鋁合金在汽車?yán)鋮s液中的腐蝕機(jī)理與防護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析

熊道寬

摘 要：鋁合金是當(dāng)前一種十分重要的金屬材料，其具有導(dǎo)電性好、易于加工、強(qiáng)度大等優(yōu)勢，在工業(yè)領(lǐng)域，尤其是汽車領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造中，應(yīng)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(huì)對(duì)鋁合金造成一定的腐蝕，進(jìn)而影響汽車的性能和壽命?；诖?，主要介紹了鋁合金在汽車?yán)鋮s液中的腐蝕機(jī)理，并分析了防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋁合金；汽車?yán)鋮s液；腐蝕機(jī)理；防護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：U473.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.149

在當(dāng)前的汽車工業(yè)中，鋁合金因具有多種優(yōu)點(diǎn)得到了十分廣泛的應(yīng)用。如果汽車質(zhì)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(yīng)用對(duì)汽車的節(jié)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(duì)鋁合金有著腐蝕性作用，因此，在采用鋁合金材料的同時(shí)還要明確其在冷卻液中的腐蝕機(jī)理，以便運(yùn)用有效的防護(hù)技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。

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(huì)被破壞，鋁合金會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕而產(chǎn)生Al3+。在合金表面，PSI與Al3+會(huì)螯合，引起熒光特性的改變，因此，對(duì)于鋁合金的早期腐蝕，可以根據(jù)熒光的變化來檢測。在PSI為質(zhì)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(qū)別——Al3+濃度越高，熒光強(qiáng)度就越大，且當(dāng)pH值為7時(shí)，具有最大的熒光強(qiáng)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(huì)發(fā)生反應(yīng)?？梢姡€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(shí)間越長，其熒光強(qiáng)度越大。由此可知，隨著浸泡時(shí)間的延長，Al3+含量增加，腐蝕程度也增加。

2 雜質(zhì)離子對(duì)鋁合金耐腐蝕性的影響

將鋁合金經(jīng)過處理后放入乙二醇溶液中，同時(shí)添加適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)離子。在試驗(yàn)中，如果將Cu2+添加到溶液中，鋁合金表面會(huì)產(chǎn)生紅色腐蝕物，這是Al和Cu置換反應(yīng)的生成物；如果在溶液中添加Cl-和Fe3+，鋁合金表面的點(diǎn)蝕則較為嚴(yán)重。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%的乙二醇水溶液中，如果添加不同的雜質(zhì)離子，則鋁合金的失重量將隨著時(shí)間的改變呈現(xiàn)出不同的變化，總體趨勢為隨著浸泡時(shí)間的延長，鋁合金的腐蝕程度逐漸增加。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%的乙二醇水溶液中，分別加入Fe3+、Cu2+、Cl-，Cu2+、Cl-，F(xiàn)e3+、Cl-，Cu2+、Fe3+等不同組合的雜質(zhì)離子，分別浸泡6 h。在腐蝕過程中，鋁合金會(huì)生成Al3+，同時(shí)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(fā)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(yàn)結(jié)果可知，在含有Cu2+、Fe3+組合的溶液中，鋁合金的腐蝕最嚴(yán)重。而如果溶液中不含這些雜質(zhì)離子，則其腐蝕程度較小。

3 復(fù)配鋁合金緩蝕劑的增效機(jī)理

在鋁合金腐蝕的防護(hù)中，以往所采用的很多無機(jī)緩蝕劑大多存在易沉積等問題，同時(shí)缺乏穩(wěn)定的高溫性能。相比之下，有機(jī)緩蝕劑使用壽命較長、消耗量較少，并且能夠在高溫狀態(tài)下對(duì)鋁合金進(jìn)行有效的保護(hù)。此外，有機(jī)緩蝕劑還能夠與無機(jī)緩蝕劑起到良好的協(xié)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(duì)其進(jìn)行腐蝕防護(hù)。在鋁合金電極中，在含有Ce3+、肉桂酸或二者復(fù)配的狀態(tài)下，采用電化學(xué)法、失重法等在乙二醇水溶液中研究了其緩蝕機(jī)理。在乙二醇水溶液中，鋁合金的腐蝕電位會(huì)受肉桂酸、Ce3+等的影響而發(fā)生正移，因此，在一定程度上能夠抑制陽極電化學(xué)過程。而對(duì)于鋁合金來說，肉桂酸和Ce3+能夠發(fā)揮協(xié)同的緩蝕作用。由此可見，在乙二醇水溶液中，對(duì)二者進(jìn)行復(fù)配使用能夠有效抑制鋁合金腐蝕電化學(xué)的陽極。肉桂酸和Ce3+復(fù)配的緩蝕劑屬于陽極型緩蝕劑，以2∶1的比例對(duì)二者進(jìn)行配比，能夠取得較好的緩蝕效果。

4 結(jié)論

在當(dāng)前的汽車工業(yè)中，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高汽車的綜合性能，在很多零部件的生產(chǎn)中都開始使用鋁合金材料，這對(duì)汽車的輕量化發(fā)展有著較好的促進(jìn)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(fā)汽車某些零部件損壞失效?；诖?，本文分析了鋁合金在汽車?yán)鋮s液中的腐蝕機(jī)理，并且提出了將肉桂酸和Ce3+復(fù)配作為緩蝕劑的防護(hù)技術(shù)，取得了較好的緩蝕效果。

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〔編輯：劉曉芳〕