铝合金缓蚀剂保护膜的形成与破坏机制研究
作为换热介质，冷却液是液冷系统中关键的组成部分。其中，乙二醇水基冷却液是目前使用最为普遍的冷却液。由于在长期的高温工作下，乙二醇会氧化为有机酸性物质，进而加剧液冷系统中金属的腐蚀。铝合金材料导热性能优良，目前广泛应用于液冷系统中。因此，研究铝合金在冷却液中表面膜的形成与破坏机制有着重要的意义。 本文针对六种典型金属和两种防锈铝，对新型冷却液的低腐蚀性进行评价。同时，利用电化学方法，主要研究了防锈铝在新型冷却液中的电化学行为以及氯离子对防锈铝电化学行为的影响，并利用微区扫描技术与表面测试技术相结合的方法，研究了防锈铝在新型冷却液中表面形貌与化学构造的变化，探究了表面膜的形成机制与破坏机制。 结果表明:在乙二醇水基溶液中，八种金属均会发生不同程度的腐蚀，其中，腐蚀最为严重的是焊锡。然而，在新型冷却液中，六种典型金属和防锈铝的腐蚀率得到了显著的降低。且二号防锈铝的缓蚀速率为0.025g·m-2·d-1，六号防锈铝的腐蚀速率为0.053g·m-2·d-1(技术要求小于0.1g·m-2·d-1)。在新型冷却液中氯离子的存在，会加剧防锈铝的腐蚀。 电化学测试结果表明，在乙二醇水基溶液中加入缓蚀剂，会促进防锈铝表面的钝化过程，减少防锈铝的阳极电流密度，抑制阳极过程，说明缓蚀剂为阳极型缓蚀剂。一旦冷却液中含有氯离子，会增大阴阳极电流密度，促进了阴阳极过程。且随着氯离子浓度的不断增大，防锈铝的极化电阻会逐渐减小，说明氯离子会促进防锈铝在新型冷却液中的腐蚀。 防锈铝在新型冷却液中的阻抗谱特征表现为两个时间常数，表明存在两个反应过程，分别为缓蚀膜的形成过程与防锈铝表面的腐蚀过程。随着浸泡时间的不断增长，防锈铝的在低频区容抗弧逐渐变大，说明防锈铝表面逐渐成膜，缓蚀剂起到了缓蚀效果。当加入氯离子后，防锈铝仍表现为两个时间常数，且防锈铝的反应电阻会随着氯离子浓度增大而减小，说明氯离子会促进防锈铝的腐蚀。 在新型冷却液中，防锈铝表面会逐渐形成缓蚀膜，并随浸泡时间的延长膜层逐渐增厚，防锈铝表面的电位整体逐渐变正。在缓蚀膜中，主要包含了C、N、O等元素，结合官能团的分析，说明缓蚀剂有效成分在防锈铝表面起到成膜作用。当在新型冷却液中加入氯离子后，氯离子会影响缓蚀膜的形成，破坏缓蚀膜，使防锈铝表面的电位整体逐渐变负。
铝合金;乙二醇水基冷却液;电化学行为;成膜作用
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
雍兴跃
2019
中文
TG174.44
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）