鑄鋁在新型冷卻液中的空泡腐蝕研究.pdf

1、空泡腐蝕的發(fā)生會嚴(yán)重影響電子液冷系統(tǒng)的正常運行。本文利用空泡腐蝕儀，采用失重法研究了鑄鋁在冷卻液中的空泡腐蝕行為。在此基礎(chǔ)上，通過腐蝕電化學(xué)技術(shù)，研究了在空化條件下，鑄鋁在冷卻液中腐蝕電化學(xué)動力學(xué)過程。最后，采用現(xiàn)代表面分析技術(shù)，研究了鑄鋁在冷卻介質(zhì)中表面膜的形成機(jī)制以及空化作用下的損傷機(jī)制，揭示了電化學(xué)作用與流體力學(xué)之間的協(xié)同機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明:電化學(xué)腐蝕與空化作用之間的協(xié)同效應(yīng)導(dǎo)致鑄鋁空泡腐蝕失重隨空化作用時間的增大而增

2、大，其空泡腐蝕速率隨空化作用時間先增大后減小。緩蝕劑的添加能夠抑制鑄鋁的空泡腐蝕，有利于防止鑄鋁的腐蝕。但是，并不能完全抑制腐蝕的發(fā)生。所以，電化學(xué)與空化作用之間的協(xié)同效應(yīng)仍然會促進(jìn)鑄鋁的空泡腐蝕。
　　空化作用雖然使陰極氧擴(kuò)散過程有所增強(qiáng)，但是卻促進(jìn)了鑄鋁發(fā)生鈍化，抑制了其陽極過程。因此，腐蝕過程以陽極過程控制為主。當(dāng)添加此陽極型緩蝕劑后，有效地抑制了鑄鋁的電化學(xué)腐蝕，從而降低了電化學(xué)腐蝕與空化作用間的協(xié)同效應(yīng)，使鑄鋁在冷卻液中

3、的腐蝕減輕。
　　在乙二醇基水溶液中，空化作用使鑄鋁表面氧化膜破壞，形成坑、洞，表現(xiàn)在電化學(xué)阻抗譜的低頻處出現(xiàn)感抗弧，并且有兩個時間常數(shù)。隨著空化作用時間的增大，鑄鋁的反應(yīng)電阻逐漸減小。進(jìn)一步表明空化作用對電化學(xué)腐蝕具有促進(jìn)作用。當(dāng)添加緩蝕劑后，鑄鋁的電化學(xué)阻抗譜為一個變形的容抗弧，電極動力學(xué)過程為兩個時間常數(shù)。一旦受到空化作用，其電化學(xué)阻抗譜在高頻為一個容抗弧，中高頻出現(xiàn)感抗弧，低頻出現(xiàn)容抗弧，時間常數(shù)變?yōu)槿齻€。表明在這種情況下

4、，鑄鋁的空泡腐蝕機(jī)理更為復(fù)雜。
　　在乙二醇基水溶液中，鑄鋁表面氧化膜成分主要是AlOOH、硅氧化物和硅酸鹽。一旦發(fā)生空化作用，鑄鋁表面的硅氧化物和硅酸鹽會逐漸脫落，在其表面形成坑、洞。同時，空化作用促進(jìn)了AlOOH和Al2O3的形成。陽極型緩蝕劑的添加，有利于促進(jìn)鑄鋁表面AlOOH和Al2O3的形成，與氮和磷形成混合型的緩蝕膜，抑制了鑄鋁表面坑、洞和裂縫的形成，從而有效的減弱了鑄鋁的空泡腐蝕。
　　研究進(jìn)一步表明，鑄鋁在冷