轻合金及其加工铝合金汽车热交换器腐蚀性能周江杨志强(东北轻合金加工厂黑龙江省哈尔滨市150060)庞欣(中南工业大学材料系湖南省长沙市410000)摘要:对铝合金汽车热交换器的腐蚀形式、机理、影响因素及防腐手段等进行了综述。指出汽车防冻液、冷却剂、钎焊残留物、氯离子浓度,合金相之间的电位差及钎焊炉内的循环时间均对铝制散热器的耐蚀性有明显影响,采用不含水的冷却液,封闭的冷却系统,有效的防腐剂,高耐蚀性的材料等手段,能有效的防止或减轻铝制换热器的腐蚀,达到延长其使用寿命的目的。关键词:铝合金腐蚀电位钎焊为满足汽车越来越多的各种特殊使用要求,现代高性能汽车上有十余个单独的热交换器,其中最主要的是空调系统中的冷凝器、蒸发、以及发动机散热器和油冷却器等。过去由于加工方法和接合技术的落后,使铝质热交换器在耐蚀性和成本上无法与传统的铜质热交换器相竞争。目前铝合金热交换器在综合性能、腐蚀性能上已完全经受得住汽车恶劣的工作环境和条件。其使用寿命目标定为10年。腐蚀性能是衡量热交换器性能好坏的主要标准之一,是铝质热交换器降低成本、提高寿命、走向实用化的关键。本文主要对铝合金汽车热交换器的腐蚀形式、机理、影响因素及防止手段等方面进行了综述。1内部腐蚀热交换器由内部有换热介质流动的管道与翅片材接合而成,它的腐蚀分为内部腐蚀(流体管内)和外部腐蚀两部分,最初的关注集中在管的内部(冷却剂侧)腐蚀。通过正确选择和发展合金系,及制成高性能的铝专用缓蚀性,内部抗蚀能力已有了较大提高。对通水管内部腐蚀有影响的因素有:水质(有害离子)、水温、压力和水中的含氧量,以及管路中使用其他金属的情况。表1为汽车热交换器的内、外环境,从表中可见,冷凝器和蒸发器的管子内部冷却剂是氟利昂,如果维护适当(避免潮湿),氟利昂不腐蚀铝。因此,油冷却剂或空气冷却器的内表面一般不存在腐蚀问题。但其他热交换器则很难避免潮湿,并且往往是干湿交替状态,其内部的腐蚀及泄露就不得不考虑了。从表1可看出内部腐蚀问题的焦点集中在通水的铝散热器和加热器上。表1汽车热交换器的内、外环境〔2〕热交换器类型管体内的液体可能的外界环境散热器水/冷却剂雨水、大气污染、海盐、除冰盐油冷却器机油、传导油同上冷凝器冷却剂(氟利昂)同上蒸发器冷却剂(氟利昂)管道空气、凝聚水气加热器水/冷却剂管道空气空气交换冷却器过滤空气同散热器·15·1998年№1轻金属冷却液虽然主要是水和氟利昂,但其中除了水本身的杂质外,还有添加的防冻剂,其他金属离子,以及卤化物焊剂等物质带来的腐蚀问题。冷却水中很可能含有氯化物(漂白粉)、硫酸盐、碳酸氢盐和重金属(Cu和Fe等)。浅野佑一郎〔1〕的研究表明,在流水腐蚀实验中,水中的重金属离子大大缩短了铝合金的腐蚀穿孔时间。当水中有重金属时,即使包覆7072合金,管道也发生穿孔腐蚀。钎焊连接过程在系统中残留下包括氯化物、溴化物、氧化物的可溶性残留物,它们或是单独作用,或是相互结合,引发腐蚀问题。冷却剂可以是自来水或是50%乙烷二醇防冻溶液,它们都可引发铝合金的点蚀。点蚀会在电流高于一确定的临界值(临界点蚀电位Ep)时形成,在这个电位铝合金表面钝化膜破裂。有关研究证明,随着氯离子浓度或温度的增加,临界点蚀电位降低,在静止的水中,随着氯离子浓度增加,点蚀电位也有相应的变化。这些研究结果对于汽车热交换器是很重要的,因为温度以及与铝合金相接触的冷却剂中卤化物浓度都是变化的。为了防止管子的内部腐蚀,方法之一即添加有效的防蚀剂,据介绍在冲绳岛(日本),中东和近东、澳大利亚和中南亚这些地区,很少使用防蚀冷却剂。在我国冷却系统中使用的含缓蚀剂的冷却液价格约为215元人民币/kg。由于生产的内燃机的冷却系统普遍存在着不同程度的漏水现象,使冷却液损耗严重,用户普遍使用的冷却液仍然是水。为得到足够的抗蚀性,目前的措施是包覆AlZn合金。2外部腐蚀汽车热交换器的外部腐蚀包括管材外部、翅片材的腐蚀以及二者之间的相互电化学作用。不同的热交换器在汽车的位置不同,功能各异,因此外部腐蚀环境与条件也不尽相同。散热器位于车辆的前端,经受着非常苛刻的道路环境和气候环境,包括雨水、路面挥发的盐份、汽车排除的废气、砂...
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