铝合金在汽车冷却液中的腐蚀机理与防护技术应用分析

熊道宽

摘 要：铝合金是当前一种十分重要的金属材料，其具有导电性好、易于加工、强度大等优势，在工业领域，尤其是汽车领域得到了十分广泛的应用。在汽车发动机的生产制造中，应用了大量的铝材料及其合金材料，极大地提高了汽车的轻量化程度。而汽车使用的冷却液中含有一定比例的乙二醇溶液，会对铝合金造成一定的腐蚀，进而影响汽车的性能和寿命。基于此，主要介绍了铝合金在汽车冷却液中的腐蚀机理，并分析了防护技术的应用。

关键词：铝合金；汽车冷却液；腐蚀机理；防护技术

中图分类号：U473.7 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.149

在当前的汽车工业中，铝合金因具有多种优点得到了十分广泛的应用。如果汽车质量减轻10%，其燃油效率就能够提高8%左右。可见，铝合金材料的应用对汽车的节能减排起到了重要的作用。冷却液是汽车中必不可少的部分，但是其中含有的一些成分对铝合金有着腐蚀性作用，因此，在采用铝合金材料的同时还要明确其在冷却液中的腐蚀机理，以便运用有效的防护技术进行保护。

1 铝合金在冷却液中的早期腐蚀

在含有Cl-的乙二醇腐蚀溶液中，铝合金的氧化膜会被破坏，铝合金会发生点蚀而产生Al3+。在合金表面，PSI与Al3+会螯合，引起荧光特性的改变，因此，对于铝合金的早期腐蚀，可以根据荧光的变化来检测。在PSI为质量浓度为0.002 g/L的乙二醇腐蚀溶液中，Al3+浓度的不同所反映出的荧光光谱也有所区别——Al3+浓度越高，荧光强度就越大，且当pH值为7时，具有最大的荧光强度。在铝合金中，除了有Al3+以外，还有Fe3+、Mg2+、Zn2+、Cu2+等成分，因而在腐蚀过程中，这些成分也会发生反应。可见，还需要研究PSI与这些成分的螯合作用。

在含有Cl-的溶液中，铝合金氧化膜极易被腐蚀，铝基体在溶液中溶解生成Al3+。Al3+与PSI螯合，改变了荧光特性。利用荧光光谱仪检测荧光光谱，能够得到Al3+在腐蚀溶液中的变化情况。在溶液中，铝合金的浸泡时间越长，其荧光强度越大。由此可知，随着浸泡时间的延长，Al3+含量增加，腐蚀程度也增加。

2 杂质离子对铝合金耐腐蚀性的影响

将铝合金经过处理后放入乙二醇溶液中，同时添加适当的杂质离子。在试验中，如果将Cu2+添加到溶液中，铝合金表面会产生红色腐蚀物，这是Al和Cu置换反应的生成物；如果在溶液中添加Cl-和Fe3+，铝合金表面的点蚀则较为严重。在质量分数为33%的乙二醇水溶液中，如果添加不同的杂质离子，则铝合金的失重量将随着时间的改变呈现出不同的变化，总体趋势为随着浸泡时间的延长，铝合金的腐蚀程度逐渐增加。在质量分数为33%的乙二醇水溶液中，分别加入Fe3+、Cu2+、Cl-，Cu2+、Cl-，Fe3+、Cl-，Cu2+、Fe3+等不同组合的杂质离子，分别浸泡6 h。在腐蚀过程中，铝合金会生成Al3+，同时与吸附物形成中间体脱附。在腐蚀之后，利用电感耦合等离子体发射光谱测定溶液中的Al3+含量，就能得出铝合金的腐蚀程度。由试验结果可知，在含有Cu2+、Fe3+组合的溶液中，铝合金的腐蚀最严重。而如果溶液中不含这些杂质离子，则其腐蚀程度较小。

3 复配铝合金缓蚀剂的增效机理

在铝合金腐蚀的防护中，以往所采用的很多无机缓蚀剂大多存在易沉积等问题，同时缺乏稳定的高温性能。相比之下，有机缓蚀剂使用寿命较长、消耗量较少，并且能够在高温状态下对铝合金进行有效的保护。此外，有机缓蚀剂还能够与无机缓蚀剂起到良好的协同作用。基于此，可将肉桂酸、硝酸铈等作为铝合金的缓蚀剂，对其进行腐蚀防护。在铝合金电极中，在含有Ce3+、肉桂酸或二者复配的状态下，采用电化学法、失重法等在乙二醇水溶液中研究了其缓蚀机理。在乙二醇水溶液中，铝合金的腐蚀电位会受肉桂酸、Ce3+等的影响而发生正移，因此，在一定程度上能够抑制阳极电化学过程。而对于铝合金来说，肉桂酸和Ce3+能够发挥协同的缓蚀作用。由此可见，在乙二醇水溶液中，对二者进行复配使用能够有效抑制铝合金腐蚀电化学的阳极。肉桂酸和Ce3+复配的缓蚀剂属于阳极型缓蚀剂，以2∶1的比例对二者进行配比，能够取得较好的缓蚀效果。

4 结论

在当前的汽车工业中，为了进一步实现节能减排，提高汽车的综合性能，在很多零部件的生产中都开始使用铝合金材料，这对汽车的轻量化发展有着较好的促进作用。但是，在汽车使用的冷却液中，铝合金极易被腐蚀，从而引发汽车某些零部件损坏失效。基于此，本文分析了铝合金在汽车冷却液中的腐蚀机理，并且提出了将肉桂酸和Ce3+复配作为缓蚀剂的防护技术，取得了较好的缓蚀效果。

参考文献

[1]周丽霞.铝合金在汽车冷却液中的腐蚀机理与防护技术研究[D].上海：上海电力学院，2013.

[2]王莎.汽车发动机冷却液中AM60镁合金的腐蚀与防护[D].重庆：重庆大学，2010.

[3]金星.发动机用铝硅系合金及其焊件的腐蚀机理与防护技术研究[D].上海：上海电力学院，2011.

〔编辑：刘晓芳〕