分析散热器的腐蚀与防护

 

　　1、原电池的构成对散热器内壁腐蚀造成的点腐蚀由于材质中含有杂质,之间有一定的电位差,或由于局部内应力的差异、焊缝处化学成分和晶体结构的变化、与其它难于腐蚀金属的连接、以及内表面接触的水溶液含氧量不同,均会产生电位的差异。电位较低部位成为阳极,电位较高部位成为阴极构成了一电池造成点腐蚀。

 

　　2、应力腐蚀散热器制造过程中采用胀接,由于胀接过程中存在残余应力,在已胀和未胀管段间的过渡区,管子内外壁都存在拉应力，使散热器局部对应力腐蚀非常敏感。一旦具备发生应力腐蚀的温度、介质条件,散热器就会发生应力腐蚀破坏而造成点腐蚀。同时胀入部分会减薄管子的壁厚,更易腐蚀失效。

 

　　3、焊接造成点腐蚀由于焊接破坏了材料的整体性、存在焊接热应力,应力集中点多,微裂纹产生可能性大。焊接产生的气孔、夹渣、微裂纹在类似疲劳载荷作用下,会迅速扩展,造成点腐蚀穿孔泄漏。散热器的内外壁的热胀冷缩也造成应力集中，也会造成点腐蚀。

 

　　4、冲刷腐蚀造成的点腐蚀含固体悬浮物的供暖水容易产生冲刷腐蚀,被冲刷腐蚀的部位,常有典型的沟状、洼状或波纹状等外观特征。散热器入口管端,就存在冲刷腐蚀,发生在散热器管程流体入口部分,距散热管管端3—4倍管径长度处。

 

　　5、Cl-、与O2的协同作用对散热器内壁腐蚀造成点腐蚀存在于水相中的Cl-最先产生点蚀，点蚀电池所产生的腐蚀电流，使Cl-离子不断地向孔内迁移，孔内金属离子水解，使孔内溶液中H+离子浓度不断升高，溶液介质导电性提高，Cl-的扩散困难，这些因素均阻碍了孔内金属再钝化，使得孔内金属基体一直处于活化状态，腐蚀在不断地进行。因此，点蚀的阳极反应是一种自催化过程，点蚀对换热器基体的破坏是非常严重的。SO42-的腐蚀过程与Cl-相似，它们都能再生而残存于腐蚀的深处，使底部不停的腐蚀，其结果很容易造成散热器局部点腐蚀穿孔。Cl-的腐蚀过程如下图，整个散热器只要有一处穿孔，将失效报废。

 

　　6、孔蚀腐蚀孔蚀是一种高度局部的腐蚀形态，多数情况下孔表面直径等于或小于它的深度，是破坏性隐患最大腐蚀形态之一。防腐层一旦破坏或存在针孔，该处金属为阳极，周围大面积的膜为阴极，电流高度集中，腐蚀迅速向内发展形成蚀孔。蚀孔一旦形成，便自动向深处加速进行。孔内的氧很快耗尽，阳极反应在孔内进行，积累了带正电的金属离子，为了保持电中性，带负电的氯离子从外部溶液扩散到孔内。由于金属氯化物水解产生盐酸，孔内的pH值下降，变为酸性，从而使更多的金属溶解，形成自催化加速腐蚀，腐蚀孔洞从上表面开始腐蚀直至穿孔。

 

　　散热器内防腐：

 

　　由于散热器和换热器的腐蚀穿孔而造成的直接或间接经济损失十分巨大。而散热器的腐蚀失效所造成的负面影更是难以估计。水暖散热器的使用介质大都pH值大于10、温度范围在50~95℃、含氧量高、盐度大(尤其是Cl-的含量高)、易结垢、具有一定的压力。用普通铝型材和碳钢制作的散热器若不进行防腐处理是不合适的,它无法承受这些强介质的腐蚀。现有的散热器从使用的情况看:轻质散热器·都遭到了不同程度的腐蚀,寿命有限。这给使用带来了安全隐患,造成的结果是很多地方出现渗漏,更为严重的是局部出现大面积开裂。鉴于此,若能研制出一种能耐这种介质和温度的涂料,在散热器的内腔进行涂装,抵抗腐蚀介质的侵蚀。用这种涂料进行涂覆便可使用,则可大大降低这些散热器的制造成本,同时提高运行的安全性和使用寿命。随着散热器行业的快速发展,开发出耐蚀性好、防结垢(或结垢很少)的涂层,延长散热器的使用寿命,提高供暖运行的安全性和可靠性已是势在必行。内防腐涂层是一种惰性涂层，不易与其它介质起反应，具有极好的抗腐蚀介质通过的能力，即使少量的腐蚀介质通过达到基体内表面，因内表面被涂层占据，腐蚀介质也较难起作用，从而降低了点腐蚀的风险。作为散热器内防腐的专用涂料,除了应具有一般涂料的性能外,还应拥有以下特性:

 

　　1、漆膜表面光滑、表面能低,具有较高的机械强度和硬度,憎水性强,阻垢性好;

 

　　2、化学稳定性好,耐腐蚀介质范围广,能耐大部分的酸、碱、盐及有机溶剂;

 

　　3、有较好的传热性能,导热系数大于2W/m·K;

 

　　4、有一定的耐热性及湿变性,能在100℃下长期使用不老化、不失效,并能经受冷热的巨烈变化。

 

　　国内和国际上都有人在进行该涂层的研究,如国内已有人提出了超双疏性(即疏水又疏油)界面材料技术,各种金属表面经超双疏界面材料技术处理后,能显着提高金属的防腐效果同时可阻垢。现在通用的作法是将表面能低的物质涂敷在基体表面从而使基体具有疏水性。含氟、含硅的有机物一般都具有不同的疏水性,而公认疏水性最好的(也就是表面能最低的)是聚四氟乙烯(PTFE)。PTFE具有优良的耐热、耐酸、耐碱、耐盐性,有“塑料王”之美益,认为是未来最具有前途的涂料。如果涂层具有疏水性则会大大提高涂层的抗离子扩散性和渗透性。PTFE虽然具有好的疏水性,但它在高温时表面性能变化大,阻垢能力差,用作涂料时形成的涂膜缺陷较多,而且与基体的结合力差。有机硅树脂可在聚合物分子之间以及聚合物和基材之间形成互穿网络立体交联牢固的结构,从而使漆膜具有优异的耐候性、抗沾污性、憎水性及附着力。有机硅树脂一般由有机硅单体水解缩聚而得,兼有无机和有机材料的优点,是非常好的低表面能材料。尤其是改性的有机硅-环氧树脂,与底材的粘接力牢,防腐性能好;而涂层中有机硅树脂比聚四氟乙烯更有利于防止成垢物的附着。实验表明:随着有机硅氧烷含量的增加,涂层的防腐阻垢性优于聚四氟乙烯材料。有机硅化合物具有憎水性,其表面张力很低,而且结构极其稳定,即使在水中长期浸泡,结构变化也很小。有机硅系列防垢涂料与通常的涂料相比,具有更平滑的表面,有很好的防腐阻垢效果。硅树脂具有憎水性及弹性,可防止沉积物附着。生漆被誉为“涂料之王”,是来自于绿色植物且能常温自干的高分子涂料,同时也是中国的特产之一。漆酚的结构赋予生漆漆膜独特的超耐久性、磨光性能及耐各种化学品性能。系统地研究漆酚在散热器内防腐涂料方面的应用,将会开辟生漆应用的新途径。由于资源分布、科技水平等原因,迄今为止关于生漆的改性并用于散热器内防腐的研究较少。因此生漆在现有基础之上提高产品质量、推广已有成果、研发新产品、着重生漆在内防腐涂料领域的推广应用,并以此取得较为显着的效果。目前将纳米技术结合到涂料中就是一个重要的研究方向。从理论上讲,将纳米粒子用于涂料中可得具有抗辐射、耐老化与剥离强度高或具有某些特殊功能的涂料称为纳米复合涂料。但现阶段能投入实际应用的真正意义上的纳米复合涂料极少,因为纳米颗粒在涂料中的稳定性、分散性以及纳米颗粒在涂料中的作用如何评价等都需要深入研究。总之、随着材料工业的发展,运用高分子共聚、改性、交联等技术,一定会在现有的内防腐涂料的基础上研制出具有表面能低、传热性好、耐蚀阻垢的散热器涂层,同时找到最佳的涂装前处理工艺;另一方面随基材的品质得到提升,它本身就具有很好的防腐效果,再结合好的防腐涂层,散热器的内防腐问题将会得到彻底解决。
 

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