铝合金在乙二醇溶液中的腐蚀研究

杨 琦

（阳泉煤业集团物资经销有限责任公司，山西 阳泉 045200）

引言

铝合金作为工业领域中应用广泛的金属材料，具有密度低导热性能好、力学性能优等特征，在实际应用中，能替代不锈钢以及铜合金等材料，在我国航空航天、军事化工、汽车等领域运用广泛。铝合金主要应用在工业设备的冷却当中，主要作用是进行换流阀、散热器或热交换器等设备的生产。

乙二醇具有冰点低、成本支出小和热容大的优势，主要充当工业设备的冷却介质。在汽车发动机中使用的冷却液，就包含了相应比例的乙二醇溶液。军工行业中的军用设施设备会在极端的环境和条件下使用，所以需要运用到体积分数占比为65%的乙二醇水溶液充当冷却介质[1]。另外，当环境温度比较低，换流站建设的环节当中，可在内冷水当中添加适量的乙二醇溶液，这种方式有利于内冷水冰点的降低，达到保暖防冻的目的。乙二醇冷却液有着较低的腐蚀性能，如果使用的时间过长，那么，在经过相应的化学反应之后，会产生乙醇酸及乙二酸等物质，所以有可能会对设备造成一定程度的腐蚀。

1 铝合金在乙二醇溶液中腐蚀机理分析

1.1 关于铝-醇相钝化膜的构成

铝合金的表层部位，经过相应的反应之后，会出现一层十分薄的钝化膜，而这使得铝合金具备一定程度的抗腐蚀性。就当前的情况来看，我国在钝化膜方面的研究较多。大多数研究观点都倾向于铝合金在乙二醇溶液当中会产生一层醇化铝膜，主要成分是铝醇复合物。在溶液当中添加乙二醇，将会使得乙二醇出现还原反应，最终产生铝-醇相，具体还原反应式如式（1）。

1.2 铝合金在乙二醇溶液中发生的点蚀现象分析

相关调查试验结果表明，乙二醇溶液对于铝合金的腐蚀有着明显的抑制功能。但是如果乙二醇的溶液浓度过低的话，那么点蚀情况的抑制作用并不明显。当前，大多数理论研究结果都表明，浓度较低的乙二醇溶液，会使得铝合金基体和与之相邻第二相粒子间，发生较为明显的电偶效应。在这个过程当中，第二相粒子主要是以阴极存在，而铝合金主要是以阳极存在，在此种情况下，铝合金将会提前溶解，在完全溶解之后，第二相颗粒才逐渐进行溶解和脱落，从而造成的腐蚀坑的形成。

2 铝合金在乙二醇溶液中发生腐蚀现象的因素及影响分析

2.1 乙二醇溶液中含杂质离子

通常情况下，杂质离子会对金属造成一定的腐蚀影响，而腐蚀的程度，主要在于金属的实际类型以及金属表层部位的相互作用。离子和金属表层部位发生了相应的作用之后，会通过电化学反应对金属进行腐蚀。而对于铝物质来说，其所发生的腐蚀以及点蚀情况都受到了离子类型以及具体浓度的影响。

2.2 流体流动

乙二醇溶液以流体的状态存在时，那么，在静态溶液的过程当中，不会发生铝合金钝化的现象，不仅如此，铝合金的具体腐蚀程度以及过程都会受到活化机制的影响。所以处于冷却剂系统当中的流体流动，将会进一步加剧铝合金的腐蚀程度。

通常情况下，从侵蚀到腐蚀过程当中，所造成的相关材料质量损失，远远大于纯粹侵蚀时所造成的材料质量损失[2]。根据当前的研究结果来看，主要提出了两种不同的机制，对于腐蚀以及侵蚀的协同作用进行了说明。首先，主要体现在表层部位硬度下降，而发生的腐蚀现象，会使得材料的表层部位变得更加凹凸不平，扩大了腐蚀的面积和强度。其次，由于金属表层部位所具备的保护膜形成较为缓慢，并且保护膜比较薄，所以难以抵抗腐蚀。当保护膜尚处于形成过程中时，腐蚀行为的影响更大。

2.3 乙二醇浓度

参照点缺陷模型理论来看，钝化膜对于点蚀的敏感度，主要来自于施主的具体密度。当溶液当中的乙二醇含量不断增加时，那么，钝化膜的施主力度将会呈现出下降的趋势，在此情况之下，钝化膜的构成部分以及电子结构都会发生相应的改变，最终使得铝合金的腐蚀敏感度发生变化。

2.4 温度

通常情况下，在温度不断升高的前提之下，和腐蚀有关联的界面反应过程都会出现加速的情况。温度逐渐上升会使得反应活化能出现不断下降，从而使得铝合金所具有的阳极溶解不断增加，而此时，乙二醇的实际黏度也会有所下降，进一步促进了氧气的扩散，从而使得铝合金发生氧化作用[3]。另外，在温度不断升高的基础上，氧在溶液当中的溶解度也会出现降低的情况，溶液当中含氧量进一步下降，就极有可能会降低铝合金表面氧化物形成的可能性。

2.5 pH 值

当pH 值在不断升高的状态之下，处于乙二醇水溶液中铝的活性水平也会得到不断加强，腐蚀的电位将会进一步下降。如果溶液的碱性度不断上升，那么将会促使铝的氧化膜发生溶解的情况。

3 缓蚀剂的抑制功能分析

由于在整个体系当中，乙二醇一直处于浸泡的状态之下，所以在其浸泡的过程当中，所产生的氧化产物会进一步推动腐蚀行为的发生，为了能够有效的降低金属表层部位的腐蚀发生率，因此，对缓蚀剂进行了相应的研究和分析。通常情况下，为了有效地防止铝合金出现腐蚀的情况，一般采取两种方式进行抑制。其一，在铝元素当中添加其他的元素，从而有效地提升合金元素的电势，进一步减少析氢的行为发生。其二，通过使用相关添加剂，有效地降低溶液中各类杂质的腐蚀作用。经过研究调查发现，有机化合物比重金属盐的毒性更低，使用时的安全性能也更高，所以可以有效地构成金属络合物，对腐蚀行为进行有效的抑制。

相关研究调查表明，有效地利用钝化铝合金能够使得阳极电流的密度进一步下降，从而对铝合金的腐蚀行为进行抑制。除此之外，溶液所具有的湍流流动性，会使得铝合金原本所具有的耐腐蚀性以及抗腐蚀性能效果降低。

在通过相关实验和论证之后，充分表明了稀土金属盐对于铝合金腐蚀抑制来说，有着极佳的功能和效果，不仅如此，稀土金属盐不会对环境造成损害，也不会产生任何毒性物质，能够有效地替代过去使用的有毒有机缓蚀剂，实用价值较高[4]。

4 结语

因为乙二醇有着较大温度范围的冷热保护，所以在传热设施设备当中，通常被应用为防冻剂。在金属行业，铝合金是应用十分广泛的金属材料之一，不仅如此，在换热设施设备当中的应用范围也越来越广。就目前发展的概况来看，铝合金在乙二醇溶液当中所发生的腐蚀情况和行为，受到了众多研究者的广泛关注。本文针对铝合金在乙二醇溶液当中所出现的腐蚀行为及现象进行了研究，并对腐蚀行为所发生的具体机理作了有效的探讨，结合金属腐蚀行为发生的具体因素，分析了不同缓蚀剂会对铝合金腐蚀现象的具体抑制功能，从而为铝合金在乙二醇溶液当中的抗腐性能研究提货有效的参考。