乙二醇冷卻液中氯含量對玻璃器皿腐蝕的影響研究

張冰冰+馬春慶+周在立

摘 要：通過介紹冷卻液的組成和作用，研究和驗證了冷卻液中氯離子含量與玻璃器皿腐蝕之間的關(guān)系。試驗表明，氯離子含量較高的冷卻液對玻璃器皿試片的腐蝕較為嚴(yán)重，這也從側(cè)面說明了氯離子的強腐蝕性。

關(guān)鍵詞：乙二醇型發(fā)動機冷卻液；氯離子含量；玻璃器皿；腐蝕性

中圖分類號：U473.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.101

發(fā)動機冷卻液是一種含有特殊添加劑的冷卻液，主要用于液冷式發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，具有冬天防凍、夏天防沸、全年防水垢、防腐蝕等優(yōu)良性能。隨著科技的進(jìn)步和冷卻液用途的推廣，在拖拉機等農(nóng)用機械上，冷卻液也發(fā)揮著非常重要的作用。目前，無論是轎車還是工程機械車輛，最常用的冷卻液是乙二醇型發(fā)動機冷卻液。

1 乙二醇型冷卻液的作用和組成

發(fā)動機冷卻液與潤滑油一樣，都是發(fā)動機正常工作、運轉(zhuǎn)必不可少的組成部分。冷卻液是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的散熱介質(zhì)，具有防腐、冷卻、防凍和防垢的作用。現(xiàn)在常用的乙二醇型冷卻液主要由水、防凍劑和各種添加劑組成。

1.1 水

目前，雖然常用的冷卻液都是乙二醇型的，但是，冷卻液中只有乙二醇是不行的。乙二醇自身的冰點和沸點比較高，不能滿足發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的要求，所以，冷卻液中需要加入水。由于混合后乙二醇的加入改變了冷卻水的蒸汽壓，顯著降低了冰點，同時，沸點也降到了水和乙二醇之間，進(jìn)而滿足用戶的使用需求。但是，與乙二醇混合的水是不能隨意添加的，由于普通的自來水容易在冷卻系統(tǒng)中形成水垢，所以，冷卻液中加入的水必須是不含硫酸根和鈣鎂離子的純凈水，或者是同等質(zhì)量級別的水。

1.2 防凍劑

由于水的冰點高，低溫天氣下易結(jié)冰，所以，冷卻液中必須加入防凍劑保護(hù)發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，以防冷卻系統(tǒng)管道在低溫下被凍裂。一些鹽類化合物，比如常用的氯化物等有明顯降低冰點的功效。但是，由于氯離子對某些金屬，比如鑄鐵、低碳鋼等有嚴(yán)重的腐蝕性，所以，很少使用。目前，經(jīng)常使用的防凍劑為乙二醇，簡稱EG。乙二醇的加入可以改變冷卻水的蒸汽壓，降低冰點，從而滿足一些嚴(yán)寒地區(qū)對拖拉機使用和防護(hù)的要求。

1.3 添加劑

冷卻液之所以有強大的功能，是因為其中含有各種添加劑。冷卻液濃縮液中使用的添加劑一般不超過5%，而這些添加劑主要有緩蝕（防銹）劑、緩沖劑、防垢劑、消泡劑、防霉劑和著色劑等。

1.3.1 緩蝕（防銹）劑

發(fā)動機冷卻系統(tǒng)主要有銅、鋁、鑄鐵、鋼和焊錫等金屬。這些金屬在與乙二醇冷卻液長期接觸的過程中，難免會使冷卻系統(tǒng)的金屬材質(zhì)被腐蝕，或者會因腐蝕而發(fā)生焊縫開裂、穿孔或冷卻液漏液的情況，這主要是因為冷卻液會嚴(yán)重腐蝕冷卻系統(tǒng)中的某些金屬。因此，有必要在冷卻液中添加緩蝕（防銹）劑，阻止冷卻系統(tǒng)被腐蝕。由于緩蝕（防銹）劑具有較高的選擇性，冷卻系統(tǒng)中的金屬種類也比較多，所以，在使用復(fù)合配方緩蝕（防銹）劑時，必須復(fù)配緩蝕（防銹）劑，這樣才能起到良好的防護(hù)效果。

1.3.2 緩沖劑

發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中的金屬腐蝕不僅與添加的緩蝕劑的質(zhì)量濃度有關(guān)，也與冷卻液的pH值有關(guān)。冷卻液中所加的緩蝕劑一般會在中性介質(zhì)中發(fā)揮較好的效果。但是，在工作過程中，由于介質(zhì)發(fā)生酸化，導(dǎo)致冷卻液整體pH值下降，降低了緩蝕劑的緩蝕效果。因此，為了將冷卻液的pH值穩(wěn)定在7.5～11.0之間，需要在其中加入緩沖劑，以形成緩沖體系，使冷卻液具有一定的緩沖能力。

1.3.3 防垢劑

防垢劑的主要作用是防止冷卻液中礦物質(zhì)及其在工作過程中釋放的腐蝕產(chǎn)物沉淀、堆積，比如水垢等。水垢主要是因為在冷卻液工作的過程中，冷卻系統(tǒng)內(nèi)表面附著的不溶性鹽類或氧化物晶體所致。如果不定期清理附著在冷卻系統(tǒng)散熱器內(nèi)部金屬表面的水垢，就會嚴(yán)重影響發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中散熱系統(tǒng)的功能，從而導(dǎo)致開鍋、缺水，甚至是黏缸、燒瓦等。

1.3.4 消泡劑

在機器運轉(zhuǎn)帶動過程中，發(fā)動機不可避免地會發(fā)生振動。在振動過程中，滲入空氣會使冷卻液產(chǎn)生泡沫，不利于發(fā)動機工作而產(chǎn)生的熱能傳遞，同時，泡沫的產(chǎn)生還會加劇鋁質(zhì)水泵的氣穴腐蝕。所以，為了減輕發(fā)動機工作過程中產(chǎn)生的泡沫所造成的危害，通常要在冷卻液中加入一定量的消泡劑，防止泡沫的產(chǎn)生。

1.3.5 著色劑

市面上所售的冷卻液之所以會呈現(xiàn)不同的顏色，主要是加入了著色劑的緣故。在冷卻液中加入著色劑的主要作用是使冷卻液有醒目的顏色，便于檢查冷卻液液面或者在發(fā)生故障時明確滲漏的位置。冷卻液的顏色也可以讓它區(qū)別于水或其他產(chǎn)品，以免發(fā)生誤食的情況。同時，冷卻液的顏色具有指示劑的作用，便于監(jiān)測冷卻液的酸堿度變化。

2 理化檢驗指標(biāo)

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可知，冷卻液的性能指標(biāo)檢驗項目主要有顏色、氣味性、冰點、灰分、沸點、氯離子含量、儲備堿度、水分、對汽車有機涂料的影響、玻璃器皿腐蝕、鋁泵氣穴腐蝕和傳熱腐蝕性能等。

對于冷卻液，要求其有醒目的顏色，以便在使用過程中明確冷卻液液體的位置；在發(fā)生故障時，診斷出冷卻系統(tǒng)泄漏發(fā)生的位置，從而進(jìn)行必要的檢修。因此，從市面上買到的冷卻液會因廠家不同而呈現(xiàn)出不同的顏色。最常用的冷卻液顏色有黃綠色、藍(lán)色和橙色。

在冷卻液的常規(guī)檢驗項目中，值得注意的一個重要指標(biāo)是氯離子含量。眾所周知，氯離子是具有超強腐蝕性能且很活潑的陰離子，它能夠使不銹鋼活化，誘發(fā)鋁表面產(chǎn)生點蝕，出現(xiàn)腐蝕點坑甚至穿孔。因此，如果冷卻液中氯離子含量過高，就會對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。在冷卻液常規(guī)檢驗項目中，另一個重要指標(biāo)是玻璃器皿腐蝕。汽車或農(nóng)用機械發(fā)動機冷卻系統(tǒng)主要是由不同金屬組成的，而不同金屬的耐蝕性能又有一定的差別，但是，任何一種金屬發(fā)生腐蝕都會影響發(fā)動機冷卻系統(tǒng)。因此，防腐蝕性能是冷卻液能夠連續(xù)使用的重要前提，同時，防腐蝕性能還是發(fā)動機冷卻液最重要的基本性能。在氯離子含量和玻璃器皿腐蝕這兩項指標(biāo)上，根據(jù)經(jīng)驗判斷，氯離子含量大的冷卻液，其玻璃器皿腐蝕試驗會更嚴(yán)重。

下面，以某2種品牌的乙二醇型發(fā)動機冷卻液（分別編號為1#、2#）為例，研究乙二醇型冷卻液中氯離子含量與其本身玻璃器皿腐蝕試驗之間的關(guān)系。

對2個樣品進(jìn)行氯離子含量檢測，檢測結(jié)果如表1所示。

從表1中可以看出，2#樣的氯離子含量比較高，并且超出了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0521的指標(biāo)要求。由試樣的氯離子含量可以推測，2#樣的玻璃器皿腐蝕一定會比1#樣差。為了證實這個猜想，對2個試樣作了玻璃器皿腐蝕試驗。試驗結(jié)果如表2所示。

表2所示的試驗結(jié)果顯示，幾乎每個試片的増重、失重情況都是2#樣比1#樣嚴(yán)重。此結(jié)果證實了我們的推斷，當(dāng)冷卻液中氯離子含量較高時，其玻璃器皿的腐蝕也越嚴(yán)重。

為了證實這個推斷的準(zhǔn)確性，工作人員從市面上買來第三種品牌的冷卻液，將其編為3#，并進(jìn)行了氯離子含量檢測試驗，試驗結(jié)果如表3所示。

由表3所示的氯離子檢驗結(jié)果可以斷定，3#樣的玻璃器皿腐蝕一定不會很嚴(yán)重。為了證實這個推斷，又對3#樣進(jìn)行了玻璃器皿腐蝕試驗，而試驗結(jié)果也證實了這一推斷。

3 結(jié)論

上述研究和試驗說明，某一品牌的冷卻液，如果其氯離子含量指標(biāo)檢測不合格，或者對比某幾種冷卻液的性能時，氯離子含量較高或不合格的樣品，對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的腐蝕相對是比較嚴(yán)重的。

Study on the Effect of Chlorine Content in Ethylene Glycol Coolant on Glass Corrosion

Zhang Bingbing， Ma Chunqing， Zhou Zaili

Abstract： In this paper， the composition and function of cooling liquid are introduced， and the relationship between the content of chlorine ion and the corrosion of glass is studied. The test showed that the corrosion of the cooling liquid with high chloride ion content is more serious， which also shows the strong corrosion of chloride ion from the side.

Key words： ethylene glycol type engine coolant； chloride ion content； glassware； corrosion resistance

文章編號：2095-6835（2015）19-0103-02