氣相防銹劑在牽引電機(jī)制造過程中的應(yīng)用

馬廣強(qiáng)，毛曉軍，郭四洲，阮紅梅

（1.南車株洲電機(jī)有限公司，株洲 412001；2.中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510663）

前言

電機(jī)生產(chǎn)制造過程中，機(jī)座鐵心、硅鋼片切口及加工零配件常因放置時(shí)間較長(zhǎng)或保護(hù)不當(dāng)而易生銹，尤其是在梅雨季節(jié)更為嚴(yán)重。生銹后，除銹難、耗時(shí)長(zhǎng)；硅鋼片一般堆疊放置，采用傳統(tǒng)方式防銹勞動(dòng)強(qiáng)度大、存在死角，機(jī)座等大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜件也存在同樣問題；另外硅鋼片等材料后續(xù)還需要進(jìn)行表面涂漆等工藝，為保證油漆的效果，防銹劑應(yīng)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(jī)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(jù)我公司以往情況，在梅雨等潮濕季節(jié)工件銹蝕嚴(yán)重，因此對(duì)防銹劑的水置換性提出了很高的要求。當(dāng)帶有防銹劑的金屬表面上有水分時(shí)，防銹劑能將水從金屬表面排除而形成一層保護(hù)膜，能在高濕環(huán)境中有效保護(hù)工件不被腐蝕[3]。

3）工藝適應(yīng)性及可清潔性要求：考慮到后續(xù)的涂漆工藝，防銹劑在清洗后（能達(dá)到免清洗更好）必須保證不影響下道工序的實(shí)施，不對(duì)油漆的噴涂產(chǎn)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(yīng)工藝要求，防銹劑的使用應(yīng)可噴涂、可涂刷，或更簡(jiǎn)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(chǎn)品、不同狀態(tài)下的防銹。

針對(duì)上述問題及要求，項(xiàng)目組經(jīng)過調(diào)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(yàn)（濕熱試驗(yàn)）、防銹理化性能試驗(yàn)、實(shí)際產(chǎn)品驗(yàn)證試驗(yàn)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(duì)牽引電機(jī)產(chǎn)品材料的防銹效果。為牽引電機(jī)產(chǎn)品工序過程中的防銹尋找出合適的氣相防銹劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

根據(jù)實(shí)際情況，試驗(yàn)采用尺寸規(guī)格為120mm×50mm×0.5mm的牽引電機(jī)用硅鋼片，并用特殊拋光技術(shù)進(jìn)行表面拋光處理（去除涂層），模擬切口狀態(tài)。各試驗(yàn)樣片具體處理要求如下：

1）防銹性能試驗(yàn)試片

取硅鋼片試片15片，在左上角打鋼印編號(hào)（1-15號(hào)）。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(zhí)行。

2）防銹理化性能試片

表1 防銹性能實(shí)驗(yàn)試樣編號(hào)

表2 理化性能實(shí)驗(yàn)試件編號(hào)

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

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

目前，對(duì)氣相防銹材料防銹性能的評(píng)價(jià)主要依據(jù)試驗(yàn)室加速試驗(yàn)，如靜態(tài)（動(dòng)態(tài)）氣相緩蝕能力試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)等[6]。為達(dá)到對(duì)防銹劑的特殊要求，項(xiàng)目組將從以下幾個(gè)角度著手對(duì)氣相防銹劑進(jìn)行驗(yàn)證研究：

1）防銹性能試驗(yàn)——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(yàn)——研究氣相防銹劑的工藝適應(yīng)性及可洗性；

3）應(yīng)用驗(yàn)證——驗(yàn)證氣相防銹劑的實(shí)際效果。

1.2.1 防銹性能試驗(yàn)

對(duì)于地處夏季濕熱的環(huán)境特點(diǎn)，零配件在工序間存放過程中并未經(jīng)歷海鹽粒子等較為苛刻的腐蝕環(huán)境。因此，參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2423.3-2006《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)Ca：恒定濕熱試驗(yàn)方法》進(jìn)行濕熱試驗(yàn),步驟如下：

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

2）定期對(duì)硅鋼片試件生銹情況進(jìn)行對(duì)比記錄；

3）記錄各組開始生銹時(shí)間；若均無生銹現(xiàn)象，則繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直至出現(xiàn)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(yàn)

為使防銹成分充分揮發(fā)，使得其在產(chǎn)品表面形成保護(hù)膜，同時(shí)模擬實(shí)際生產(chǎn)中平均存放時(shí)間，將表2中的試件在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下放置10天。將1-20號(hào)試件按照表2中備注要求分別進(jìn)行處理后，依照噴涂工藝的相關(guān)要求對(duì)各試樣依次噴涂環(huán)氧云母底漆（RAL3012）、面漆RAL7022，待漆膜完全穩(wěn)定后，再對(duì)其進(jìn)行漆膜厚度及漆膜附著力檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 四種氣相防銹劑對(duì)牽引電機(jī)硅鋼片的防銹性能

圖1顯示了濕熱試驗(yàn)前各組試件的表面形貌，其中A組在試驗(yàn)開始10小時(shí)出現(xiàn)銹點(diǎn)。

圖2顯示了濕熱試驗(yàn)進(jìn)行48h后的各組試件的表面形貌，與圖1 濕熱試驗(yàn)前的表面形貌相比，明顯可以看出A組出現(xiàn)變色，B組 表面的防銹膜出現(xiàn)龜裂，C組氣相表面出現(xiàn)大量的白色點(diǎn)，這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程B組并非完全密封，會(huì)有水汽進(jìn)入，水汽使得氣相防銹粉凝結(jié)。D組和E組均未發(fā)生明顯的變化。

圖1 濕熱試驗(yàn)前的各組試件的表面形貌

圖2 濕熱試驗(yàn)進(jìn)行48h后的各組試件的表面形貌

圖3 濕熱試驗(yàn)進(jìn)行15d各組試件的表面形貌

隨著濕熱試驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，五組試樣各自表現(xiàn)出來的差異更加明顯，濕熱試驗(yàn)進(jìn)行104h（4d左右）后，A組出現(xiàn)明顯的銹蝕點(diǎn)，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(diǎn)，轉(zhuǎn)變成大區(qū)域的白色，可能是隨著濕熱試驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間延長(zhǎng)，試驗(yàn)接觸的水汽越大，表面氣相防銹粉吸潮更嚴(yán)重引起的。D組出現(xiàn)輕微變色，無其他明顯變化，E組仍未出現(xiàn)明顯的變化。

濕熱試驗(yàn)進(jìn)行15d后，各組試樣表面形貌如圖3所示。A組試樣表面出現(xiàn)大量的銹蝕點(diǎn)，B組防銹膜顏色未發(fā)生明顯變化，去除防銹膜后發(fā)現(xiàn)硅鋼片未出現(xiàn)銹跡，C組氣相防銹粉吸潮現(xiàn)象更加嚴(yán)重。D組出現(xiàn)少量銹蝕點(diǎn)，這可能與試驗(yàn)前處理防銹油涂抹不均勻，出現(xiàn)部分漏涂點(diǎn)有關(guān)，E組出現(xiàn)輕微的變色，這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程E組并非完全密封，會(huì)有水汽進(jìn)入，隨著濕熱試驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間延長(zhǎng)，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(yàn)結(jié)果及分析

將五組不同處理方式下的硅鋼片進(jìn)行濕熱試驗(yàn)15天，結(jié)果表明不同的氣相防銹劑的防銹效果不同，防銹機(jī)理也各不相同，現(xiàn)將五組試樣的濕熱試驗(yàn)結(jié)果及分析總結(jié)表3所示。

試件在無任何防銹措施的情況下，很快出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。根據(jù)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)，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(zhǎng)時(shí)間與明水接觸，適用于短期防銹的產(chǎn)品；F1適用于中期防銹的產(chǎn)品，在涂刷時(shí)應(yīng)注意涂抹均勻，不可漏涂；而F2配合密封袋的使用，適用于長(zhǎng)期防銹的產(chǎn)品。

2.2 四種氣相防銹劑對(duì)牽引電機(jī)硅鋼片的防銹理化性能

根據(jù)防銹理化性能試驗(yàn)要求對(duì)各組試樣進(jìn)行處理后，取各組中未清洗試件（No3、7、11、15、19）進(jìn)行漆膜附著力測(cè)試，測(cè)試后試樣表明形貌如圖4所示。

漆膜附著力測(cè)試結(jié)果如表4所示。按國(guó)標(biāo)GB/T 9286-1988相關(guān)規(guī)定，漆膜附著力在前三級(jí)的為合格。C、D、E組試件通過相應(yīng)的防銹處理后，均在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)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(cè)試，結(jié)果均合格。依據(jù)此結(jié)果，各組中防銹后經(jīng)過清洗干凈的試件不需再進(jìn)行理化試驗(yàn)，從該驗(yàn) 證試驗(yàn)可知，C、D、E組試件經(jīng)過相應(yīng)的氣相防銹后，無論是否清洗，對(duì)產(chǎn)品后續(xù)工序的漆膜厚度、附著力無影響。

圖4 附著力檢測(cè)

表4 附著力測(cè)試結(jié)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(yàn)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(jí)（0、1、2）。

2.3 氣相防銹劑F2對(duì)牽引電機(jī)制造過程中易生銹工序的防銹效果

通過前面兩項(xiàng)試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)氣相防銹劑F2對(duì)牽引電機(jī)產(chǎn)品材料有著較好的防銹效果，為了進(jìn)一步驗(yàn)證其對(duì)實(shí)際產(chǎn)品防銹性能，我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工序進(jìn)行梳理，有針對(duì)性的對(duì)易生銹工序進(jìn)行研究驗(yàn)證，從而尋找出合適的防銹劑產(chǎn)品，完善我公司的防銹方案。

電機(jī)硅鋼片原材料切口等部位容易銹蝕。我公司自制件及外購(gòu)成品均未作相關(guān)防護(hù)，導(dǎo)致部分產(chǎn)品成批生銹報(bào)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(chǔ)上添加氣相防銹劑（F2）對(duì)其進(jìn)行防銹，可以很好的解決問題。

工裝、模具長(zhǎng)期不使用時(shí)表面漆破損處或不能油漆的地方常會(huì)發(fā)生銹蝕，影響使用效果，因此需采取相應(yīng)的防護(hù)措施。傳統(tǒng)黃油防銹，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且再次使用時(shí)需清洗?，F(xiàn)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(qū)環(huán)境特點(diǎn)主要為夏季濕熱，對(duì)于梅雨季節(jié)或需較長(zhǎng)時(shí)間防銹的電機(jī)大型配件及成品，傳統(tǒng)的防銹劑方法遠(yuǎn)不能滿足要求，現(xiàn)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(jié)論

本文采用防銹性能試驗(yàn)、防銹理化性能試驗(yàn)對(duì)四種防銹劑的防銹效果進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，并對(duì)氣相防銹劑F2在電機(jī)產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用中的防銹效果進(jìn)行了驗(yàn)證，得出如下結(jié)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(huán)境下防銹效果尤為突出，適用于防銹要求在半年以上的長(zhǎng)期防銹產(chǎn)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(shí)應(yīng)注意涂抹均勻，不可漏涂，適用于中短期防銹的產(chǎn)品（3個(gè)月以內(nèi)）。

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(zhǎng)時(shí)間與明水接觸，因此，適用于短期防銹的產(chǎn)品（如防銹期低于30天以內(nèi)）。

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。

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