喬淵博，魏駿逸，李錫棟，周 慧，何 巖

（1.陸軍軍事交通學(xué)院學(xué)員5大隊研究生隊，天津 300161；2.陸軍軍事交通學(xué)院投送裝備保障系，天津 300161；3.77611部隊，西藏 拉薩 850000）

汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)是由水泵、散熱器、節(jié)溫器及水套等組成的閉式循環(huán)體系，其功用是及時消散掉發(fā)動機(jī)中的部分熱量，使發(fā)動機(jī)保持在一個適宜溫度下工作，因此冷卻系統(tǒng)的完好性會直接影響車輛裝備的正常運行及使用壽命。冷卻系統(tǒng)中的散熱器、水泵、缸體及缸蓋、分水管等部件是由鋼、鑄鐵、黃銅、紫銅、鋁、焊錫等金屬組成[1-2]。這些金屬通過搭接或焊接等的方式存在于冷卻系，由于金屬的電極電位不同，在電解質(zhì)的作用下容易發(fā)生電偶腐蝕。

有時兩種金屬雖然沒有直接接觸，但是也同樣存在著電偶腐蝕的情況，如因腐蝕、磨損脫落的鋁合金會隨冷卻液內(nèi)循環(huán)散布沉積在水泵或水套內(nèi)壁各處形成許多微電偶對。一般情況下在電偶腐蝕中兩種金屬的自腐蝕電位相差越大，其電位低的金屬作為陽極越容易腐蝕，而電位高的金屬作為陰極受到保護(hù)[3]。

1 冷卻系統(tǒng)常見腐蝕形式

車輛裝備冷卻系統(tǒng)常見的腐蝕形式主要有三種，為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕及穴蝕[4-5]。

1.1 化學(xué)腐蝕

冷卻水往往富含可溶性氧、氯化物及其它礦物酸等，這些物質(zhì)會引起冷卻系金屬零件發(fā)生腐蝕、破壞，造成冷卻系無法正常工作。例如冷卻系中，鋁合金長期與冷卻液接觸，且冷卻系溫度交替變化，產(chǎn)生大量的濕氣，使金屬表面被氧化，形成一層致密的氧化膜，可有效地隔絕腐蝕介質(zhì)，從而減緩金屬腐蝕的進(jìn)程。但冷卻液可能存在的氯離子、硫離子會破壞金屬表面的保護(hù)膜或阻礙其形成，從而加速了鐵、鋁的腐蝕。

1.2 電化學(xué)腐蝕

電偶腐蝕，也可稱接觸腐蝕，指兩種或多種金屬在同一介質(zhì)中接觸，由于它們之間存在腐蝕電位差而出現(xiàn)電流流動，導(dǎo)致電位較低的金屬發(fā)生陽極極化，加速溶解，而電位較高的金屬發(fā)生陰極極化，溶解速度反而受到抑制的現(xiàn)象[6]。它是一種較為隱蔽、普遍的且危害性極強(qiáng)的腐蝕形式，廣泛地存在于船舶、飛機(jī)、車輛、建筑工業(yè)等領(lǐng)域。

2 冷卻系統(tǒng)金屬腐蝕影響因素

冷卻系金屬材料的腐蝕是一個極為復(fù)雜的物理化學(xué)過程，受到諸多因素影響，如冷卻液、緩蝕劑類型、酸堿度、工作溫度等。這些腐蝕、抗腐蝕因子相互影響，共同作用構(gòu)成了一個復(fù)雜惡劣的車輛裝備冷卻系環(huán)境[7]。車輛裝備冷卻系腐蝕因子諸多，可大致分為兩種類型：一是金屬材料本身的性能和系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響；二是外部環(huán)境因素和人為操作的影響。

2.1 金屬材料的影響

車輛裝備冷卻系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由銅及銅合金、鋼、鑄鐵、鑄鋁及焊料等金屬材料構(gòu)成。由于人為設(shè)計或緊急搶修等原因，這些金屬之間的接觸或焊接往往不可避免，如果發(fā)生接觸或焊接的金屬之間存在較大電位差，同時再浸于冷卻液中，就會構(gòu)成一個腐蝕大電池或許多的微電偶對而發(fā)生電偶腐蝕，這將加速冷卻系統(tǒng)的破壞。

2.2 冷卻液的影響

根據(jù)組成的不同，車輛裝備冷卻系用冷卻液一般可分為無水冷卻液與水基冷卻液。無水冷卻液，亦稱無水冷卻油，是一種新型的汽車?yán)鋮s介質(zhì)，具有高沸點、低凝點等優(yōu)勢，能夠徹底克服水基冷卻液給發(fā)動機(jī)帶來的易產(chǎn)生腐蝕、水垢、氣蝕，以及高溫“開鍋”等問題，有效地延長發(fā)動機(jī)的使用壽命，使發(fā)動機(jī)長時間保持一個良好的工作狀態(tài)。但是，它存在一些問題，如經(jīng)濟(jì)效益低。與傳統(tǒng)冷卻液相比，價格十分昂貴，且二次維護(hù)成本較高，加注時間較長。

因此，水基冷卻液仍為目前使用最為廣泛的冷卻介質(zhì)。水的化學(xué)穩(wěn)定性好，熱容量大，是車輛裝備較為良好的冷卻介質(zhì)。

2.3 工作溫度的影響

由于車輛裝備用途的特殊性，其冷卻系用金屬材料將不可避免地長期處于常溫與高溫的交替環(huán)境下，溫度就成為了車輛裝備冷卻系腐蝕的一個非常重要的因素。溫度對車輛裝備冷卻系統(tǒng)腐蝕的影響主要體現(xiàn)在以下三個方面：第一，高溫易使得潤滑油的潤滑效果變差甚至喪失，造成冷卻系零部件之間磨損；第二，高溫易使得冷卻液酸化。高溫條件下，乙二醇基冷卻液中的乙二醇易發(fā)生氧化，使得冷卻液性能降低，同時溫度還會加快溶液的對流與擴(kuò)散，加快金屬的腐蝕速率；第三，工作溫度的升高會使得諸如鑄鋁等的冷卻系金屬材料的鈍化更加困難，并且金屬的腐蝕傾向也會增大。

3 常見的腐蝕防護(hù)措施

3.1 涂層覆蓋

為了使待保護(hù)金屬與其接觸性腐蝕介質(zhì)隔離開以達(dá)到防止腐蝕的效果，通常會用耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬或者是非金屬覆蓋待保護(hù)金屬，這種方法稱之為金屬表面涂層覆蓋。它不僅能夠提高金屬的抗腐蝕性能，而且可以節(jié)約大量的貴金屬和合金，其中非金屬涂層防止電偶腐蝕是最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保、應(yīng)用最為普遍的的方法。涂層防護(hù)主要是利用涂層的高阻隔屏蔽性能將金屬與電解質(zhì)的接觸面隔離，在陰陽極之間進(jìn)行物理屏蔽來達(dá)到阻止，減緩金屬腐蝕的效果。

3.2 緩蝕劑防護(hù)技術(shù)

緩蝕劑，亦稱腐蝕抑制劑或阻止劑，是一類化學(xué)物質(zhì)或復(fù)雜混合物，它以一定的濃度與形式添加至介質(zhì)中，可以防止或減緩材料的腐蝕。由于車輛裝備冷卻系是一個復(fù)雜的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，因而向其冷卻介質(zhì)中加入適量的緩蝕劑就成為了一種最為簡便而有效的腐蝕防護(hù)手段。