汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液主要由水、乙二醇和添加劑組成,而添加劑以腐蝕抑制劑為主。添加劑的主要作用是防腐,同時(shí)兼有防垢和抗泡作用。目前,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的基礎(chǔ)液主要是乙二醇,不同冷卻液配方的差異在于采用了不同的腐蝕抑制體系。在水和乙二醇作為基液的前提條件下,冷卻液配方研究的關(guān)鍵技術(shù)是腐蝕抑制劑的選擇與復(fù)配。通常根據(jù)腐蝕抑制劑的組成,將冷卻液分為無(wú)機(jī)鹽型和有機(jī)酸型,其中,無(wú)機(jī)鹽型又分磷酸鹽型、胺型、硅酸鹽型。
磷酸鹽型
無(wú)機(jī)磷酸鹽型緩蝕體系以磷酸鹽和硼砂為主劑,不含硅酸鹽。該體系對(duì)冷卻系統(tǒng)中鋼、鑄鐵有較好的保護(hù)作用,對(duì)鋁也有一定保護(hù)作用,適合以鋼、鑄鐵為主要材質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)。但研究發(fā)現(xiàn),磷酸鹽在高溫條件下對(duì)鋁的保護(hù)作用減弱,硼砂還將促進(jìn)鋁合金傳熱腐蝕。因此,該體系不適合以鑄鋁合金為主要材質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)。再者,磷酸鹽會(huì)與硬水中的鈣、鎂離子結(jié)合形成絮狀物沉淀,阻塞散熱器盤管,造成冷卻液流動(dòng)不暢,產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象;而且當(dāng)水中磷酸根濃度超過(guò)10mg/kg時(shí),即可產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化,加重水質(zhì)污染,不利于環(huán)保。因此,20世紀(jì)70年代后,發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)磷酸鹽的使用加以嚴(yán)格限制,以磷酸鹽為主劑的緩蝕體系逐漸被淘汰。
胺型
胺型腐蝕抑制體系主要由磷酸、三乙醇胺組成。該體系對(duì)鋁的保護(hù)有利,曾在針對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金冷卻系統(tǒng)的冷卻液中使用。好的胺型體系可以滿足SH 0521標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。胺型冷卻液的不足之處有2點(diǎn):
①胺與亞硝酸鈉同時(shí)存在會(huì)產(chǎn)生致癌物質(zhì)—亞硝酸胺,因此,配方中不能含亞硝酸鈉,而且胺型冷卻液也不能與含亞硝酸鈉的其他類型冷卻液混用;
②當(dāng)體系中的銅緩蝕劑作用減弱時(shí),胺會(huì)與銅反應(yīng)生成絡(luò)合物,從而加劇銅腐蝕。
由于存在以上不足,該體系一般不提倡使用。
硅酸鹽型
硅酸鹽是鋁的緩蝕劑,對(duì)冷卻系統(tǒng)中的多種金屬都具有保護(hù)作用。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)發(fā)生了顯著變化。冷卻系統(tǒng)廣泛使用鑄鋁合金材料,增強(qiáng)冷卻液對(duì)鑄鋁合金的保護(hù)作用尤其重要。隨著硅酸鹽在冷卻液中應(yīng)用增多,硅酸鹽型冷卻液獲得較快發(fā)展。常用的硅酸鹽冷卻液配方有硅一磷混合型和低硅酸鹽半有機(jī)型。前者是單純的無(wú)機(jī)鹽配方,使用壽命短,而且還存在磷酸鹽型配方的缺陷,抗硬水性差,其應(yīng)用逐漸受到限制;后者以有機(jī)酸緩蝕劑為主劑,含一定量的硅酸鹽,通過(guò)加入硅酸鹽穩(wěn)定劑解決硅酸鹽的析出問(wèn)題。體系中不含磷酸鹽、亞硝酸鹽、胺鹽等,滿足許多冷卻液規(guī)范對(duì)化學(xué)成分的限制性要求,符合冷卻液向節(jié)能和環(huán)保方向發(fā)展的大趨勢(shì),體系的防腐性能優(yōu)異,使用壽命顯著延長(zhǎng),獲得了較為廣泛的應(yīng)用。
有機(jī)酸型
有機(jī)酸配方有的只使用有機(jī)酸緩蝕劑和銅緩蝕劑,有的以有機(jī)酸緩蝕劑為主,含少量無(wú)機(jī)緩蝕劑。有機(jī)酸緩蝕劑主要指含4個(gè)碳原子以上的一元酸和6個(gè)碳原子以上的二元酸及相應(yīng)的鹽,對(duì)冷卻系統(tǒng)中的鋼鐵及鋁等多種金屬都有保護(hù)作用,而且在使用中消耗緩慢,用于輕負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液可以顯著延長(zhǎng)冷卻液的使用壽命;用于重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液,則可以免除添加延效劑的麻煩,因而同時(shí)受到輕負(fù)荷和重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的青睞,是近年來(lái)應(yīng)用較多的一類緩蝕劑。有機(jī)酸型冷卻液的主要技術(shù)難點(diǎn)是選擇合適的抗泡劑以及解決玻璃器皿腐蝕、傳熱腐蝕和模擬使用腐蝕中鋁片變黑的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多方面試驗(yàn)研究,目前在這方面取得了較大進(jìn)展。