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铝合金在汽车冷却液中的腐蚀机理与防护技术研究

作　者: 周丽霞
导　师: 张大全
学　校: 上海电力学院
专　业: 应用化学
关键词: 铝合金乙二醇荧光分析法腐蚀缓蚀剂
分类号: U473.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

铝及其合金材料由于比重小、导电性好、比强度高以及易于进行多种加工等优点，在汽车工业中得到广泛的应用，已成为汽车发动机所采用的重要结构材料，对实现汽车材料轻量化具有重要的意义。目前使用的汽车冷却液的主要成分是30%-70%(体积分数)的乙二醇溶液，长期运行时，乙二醇氧化物对铝合金具有一定的腐蚀，影响铝质发动机的使用寿命。本文采用荧光分析法、失重法、电化学测量、表面分析技术等研究了铝合金在乙二醇水溶液中的腐蚀机理与防护技术。主要结果如下：（1）以水杨醛和邻氨基苯酚为原料通过希夫碱反应，合成邻-苯酚柳亚胺（PSI）荧光探针，采用荧光分析法考察5052铝合金在含Cl-的乙二醇水溶液中的腐蚀过程。结果表明，通过荧光分析法监测腐蚀溶液中Al3+的浓度可以监测铝质发动机腐蚀的发生和变化，也可通过荧光图像分析铝合金的腐蚀状况。（2）通过失重法考察了5052铝合金分别在含有Fe3++Cu2+、Cl-+Fe3+、Cl-+Cu2+和Cl-+Fe3++Cu2+四种不同组合杂质离子的乙二醇水溶液的腐蚀情况。结果表明，铝合金的腐蚀重量损失均随着浸泡时间的延长而增大。失重大小排序为Fe3++Cu2+＞Fe3++Cu2++Cl-＞Fe3++Cl-＞Cu2++Cl-。此外，铝合金在含在这四种不同组合杂质离子的乙二醇水溶液中腐蚀动力学反应级数为一级。（3）考察了硝酸铈和肉桂酸在乙二醇腐蚀溶液中对A356铝合金的缓蚀作用，结果表明单一的硝酸铈和肉桂酸对铝合金均具有一定的缓蚀作用。两者复配使用对乙二醇水溶液中铝合金的腐蚀电化学的阳极具有抑制作用，且硝酸铈与肉桂酸总浓度为0.01M，摩尔比为2:1时，其缓蚀效果达到最佳。实验结果表明，硝酸铈和肉桂酸有很好的协同作用。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
1 绪论  10-17
  1.1 前言  10
  1.2 铝合金在汽车上的应用  10-11
  1.3 铝合金的电化学特性  11-12
  1.4 铝合金的局部腐蚀机理  12-13
    1.4.1 点蚀  12
    1.4.2 晶间腐蚀  12
    1.4.3 剥蚀  12-13
    1.4.4 应力腐蚀  13
  1.5 缓蚀剂研究  13-16
    1.5.1 缓蚀剂的分类  13-14
    1.5.2 铝合金在不同介质中的缓蚀剂  14-16
  1.6 本论文选题意义与研究内容  16-17
    1.6.1 本论文选题意义  16
    1.6.2 研究的主要内容  16-17
2 实验方法及原理  17-21
  2.1 实验设备  17
  2.2 实验所用材料与试剂  17-18
  2.3 实验原理  18-21
    2.3.1 荧光分析法  18
    2.3.2 失重法  18
    2.3.3 电感耦合等离子体发射光谱法  18-19
    2.3.4 交流阻抗法  19
    2.3.5 极化曲线法  19
    2.3.6 扫描电镜及能谱  19
    2.3.7 傅里叶交换红外光谱  19-21
3 铝合金在模拟汽车冷却液中早期腐蚀预测  21-32
  3.1 前言  21
  3.2 实验方法  21-23
    3.2.1 实验材料及仪器  21-22
    3.2.2 邻-苯酚柳亚胺（PSI）的合成  22
    3.2.3 铝合金腐蚀监测  22
    3.2.4 表面形貌及能谱  22-23
  3.3 实验结果与讨论  23-31
    3.3.1 PSI 荧光特性  23-27
    3.3.2 铝合金腐蚀过程  27-30
    3.3.3 表面形貌及能谱分析  30-31
  3.4 本章小结  31-32
4 杂质离子对铝合金在模拟汽车冷却液中的耐蚀性能影响  32-47
  4.1 前言  32-33
  4.2 实验部分  33
    4.2.1 实验材料  33
    4.2.2 失重法  33
    4.2.3 电感耦合等离子体发射光谱法  33
    4.2.4 扫描电镜及能谱  33
  4.3 实验结果  33-36
    4.3.1 失重量随时间变化  33-35
    4.3.2 腐蚀溶液中 Al3+浓度  35-36
  4.4 实验讨论  36-45
    4.4.1 温度对失重影响研究  36
    4.4.2 腐蚀速率研究  36-37
    4.4.3 腐蚀动力学研究  37-40
    4.4.4 表面形貌及能谱分析  40-45
  4.5 本章小结  45-47
5 稀土与肉桂酸复配铝合金缓蚀剂增效机理研究  47-66
  5.1 前言  47-48
  5.2 实验方法  48-49
    5.2.1 实验材料  48
    5.2.2 电化学实验  48
    5.2.3 扫描电镜及能谱  48
    5.2.4 傅里叶红外图谱  48-49
  5.3 实验结果与讨论  49-65
    5.3.1 肉桂酸缓蚀作用  49-52
    5.3.2 硝酸铈缓蚀作用  52-55
    5.3.3 协同复配作用  55-60
    5.3.4 表面形貌及能谱分析  60-63
    5.3.5 红外图谱测量  63-65
  5.4 本章小结  65-66
6 全文总结  66-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文  73

铝合金在汽车冷却液中的腐蚀机理与防护技术研究

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