摘要：空调用铝箔、涂层铝箔加工散热器在特殊的条件下，受环境因素影响会出现的腐蚀情况，文章分析了发生腐蚀失效的原因、并提出了解决腐蚀的措施。
关键词：空调；散热器；腐蚀与防护
引言
空调作为一种家用电器，使用已经日趋广泛，并且已经朝着小型化，高能效的方向发展。同时随着技术的进步，其使用寿命逐渐延长，常规寿命都在10年以上，但在一些特殊情况下，受环境因素影响，空调室外机的核心部件―散热器会发生腐蚀问题，导致空调失效。本文根据现场的生产经验，对发生腐蚀的原因与机理进行阐述与说明。
一、原因分析
1.1 腐蚀机理
铝箔处在大气环境、水环境两种主要环境因素中时，会产生大气腐蚀与水腐蚀两种腐蚀，其具有如下特点：
大气腐蚀主要分为田园、工业、海洋等不同气氛，不同大气环境腐蚀速度不同。空气的相对湿度对铝的大气腐蚀有较大影响，一般在相对湿度（RH）≤65%，大气腐蚀铝不会出现大气腐蚀，若RH>65%，铝箔表面会吸附0.001～0.01 um的水膜，则会出现明显的大气腐蚀空气湿度越大，铝箔吸附的水膜越厚，因此：铝箔产生大气腐蚀的实质上水膜下的大气腐蚀。水腐蚀铝合金在水环境下，一旦发生腐蚀，则是点腐蚀。淡水、软水对铝的腐蚀小。铝箔在表面湿膜状况下，实际形成局部电化学反应的结果。综上腐蚀实质均是铝箔处在水膜下的，逐步出现的大气腐蚀。在腐蚀环境下，随时间累积，表面涂层及氧化皮膜逐步失效，铝合金失去电子后被氧化成氢氧化铝、氧化铝，反应式如下：
Al-3e-=Al3+ O2+2H2O+4e=4OH- Al3++3OH-=Al（OH）3
2Al（OH）3=3H2O↑+Al2O3
1.2 原因确认
①发生腐蚀的散热器在加工过程中出现，经过水检，水检风干后交叉叠放储存，放置一天之后出现，观察图片可知腐蚀发生位置即在叠放位置，呈方块状，而其他地方，并未出现腐蚀。故而主要原因在于铝箔翅片风干不彻底，叠放位置相对封闭，不通风，上下之间、翅片表面残留水分，构成腐蚀环境，产生腐蚀。具体验证：
经过水检、风干后的冷凝器，轻微抬起叠放的上下两层冷凝器，其中间有水残留。
从腐蚀产生的形貌看，每个腐蚀点形貌与水珠相似，确认是残留水分构成的多个腐蚀环境。
②发生腐蚀的室外机散热器，其翅片表面经涂层处理，在运行过程中发现腐蚀。通过对腐蚀翅片采用电子扫描电镜及能谱分析，发现腐蚀产物呈层状剥蚀外貌，表面有密集针孔状腐蚀；采用EDS能谱分析，腐蚀位置氧元素含量高，分析铝箔发生氧化腐蚀反应，表面灰白色粉末是铝箔的氧化产物，非涂层脱落。分析是翅片表面涂层被破坏，其耐盐雾性能失效，或者是耐腐蚀等级不能满足使用环境要求造成。
1.3 解决措施
①使用光箔加工翅片，应避免使用水检检漏的方法，或在风干炉之后安装热风干燥炉进行彻底干燥。
②室外机散热器使用涂层铝箔，则应根据使用环境的条件，挑选在不同铝箔耐盐雾等级。从耐盐雾等级（500 h、1 500 h、2 000 h）中挑选，如海洋性大气区域，尽可能提高耐腐蚀等级，使用2 000 h等级。笔者所在单位，铝箔涂层耐腐蚀性最高可达2 000 h。
二、电化学腐蚀机理和防腐分析
2.1金属的腐蚀类型
金属的腐蚀主要分为两类，即化学腐蚀和电化学腐蚀。金属化学腐蚀的实质是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。金属的电化学腐蚀则是由于金属表面与介质如潮湿空气或电解质溶液等，因形成微电池，金属作为阳极发生氧化而使金属发生腐蚀。
2.2电化学腐蚀原理
金属管道的防腐层遭到腐蚀和破损后，裸露的金属管道外表面被潮湿的土壤或雨水浸润，与土壤中氢离子和氧气组成自发电池，铁作为阳极发生氧化反应，所以铁很快腐蚀形成铁锈。
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电化学腐蚀可以看作由下列三个环节组成：
（1）在阴极，金属溶解，变成金属离子进入溶液中；
（2）电子由阳极流向阴极；
（3）在阴极，电子被溶液中能够吸收电子的物质 所接受；
2.3防护方法分析
根据对于金属腐蚀的原因分析以及其电化学机理的研究，针对电化学腐蚀的三个环节，制定相应的防护措施，可以从以下三个思路出发。
（1）防止或减缓金属的溶解。方法一，选择合适的金属或研制某种金属，它几乎不溶解；方法二，把金属与腐蚀的介质隔离开；方法三，改变金属的性能，如PH值。
（2）阻止电子向阴极流动。方法一，改变金属的电势；方法二，改变电子的流向。
（3）清除阴极上能够吸收电子的物质。由于氧会源源不断的从空气中，渗入土壤，因此，目前尚无清除阴极上能够吸收电子的物质的方法。
三、电化学腐蚀的具体防护措施
3.1具体防护措施
从电化学腐蚀的三个环节出发总结出的五种方法，可以通过以下几种措施，达到防腐的目的。
（1）选择合适的金属或研制某种金属。制成耐蚀金属，在炼制金属时加入其它组分，提高耐蚀能力。如在炼钢时加入等元素制成不锈钢。
（2）把金属与腐蚀的介质隔离开。金属与腐蚀的介质的隔离，可以采用涂抹漆膜的方法，即在金属表面涂上油漆、搪瓷、塑料、沥青等，也可以采用镀层的方式，在需保护的金属表面用电镀或化学镀的方法镀上 等金属，保护内层不被腐蚀。
（3）改变金属的性能。加缓蚀剂，在可能组成原电池的系统中加缓蚀剂，改变介质的性质，降低腐蚀速度。
（4）改变金属的电势。阴极保护法，外加电源组成一个电解池，将被保护金属作阴极，以废金属为牺牲型阳极，而以被保护金属为阴极的保护法。
（5）改变电子的流向。阳极保护法，外加电源使被保护的金属为阳极，进行阳极化，当正向极化超过一定数值后，由于表面某种吸附层或新的成相层的出现而使金属钝化。
3.2防护措施的选择
制成耐蚀金属和添加镀层的方法成本较高，不适合大规模工业化生产；缓蚀剂多为半衰期长、不易降解的物质，对环境破坏较大，也不宜大范围使用。阳极保护法具有保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点，适用于长输管线或市郊管线的防腐，但应用于市区范围内时，则由于其会产生干扰电流而影响其他管线及建筑物，且需要征地或占用建筑物，因此在实施时会带来较大的困难。阴极保护法无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其他建构筑物且保护电流利用率高，因此特别适合于城市范围内的埋地钢管防腐。漆膜保护法成本低，防腐效果好，且适用范围广，但防腐层在生产、运输、与施工中无法保证不受到任何损坏，且用于防腐绝缘层的各种材料，都不同程度的具备水渗透性和氧渗透性，埋地后，在土壤溶液作用下会逐步吸水老化，防腐层不可能完全将管道与腐蚀环境、介质相隔离，要维持有效的防腐，就必需同时采取漆膜防腐与阴极保护的联合保护法。因此，管道防腐涂层与阴极保护的联合使用是最经济、最合理的防蚀措施。
四、新方法的探究
从本人多年承担各采油厂的生产维修和老区改造施工经验来看，在施工过程中，大部分腐蚀老化管线都是从内部洞穿，这是由于管线运输的介质具有一定的酸、碱性，化学腐蚀性较高，另一方面，运输的介质中氢离子和氧气含量远高于其在土壤中的比例，电化学腐蚀更为严重。基于对腐蚀成因的分析和腐蚀防护措施的研究，经过大量的资料收集和理论考证，在这里，提出一种新的防腐方法──磁场保护法，与大家共同交流学习。
这种方法的提出，源于腐蚀三个环节中的第三点，旨在消耗阴极上能够吸收电子的物质。磁场保护法的具体做法，是在受保护管线上缠绕一圈磁铁，当液体介质流经管线时，由于其沿与磁力线垂直的方向运动，而使介质中的水被磁化，如图2所示，图中红色箭头代表磁感线方向，绿色箭头代表流体的流动方向，蓝色箭头代表产生的电流方向；水经磁化后，水性质发生一系列物理和化学变化，氢键角由105°变成103°，水由原来的13～18个大分子团变成5～6个小分子团，水的渗透力、溶解度、表面张力增强，偶极距增大，因此水溶解氧和对正负离子的吸引力增大，使阴极上能够吸收电子的氧和氢离子得到一定的消耗，起到防腐蚀的作用。另一方面，磁流体发电机的诞生，用事实证明了液体切割磁感线一样可以产生电流，即便它不存在于闭合电路中。这些产生的电流，也会在一定程度上消耗阴极上能够吸收电子的物质，从而缓解金属的腐蚀。
结束语
通过对比分析，阴极保护对腐蚀反应进行积极的干预，采用阴极极化的电化学手段，保证了被保护金属体的电化学均匀性，抑制了腐蚀电池的产生。结合漆膜防腐的阴极保护措施，是对于电化学腐蚀切实有效的防护手段。磁场保护法也是一种值得探究的新方法。
参考文献：
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[3] 王祝堂，田荣璋.铝合金及其加工手册[M].长沙：中南大学出版社.2015.
论文作者:向平凡
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/14
标签：金属论文; 阴极论文; 电化学论文; 铝箔论文; 阳极论文; 介质论文; 发生论文; 《基层建设》2019年第9期论文;