冷板是一種單向流的熱交換器,被廣泛用于制造汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng),考慮鋁合金在乙二醇冷卻液中的實際運行情況,我們使用液冷板內部腐蝕試驗系統(tǒng),通過測定冷卻液的 pH、鋁離子含量、腐蝕速率、腐蝕形貌和腐蝕產物,研究了鋁制冷板在乙二醇冷卻液的腐蝕情況。
試驗設備:環(huán)儀儀器 液冷板內部腐蝕試驗系統(tǒng)
試驗樣品:試驗用鋁制冷板由未處理(6063-CP)和經過導電氧化處理(6063-CCO)的6063鋁合金加工而成。
試驗過程:
1.腐蝕試驗在液冷板內部腐蝕試驗系統(tǒng)進行。試驗溫度為80℃,冷卻液的循環(huán)由泵通過恒定電壓控制,流速約為1.16m/s,試驗時間為90d。
2.在試驗過程中,參照標準SH/T 0069《發(fā)動機防凍劑、防銹劑和冷卻液pH測定法》,對冷卻液的pH進行監(jiān)測,每3d測定一次;利用Agilent770Ox電感耦合等離子質譜(ICP-MS)對冷卻液中的鋁離子含量進行監(jiān)測,每30d測定一次。
3.試驗結束后,用TESCAN公司的VEGA3掃描電子顯微鏡(SEM)對冷板中不同取樣點的腐蝕形貌和腐蝕產物能譜(EDS)進行測試。可采用鋁離子質量濃度或冷板質量變化來計算冷板的腐蝕速
率,見式(1)和(2)。
式中:
vp為腐蝕速率,也稱年腐蝕深度,um/A。
C和V分別為冷卻液中鋁離子質量濃度和試驗用冷卻液的體積。
m1和m2分別為冷板試驗前后的質量。
S、t、d,分別為流道表面積、試驗時間和鋁合金密度。
試驗結果:
1.PH的變化:由下圖可見,在6063-CP和6063-CCO冷板中,冷卻液pH的變化具有相同的趨勢,即試驗初期(前3d)冷卻液pH的變化比較明顯,在15d后又有一個較明顯的增大,此后冷卻液的pH的變化比較平緩。
2.腐蝕速率:由下表可見,隨試驗時間的增加,6063-CP冷板試驗系統(tǒng)中鋁離子的含量呈減小的趨勢,而6063-CCO冷板試驗系統(tǒng)中鋁離子的含量卻有一個先增加后趨于平衡的過程。
3.點蝕成因分析:
鋁及其合金,由于表面氧化膜的存在,具有良好的耐蝕性。在中性介質中,鋁合金的腐蝕一般以點蝕為主。這是為了增強鋁的機械和加工性能,通常在金屬鋁中加人強化元素形成合金材料,這些強化元素以強化相或合金相存在,改變了金屬鋁組織的均勻性,往往這些強化相作為陰極,鋁基體作為陽極,形成腐蝕電池,誘發(fā)局部腐蝕的發(fā)生。
而且試樣表面存在機械加工及表面氧化膜層不完整形成的缺陷,這些地方作為薄弱環(huán)節(jié),也將優(yōu)先發(fā)生腐蝕,因此鋁合金在乙二醇冷卻液中的腐蝕以點蝕為主。對于鋁合金在介質中的點蝕行為已有許多研究,而且相應的理論和模型已經被建立,用來說明點蝕的萌生、成長和再鈍化過程。
以上就是鋁制冷板的腐蝕試驗研究,如有試驗疑問,可以咨詢環(huán)儀儀器相關技術人員。