车辆冷却系统腐蚀及常见影响因素分析

汽车发动机冷却系统是由水泵、散热器、节温器及水套等组成的闭式循环体系，其功用是及时消散掉发动机中的部分热量，使发动机保持在一个适宜温度下工作，因此冷却系统的完好性会直接影响车辆装备的正常运行及使用寿命。冷却系统中的散热器、水泵、缸体及缸盖、分水管等部件是由钢、铸铁、黄铜、紫铜、铝、焊锡等金属组成[1-2]。这些金属通过搭接或焊接等的方式存在于冷却系，由于金属的电极电位不同，在电解质的作用下容易发生电偶腐蚀。

有时两种金属虽然没有直接接触，但是也同样存在着电偶腐蚀的情况，如因腐蚀、磨损脱落的铝合金会随冷却液内循环散布沉积在水泵或水套内壁各处形成许多微电偶对。一般情况下在电偶腐蚀中两种金属的自腐蚀电位相差越大，其电位低的金属作为阳极越容易腐蚀，而电位高的金属作为阴极受到保护[3]。

1 冷却系统常见腐蚀形式

车辆装备冷却系统常见的腐蚀形式主要有三种，为化学腐蚀、电化学腐蚀及穴蚀[4-5]。

1.1 化学腐蚀

冷却水往往富含可溶性氧、氯化物及其它矿物酸等，这些物质会引起冷却系金属零件发生腐蚀、破坏，造成冷却系无法正常工作。例如冷却系中，铝合金长期与冷却液接触，且冷却系温度交替变化，产生大量的湿气，使金属表面被氧化，形成一层致密的氧化膜，可有效地隔绝腐蚀介质，从而减缓金属腐蚀的进程。但冷却液可能存在的氯离子、硫离子会破坏金属表面的保护膜或阻碍其形成，从而加速了铁、铝的腐蚀。

1.2 电化学腐蚀

电偶腐蚀，也可称接触腐蚀，指两种或多种金属在同一介质中接触，由于它们之间存在腐蚀电位差而出现电流流动，导致电位较低的金属发生阳极极化，加速溶解，而电位较高的金属发生阴极极化，溶解速度反而受到抑制的现象[6]。它是一种较为隐蔽、普遍的且危害性极强的腐蚀形式，广泛地存在于船舶、飞机、车辆、建筑工业等领域。

2 冷却系统金属腐蚀影响因素

冷却系金属材料的腐蚀是一个极为复杂的物理化学过程，受到诸多因素影响，如冷却液、缓蚀剂类型、酸碱度、工作温度等。这些腐蚀、抗腐蚀因子相互影响，共同作用构成了一个复杂恶劣的车辆装备冷却系环境[7]。车辆装备冷却系腐蚀因子诸多，可大致分为两种类型：一是金属材料本身的性能和系统内部结构的影响；二是外部环境因素和人为操作的影响。

2.1 金属材料的影响

车辆装备冷却系结构复杂，主要由铜及铜合金、钢、铸铁、铸铝及焊料等金属材料构成。由于人为设计或紧急抢修等原因，这些金属之间的接触或焊接往往不可避免，如果发生接触或焊接的金属之间存在较大电位差，同时再浸于冷却液中，就会构成一个腐蚀大电池或许多的微电偶对而发生电偶腐蚀，这将加速冷却系统的破坏。

2.2 冷却液的影响

根据组成的不同，车辆装备冷却系用冷却液一般可分为无水冷却液与水基冷却液。无水冷却液，亦称无水冷却油，是一种新型的汽车冷却介质，具有高沸点、低凝点等优势，能够彻底克服水基冷却液给发动机带来的易产生腐蚀、水垢、气蚀，以及高温“开锅”等问题，有效地延长发动机的使用寿命，使发动机长时间保持一个良好的工作状态。但是，它存在一些问题，如经济效益低。与传统冷却液相比，价格十分昂贵，且二次维护成本较高，加注时间较长。

因此，水基冷却液仍为目前使用最为广泛的冷却介质。水的化学稳定性好，热容量大，是车辆装备较为良好的冷却介质。

2.3 工作温度的影响

由于车辆装备用途的特殊性，其冷却系用金属材料将不可避免地长期处于常温与高温的交替环境下，温度就成为了车辆装备冷却系腐蚀的一个非常重要的因素。温度对车辆装备冷却系统腐蚀的影响主要体现在以下三个方面：第一，高温易使得润滑油的润滑效果变差甚至丧失，造成冷却系零部件之间磨损；第二，高温易使得冷却液酸化。高温条件下，乙二醇基冷却液中的乙二醇易发生氧化，使得冷却液性能降低，同时温度还会加快溶液的对流与扩散，加快金属的腐蚀速率；第三，工作温度的升高会使得诸如铸铝等的冷却系金属材料的钝化更加困难，并且金属的腐蚀倾向也会增大。

3 常见的腐蚀防护措施

3.1 涂层覆盖

为了使待保护金属与其接触性腐蚀介质隔离开以达到防止腐蚀的效果，通常会用耐腐蚀性较强的金属或者是非金属覆盖待保护金属，这种方法称之为金属表面涂层覆盖。它不仅能够提高金属的抗腐蚀性能，而且可以节约大量的贵金属和合金，其中非金属涂层防止电偶腐蚀是最经济、最环保、应用最为普遍的的方法。涂层防护主要是利用涂层的高阻隔屏蔽性能将金属与电解质的接触面隔离，在阴阳极之间进行物理屏蔽来达到阻止，减缓金属腐蚀的效果。

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/qikandaodu/2021/0707/884.html