清洗剂和试验泵对发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验的影响

高晓光 鲁念慈

1 中国石化润滑油有限公司北京研究院

2 北京化工大学

以我国市场上常见类型的冷却液为研究对象，考察了试验系统清洗溶液和标准试验泵的更换对发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验的影响。结果表明。用二水合草酸-柠檬酸或磷酸-三氧化铬清洗试验设备，用Master CP1018泵或Buick GM25527536泵作为标准试验泵，发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验结果一致。

发动机冷却液是仅次于发动机油的第二大汽车养护用品，作为发动机冷却系统的流体介质，具有冷却、防冻、防沸、防腐、防垢等作用［1］。发动机冷却系统的金属材质主要包括紫铜、黄铜、钢、铸铁、铸铝、焊锡等，如气缸体、循环水泵和水冷夹套的材质主要为钢、铸铁、铸铝，散热器的材质主要为紫铜、黄铜、焊锡等，其他材质还有橡胶、塑料等高分子材料［2］。发动机冷却系统的腐蚀主要包括金属的热表面腐蚀、气穴腐蚀、点蚀、冲蚀、隙间腐蚀等，以及其他非金属材料的腐蚀［3］。其中，冷却液的气穴腐蚀性能是最重要也是最难以控制和评定的方面。气穴腐蚀，是指流体在高速流动和压力变化条件下，与流体接触的金属表面上发生洞穴状腐蚀破坏现象。这种现象一般发生在湿式缸套和冷却水泵中。发动机冷却液长期与汽车铝制水泵直接接触并时刻发生相对运动，气穴腐蚀是水泵最复杂的一类腐蚀现象，是造成冷却系统故障、影响发动机使用寿命的最常见问题，也是评价冷却液缓蚀性能优劣的重要参数，因此通过试验检测发动机冷却液对水泵的气穴腐蚀程度十分重要［4］。

1991年我国参照ASTM D2809—89《发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验法》制定颁布了SH/T 0087—91《发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验法》标准，规定用标准的铝制汽车水泵对冷却液试样进行试验，评判发动机冷却液对铝泵的气穴腐蚀。这是目前我国唯一关于评价发动机冷却液对汽车铝泵气穴腐蚀特性的标准，此标准自颁布以来对完善汽车冷却液性能评价体系、控制冷却液产品质量、规范冷却液行业发展起到了极大的作用。SH/T 0087—91自1991年颁布以来尚未进行修订，在2000年进行了重新确认，而此标准中规定的标准铝制汽车水泵Buick GM25527536泵已经停产，故目前已无法按照此标准进行试验。ASTM组织自1989年以来对D2809已经进行过多次修订，先后颁布了ASTM D2809—94、ASTM D2809—94(99)、ASTM D2809—04、ASTM D2809—09、D2809—09(17)等版本。现行最新版本为 ASTM D2809—09(17)。ASTM D2809—09(17)对标准铝制汽车水泵进行了修改，注明如果没有Buick泵GM25527536号，可以用AC Delco 12307821泵或Master CP1018泵代替。并规定了用二水合草酸和柠檬酸代替ASTM D2809—89中有强腐蚀性和环境危害性的磷酸和三氧化铬清洗试验设备，以降低本试验潜在的危险性。

为了研究ASTM D2809—09(17)中规定的清洗试剂和标准试验泵在我国的适用性，本文考察了用二水合草酸和柠檬酸代替磷酸和三氧化铬清洗试验设备，以及用Master CP1018泵代替Buick GM25527536泵作为标准试验泵对发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验的影响。

试验部分

试验样品

我国市场上有多种种类冷却液流通，通常按照配方的化学成分类型区分成不同的颜色，包括：

◇无机型冷却液（IAT），一般为绿色；

◇有机型冷却液（OAT），一般为粉红色；

◇混合型冷却液（HAOT），一般为黄色。

为了考察ASTM D2809—09(2017)标准中规定的清洗试剂和标准试验泵在我国的适用性，选择了我国市场上常见类型的3种冷却液和一种无添加剂的冷却液样品进行铝泵气穴腐蚀试验，包括HEC-II-35混合型冷却液黄色试样A、LEC-II-35有机型冷却液粉色试样B、LECII-40无机型冷却液绿色试样C和无添加剂冷却液无色试样D。

试验方法

按照SH/T 0087—91中规定的试验步骤开展试验。清洗试剂分别使用二水合草酸-柠檬酸和磷酸-三氧化铬，试验泵分别使用Master CP1018泵和Buick GM25527536泵。

结果及讨论

清洗溶液的考察

使用同一种试验泵Buick GM25527536，不同清洗试剂，考察清洗试剂的更换对试验结果的影响，结果见表1，试验后铝泵的照片见图1。

表1 使用同一型号试验泵不同清洗试剂的气穴腐蚀试验结果

图1 使用同一型号试验泵不同清洗试剂的气穴腐蚀试验后铝泵照片

由表1及图1可见，将清洗试剂由磷酸-三氧化铬更换为二水合草酸-柠檬酸，对铝泵气穴腐蚀试验结果没有影响。

试验泵的考察

由于ASTM D2809—09(17)中规定的备选试验铝泵AC Delco 12307821在国内外均未找到稳定货源，ASTM D2809的制定单位美国西南研究院目前进行此试验也只在使用Master CP1018，故ASTM D2809—09(17)中规定的AC Delco 12307821泵不做考察，只考察Master CP1018泵。

在同样使用二水合草酸-柠檬酸为清洗试剂前提下，考察了试验铝泵Buick GM25527536和Master CP1018的试验对比情况，结果见表2，试验后水泵照片见图2。

由表2及图2可见，将Buick GM25527536泵更换为Master CP1018泵对铝泵气穴腐蚀试验结果没有影响。

精密度验证

ASTM D2809—09(2017)标 准中的精密度考察基于4家实验室的2种冷却液对比试验结果得出，包括粉色试样和绿色试样，但未标明冷却液类型。ASTM D2809—09(2017)标准中规定的绿色试样和粉色试样的精密度要求要求见表3。为了考察试验结果的适用性，进行了精密度验证，基于我国市场上冷却液主要类型，除了考察LEC-II-35有机型冷却液粉色试样B、LEC-II-40无机型冷却液绿色试样C，还增加了HEC-II-35混合型冷却液黄色试样A以及无添加剂冷却液无色试样D进行复验。

表2 使用同一种清洗试剂和不同型号试验泵的气穴腐蚀试验结果

重复性

按照ASTM D2809—09(2017)的试验条件进行了重复性考察试验，每个样品平行测定2次，结果见表4，试验后水泵照片可见图3。

由表4可以看出，试验结果完全满足ASTM D2809—09(2017)的重复性要求。

再现性

对试验样品LEC-II-35有机型冷却液粉色试样B、LEC-II-40无机型冷却液绿色试样C、HECII-35混合型冷却液黄色试样A、以及无添加剂冷却液无色试样D在不同的实验室进行了再现性考察试验，结果见表5，试验后水泵照片可见图4。

图2 使用同一清洗试剂和不同型号试验泵的气穴腐蚀试验后铝泵照片

表3 ASTM D2809—09(2017)精密度

表4 重复性试验结果

由表5可以看出，试验结果完全满足ASTM D2809—09(2017)标准的再现性要求。

结论

图3 重复性试验后铝泵照片

以我国市场上常见的冷却液为试验对象，研究了ASTM D2809—09(17)中规定的清洗试剂和标准试验泵的适用性，考察了清洗试剂和标准试验泵的更换对发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验的影响。试验证明用二水合草酸和柠檬酸代替磷酸和三氧化铬清洗试验设备，用Master CP1018泵代替Buick GM25527536泵作为标准试验泵，按照SH/T 0087—91《发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验法》中规定的试验步骤开展试验，对发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验结果没有影响。经过在两家不同实验室的试验对比，使用新的清洗试剂和标准试验泵开展试验，重复性和再现性满足ASTM D2809—09(17)的精密度要求。用二水合草酸-柠檬酸代替磷酸-三氧化铬，用Master CP1018泵代替Buick GM25527536泵作为发动机冷却液铝泵气穴腐蚀特性试验法的新材料，可以在我国推广使用。

表5 再现性试验结果

图4 再现性试验后铝泵照片