乙二醇冷却液中氯含量对玻璃器皿腐蚀的影响研究

张冰冰+马春庆+周在立

摘 要：通过介绍冷却液的组成和作用，研究和验证了冷却液中氯离子含量与玻璃器皿腐蚀之间的关系。试验表明，氯离子含量较高的冷却液对玻璃器皿试片的腐蚀较为严重，这也从侧面说明了氯离子的强腐蚀性。

关键词：乙二醇型发动机冷却液；氯离子含量；玻璃器皿；腐蚀性

中图分类号：U473.7 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.101

发动机冷却液是一种含有特殊添加剂的冷却液，主要用于液冷式发动机冷却系统，具有冬天防冻、夏天防沸、全年防水垢、防腐蚀等优良性能。随着科技的进步和冷却液用途的推广，在拖拉机等农用机械上，冷却液也发挥着非常重要的作用。目前，无论是轿车还是工程机械车辆，最常用的冷却液是乙二醇型发动机冷却液。

1 乙二醇型冷却液的作用和组成

发动机冷却液与润滑油一样，都是发动机正常工作、运转必不可少的组成部分。冷却液是发动机冷却系统的散热介质，具有防腐、冷却、防冻和防垢的作用。现在常用的乙二醇型冷却液主要由水、防冻剂和各种添加剂组成。

1.1 水

目前，虽然常用的冷却液都是乙二醇型的，但是，冷却液中只有乙二醇是不行的。乙二醇自身的冰点和沸点比较高，不能满足发动机冷却系统的要求，所以，冷却液中需要加入水。由于混合后乙二醇的加入改变了冷却水的蒸汽压，显著降低了冰点，同时，沸点也降到了水和乙二醇之间，进而满足用户的使用需求。但是，与乙二醇混合的水是不能随意添加的，由于普通的自来水容易在冷却系统中形成水垢，所以，冷却液中加入的水必须是不含硫酸根和钙镁离子的纯净水，或者是同等质量级别的水。

1.2 防冻剂

由于水的冰点高，低温天气下易结冰，所以，冷却液中必须加入防冻剂保护发动机冷却系统，以防冷却系统管道在低温下被冻裂。一些盐类化合物，比如常用的氯化物等有明显降低冰点的功效。但是，由于氯离子对某些金属，比如铸铁、低碳钢等有严重的腐蚀性，所以，很少使用。目前，经常使用的防冻剂为乙二醇，简称EG。乙二醇的加入可以改变冷却水的蒸汽压，降低冰点，从而满足一些严寒地区对拖拉机使用和防护的要求。

1.3 添加剂

冷却液之所以有强大的功能，是因为其中含有各种添加剂。冷却液浓缩液中使用的添加剂一般不超过5%，而这些添加剂主要有缓蚀（防锈）剂、缓冲剂、防垢剂、消泡剂、防霉剂和着色剂等。

1.3.1 缓蚀（防锈）剂

发动机冷却系统主要有铜、铝、铸铁、钢和焊锡等金属。这些金属在与乙二醇冷却液长期接触的过程中，难免会使冷却系统的金属材质被腐蚀，或者会因腐蚀而发生焊缝开裂、穿孔或冷却液漏液的情况，这主要是因为冷却液会严重腐蚀冷却系统中的某些金属。因此，有必要在冷却液中添加缓蚀（防锈）剂，阻止冷却系统被腐蚀。由于缓蚀（防锈）剂具有较高的选择性，冷却系统中的金属种类也比较多，所以，在使用复合配方缓蚀（防锈）剂时，必须复配缓蚀（防锈）剂，这样才能起到良好的防护效果。

1.3.2 缓冲剂

发动机冷却系统中的金属腐蚀不仅与添加的缓蚀剂的质量浓度有关，也与冷却液的pH值有关。冷却液中所加的缓蚀剂一般会在中性介质中发挥较好的效果。但是，在工作过程中，由于介质发生酸化，导致冷却液整体pH值下降，降低了缓蚀剂的缓蚀效果。因此，为了将冷却液的pH值稳定在7.5～11.0之间，需要在其中加入缓冲剂，以形成缓冲体系，使冷却液具有一定的缓冲能力。

1.3.3 防垢剂

防垢剂的主要作用是防止冷却液中矿物质及其在工作过程中释放的腐蚀产物沉淀、堆积，比如水垢等。水垢主要是因为在冷却液工作的过程中，冷却系统内表面附着的不溶性盐类或氧化物晶体所致。如果不定期清理附着在冷却系统散热器内部金属表面的水垢，就会严重影响发动机冷却系统中散热系统的功能，从而导致开锅、缺水，甚至是黏缸、烧瓦等。

1.3.4 消泡剂

在机器运转带动过程中，发动机不可避免地会发生振动。在振动过程中，渗入空气会使冷却液产生泡沫，不利于发动机工作而产生的热能传递，同时，泡沫的产生还会加剧铝质水泵的气穴腐蚀。所以，为了减轻发动机工作过程中产生的泡沫所造成的危害，通常要在冷却液中加入一定量的消泡剂，防止泡沫的产生。

1.3.5 着色剂

市面上所售的冷却液之所以会呈现不同的颜色，主要是加入了着色剂的缘故。在冷却液中加入着色剂的主要作用是使冷却液有醒目的颜色，便于检查冷却液液面或者在发生故障时明确渗漏的位置。冷却液的颜色也可以让它区别于水或其他产品，以免发生误食的情况。同时，冷却液的颜色具有指示剂的作用，便于监测冷却液的酸碱度变化。

2 理化检验指标

根据国家标准规定可知，冷却液的性能指标检验项目主要有颜色、气味性、冰点、灰分、沸点、氯离子含量、储备碱度、水分、对汽车有机涂料的影响、玻璃器皿腐蚀、铝泵气穴腐蚀和传热腐蚀性能等。

对于冷却液，要求其有醒目的颜色，以便在使用过程中明确冷却液液体的位置；在发生故障时，诊断出冷却系统泄漏发生的位置，从而进行必要的检修。因此，从市面上买到的冷却液会因厂家不同而呈现出不同的颜色。最常用的冷却液颜色有黄绿色、蓝色和橙色。

在冷却液的常规检验项目中，值得注意的一个重要指标是氯离子含量。众所周知，氯离子是具有超强腐蚀性能且很活泼的阴离子，它能够使不锈钢活化，诱发铝表面产生点蚀，出现腐蚀点坑甚至穿孔。因此，如果冷却液中氯离子含量过高，就会对发动机冷却系统造成严重的危害。在冷却液常规检验项目中，另一个重要指标是玻璃器皿腐蚀。汽车或农用机械发动机冷却系统主要是由不同金属组成的，而不同金属的耐蚀性能又有一定的差别，但是，任何一种金属发生腐蚀都会影响发动机冷却系统。因此，防腐蚀性能是冷却液能够连续使用的重要前提，同时，防腐蚀性能还是发动机冷却液最重要的基本性能。在氯离子含量和玻璃器皿腐蚀这两项指标上，根据经验判断，氯离子含量大的冷却液，其玻璃器皿腐蚀试验会更严重。

下面，以某2种品牌的乙二醇型发动机冷却液（分别编号为1#、2#）为例，研究乙二醇型冷却液中氯离子含量与其本身玻璃器皿腐蚀试验之间的关系。

对2个样品进行氯离子含量检测，检测结果如表1所示。

从表1中可以看出，2#样的氯离子含量比较高，并且超出了行业标准SH/T 0521的指标要求。由试样的氯离子含量可以推测，2#样的玻璃器皿腐蚀一定会比1#样差。为了证实这个猜想，对2个试样作了玻璃器皿腐蚀试验。试验结果如表2所示。

表2所示的试验结果显示，几乎每个试片的増重、失重情况都是2#样比1#样严重。此结果证实了我们的推断，当冷却液中氯离子含量较高时，其玻璃器皿的腐蚀也越严重。

为了证实这个推断的准确性，工作人员从市面上买来第三种品牌的冷却液，将其编为3#，并进行了氯离子含量检测试验，试验结果如表3所示。

由表3所示的氯离子检验结果可以断定，3#样的玻璃器皿腐蚀一定不会很严重。为了证实这个推断，又对3#样进行了玻璃器皿腐蚀试验，而试验结果也证实了这一推断。

3 结论

上述研究和试验说明，某一品牌的冷却液，如果其氯离子含量指标检测不合格，或者对比某几种冷却液的性能时，氯离子含量较高或不合格的样品，对发动机冷却系统的腐蚀相对是比较严重的。

Study on the Effect of Chlorine Content in Ethylene Glycol Coolant on Glass Corrosion

Zhang Bingbing， Ma Chunqing， Zhou Zaili

Abstract： In this paper， the composition and function of cooling liquid are introduced， and the relationship between the content of chlorine ion and the corrosion of glass is studied. The test showed that the corrosion of the cooling liquid with high chloride ion content is more serious， which also shows the strong corrosion of chloride ion from the side.

Key words： ethylene glycol type engine coolant； chloride ion content； glassware； corrosion resistance

文章编号：2095-6835（2015）19-0103-02