溴化鋰溶液的腐蝕性質(zhì)
溴化鋰溶液是一種具有較強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)。它對(duì)普通的金屬材料,如碳鋼、紫銅等都具有較強(qiáng)的腐蝕性。因此,在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),由于腐蝕問(wèn)題得不得很好的解決,溴化鋰吸收式制冷機(jī)的發(fā)展受到很大的限制。
溴化鋰溶液對(duì)金屬材料的腐蝕,不僅大大縮短了制冷機(jī)的使用壽命,而且腐蝕產(chǎn)物,如鐵銹、非凝性氣體(氫氣)等直接影響機(jī)組的性能和正常運(yùn)行。因此,應(yīng)該了解溴化鋰溶液對(duì)金屬材料的腐蝕性,從而提出防腐措施,這是溴化鋰吸收式制冷機(jī)中的一個(gè)重要課題。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)和研究,目前這一問(wèn)題已基本得到了解決。
1.影響腐蝕的主要因素
試驗(yàn)證明,溴化鋰溶液對(duì)金屬的腐蝕與如下因素有關(guān)。
(1)氧的影響。無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)室中的模擬試驗(yàn),還是在機(jī)組中的實(shí)際試驗(yàn)都表明,只要與氧氣接觸,腐蝕就特別嚴(yán)重。例如,在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中,雖然發(fā)生器中溶液的溫度和濃度都比較高,但因充灌溶液時(shí),與氧接觸的機(jī)會(huì)少,所以腐蝕就較小。而在吸收器上部和蒸發(fā)器水盤等部位,因在機(jī)組工作時(shí)會(huì)濺到溴化鋰溶液,形成很稀的液膜,容易接觸到氧,腐蝕就比較嚴(yán)重。因此,氧是促進(jìn)腐蝕的重要因素。
(2)溶液的濃度。在常壓下,隨著溴化鋰溶液濃度的降低,腐蝕加劇,因?yàn)橄∪芤褐醒醯娜芙舛纫葷馊芤捍;而在低壓下,金屬材料的腐蝕率與溶液的濃度幾乎沒(méi)有什么關(guān)系,因?yàn)槿芤褐醒醯暮慷己艿汀?/div>
(3)溶液的溫度。試驗(yàn)表明:不含有鉻酸鋰緩蝕劑的溴化鋰溶液,對(duì)A3鋼、紫銅和鎳銅的腐蝕率都隨溫度的升高而增大;而對(duì)加油鉻酸鋰緩蝕劑的溴化鋰溶液,則隨溫度的升高,A3鋼的腐蝕率略有降低。這可能是鉻酸鋰在高溫時(shí)的鈍化性能比低溫時(shí)好的緣故
(4)溶液的pH值。pH值是表示溶液酸堿度的指標(biāo)。pH值等于7,溶液呈中性;PH值低于7呈酸性;pH值高于7則呈堿性。溶液的pH值可以用指示劑方便地測(cè)量出來(lái),酸性溶液對(duì)金屬材料的腐蝕當(dāng)然很嚴(yán)重;對(duì)堿性溶液,當(dāng)pH值處于8.0~10.2范圍時(shí),隨著pH值的升高,鋼的腐蝕率略有降低,紫銅則略有增大。但pH值過(guò)高,對(duì)A3鋼和紫銅的鈍化作用都不利,會(huì)加劇腐蝕的進(jìn)行。試驗(yàn)表明,溴化鋰溶液的pH值處于9.5~10.3的范圍內(nèi),對(duì)金屬材料,尤其是A3鋼的緩蝕作用較為有利。
2.腐蝕機(jī)理
通過(guò)大量的試驗(yàn)表明,溴化鋰溶液對(duì)金屬材料的腐蝕,主要是由于氧的作用。鐵和銅在溴化鋰溶液中的腐蝕,與通常在堿性電解液中的腐蝕相類似,按以下反應(yīng)方程式進(jìn)行反應(yīng)式(1a)、(2a)和(2b)主要以電化學(xué)途徑進(jìn)行。通常使用的溴化鋰溶液是一種堿性電解液。金屬鐵在電解液中與氧作用,生成2價(jià)或3價(jià)的氫氧化鐵,失去兩個(gè)或三個(gè)電子,也就是說(shuō)鐵被氧化。四氧化三鐵(Fe3O4)就是腐蝕產(chǎn)生的鐵銹。鐵失去的電子與溶液中的氫離子(H+)結(jié)合,生成非凝性氣體氫氣(H2)。銅在溶液中的情況也如此。在這里,氧是促進(jìn)鐵或銅失去電子的主要因素。沒(méi)有氧,上述反應(yīng)就無(wú)法充分進(jìn)行。這就說(shuō)明,在溴化鋰吸收式制冷機(jī)組內(nèi),盡管各部位的情況不同,但在機(jī)組正常運(yùn)行的條件下,即在無(wú)氧或缺氧的情況下,所反映出來(lái)的腐蝕率也相差不大。在機(jī)組中,吸收器上部和蒸發(fā)器水盤部位的腐蝕最嚴(yán)重,就是因?yàn)樗鼈兌疾唤䴖](méi)在溶液中,而且與噴淋液珠間歇接觸,因而電解液呈薄膜狀,有利于氧的擴(kuò)散?梢(jiàn),隔絕氧氣是最有效的防腐措施。

3.緩蝕劑
在溴化鋰溶液中添加鉻酸鹽、鉬酸鹽、硝酸鹽及銻、鋁、鉛的化合物,都可以有效地抑制溴化鋰溶液對(duì)金屬材料的腐蝕。溶液中的這種添加物稱為緩蝕劑。試驗(yàn)證明,鉻酸鋰是一種很好的緩蝕劑。
在溶液中添加的鉻酸鋰,之所以能有效地抑制腐蝕的發(fā)生,是因?yàn)殂t酸鋰在金屬表面形成保護(hù)膜的緣故。這可由下面的化學(xué)反應(yīng)方程式看出

式中,氫氧化鉻Cr(OH)3是保護(hù)膜的主要成分。
試驗(yàn)證明:A3鋼和紫銅的腐蝕率都隨鉻酸鋰濃度的增大而降低。這是因?yàn)殂t酸鋰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,鈍化性能就越好。溶液中鉻酸鋰的濃度在0.1%~0.3%的范圍內(nèi)都有良好的緩蝕效果。