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汽车发动机冷却系统中多种金属的防腐蚀研究

2019-04-02 11:48

汽车发动机防腐技术关系到汽车的正常运行,通过研究冷却系统多种金属的防腐蚀技术的应用,发现如果减少在介质中添加缓蚀剂能够减缓金属腐蚀的速度,而且有机缓蚀剂具备无机缓蚀剂不具备的优点,目前正在逐步取代无机缓蚀剂。

 

  金属防腐蚀技术经历了较长的发展,新时期科技的进步,金属防腐技术也得到了广泛的应用。目前我国汽车行业在不断的发展和进步,汽车发动机冷却系统的金属防腐技术也对汽车的发展产生了较大影响。发动机冷却系统运行的好坏直接影响到汽车发动机的运行,所以做好冷却系统防护极为重要。在对冷却介质研究时,既要考虑到科技的发展和国内外的环保要求,还要考虑冷却介质对金属的防护能力的标准等,将对环境有害的材料逐渐弃用,寻找新型的绿色材料来代替。通过在冷却介质中加入缓蚀剂来实现金属防护的研究,加强对新型缓蚀剂的探索与研究。

  1 金属腐蚀

  金属腐蚀是汽车发动机冷却系统中多种金属防腐研究面临的重要课题,首先要弄清楚金属腐蚀中介质与金属材料产生的反应,既有化学反,应也有物理反应。金属在氧化以后形成的正价离子进入介质会生成比较难溶的化合物,从而在金属表面上生成了腐蚀,影响汽车发动机的正常使用。下面对金属腐蚀中常见的腐蚀现象进行分析,主要分为物理腐蚀和化学腐蚀,并分析电化学腐蚀的作用原理。

  1.1 化学腐蚀和物理腐蚀

  (1)金属腐蚀中金属材料与介质产生 2 种影响,一是化学的作用,二是物理的作用。化学作用的反应是金属材料和介质之间共同作用产生相应的化学反应,物理作用是指由于液态金属对金属材料的影响,导致金属材料产生破坏。金属腐蚀的化学作用引起 2 种腐蚀过程,一是金属表面与介质中的还原物质粒子相碰撞引起的价电子还原,失去价电子而氧化的金属当即产生了腐蚀以后留下的产物,一般会依附在金属的表层,从而对金属构成进一步腐蚀,这一过程被称为化学腐蚀。二是电化学腐蚀,假如介质是导体,金属是电子中的良性导体,金属被氧化后和介质中被还原的物质形成了电子,能够在金属表面的不同部位开展。

  (2)金属在氧化以后形成了正价离子进入介质会形成难溶的化合物,并且该化合物会留在金属的表面上,阳极反应就是指的是这个腐蚀的过程,汽车的金属发生氧化,失去了的电子良导体的金属材料会从一端流向金属表面的其他部位,在原地接受了物质的还原,导致自身价态不断的降低的过程被称为是化学反应中的阴极反应过程。阳极反应产生的物质称作阳极反应物,阴极反应生成的物质称作阴极反应物,也成为化学腐蚀的一次产物。然后接下来会因为一次产物的发展产生新的相,于是就形成了二次产物。这种腐蚀途径的过程,是电化学腐蚀的过程。

  1.2 电化学腐蚀

  电化学腐蚀出现在多个材料试验中,试验中将铁、铝、铜、钢、锡等串联在一起,通过铜、铁和塑料垫圈的试片来分隔,所以就产生了浮渣的原电池组,由于金属的活性特点不是单一的,所以金属试片在之前生成了很多个原电池,待金属试片遇到恶劣的环境,如高温、潮湿、浸泡水等条件下,电化学腐蚀的速度就会大大加快,以这种过程来检验防腐液体具备的仿腐蚀能力是否能够达标。

  1.3 防腐液的作用原理

  防腐液作用的原理是在金属表面添加缓蚀剂,从而在上面形成了吸附膜和钝化膜达到腐蚀的功效。钝化的理论主要有吸附理论和成相膜理论。成相膜理论指的是金属在溶解时会在金属表面产生一种氧化膜,这种氧化膜的特点是薄、密并且无孔,它可以将金属表面筒溶液界面以机械的方式有效的区隔起来,从而更好的降低金属的溶解速度。吸附理论的内容则是认为钝化现象的发生主要是由于金属表面生成了氧以及含有氧粒子的吸附层,导致金属阳极的反应的活力可以实现大幅度的增加,控制金属的溶解程度。这 2 种理论都表明钝化现象只存在与表面,是表面现象。所以电极表面的状态因素有可能影响金属的钝化,既有可能是抑制也有可能是促进。使用缓蚀剂让金属表层生成一层薄薄的膜,膜可以防水、耐高温,从而避免阳光、雨水等对汽车的损害,从而达到防腐蚀的效果。吸附理论和成相膜理论都是指的是缓蚀剂在金属表层生成膜的现象。

  1.4 缓蚀剂的作用原理

  缓蚀剂的作用原理是通过添加少量的缓蚀剂到介质中,能够有效降低金属被腐蚀的速度。根据不同作用机理可分为很多种,其中包含的一些缓蚀剂是阳极型的物质,将这些物质添加到相对中性的介质里面,能够抑制腐蚀速度,增加金属的使用寿命和期限。通常阳极型性质的缓蚀剂能够加速金属阳极化,通常在这一过程中需要注意使缓蚀剂全部覆盖到金属的表面,避免缺漏。从而增加阳极电流的密度,徐徐进入金属的孔腐蚀,这就是缓蚀剂的全部作用原理和过程。在金属表面形成相应的膜,避免外在环境对汽车发动机系统中金属的侵蚀,避免物质的不利影响因素,研究和探讨新型的添加剂,更好的实现汽车发动机系统的正常运行,确保汽车的寿命能够稳定的延长,保证车内人员的安全。

  2 新型添加剂的开发和选择

  社会科技与环保意识的进步,选择和使用绿色环保的材料逐渐成为各行业流行的热潮,添加剂的开发和选择应符合国际环境发展的要求,选择那些效果好、费用低,对环境污染影响较小的新型添加剂材料。新型添加剂的开发与选择应符合多种要求,才能够更好的控制化工原料的配比、工艺和造价成本,更好的实现其试验运行。新型的添加剂在选择与开发时应满足的要求:

  ①具备介质中优质的溶解性;

  ②选用的组分纯度较高,在介质里面没有不溶解的物质;

  ③选用的每种组分能够满足防腐蚀性能的差异;

  ④选用的组分与其他组分不冲突,不会在 pH 值下产生不必要的化学反应。

  4 个条件对新型添加剂提出了相应的要求,所以要对化工原料进行精心筛选,以利于控制配比及工艺和成本,才能更好地进行试验和运行,以便能够根据测试的结果进行新型添加剂适用的判定。如果在合适的范围里找不到适合的添加剂,那么可以采用基团作用原理强化处理或自制合成的方法来发掘新型的防腐添加剂。

  3 新型添加剂的作用原理

  新型添加剂的作用在于更好的提高金属的防腐蚀性能,避免产生不必要的化学反应。金属防腐能力与这层保护膜有关,它是金属防腐能力的直观表现。尽可能的增加防腐添加剂的空间阻碍作用。新型的添加剂作用以后要增加金属的含氧离子的电负性和活化能,增加吸附层的吸附能力。

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