CN111560237A - 一种内燃机车用冷却液 - Google Patents

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张恒
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杜玮
王涛
伊钟毓
王玮
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Abstract

本发明提供一种内燃机车用冷却液，其由下述重量百分含量的原料组成：硼砂0.1‑5％；唑类化合物0.001‑1％；亚硝酸盐0.1‑5％；硝酸盐0.01‑1％；巯基苯并噻唑衍生物0.001‑0.5％；硅酸盐0.1‑4％；分散阻垢稳定剂0.001‑0.2％；去离子水余量。该内燃机车用冷却液可以有效保护冷却系统中最易腐蚀的铝和焊锡材料，解决铜和焊料的电偶腐蚀难题。

Description

一种内燃机车用冷却液
技术领域
本发明属于冷却液技术领域，具体涉及一种内燃机车用冷却液。
背景技术
冷却液是发动机循环冷却系统的冷却介质，是一种复杂的多组分体系，优良的冷却液应具有散热、防腐蚀、防水垢和阻止起泡等功能。国内外广泛使用的冷却液是以乙二醇为主的水——乙二醇体系，高温下，乙二醇和溶解氧作用易生成各种酸性腐蚀性物质，会加速金属的腐蚀。散热器主要由黄铜、紫铜、焊锡等有色金属制造，普通冷却液对散热器均有较严重的腐蚀，大大缩短了内燃机的使用寿命。
目前，国内外冷却液对有色金属，特别对铜金属的防护，采用的缓蚀剂主要是唑类。通过添加硅酸盐，可以有效地抑制铸铝的腐蚀。
目前市场上的冷却液主要适用于汽车行业的轻负荷汽油发动机，同时其冷却液由于加入醇类等防冻剂导致粘度较大。而当前铁路系统重负荷柴油机用的冷却液质量参次不齐，随着内燃机车更新换代，和谐型内燃机向高负荷和高技术发展，冷却系统的工作状态直接影响柴油机的正常运行及机车的使用寿命，因此对冷却液的要求越来越高。已有的冷却液产品综合性能仍不够理想，不能全面保护铝、铜、焊锡、铸铁等机车材料。
例如，随着发动机向着轻量化的不断发展，铸铝材料的使用比重越来越大，硅酸盐的存在虽然可以有效地抑制铸铝的腐蚀，但是其会使冷却液稳定性变差，容易析出絮状二氧化硅，使冷却液变浑浊，产生沉淀，造成发动机局部过热。
在铁路内燃机车冷却水系统中，铅锡合金即焊料被用来焊接铜散热片(称作冷却单节)，直接与铜接触。焊料稳定电位较铜为负，受铜的影响，焊料腐蚀被加速。内燃机冷却系统中常因此造成冷却单节开焊，冷却介质泄漏，使机车运行受到影响。
发明内容
为解决上述现有难题，本发明提供一种内燃机车用冷却液，具体为一种和谐型内燃机车用冷却液，其可以有效保护冷却系统中最易腐蚀的铝和焊锡材料，解决铜和焊料的电偶腐蚀难题。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种内燃机车用冷却液，其由下述重量百分含量的原料组成：
Figure BDA0002522620950000021
优选地，上述冷却液中，硼砂为0.2％。
优选地，上述冷却液中，唑类化合物为0.006％。
优选地，上述冷却液中，亚硝酸盐为0.2％。
优选地，上述冷却液中，硝酸盐为0.05％。
优选地，上述冷却液中，巯基苯并噻唑衍生物为0.002％。
优选地，上述冷却液中，硅酸盐为0.7％。
优选地，上述冷却液中，分散阻垢稳定剂为0.003％。
优选地，上述冷却液中，去离子水为98.83％。
在一个具体的技术方案中，所述冷却液由下述重量百分含量的原料组成：
Figure BDA0002522620950000022
Figure BDA0002522620950000031
优选地，所述唑类化合物为苯丙三氮唑、甲基苯丙三氮唑或1-苯基-5-巯基四氮唑，优选为苯丙三氮唑。
优选地，所述亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾，优选为亚硝酸钠。
优选地，所述硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾，优选为硝酸钠。
优选地，所述巯基苯并噻唑衍生物为2-巯基苯并噻唑、6-乙氧基-2-巯基苯并噻唑或2-(硫氰酸甲基巯基)苯丙噻唑，优选为2-巯基苯并噻唑。
优选地，所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾，优选为硅酸钠。
优选地，所述分散阻垢稳定剂为3-(三羟基甲基硅氧烷)-丙烷基-单磷酸酯、2-(钠-磺基苯)乙基硅氧烷、3-(磺基钠)丙基硅氧烷或者(2，3-二羟基丙氧基)丙基硅氧烷，优选为3-(三羟基甲基硅氧烷)-丙烷基-单磷酸酯。
本申请通过加入硝酸盐保护铝，加入噻唑类衍生物解决焊料-铜电偶腐蚀，并且添加了分散阻垢剂保持硅酸盐稳定性，降低冷却液结垢倾向。
附图说明
图1为腐蚀性能实验中使用的试片束组装，其中1、11—黄铜支架；2、9、14—绝缘垫圈；3—紫铜试片；4—焊料试片；5—黄铜试片；6—碳钢试片；7—铸铁试片；8—铸铝试片；10—黄铜螺钉；12、13—钢垫圈；15、16—黄铜垫圈。
图2为腐蚀性能实验中使用的试验装置，其中，1—烧杯；2—气体扩散管；3—回流冷凝管；4—温度计；5—烧杯盖；6—试样液面；7—金属试片；8—黄铜支架。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或者按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例
以下实施例和对比例中的腐蚀性能实验如下：六种金属按照紫铜试片、黄铜垫圈、焊料试片、黄铜垫圈、黄铜试片、绝缘垫圈、碳钢试片、钢垫圈、铸铁试片、钢垫圈、铸铝试片装配，拧紧，保证试片之间有良好的电接触，试片束组装见图1所示。试样装置如图2所示。
试验过程如下：
1L冷却液加入148mg无水硫酸钠，165mg氯化钠、138mg碳酸氢钠，使溶液中硫酸根离子、氯离子、碳酸氢根等腐蚀介质各100mg/L。试验在(88±2)℃，空气流量(100±10)mL/mi n条件下持续进行(336±2)h,计算各种金属试验前后质量变化。
实施例1
Figure BDA0002522620950000041
腐蚀性能实验结果如下：
Figure BDA0002522620950000042
Figure BDA0002522620950000051
实施例2
Figure BDA0002522620950000052
试片质量变化值mg/片
紫铜 -0.5
焊料 -3.6
黄铜 -0.7
碳钢 -0.7
铸铁 -1.3
铸铝 +1.8
实施例3
Figure BDA0002522620950000053
Figure BDA0002522620950000061
试片质量变化值mg/片
紫铜 -0.8
焊料 -4.1
黄铜 -0.5
碳钢 +1.2
铸铁 +1.0
铸铝 +2.0
实施例4
Figure BDA0002522620950000062
Figure BDA0002522620950000063
Figure BDA0002522620950000071
对比例1
Figure BDA0002522620950000072
试片质量变化值mg/片
紫铜 +0.7
焊料 +0.9
黄铜 +0.5
碳钢 -1.2
铸铁 -1.5
铸铝 -22.9
对比例2
Figure BDA0002522620950000073
试片质量变化值mg/片
紫铜 -0.5
焊料 -28.3
黄铜 -1.3
碳钢 -1.0
铸铁 -1.0
铸铝 +3.3
对比例3
Figure BDA0002522620950000081
试片质量变化值mg/片
紫铜 +0.4
焊料 -2.3
黄铜 +0.7
碳钢 -0.9
铸铁 -1.7
铸铝 -3.6
试验例1：焊料的腐蚀
Figure BDA0002522620950000082
Figure BDA0002522620950000091
从失重数据看出，焊料单独挂片腐蚀失重很小，和铜接触后(电偶联接)腐蚀速率大大增加。这是因为在这几种溶液中，焊料的稳定电位都负于铜的电位，焊料和铜接触后，焊料为阳极，铜为阴极，此电偶体系主要电极反应是焊料的溶解和氧的还原。
试验例2：硝酸盐掺量对腐蚀的影响
在本实验中，研究了不同掺量的硝酸盐对于腐蚀的影响，结果意外地发现硝酸盐的掺量并不是越高越好，而是需要添加在一定的范围内。具体实验如下：
采用实施例1的处方，其中硝酸盐的掺量分别为0.01％(处方1)、0.05％(处方2，即实施例1)和0.10％(处方3)。
腐蚀性能实验结果如下：
试片质量变化值mg/片 处方1 处方2 处方3
紫铜 -0.3 -0.5 +0.1
焊料 +0.2 -1.1 -10.4
黄铜 -0.1 +0.3 +0.6
碳钢 +0.5 +1.0 +0.3
铸铁 +1.0 +1.3 +0.8
铸铝 -11.1 +1.3 +1.0
结果显示，当掺量高时焊料腐蚀大，掺量低时，铝又会被腐蚀，因此，掺量应该被控制在一定的范围内。
试验例3：噻唑类物质掺杂量对腐蚀的影响
在本实验中，研究了不同掺量的噻唑对于腐蚀的影响。具体实验如下：
采用实施例1的处方，其中噻唑的掺量分别为0.002(处方1，即实施例1)、0.01％(处方2)、0.03％(处方3)、0.09％(处方4)。腐蚀性能实验结果如下：
试片质量变化值mg/片 处方1 处方2 处方3 处方4
紫铜 -0.5 -0.3 +0.4 +0.2
焊料 -1.1 -1.0 -1.3 -1.0
黄铜 +0.3 -0.7 -0.9 -0.9
碳钢 +1.0 -1.0 -0.8 +0.6
铸铁 +1.3 +0.7 +0.9 -0.4
铸铝 +1.3 +1.0 +1.1 +0.9
结果显示，噻唑类物质可以减缓焊料与铜的电偶腐蚀，但因其溶解度较低，其掺量提高会增加搅拌时间，变相增加原料的成本和时间消耗，因此掺量不能太高，而且，该试验也证明焊料腐蚀不会随着掺量的提高而大幅度的降低。
试验例4：分散阻垢稳定剂掺杂量对腐蚀的影响
在本实验中，研究了不同掺量的分散阻垢稳定剂对于腐蚀的影响。具体实验如下：
采用实施例1的处方，其中分散阻垢稳定剂的掺量分别为0.001(处方1)、0.003％(处方2，即实施例1)、0.03％(处方3)、0.2％(处方4)。
腐蚀性能实验结果如下：
试片质量变化值mg/片 处方1 处方2 处方3 处方4
紫铜 -0.3 -0.5 +0.5 -1.0
焊料 +0.7 -1.1 -1.5 -1.3
黄铜 -0.6 +0.3 -0.4 -0.9
碳钢 +0.4 +1.0 +0.7 -0.5
铸铁 -0.5 +1.3 +0.9 -0.8
铸铝 -2.0 +1.3 +0.6 -0.3
结果：当分散阻垢稳定剂的掺量过多时，反而失去了分散阻垢稳定作用。

Claims (8)

1.一种内燃机车用冷却液，其由下述重量百分含量的原料组成：
Figure FDA0002522620940000011
2.根据权利要求1所述的内燃机车用冷却液，其中，所述冷却液由下述重量百分含量的原料组成：
Figure FDA0002522620940000012
3.根据权利要求1或2所述的内燃机车用冷却液，其中，所述唑类化合物为苯丙三氮唑、甲基苯丙三氮唑或1-苯基-5-巯基四氮唑，优选为苯丙三氮唑。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机车用冷却液，其中，所述亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾，优选为亚硝酸钠。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机车用冷却液，其中，所述硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾，优选为硝酸钠。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机车用冷却液，其中，所述巯基苯并噻唑衍生物为2-巯基苯并噻唑、6-乙氧基-2-巯基苯并噻唑或2-(硫氰酸甲基巯基)苯丙噻唑，优选为2-巯基苯并噻唑。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的内燃机车用冷却液，其中，所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾，优选为硅酸钠。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的内燃机车用冷却液，其中，所述分散阻垢稳定剂为3-(三羟基甲基硅氧烷)-丙烷基-单磷酸酯、2-(钠-磺基苯)乙基硅氧烷、3-(磺基钠)丙基硅氧烷或者(2，3-二羟基丙氧基)丙基硅氧烷，优选为3-(三羟基甲基硅氧烷)-丙烷基-单磷酸酯。
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