典型金属在乙二醇-水基冷却液中的腐蚀
冷却液在大功率、高热流密度电子设备液冷系统中起着十分重要的、不可或缺的热交换作用。研究冷却液对液冷系统中典型金属材料的腐蚀行为，为复杂液冷体系中冷却液正常运行和建立其质量性能稳定性控制规程具有重要的意义。本论文研究了温度、酸碱度和杂质离子(Cl-、Fe3+、Cu2+)浓度分别对铸铝、防锈铝、碳钢、黄铜四种金属腐蚀的影响。在此基础上。采用排列组合的方法，进一步地研究了酸碱度、三种杂质离子协同作用对铸铝、防锈铝、碳钢、黄铜四种金属腐蚀行为的影响。最后，采用电化学分析技术，探究了典型金属在冷却液中的腐蚀电化学机理。 研究结果表明:随着冷却液温度升高，铸铝、防锈铝、碳钢、黄铜四种的腐蚀速率逐渐增大。其中，碳钢腐蚀最为严重。在90℃的冷却液中，碳钢腐蚀速率最大;对于冷却液的酸碱度，随着pH值的降低，铸铝、防锈铝和黄铜的腐蚀速率变化不大。但是，对碳钢腐蚀影响明显。当冷却液中Cl-的含量增大时，铸铝、防锈铝的腐蚀速率影响明显。相对来讲，碳钢的腐蚀最为严重。当冷却液中Fe3+、Cu2+浓度增大时，对铸铝等四种金属的腐蚀速率影响都较小。由此，某型号冷却液的质量性能稳定性控制参数为酸碱度不低于7.5，Cl-、 Fe3+和Cu2+浓度均小于10 ppm。 实验发现，在酸碱度、Cl-、Fe3+和Cu2+四种因素中，当两个因素、三因素或者四因素共同作用，对冷却液中的金属腐蚀都具有协同作用。其中，黄铜腐蚀受因素之间的协同作用影响最大。Fe3+/Cl-两个因素、Fe3+/pH/Cl-三个因素的协同效应影响最大。 在冷却液中，铸铝等四种金属的腐蚀过程，主要表现为阳极钝化控制过程。酸碱度、Fe3+和Cu2+对铸铝等四种金属的腐蚀过程基本没有影响。但是，在酸碱度作用时，黄铜的腐蚀过程受阴阳极混合控制;随着冷却液中Cl-浓度增大，铸铝和防锈铝的腐蚀过程由阳极钝化过程控制逐渐转变为阴阳极混合控制。 在冷却液中，铸铝、防锈铝电极的电化学阻抗谱特征均为在高频区和低频区各自出现一个变形的容抗弧，具有两个时间常数;对于碳钢、黄铜，则在高频区出现一个容抗弧，在低频区出现Warburg阻抗。不管是酸碱度、Cl-、Fe3+和Cu2+四种因素单独作用，还是两个因素、三因素和四因素共同作用，对铸铝、防锈铝、碳钢和黄铜电极在冷却液中的阻抗谱特征都没有影响。
金属材料;冷却液;腐蚀行为;电化学机理
北京化工大学
硕士
化学工程
雍兴跃;杨文毅
2017
中文
TG172
110
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）