）；C、D、E組中防銹后未清洗試件，直接涂漆后，漆膜附著力均在前三級（0、1、2）。

2.3 氣相防銹劑F2對牽引電機制造過程中易生銹工序的防銹效果

通過前面兩項試驗，可以發現氣相防銹劑F2對牽引電機產品材料有著較好的防銹效果，為了進一步驗證其對實際產品防銹性能，我們對現場工序進行梳理，有針對性的對易生銹工序進行研究驗證，從而尋找出合適的防銹劑產品，完善我公司的防銹方案。

電機硅鋼片原材料切口等部位容易銹蝕。我公司自制件及外購成品均未作相關防護，導致部分產品成批生銹報廢，給公司造成了不必要的損失。如今在硅鋼片防塵包裝的基礎上添加氣相防銹劑（F2）對其進行防銹，可以很好的解決問題。

工裝、模具長期不使用時表面漆破損處或不能油漆的地方常會發生銹蝕，影響使用效果，因此需采取相應的防護措施。傳統黃油防銹，勞動強度大，且再次使用時需清洗。現采用普通防水防塵塑料袋包裝并放置氣相防銹劑（F2），效果顯著。

我公司廠區環境特點主要為夏季濕熱，對于梅雨季節或需較長時間防銹的電機大型配件及成品，傳統的防銹劑方法遠不能滿足要求，現用普通防水防塵塑料袋密封并放置氣相防銹劑（F2），防銹期超過200多天，效果顯著。

3 結論

本文采用防銹性能試驗、防銹理化性能試驗對四種防銹劑的防銹效果進行相關測試，并對氣相防銹劑F2在電機產品實際應用中的防銹效果進行了驗證，得出如下結論：

1）氣相防銹劑（F2）的防銹效果最好，配合密封袋的使用，操作方便，無需清洗表面殘留防銹劑，理化性能滿足要求，在高濕環境下防銹效果尤為突出，適用于防銹要求在半年以上的長期防銹產品。

2）快干防銹油（F1）的防銹效果次之，防銹后也可不清洗，理化性能滿足要求，但在涂刷時應注意涂抹均勻，不可漏涂，適用于中短期防銹的產品（3個月以內）。

3）氣相防銹粉(Y2)的防銹效果最短，配合密封袋的使用，操作方便，無需清洗表面殘留防銹劑，理化性能滿足要求，但由于粉劑不可長時間與明水接觸，因此，適用于短期防銹的產品（如防銹期低于30天以內）。

4）可剝離塑膠氣霧劑（Y1）雖然防銹效果好，但因理化性能差，且防銹后操作不便，不建議使用。

[1] 薛衛國, 徐寧．我國防銹油的現狀[J]．潤滑油與燃料, 2006, 16(2):11-14．

[2] 李晶,郭開智,雷永豪．淺析金屬零件的銹蝕與防銹[J]．科技向導,2011,(03):170-172．

[3] 毛曉軍,馮皓等. 牽引電機轉子制作過程中轉軸表面腐蝕原因分析[J]．環境技術, 2011(06):9-11．

[4] 熊小勇. 復合型氣相防銹母粒的研制[J]．塑料科技, 2011(02):70-72．

[5] 張大全,陳雪,朱瑞佳等. 蒙脫土改性氣相緩蝕劑的制備及性能研究[J]．材料保護, 2008,41(02):57-59．

[6] 天華化工機械及自動化研究設計院. 腐蝕與防護手冊[M]. 北京:化學工業出版社, 1967: 30-31．