汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中多種金屬的防腐蝕研究

薛明華

（山東高強(qiáng)緊固件有限公司，山東諸城 262200）

0 引言

金屬防腐蝕技術(shù)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的發(fā)展，新時(shí)期科技的進(jìn)步，金屬防腐技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。目前我國(guó)汽車(chē)行業(yè)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的金屬防腐技術(shù)也對(duì)汽車(chē)的發(fā)展產(chǎn)生了較大影響。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的好壞直接影響到汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，所以做好冷卻系統(tǒng)防護(hù)極為重要。在對(duì)冷卻介質(zhì)研究時(shí)，既要考慮到科技的發(fā)展和國(guó)內(nèi)外的環(huán)保要求，還要考慮冷卻介質(zhì)對(duì)金屬的防護(hù)能力的標(biāo)準(zhǔn)等，將對(duì)環(huán)境有害的材料逐漸棄用，尋找新型的綠色材料來(lái)代替。通過(guò)在冷卻介質(zhì)中加入緩蝕劑來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬防護(hù)的研究，加強(qiáng)對(duì)新型緩蝕劑的探索與研究。

1 金屬腐蝕

金屬腐蝕是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中多種金屬防腐研究面臨的重要課題，首先要弄清楚金屬腐蝕中介質(zhì)與金屬材料產(chǎn)生的反應(yīng)，既有化學(xué)反，應(yīng)也有物理反應(yīng)。金屬在氧化以后形成的正價(jià)離子進(jìn)入介質(zhì)會(huì)生成比較難溶的化合物，從而在金屬表面上生成了腐蝕，影響汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常使用。下面對(duì)金屬腐蝕中常見(jiàn)的腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行分析，主要分為物理腐蝕和化學(xué)腐蝕，并分析電化學(xué)腐蝕的作用原理，

1.1 化學(xué)腐蝕和物理腐蝕

（1）金屬腐蝕中金屬材料與介質(zhì)產(chǎn)生2種影響，一是化學(xué)的作用，二是物理的作用?；瘜W(xué)作用的反應(yīng)是金屬材料和介質(zhì)之間共同作用產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，物理作用是指由于液態(tài)金屬對(duì)金屬材料的影響，導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生破壞。金屬腐蝕的化學(xué)作用引起2種腐蝕過(guò)程，一是金屬表面與介質(zhì)中的還原物質(zhì)粒子相碰撞引起的價(jià)電子還原，失去價(jià)電子而氧化的金屬當(dāng)即產(chǎn)生了腐蝕以后留下的產(chǎn)物，一般會(huì)依附在金屬的表層，從而對(duì)金屬構(gòu)成進(jìn)一步腐蝕，這一過(guò)程被稱(chēng)為化學(xué)腐蝕。二是電化學(xué)腐蝕，假如介質(zhì)是導(dǎo)體，金屬是電子中的良性導(dǎo)體，金屬被氧化后和介質(zhì)中被還原的物質(zhì)形成了電子，能夠在金屬表面的不同部位開(kāi)展。

（2）金屬在氧化以后形成了正價(jià)離子進(jìn)入介質(zhì)會(huì)形成難溶的化合物，并且該化合物會(huì)留在金屬的表面上，陽(yáng)極反應(yīng)就是指的是這個(gè)腐蝕的過(guò)程，汽車(chē)的金屬發(fā)生氧化，失去了的電子良導(dǎo)體的金屬材料會(huì)從一端流向金屬表面的其他部位，在原地接受了物質(zhì)的還原，導(dǎo)致自身價(jià)態(tài)不斷的降低的過(guò)程被稱(chēng)為是化學(xué)反應(yīng)中的陰極反應(yīng)過(guò)程。陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)稱(chēng)作陽(yáng)極反應(yīng)物，陰極反應(yīng)生成的物質(zhì)稱(chēng)作陰極反應(yīng)物，也成為化學(xué)腐蝕的一次產(chǎn)物。然后接下來(lái)會(huì)因?yàn)橐淮萎a(chǎn)物的發(fā)展產(chǎn)生新的相，于是就形成了二次產(chǎn)物。這種腐蝕途徑的過(guò)程，是電化學(xué)腐蝕的過(guò)程。

1.2 電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕出現(xiàn)在多個(gè)材料試驗(yàn)中，試驗(yàn)中將鐵、鋁、銅、鋼、錫等串聯(lián)在一起，通過(guò)銅、鐵和塑料墊圈的試片來(lái)分隔，所以就產(chǎn)生了浮渣的原電池組，由于金屬的活性特點(diǎn)不是單一的，所以金屬試片在之前生成了很多個(gè)原電池，待金屬試片遇到惡劣的環(huán)境，如高溫、潮濕、浸泡水等條件下，電化學(xué)腐蝕的速度就會(huì)大大加快，以這種過(guò)程來(lái)檢驗(yàn)防腐液體具備的仿腐蝕能力是否能夠達(dá)標(biāo)。

1.3 防腐液的作用原理

防腐液作用的原理是在金屬表面添加緩蝕劑，從而在上面形成了吸附膜和鈍化膜達(dá)到腐蝕的功效。鈍化的理論主要有吸附理論和成相膜理論。成相膜理論指的是金屬在溶解時(shí)會(huì)在金屬表面產(chǎn)生一種氧化膜，這種氧化膜的特點(diǎn)是薄、密并且無(wú)孔，它可以將金屬表面筒溶液界面以機(jī)械的方式有效的區(qū)隔起來(lái)，從而更好的降低金屬的溶解速度。吸附理論的內(nèi)容則是認(rèn)為鈍化現(xiàn)象的發(fā)生主要是由于金屬表面生成了氧以及含有氧粒子的吸附層，導(dǎo)致金屬陽(yáng)極的反應(yīng)的活力可以實(shí)現(xiàn)大幅度的增加，控制金屬的溶解程度。這2種理論都表明鈍化現(xiàn)象只存在與表面，是表面現(xiàn)象。所以電極表面的狀態(tài)因素有可能影響金屬的鈍化，既有可能是抑制也有可能是促進(jìn)。使用緩蝕劑讓金屬表層生成一層薄薄的膜，膜可以防水、耐高溫，從而避免陽(yáng)光、雨水等對(duì)汽車(chē)的損害，從而達(dá)到防腐蝕的效果。吸附理論和成相膜理論都是指的是緩蝕劑在金屬表層生成膜的現(xiàn)象。

1.4 緩蝕劑的作用原理

緩蝕劑的作用原理是通過(guò)添加少量的緩蝕劑到介質(zhì)中，能夠有效降低金屬被腐蝕的速度。根據(jù)不同作用機(jī)理可分為很多種，其中包含的一些緩蝕劑是陽(yáng)極型的物質(zhì)，將這些物質(zhì)添加到相對(duì)中性的介質(zhì)里面，能夠抑制腐蝕速度，增加金屬的使用壽命和期限。通常陽(yáng)極型性質(zhì)的緩蝕劑能夠加速金屬陽(yáng)極化，通常在這一過(guò)程中需要注意使緩蝕劑全部覆蓋到金屬的表面，避免缺漏。從而增加陽(yáng)極電流的密度，徐徐進(jìn)入金屬的孔腐蝕，這就是緩蝕劑的全部作用原理和過(guò)程。在金屬表面形成相應(yīng)的膜，避免外在環(huán)境對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中金屬的侵蝕，避免物質(zhì)的不利影響因素，研究和探討新型的添加劑，更好的實(shí)現(xiàn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，確保汽車(chē)的壽命能夠穩(wěn)定的延長(zhǎng)，保證車(chē)內(nèi)人員的安全。

2 新型添加劑的開(kāi)發(fā)和選擇

社會(huì)科技與環(huán)保意識(shí)的進(jìn)步，選擇和使用綠色環(huán)保的材料逐漸成為各行業(yè)流行的熱潮，添加劑的開(kāi)發(fā)和選擇應(yīng)符合國(guó)際環(huán)境發(fā)展的要求，選擇那些效果好、費(fèi)用低，對(duì)環(huán)境污染影響較小的新型添加劑材料。新型添加劑的開(kāi)發(fā)與選擇應(yīng)符合多種要求，才能夠更好的控制化工原料的配比、工藝和造價(jià)成本，更好的實(shí)現(xiàn)其試驗(yàn)運(yùn)行。新型的添加劑在選擇與開(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求：①具備介質(zhì)中優(yōu)質(zhì)的溶解性；②選用的組分純度較高，在介質(zhì)里面沒(méi)有不溶解的物質(zhì)；③選用的每種組分能夠滿(mǎn)足防腐蝕性能的差異；④選用的組分與其他組分不沖突，不會(huì)在pH值下產(chǎn)生不必要的化學(xué)反應(yīng)。4個(gè)條件對(duì)新型添加劑提出了相應(yīng)的要求，所以要對(duì)化工原料進(jìn)行精心篩選，以利于控制配比及工藝和成本，才能更好地進(jìn)行試驗(yàn)和運(yùn)行，以便能夠根據(jù)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行新型添加劑適用的判定。如果在合適的范圍里找不到適合的添加劑，那么可以采用基團(tuán)作用原理強(qiáng)化處理或自制合成的方法來(lái)發(fā)掘新型的防腐添加劑。

3 新型添加劑的作用原理

新型添加劑的作用在于更好的提高金屬的防腐蝕性能，避免產(chǎn)生不必要的化學(xué)反應(yīng)。金屬防腐能力與這層保護(hù)膜有關(guān)，它是金屬防腐能力的直觀表現(xiàn)。盡可能的增加防腐添加劑的空間阻礙作用。新型的添加劑作用以后要增加金屬的含氧離子的電負(fù)性和活化能，增加吸附層的吸附能力。

4 緩蝕添加劑的發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，人類(lèi)的環(huán)保意識(shí)也在不斷的加強(qiáng)，在材料的選擇上也趨向于環(huán)保的添加劑原料，這也是科學(xué)發(fā)展的重要方向?，F(xiàn)階段由于有機(jī)緩蝕劑具有對(duì)環(huán)境危害小、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，正在不斷的取代無(wú)機(jī)緩蝕劑。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的冷卻介質(zhì)正從硅酸鹽系統(tǒng)向羧酸鹽系統(tǒng)進(jìn)行跨越，摒棄傳統(tǒng)的磷酸鹽系統(tǒng)，正從無(wú)機(jī)的理論跳躍到有機(jī)的世界當(dāng)中去，這是防腐蝕技術(shù)的發(fā)展方向和途徑。

5 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)我國(guó)汽車(chē)行業(yè)正在研發(fā)新能源汽車(chē)，采用環(huán)保安全的汽車(chē)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的多種金屬防腐技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的中占有重要的地位。加強(qiáng)對(duì)金屬防腐技術(shù)尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系的防腐技術(shù)研究，有利于確保汽車(chē)的安全運(yùn)行，提高汽車(chē)的安全指數(shù)和性能，打造符合我國(guó)的汽車(chē)防腐生產(chǎn)技術(shù)，有利于我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的壯大與繁榮。汽車(chē)防腐技術(shù)首先要抓住腐蝕的原理，確定緩蝕劑的原理，確定該如何選擇金屬防腐劑的新型材料。如今我國(guó)在材料的選擇上趨向于新型、環(huán)保、綠色的材料的選用，如有機(jī)防緩蝕劑的使用和開(kāi)發(fā)，在汽車(chē)金屬防腐蝕技術(shù)中具有較高的影響地位。

[1]陶佃彬，高效環(huán)保轎車(chē)防凍液的研究開(kāi)發(fā)[J].材料保護(hù)，2005（5）：63-65.

[2]趙德豐，程侶柏，等.精細(xì)化學(xué)品合成化學(xué)及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[3]劉元?jiǎng)?汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液鎂合金緩蝕劑的研究[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2005（3）：83-86.