鋁合金在汽車冷卻液中的腐蝕機理與防護技術應用分析

熊道寬

摘 要：鋁合金是當前一種十分重要的金屬材料，其具有導電性好、易于加工、強度大等優勢，在工業領域，尤其是汽車領域得到了十分廣泛的應用。在汽車發動機的生產制造中，應用了大量的鋁材料及其合金材料，極大地提高了汽車的輕量化程度。而汽車使用的冷卻液中含有一定比例的乙二醇溶液，會對鋁合金造成一定的腐蝕，進而影響汽車的性能和壽命。基于此，主要介紹了鋁合金在汽車冷卻液中的腐蝕機理，并分析了防護技術的應用。

關鍵詞：鋁合金；汽車冷卻液；腐蝕機理；防護技術

中圖分類號：U473.7 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.149

在當前的汽車工業中，鋁合金因具有多種優點得到了十分廣泛的應用。如果汽車質量減輕10%，其燃油效率就能夠提高8%左右。可見，鋁合金材料的應用對汽車的節能減排起到了重要的作用。冷卻液是汽車中必不可少的部分，但是其中含有的一些成分對鋁合金有著腐蝕性作用，因此，在采用鋁合金材料的同時還要明確其在冷卻液中的腐蝕機理，以便運用有效的防護技術進行保護。

1 鋁合金在冷卻液中的早期腐蝕

在含有Cl-的乙二醇腐蝕溶液中，鋁合金的氧化膜會被破壞，鋁合金會發生點蝕而產生Al3+。在合金表面，PSI與Al3+會螯合，引起熒光特性的改變，因此，對于鋁合金的早期腐蝕，可以根據熒光的變化來檢測。在PSI為質量濃度為0.002 g/L的乙二醇腐蝕溶液中，Al3+濃度的不同所反映出的熒光光譜也有所區別——Al3+濃度越高，熒光強度就越大，且當pH值為7時，具有最大的熒光強度。在鋁合金中，除了有Al3+以外，還有Fe3+、Mg2+、Zn2+、Cu2+等成分，因而在腐蝕過程中，這些成分也會發生反應。可見，還需要研究PSI與這些成分的螯合作用。

在含有Cl-的溶液中，鋁合金氧化膜極易被腐蝕，鋁基體在溶液中溶解生成Al3+。Al3+與PSI螯合，改變了熒光特性。利用熒光光譜儀檢測熒光光譜，能夠得到Al3+在腐蝕溶液中的變化情況。在溶液中，鋁合金的浸泡時間越長，其熒光強度越大。由此可知，隨著浸泡時間的延長，Al3+含量增加，腐蝕程度也增加。

2 雜質離子對鋁合金耐腐蝕性的影響

將鋁合金經過處理后放入乙二醇溶液中，同時添加適當的雜質離子。在試驗中，如果將Cu2+添加到溶液中，鋁合金表面會產生紅色腐蝕物，這是Al和Cu置換反應的生成物；如果在溶液中添加Cl-和Fe3+，鋁合金表面的點蝕則較為嚴重。在質量分數為33%的乙二醇水溶液中，如果添加不同的雜質離子，則鋁合金的失重量將隨著時間的改變呈現出不同的變化，總體趨勢為隨著浸泡時間的延長，鋁合金的腐蝕程度逐漸增加。在質量分數為33%的乙二醇水溶液中，分別加入Fe3+、Cu2+、Cl-，Cu2+、Cl-，Fe3+、Cl-，Cu2+、Fe3+等不同組合的雜質離子，分別浸泡6 h。在腐蝕過程中，鋁合金會生成Al3+，同時與吸附物形成中間體脫附。在腐蝕之后，利用電感耦合等離子體發射光譜測定溶液中的Al3+含量，就能得出鋁合金的腐蝕程度。由試驗結果可知，在含有Cu2+、Fe3+組合的溶液中，鋁合金的腐蝕最嚴重。而如果溶液中不含這些雜質離子，則其腐蝕程度較小。

3 復配鋁合金緩蝕劑的增效機理

在鋁合金腐蝕的防護中，以往所采用的很多無機緩蝕劑大多存在易沉積等問題，同時缺乏穩定的高溫性能。相比之下，有機緩蝕劑使用壽命較長、消耗量較少，并且能夠在高溫狀態下對鋁合金進行有效的保護。此外，有機緩蝕劑還能夠與無機緩蝕劑起到良好的協同作用。基于此，可將肉桂酸、硝酸鈰等作為鋁合金的緩蝕劑，對其進行腐蝕防護。在鋁合金電極中，在含有Ce3+、肉桂酸或二者復配的狀態下，采用電化學法、失重法等在乙二醇水溶液中研究了其緩蝕機理。在乙二醇水溶液中，鋁合金的腐蝕電位會受肉桂酸、Ce3+等的影響而發生正移，因此，在一定程度上能夠抑制陽極電化學過程。而對于鋁合金來說，肉桂酸和Ce3+能夠發揮協同的緩蝕作用。由此可見，在乙二醇水溶液中，對二者進行復配使用能夠有效抑制鋁合金腐蝕電化學的陽極。肉桂酸和Ce3+復配的緩蝕劑屬于陽極型緩蝕劑，以2∶1的比例對二者進行配比，能夠取得較好的緩蝕效果。

4 結論

在當前的汽車工業中，為了進一步實現節能減排，提高汽車的綜合性能，在很多零部件的生產中都開始使用鋁合金材料，這對汽車的輕量化發展有著較好的促進作用。但是，在汽車使用的冷卻液中，鋁合金極易被腐蝕，從而引發汽車某些零部件損壞失效。基于此，本文分析了鋁合金在汽車冷卻液中的腐蝕機理，并且提出了將肉桂酸和Ce3+復配作為緩蝕劑的防護技術，取得了較好的緩蝕效果。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕