CN109705821B - 一种低腐蚀低导电的乙二醇-水基冷却液 - Google Patents

Abstract

一种低腐蚀低导电的乙二醇‑水基冷却液属于用于电子液冷领域。其特征在于：在乙二醇‑水基(体积比65/35)溶液中，加入的缓蚀剂，其缓蚀剂组成为乙醇胺磷酸酯(浓度50～150mg/L)、苯并噻唑和巯基苯并噻唑混合质量比例1:1(浓度100～400mg/L)、聚乙烯吡咯烷酮化合物(浓度50～200mg/L)、硼酸钠(浓度100‑200mg/L)、+3价硝酸铈(浓度3‑10mg/L)。将羟甲基氨基甲烷作为pH调节剂，将乙二醇‑水基冷却液pH值调节为8.5。本发明属于一种阴阳极混合型缓蚀剂，将有机碱性化合物作为pH调节剂，制备一种低腐蚀低导电的乙二醇‑水基冷却液。

Description

一种低腐蚀低导电的乙二醇-水基冷却液

技术领域

本发明属于利用一种阴阳极混合型缓蚀剂，将有机碱性化合物作为pH调节剂，制备一种低腐蚀低导电的乙二醇-水基冷却液，作为热交换工质，用于由铜及其合金、铝合金、不锈钢材料等多金属材料构成的电机，空调器，电气、电子设备的液冷系统。

背景技术

今天，随着电子集成电路技术的高速发展，电子芯片的广泛应用，电气、电子设备集成化程度越来越高，电气、电子设备元器件发热产生的热量已经严重地影响到电气设备、电子器件的可靠性和安全、正常运行。同时，随着机电设备的高端化发展与应用，液冷系统的应用越来越广泛。为此，开发设计电气、电子设备液冷系统，研制高效、新型的热交换工质，促进我国高端、大型机电设备的产业发展，保障电气、电子设备运行安全，势在必行。

液冷系统由强制液体循环的泵、热交换工质储存循环箱、热交换器、被冷却设备和金属管路、阀门等组成。液冷系统不仅结构复杂，热交换工质的流体力学行为多样变化，而且由碳钢、铸铝、防锈铝、黄铜等不同种金属组成，因不同金属的腐蚀电位各不相同，致使每种材料的腐蚀存在差异，并构成电偶腐蚀，特别是电化学腐蚀与流体力学因素间的协同作用，导致系统材料在热交换工质中电化学机制的复杂化，并且腐蚀相对更加严重。

水的比热较高，一般作为换热工质。然而，水的冰点为零度，也较高。一般采用在水中添加有机醇，降低水的冰点，由此获得比热较高、冰点较低的醇-水冷却液。目前，普遍使用的是乙二醇-水基冷却液。乙二醇-水基冷却液主要由高纯度去离子水、乙二醇和少量添加剂组成。冷却液中使用的添加剂一般不超过5％，主要成分是缓蚀剂，同时加入缓冲剂、防垢剂、和着色剂等。在液冷系统运行过程中，乙二醇-水基冷却液中的乙二醇在长期较高温度条件下循环运行，容易氧化成为有机酸，使得乙二醇-水基冷却液的pH值降低，增大这类热交换工质的腐蚀性。由此，乙二醇-水基冷却液不但有缓蚀剂进行金属材料的防腐蚀，而且通过冷却液本身的储备碱度，进行中和反应，以减轻因冷却液酸碱性变化带来的腐蚀。

通常，对于循环系统中金属材料的防腐蚀，一般采用高效缓蚀剂技术。对于不同金属耦合可能导致的电偶腐蚀，除了采用不同金属间的绝缘措施外，如果减小冷却液工质的导电性，则电偶腐蚀也相对降低。所以，针对多金属材料构成的循环系统，基于乙二醇-水基冷却液，研制一种低腐蚀低导电的乙二醇-水基冷却液，具有重要的意义。

基于上述，本发明利用一种混合型缓蚀剂，将碱性有机物作为冷却液pH值调节，获得了一种低腐蚀低导电的新型乙二醇-水基冷却液。

发明内容

一种乙二醇-水基冷却液，其特征在于：

在乙二醇与水体积比为65/35的溶液中，加入以下物质：乙醇胺磷酸酯、苯并噻唑和巯基苯并噻唑按照质量比例为1:1混合的混合物、聚乙烯吡咯烷酮化合物、硼酸钠、+3价硝酸铈形成混合溶液；加入后混合溶液中乙醇胺磷酸酯浓度为50～150mg/L、苯并噻唑和巯基苯并噻唑混合物浓度为100～400mg/L、聚乙烯吡咯烷酮化合物浓度为50～200mg/L、硼酸钠浓度为100-200mg/L、+3价硝酸铈浓度为3-10mg/L；

将羟甲基氨基甲烷作为pH调节剂，将乙二醇-水基冷却液pH值调节为8.5。

进一步，将甲基橙指示剂溶液作为pH值调节为8.5的指示剂。

进一步，巯基苯并噻唑用巯基苯并噻唑钠进行替换。

羟甲基氨基甲烷为弱碱有机物，易溶于乙醇和水，熔点为168-172℃，沸点为219-220℃，且有效缓冲范围在pH7.0到9.2之间。为此，本发明将羟甲基氨基甲烷作为乙二醇-水基溶液的pH调节剂，将其pH值调节为8.5。这样，一方面，确保乙二醇-水基冷却液的导电率低于100μS/cm；另一方面，在冷却液中，无需再添加其它消泡剂、抗橡胶溶胀剂等助剂。最后，向已经加入缓蚀剂、pH值为8.5的溶液中，加入1.0～3.0μg/L的甲基橙指示剂溶液后，就得到颜色为棕黄色的冷却液。

使用巯基苯并噻唑钠代替巯基苯并噻唑之后，可以减少有机碱羟甲基氨基甲烷的使用量，降低对铜及其合金的腐蚀。

具体实施方式

实例1当在1升乙二醇-水基(体积比65/35)溶液中，首先添加缓蚀剂：即乙醇胺磷酸酯150mg/L、苯并噻唑150mg/L、巯基苯并噻唑150mg/L、聚乙烯吡咯烷酮化合物150mg/L、硼酸钠100mg/L、+3价硝酸铈10mg/L之后进行搅拌混合。其次，将羟基甲基氨基甲烷作为缓冲剂，对乙二醇-水基溶液的pH值进行调节，直到pH达到8.5。最后，加入1.0毫升甲基橙指示剂溶液，溶液由无色变成亮棕黄色，就此得到冷却液。测试结果表明，冷却液导电率90-95μS/cm；紫铜、铸铝、铝合金、不锈钢材料在90℃冷却液中浸泡14天，其平均腐蚀率都小于0.1g/m².d。试验后，冷却液pH值为7.8-8.0；黄铜合金、焊锡腐蚀较为严重，0.3g/m².d。

实例2在1升乙二醇-水基(体积比65/35)溶液中，首先，加入缓蚀剂：即乙醇胺磷酸酯100mg/L、苯并噻唑200mg/L、巯基苯并噻唑200mg/L、聚乙烯吡咯烷酮化合物100mg/L、硼酸钠200mg/L、+3价硝酸铈5mg/L。其次，将羟甲基氨基甲烷作为缓冲剂，对乙二醇-水基冷却液的pH值进行调节，直到pH达到8.5。最后，加入1.0毫升甲基橙指示剂溶液，溶液由无色变成亮棕黄色，得到冷却液。测试结果表明，冷却液导电率～90μS/cm；铝合金、焊锡、不锈钢材料在90℃冷却液中浸泡14天，其平均腐蚀率都小于0.1g/m².d。黄铜合金腐蚀较实例1减轻，小于0.1g/m².d；而铸铝表面出现腐蚀坑点，腐蚀速率0.2g/m².d左右；试验后，冷却液pH值保持在8.0左右。

实例3在乙二醇-水基(体积比65/35)溶液中，首先，加入缓蚀剂，即乙醇胺磷酸酯150mg/L、苯并噻唑200mg/L、聚乙烯吡咯烷酮化合物100mg/L、硼酸钠150mg/L、+3价硝酸铈3mg/L。同时，将巯基苯并噻唑改为巯基苯并噻唑钠，浓度为200mg/L加入。其次，将羟甲基氨基甲烷作为缓冲剂，对乙二醇-水基冷却液的pH值进行调节，直到pH达到8.5。最后，加入1.0毫升甲基橙指示剂溶液，溶液由无色变成亮棕黄色，得到冷却液。测试结果表明，将巯基苯并噻唑改为巯基苯并噻唑钠之后，羟甲基氨基甲烷的加入量减少1/3，冷却液导电率80-85μS/cm；试验后，冷却液pH值为8.3-8.4；铜及其合金、铝合金、不锈钢材料在90℃冷却液中浸泡14天，其平均腐蚀率都小于0.1g/m².d。铸铝、焊锡没有明显点蚀。

实例4在乙二醇-水基(体积比65/35)溶液中，首先，加入缓蚀剂，即乙醇胺磷酸酯150mg/L、苯并噻唑50mg/L、聚乙烯吡咯烷酮化合物100mg/L、硼酸钠150mg/L、+3价硝酸铈3mg/L。同时，将巯基苯并噻唑改为巯基苯并噻唑钠，浓度为50mg/L加入。其次，将羟甲基氨基甲烷作为缓冲剂，对乙二醇-水基冷却液的pH值进行调节，直到pH达到8.5。最后，加入1.0毫升甲基橙指示剂溶液，溶液由无色变成亮棕黄色，得到冷却液。测试结果表明，将巯基苯并噻唑改为巯基苯并噻唑钠之后，羟甲基氨基甲烷的加入量减少，冷却液导电率～80μS/cm；试验后，冷却液pH值为7.8-8.2；铜及其合金在90℃冷却液中浸泡14天，其平均腐蚀率0.20g/m².d。铝合金、不锈钢材料在90℃冷却液中浸泡14天，其平均腐蚀率都小于0.1g/m².d。铸铝、焊锡没有明显点蚀。

Claims (3)

1.一种乙二醇-水基冷却液，其特征在于：

在乙二醇与水体积比为65/35的溶液中，加入以下物质：乙醇胺磷酸酯、苯并噻唑和巯基苯并噻唑按照质量比例为1:1混合的混合物、聚乙烯吡咯烷酮化合物、硼酸钠、+3价硝酸铈形成混合溶液；加入后混合溶液中乙醇胺磷酸酯浓度为50～150mg/L、苯并噻唑和巯基苯并噻唑混合物浓度为100～400mg/L、聚乙烯吡咯烷酮化合物浓度为50～200mg/L、硼酸钠浓度为100-200mg/L、+3价硝酸铈浓度为3-10mg/L；

将羟甲基氨基甲烷作为pH调节剂，将乙二醇-水基冷却液pH值调节为8.5。

2.根据权利要求1所述的冷却液，其特征在于：将甲基橙指示剂溶液作为pH值调节为8.5的指示剂。

3.根据权利要求1所述的冷却液，其特征在于：

巯基苯并噻唑用巯基苯并噻唑钠进行替换。