車輛冷卻系金屬腐蝕行為的研究

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1、車輛冷卻系金屬腐蝕行為的研究軍用車輛長期在風(fēng)沙、雨雪、潮濕、鹽霧等惡劣的氣候條件下使用,不同程度地受到環(huán)境的影響而引起腐蝕。本論文針對軍用車輛涂層防護性能的檢測與評價和冷卻系統(tǒng)金屬材料的腐蝕行為兩方面開展研究,主要研究內(nèi)容如下:分析了軍用車輛涂層失效的影響因素,對車輛常用的軍綠色涂層和黑色防銹涂層的防護性能進行了研究,研究表明即使表面觀察完好的涂層,其涂層性能也存在很大差異。由此進行了車輛涂層不同破損程度的模擬研究,建立了各電化學(xué)特征參數(shù)Rf,Ζfmin和ΖAVG隨涂層破損程度系數(shù)K的變化規(guī)律曲線,為涂層的現(xiàn)場檢測與評價提供

2、理論依據(jù)。對軍用車輛涂層進行了現(xiàn)場實車測試,研究了車體涂層不同失效程度的EIS特征,通過提取低頻段(10-2Hz-1Hz)的模值,建立了車體涂層實車測試與部件單獨測試模值的平均值Z1和Z2之間的關(guān)系曲線,作為現(xiàn)場實車測試的校正曲線,提出評價指標(biāo),并嘗試性的對多種軍用車型涂層狀態(tài)進行了現(xiàn)場評價。模擬車輛冷卻系統(tǒng)腐蝕環(huán)境,對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)金屬材料的腐蝕行為進行了研究。結(jié)果表明鑄鐵在三種冷卻溶液中的腐蝕速度開始隨著工作溫度的升高而上升,50℃左右時腐蝕速度達到最大,然后稍有下降;鑄鋁在三種冷卻溶液中的腐蝕速度開始隨著溫度的升高而上

3、升,其變化速度為先快后慢;黃銅在“自來水”和“防凍液”中,其腐蝕速度開始隨溫度的升高而下降,65℃時腐蝕速度最小,溫度繼續(xù)升高,腐蝕速度變快。黃銅在“濃縮水”中,其腐蝕速度隨溫度的升高而加快,50℃左右時達到最大,溫度繼續(xù)上升,腐蝕速度基本不變。研究結(jié)果表明,長期不更換冷卻溶液對軍用車輛冷卻系統(tǒng)的腐蝕影響很大。研究了Cu/Fe和Cu/Al電偶對組成不同的面積比,在不同的冷卻溶液和不同工作溫度時的電偶腐蝕行為,進行了Cu/Fe和Cu/Al電偶對的電偶腐蝕規(guī)律分析。結(jié)果表明,隨著電偶對陰陽極面積比的不同,電偶腐蝕規(guī)律不同,面積比

4、小于1時,電偶電流的電流密度與面積比之間遵從較好的半對數(shù)直線關(guān)系;面積比大于1時,則比較復(fù)雜。冷卻系統(tǒng)金屬發(fā)生電偶腐蝕時,偶合電位在工作條件下,大部分向陽極金屬的腐蝕電位靠近。在冷卻系統(tǒng)工作溫度范圍內(nèi),隨著溫度的升高,電偶電流增加,冷卻系統(tǒng)不宜在過高的溫度下工作車輛裝備冷卻系是一個由汽缸、夾套與水箱組成的液冷式密閉循環(huán)體系。冷卻系金屬材料長期直接與冷卻電解液接觸,又處在常溫(發(fā)動機不工作情況下)與高溫(發(fā)動機工作情況下)交替環(huán)境下工作,工作環(huán)境十分復(fù)雜,極易發(fā)生腐蝕,引起各種故障,如水箱穿透、發(fā)動機缸套穴蝕導(dǎo)致發(fā)動機汽應(yīng)用電

5、化學(xué)交流阻抗譜(EIS)技術(shù)對車輛冷卻系金屬腐蝕行為進行了研究。在5個溫度下,測量3種冷卻系金屬材料在3種冷卻介質(zhì)中的阻抗譜。結(jié)果表明,3種金屬材料在冷卻介質(zhì)中的腐蝕速度隨著溫度的升高而增大,但3種金屬材料在3種冷卻介質(zhì)中腐蝕規(guī)律有所不同;同時,3種金屬材料在長期使用的冷卻水(濃縮水)中的腐蝕較在自來水和防凍液中更為嚴(yán)重,所以應(yīng)定期更換車輛發(fā)動機冷卻水編者按：發(fā)動機冷卻液模擬使用腐蝕試驗臺作為檢驗發(fā)動機冷卻液的基本臺架，幾乎被所有國際和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所涵蓋。由于發(fā)動機冷卻液配方定型必須通過該臺架的評定，且其各項參數(shù)符合目前冷卻液的

6、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，能實現(xiàn)自動控制，完全模擬發(fā)動機的運行環(huán)境，故通過短時間的強化試驗，可達到行車試驗驗證的目的，并可減少行車試驗的試驗費用，縮短試驗周期。隨著汽車工業(yè)技術(shù)的進步與發(fā)展，汽車逐漸向輕量化、部件鋁材化、發(fā)動機高轉(zhuǎn)速化、結(jié)構(gòu)緊湊化方向發(fā)展，同時對冷卻液的要求也更加苛刻。進口原裝車及私家車日益增多，對汽車發(fā)動機冷卻液的質(zhì)量要求越來越高。目前，國外發(fā)動機冷卻液的標(biāo)準(zhǔn)主要有美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）D系列、美國汽車工程師協(xié)會（SAE）J系列、日本JISK系列及英國BS系列等。國內(nèi)主要有石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)卻液在冷卻系統(tǒng)實際使用中的

7、各種條件，用于評價冷卻液在循環(huán)過程中對金屬及冷卻系統(tǒng)各部件的影響，其性能評價相對于玻璃器皿腐蝕檢測項目更貼近實際，同時也是開發(fā)冷卻液產(chǎn)品很好的工具。1991年我國參照ASTMD2570-85《發(fā)動機冷卻液模擬使用腐蝕測定法》制定頒布了SH/T0088《發(fā)動機冷卻液模擬使用腐蝕測定法》這一檢測標(biāo)準(zhǔn)。雖然有一些企業(yè)、機構(gòu)根據(jù)自身需要陸續(xù)研制開發(fā)了該套試驗裝置，但由于裝置中部分零部件自行加工生產(chǎn)，未達到標(biāo)準(zhǔn)化，使該裝置無法達到規(guī)模生產(chǎn)，影響了實驗結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性。為了提高國內(nèi)冷卻液產(chǎn)品的檢測水平，保障車輛行車安全，使其與國際檢

8、測水平接軌，開發(fā)研制符合國內(nèi)、國際標(biāo)準(zhǔn)要求的發(fā)動機冷卻液模擬使用腐蝕試驗臺已迫在眉睫?！贰⒔煌ㄐ袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT225-1996《汽車發(fā)動機冷卻液安全使用技術(shù)條件》以及中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會CAS系列。其中SH0521非等效采用ASTMD3306標(biāo)準(zhǔn)。國外及國內(nèi)SH0521、CAS系列標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定了模擬