电冰箱换热器以铝代铜腐蚀特性的实验研究

　　0 引言

　　铜材以其优良的延展性、导热性和耐蚀性等特点，多年来一直是电冰箱换热器的首选材料. 但由于近年来铜价格的不断攀升，给冰箱制造商增加了不少成本压力，因而选择一种材料特性与铜相似，而价格又远低于铜材的替代品，成为制冷业一个新的研究方向和竞争趋势. 基于铝有良好的延展性、导电性、导热性及耐腐蚀性，且铝资源较铜丰富，价位也较铜低，再加上铝的密度远低于铜，相同换热面积下所用铝的重量远少于铜材，因此以铝代铜在经济上具有明显的优势[1]. 然而，铝是较铜更活泼的金属，作为冰箱换热器材料，其耐腐蚀性对冰箱的正常使用至关重要. 另一方面，为了兼顾铜铝的性质，达到高效优质低成本的目的，冰箱中仍部分使用铜材管线，这样铜铝连接结构必不可少，铜铝接头的电偶腐蚀必然成为影响冰箱寿命的重要因素[2-3]. 笔者通过实验研究铜、铝的纯腐蚀和铜铝接头的电偶腐蚀，计算了腐蚀速率，用金相显微镜对腐蚀后的试样进行观察，并结合电偶腐蚀机理对实验结果进行比较分析.

　　1 实验部分

　　1. 1 实验材料

　　铜材采用T2 铜，铝材采用1060 工业纯铝，材料的物理性能见表1. R22 制冷剂为工业品，其他试剂为分析纯试剂. 实验用水为去离子水.

　　1. 2 实验方法

　　腐蚀介质HCl，H2SO4，NaOH 和 NaCl 均配成质量分数为5%的溶液，并盛放在烧杯中静置1h小时后使用.R22 制冷剂用专用制冷剂存放罐密封存放，先将罐口拧开，放入试样，然后密封罐口，用充注机充入1kg 的液态制冷剂. 每种介质5份，记录编号.

　　进行纯腐蚀实验时，每种介质里放3 个试样.进行电偶腐蚀实验时，每种介质3 份，每份里放1个电偶对. 记录每份介质中试样的编号、腐蚀前重量和放入时间.

　　腐蚀过程在室温条件下进行，经常搅拌或晃动介质以加速腐蚀. 对于腐蚀反应不明显的将实验时间设定为240h，腐蚀反应明显的则将实验时间定为24 h. 腐蚀实验结束后，将试样取出，先用清水冲洗，再放入超声波清洗机中，依次用丙酮和酒精清洗5 min，再放入干燥箱内在100 ℃的恒温条件下干燥30 min 后取出，最后仍用精度为0.1mg 的电子天平依次称出腐蚀后的试样重量. 腐蚀后的试样用金相显微镜观察.

　　1. 3 腐蚀速度计算

　　失重法是用金属试样的质量变化计算金属材料的腐蚀速度，该方法简便、直观、可靠，是最广泛采用的评价材料腐蚀性能的实验方法[4]. 腐蚀速度失重指标，就是单位时间内单位面积上金属腐蚀损失的质量，可按下式计算:

式中: V-是腐蚀速度失重指标，g/(m²·h) ; W0是金属初始质量，g; W1是清除腐蚀产物后金属的质量，g; S 是金属的表面积，m²; t 是腐蚀进行的时间，h.