发动机冷却液混兑试验方法研究

朱天一 李鹏 朱江 刘晓磊 官婷婷 宋怀玉

中国石油大连润滑油研究开发中心

近年来，随着家用汽车的普及，发动机冷却液（以下简称冷却液）作为汽车的保养产品，需求量日益增加，品牌之间竞争也愈加激烈。同时，汽车运行工况较复杂，冷却系统容易出现故障，所以更换冷却液的频率也越来越高。

冷却液品种繁多，在使用者更换冷却液时，就会有新冷却液与在用冷却液混兑使用的可能。有的客户在没有清洗水箱或者清洗不干净的条件下，就更换其他品牌种类的冷却液；有的客户在原冷却液液面降低补加新冷却液或颜色一致的冷却液。这些都是错误的操作。

不同冷却液在没有进行混兑试验测试时，不可以盲目混兑。为了快速、准确地判断冷却液混兑结果，进行冷却液混兑试验研究十分必要。

本文首先进行冷却液混兑试验的试验项目、试验样品、试验步骤的初步确定，然后开展冷却液混兑样品在不同试验项目下的混兑试验研究[由于工作需要，只对样品1与其他冷却液(所选择样品的任意一种)的混兑样品进行测试]，最终确定可作为特定两种冷却液混兑试验的项目及其试验条件。

试验项目

试验项目的选择[1～5]

冷却液混兑试验主要考察两种冷却液中的添加剂是否发生反应。根据机动车发动机冷却液标准GB 29743—2013中的相关方法和发动机冷却液的实际使用的工况对试验项目进行筛选和制定，选择了pH值、泡沫倾向性能、玻璃器皿腐蚀及铸铝合金传热腐蚀、高温稳定性等五种有代表性的方法作为试验项目。其中，pH值按照SH/T 0069、泡沫倾向性按照SH/T 0066中要求进行试验测试，玻璃器皿腐蚀及铸铝传热腐蚀试验分别按照SH/T 0085、SH/T 0620进行。

高温稳定性试验

试验概述

高温稳定性试验具体操作是将两个待混兑样品按比例混兑后装入内胆中，将内胆盖子扣上后放入不锈钢水热合成反应釜中，将水热合成反应釜放入设定好温度的烘箱中储存，试验结束后使其恢复至室温，将釜盖打开，内胆拿出，将混兑冷却液样品倒入洁净的烧杯中，静止观察样品外观，是否有分层或者沉淀产生。

试验装置

由于高温稳定性试验温度较高，冷却液又为水基产品，易挥发，若试验装置密封性不好，会影响高温试验结果，所以选择密封性好、耐高温的水热合成反应釜作为高温稳定性试验装置。水热合成反应釜见图1和图2。

图1 水热合成反应釜各部分配件

图2 水热合成反应釜外观及尺寸

试验样品

由于汽车运行工况较复杂，冷却液在冷却系统运行中容易出现一系列使用问题，而且在冷却液使用一段时间后，冷却液中的乙二醇发生氧化、酸性气体进入冷却液中、金属被腐蚀脱落等现象的产生，都会直接影响冷却液产品质量，若选择冷却液新液和冷却液在用液混兑会影响混兑试验结果，为了避免其他因素干扰试验结果，试验样品选择新液与新液混兑。

样品1为主要混兑对象，其余样品选择市面常见的一些冷却液，分别为样品2～样品11，其中样品1、2、4、6、7、8、11为半有机型，样品3、5、9、10为全有机型，且这11种样品均为乙二醇型冷却液产品。为了确定两种冷却液是否完全相容，通常混兑比例为1∶9、1∶1和9∶1（均为质量比）。

试验步骤

混兑样品首先进行高温稳定性试验，然后依次进行pH值、泡沫倾向性试验，最后进行玻璃器皿腐蚀试验、铸铝合金传热腐蚀试验。为了判断待混兑样品混兑后的性能是否合格，若无待混兑样品性能试验报告，需要测试两个待混兑样品的相关性能。如果待混兑样品本身质量指标不合格，则无需进行混兑试验。

混兑试验判定原则为高温稳定性试验结束后混兑冷却液没有出现不溶物沉淀，混兑冷却液pH值在两种冷却液pH值之间或者与其一相同，混兑冷却液泡沫倾向性、玻璃器皿腐蚀、铸铝传热腐蚀试验结果满足GB 29743—2013要求，表明可以混兑，反之则不可以混兑。两种冷却液混兑试验全部完成且满足要求，则判断冷却液可以混兑。若其中一项混兑试验结果不满足要求，则判断两种冷却液不可以混兑，后续的混兑试验不需进行。

结果及讨论

高温稳定性试验

由于冷却液在冷却系统中的工作温度为88 ℃，所以选取88 ℃作为高温稳定性试验温度。首先进行试验样品本身的测试，除试验样品11有沉淀出现外，其余试验样品均无沉淀产生。将样品1分别与样品2～样品 10以1∶9，1∶1和9∶1比例混兑，进行高温稳定性试验研究，试验结果见表1。

由表1可见，样品1和样品4、5、7混兑时，出现沉淀的时间不同，特别是样品1和5混兑溶液（1∶1）在24天才出现沉淀；样品1和其他样品混兑时，在30天仍无沉淀。88 ℃高温稳定性试验耗时较长，不能快速有效地判断冷却液是否可以混兑。

为了快速准确地判断冷却液是否可以混兑，采用提高储存温度方法以缩短试验周期。借鉴GB 29743—2013中冷却液铸铝传热腐蚀试验的温度是135 ℃，把高温稳定性试验温度提升到135 ℃。

根据表1试验结果，采用试验样品1和样品4、5、7，混兑比例为1∶1，进行135 ℃储存试验，试验结果见表2。

表1 88 ℃高温稳定性试验结果

从表2中可以看到，试验样品1和4、7在a天出现沉淀，试验样品1和5混兑溶液在（a+5）天出现沉淀。为了快速判断冷却液间是否可以混兑，设定135 ℃下储存（a+5）天作为判定混兑样品高温稳定性优劣的试验条件。

表2 135 ℃高温稳定性试验结果

p H值试验研究

GB 29743—2013对冷却液的pH值要求为7.5～11.0。试验样品本身高温稳定性试验后pH值可能会发生变化，所以首先对高温稳定性试验后的样品1～样品10进行pH值测试，然后再进行高温稳定性试验后的样品1分别与样品2～样品10不同比例混兑样品的pH值测试。试验结果见表3、表4。

从表3、表4可以看出，高温稳定性试验后有沉淀的混兑样品（样品1与样品4、样品1与样品5、样品1与样品7）的pH值均在未混兑时两个样品的pH值之间或与其中之一相同，所以pH值试验并不能反映两种冷却液是否可以混兑，故pH值不作为混兑试验项目。

表3 冷却液pH值测定结果

表4 混兑样品p H值试验结果

泡沫倾向性试验研究

为了避免高温稳定性试验后试验样品本身泡沫倾向性变化对混兑试验结果的影响，首先对高温稳定性试验后试验样品进行泡沫性能试验，选择了试验样品1及与它混兑高温试验后无沉淀的试验样品，试验结果见表5。

从表5可以看出高温稳定性试验（135 ℃和88 ℃）后的试样样品的泡沫倾向性试验结果均较差，不满足GB 29743—2013要求，因此SH/T 0066方法不适用于高温稳定性试验后的冷却液。

表5 135 ℃/88 ℃泡沫倾向性试验结果

为了进一步考察泡沫倾向性能否作为判定冷却液能否混兑的项目，进行常温混兑存储试验。将样品1与样品2、3、6、8、9、10分别进行1：1混兑，混兑溶液常温（20 ℃）存储1 h、5 h、24 h后进行泡沫倾向性考察，试验结果见表6。

从表6数据可以看出，混兑冷却液经过1 h、5 h、24 h常温存储试验，泡沫倾向性能良好，满足GB 29743—2013要求，现有数据没有体现出区分性（可能是由于冷却液中的消泡剂为聚合物，两种冷却液中的消泡剂短时间内并不能发生反应），所以泡沫倾向性能试验不作为混兑试验项目。

表6 常温混兑样品泡沫倾向性试验结果

玻璃器皿腐蚀试验研究

玻璃器皿腐蚀试验按照SH/T 0085中的试验条件进行。试验时间336 h±2 h，温度88 ℃±2 ℃，空气流量为100 ml/min±10 ml/min，腐蚀离子浓度为硫酸根离子、氯离子、碳酸氢根离子的钠盐各100 mg/kg。

首先进行冷却液本身的玻璃器皿腐蚀试验测试，样品2、3不满足GB 29743—2013要求，样品1、6、8、9、10玻璃器皿腐蚀试验结果满足GB 29743—2013要求（紫铜、黄铜、钢、铸铁质量变化不大于±10 mg/试片，焊锡、铸铝质量变化不大于±30 mg/试片），所以选择样品1与样品6、8、9、10的混兑溶液进行玻璃器皿腐蚀试验，混兑样品的玻璃器皿腐蚀试验结果见表7。

从表7可以看出，所有混兑样品的玻璃器皿腐蚀试验结果均满足GB 29743—2013要求，现有混兑试验数据没有体现区分性，所以玻璃器皿腐蚀试验不作为混兑试验项目。

表7 玻璃器皿腐蚀试验结果

铸铝合金传热腐蚀试验研究

铸铝合金传热腐蚀试验按照SH/T 0620中的试验条件进行。试验时间为168 h±2 h，温度为135 ℃±1 ℃，压力190～200 kPa，腐蚀水为氯化钠水溶液。

样品 1、6、8、9、10本身铸铝合金传热腐蚀试验结果满足GB 29743—2013要求（试块质量变化不大于±1.0 mg/cm2），选择样品1与样品6、8、9、10的混兑溶液进行铸铝合金传热腐蚀试验，混兑样品的铸铝合金传热腐蚀试验结果见表8。

从表8可以看出，样品1与样品8的混兑溶液的铸铝合金腐蚀试验结果不满足GB 29743—2013要求，混兑试验数据有一定的区分性，故将铸铝合金传热腐蚀试验作为混兑试验项目。

表8 铸铝合金传热腐蚀试验

结论

☆通过高温稳定性、pH值、泡沫倾向性、玻璃器皿腐蚀试验、铸铝合金传热腐蚀试验等项目的考察，最终确定了冷却液混兑试验的项目及试验条件，见表9。

表9 冷却液混兑试验的项目及试验条件

☆该冷却液混兑试验方法的建立，将有助于较快速、准确地判断特定冷却液（样品1）与市面上常见冷却液（样品2～样品11）是否可以混兑使用，解决客户混兑使用冷却液的实际问题，避免盲目混兑冷却液对发动机冷却系统产生负面影响。