抗腐蝕性能引言現代汽車整體正朝著輕型、高效、經濟的方向發展，散熱器作為汽車熱交換系統中的重要部件之一，負責循環水的冷卻，它的結構和材料的更新也同樣遵循著這樣的原則。由于鋁材具有質量輕、原料成本低、散熱性能好等優點，自20世紀80年代中期，逐步替代傳統的銅制散熱器。在20年的發展過程中，管壁日趨薄，整體器件越來越輕，散熱效率要求也更加提高，從而滿足低成本高效率的市場要求。目前鋁合金復合材料因具有強度高，熱導效率高且抗腐蝕性能好，作為散熱器管料已被廣泛應用。而非復合的1xxx純鋁或AA3003合金因成本較低，在近期的國內市場上出現。該系列材料與復合鋁合金材料相比，抗腐蝕性能差，強度低，因此將大大降低散熱器的抗腐蝕性能。
薩帕鋁熱傳輸上海技術中心選取幾種不同扁管組合的鋁合金散熱器，進行了抗腐蝕性能的試驗比較。實驗結果可以讓我們清楚了解這樣的選材是否能夠滿足產品的性能的需要。薩帕鋁熱傳輸上海技術中心選取幾種不同扁管翅和片組合的散熱器，進行了抗腐蝕性能的對比實驗。研究結果對于鋁制散熱器的選材搭配具有重要的指導意義。
1.參試散熱器實驗對象為六種不同材料組合的散熱器，分別編號如表1至表3所示，（包括扁管、翅片和集流管三個部分）。A，B 和C的扁管為非復合材料。A為1xxx純鋁，其他兩種分別為AA3003的高頻焊管和擠壓管。三種復合扁管分別為以AA3003、 FA7805 和FA7872為芯材的復合扁管。表2為各種扁管的釬焊后強度、總厚度等物理參數。因為強度上的優勢，復合管料，尤其是長壽命材料FA7872作為散熱器扁管，較三種非復合管料可減薄20～40%。這種高強度合金的應用滿足了市場對產品向輕型化發展的需求。
各散熱器的翅片化學成分如表3所示。翅片與扁管的搭配對抗腐蝕性能同樣至關重要，在隨后的實驗中也可以看到不同搭配對散熱器的外部抗腐蝕性能的影響。
表1 釬焊后管料芯材成分（wt%）* 薩帕長壽命合金,外部標準表2 水箱扁管的釬焊后強度、總厚度等參數表3 釬焊后翅片芯材成分（wt%）2. 試驗及結果為了比較評價這幾種不同扁管及其組合的抗腐蝕性能，本文采用了實驗室加速腐蝕實驗：鹽霧腐蝕實驗、浸沒實驗和OY溶液腐蝕實驗來評估不同扁管及其翅片搭配下的外部和內部抗腐蝕性能。
2.1 外部腐蝕實驗：
a. 采用鹽霧腐蝕實驗（美國標準ASTM G85-2 A3 的加速大氣腐蝕實驗），對產品的釬焊側抗腐蝕性能進行測試。這也是目前應用最廣泛，同時也是對汽車熱交換系統散熱器實際使用相關度研究最多的實驗室加速腐蝕實驗。實驗樣件放置在鹽霧實驗箱ASCOTT（S1000xp）內，主體平面與垂直方向成15 o角。以pH為2.6～3.0，[Cl-]=0.56mol/L的模擬海水溶液為實驗溶液，實驗期間箱內溫度為49±1 ℃ 恒溫，半小時溶液噴淋和1個半小時停留交替進行，箱內相對濕度≥98%。暴露實驗過程中，樣件定期取出進行檢漏，判斷失效情況。
鹽霧腐蝕實驗中各個散熱器樣品的穿孔失效時間如圖1所示。三種非復合的1xxx純鋁和AA3003扁管組合的散熱器的使用壽命不超過兩天，復合扁管特別是長壽命材料FA7805和FA7872復合扁管組合在鹽霧實驗中的壽命超過40天。扁管材料的抗腐蝕性能至關重要。同時，翅片在腐蝕實驗過程中對扁管的犧牲保護作用可以進一步延長散熱器的使用壽命。
如圖2所示，非復合散熱器扁管在三天的鹽霧實驗期間出現晶間腐蝕和小孔腐蝕，造成快速穿孔失效。而與非復合扁管焊接的翅片僅僅發生了輕微腐蝕，翅片未起到對扁管的犧牲保護作用。以AA3003為芯材的FA82A4復合扁管因搭配含鋅較高的翅片，得到較高的犧牲保護作用，從而延長了其在鹽霧實驗中的壽命。
圖1 鹽霧腐蝕實驗穿孔失效時間
圖2 鹽霧實驗后的鋁合金散熱器樣件宏觀照片和光學顯微照片
b. 浸沒實驗：扁管釬焊側表面經過苛性鈉溶液蝕刻去除部分復合層后，在[Cl-]=0.56 mol/L的腐蝕溶液中浸沒。5小時浸沒后取出，以濃硝酸處理樣品表面，清洗并觀察表面形貌和橫截面顯微形貌如圖3所示。純鋁和3003的非復合及復合扁管均發生縱向深度點蝕，而兩種長壽命復合管料卻僅僅表現出在表層范圍的橫向腐蝕。這是因為長壽命材料在釬焊時，釬焊層與芯材之間形成的擴散沉淀帶起到良好的犧牲保護作用。
圖3 5小時浸沒實驗后的釬焊側表面腐蝕宏觀形貌和光學顯微鏡下的截面微觀照片
2.2 內部腐蝕實驗OY水溶液循環實驗
以含有Cu2 ，Fe，Cl-，SO42-等離子，pH＝3的鹽溶液在扁管內部做定速循環流動，反應體系溫度在88℃ 高溫和室溫間定時切換。實驗中定期觀察各個樣品的腐蝕形貌，并實施檢漏。如表4所示，復合扁管D，E和F都具備AA7072或FA6815合金的觸水側，這樣的觸水側復合層因含有一定的鋅合金元素而具有與芯材相比較低的電極電位，從而為芯材提供犧牲保護作用。三種復合扁管在24天的循環實驗中均未發生穿孔失效。結果如表4所示。
圖5 OY水循環實驗中內部腐蝕形貌和金相顯微形貌
3. 利用實驗室加速腐蝕實驗，對六種不同材料組合的鋁制散熱器的外部釬焊側和內部觸水側的抗腐蝕性能進行比較。實驗結果表明，非復合純鋁和3003的扁管，同復合扁管的性能有著顯著差異。復合扁管，特別是長壽命材料FA7805 和FA7872的組合散熱器，其外部釬焊側和內部觸水側都具備良好的耐點蝕性能，而恰當的翅片搭配給予扁管犧牲腐蝕保護的作用，進一步延長散熱器的使用壽命。非復合純鋁和AA3003的扁管因缺乏良好的抗點蝕性能，其相應組合的散熱器在外部和內部加速試驗中迅速穿孔失效，部分樣件在一天實驗內就已發生泄漏。其在實際使用中將極易因腐蝕穿孔而失效，從而無法確保一年的壽命。
結論實驗室加速腐蝕實驗中，純鋁和AA3003的非復合材料因其釬焊側和觸水側的不良性能導致部件在實驗室加速腐蝕實驗中過早穿孔失效。其在實際使用中將極易因腐蝕穿孔而失效，從而無法確保一年的壽命。同類材料不應在散熱器中作為扁管使用。
高強度長壽命復合材料FA7805 和FA7872（薩帕）作為散熱器扁管，表現出優秀的抗腐蝕性，并為材料的進一步減薄與產品成本的持續降低提供可能。
同時恰當的翅片搭配給予扁管犧牲腐蝕保護的作用，進一步延長散熱器的使用壽命。
