章亮
奇瑞商用车安徽有限公司 安徽芜湖 240001
摘要：对新能源电机控制器的水道腐蚀问题导致过温故障引起安抛故障，对耐久试验后电机控制器拆解后进行分析，对后续问题作规避。
关键词：电机控制器；水道；腐蚀
Research on water channel corrosion of a motor controller
Zhang Liang
Chery commercial vehicle Anhui Co., Ltd. Anhui Wuhu 240001
Abstract: the water channel corrosion of new energy motor controller leads to over temperature fault, which leads to installation and disposal fault. After the durability test, the motor controller is disassembled and analyzed to avoid the follow-up problems.
Key words: motor controller, water channel corrosion
前言
此故障电机控制器是某项目耐久试验（GB/T29307）402小时测试后，持续做峰值转矩和峰值功率试验，试验过程中出现散热不良、温升过高的现象。打开水冷封板后，可以看到水道内积聚有褐色粘稠状物质，且壳体表面发黑。
preface ：After 402 hours of durability test (GB / t29307), peak torque and peak power tests were carried out continuously. During the test, poor heat dissipation and high temperature rise occurred. After opening the water-cooled sealing plate, it can be seen that there are brown viscous substances accumulated in the water channel, and the surface of the shell turns black
1、原因分析
后经了解得知，在做耐久测试时，未按照规定使用防冻液，而是用自来水替代了防冻液，由此推断机器温升上升是因为散热器内部被堵塞造成的，为了了解散热器内水道被堵塞情况，对故障机进行了流阻测定，取进入口的流速分别为6L/min、8 L/min、10 L/min、12L/min，测试结果如下：
将故障机的流阻和正常状态下水道的流阻进行对比，情况如下：
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通过表2.1可以发现，故障机的流阻约是正常机器流阻的1.6倍，说明机器温升确实是由散热器内部堵塞造成的。
散热器被堵塞的原因分析如下：供应商用自来水来替代防冻液，自来水内含有矿物质和微生物杂质，且有可能在做完耐久测试后，未把水道内残留的自来水吹除干净，1月9号到3月28号这段时间内，内部微生物也得到了滋长，水道与自来水长时间接触后被腐蚀，生成的不溶于水的腐蚀物和自来水内的杂质粘附在其内壁，不断被堆积。图2.2为散热器腔体水道示意图，可以发现其内部为平行排列、间隔均匀的散热齿，3月28号向水道内通入流动的液体，使得这些粘附物在水道内流动起来，使得粘附物可能裹覆在部分散热齿的外表面，也可能滞留在两个相邻的散热齿之间，这样不但影响了整个水路的通常，而且降低了部分散热齿的散热能力或者使其散热能力完全丧失，缩小了散热器的散热面积，降低了整个散热器的散热能力。
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接下来对水道腐蚀原因进行了探究，结合查找相关文献资料和材料工程师的分析，水道内褐色物质和壳体表面发黑的成因如下：
ADC12 为日本的铝合金牌号，又称 12 号铝料，是Al-Si-Cu 系合金，是一种压铸铝合金，查表得知，ADC12中主要金属添加元素为Cu、Si、Fe，铝在电化学方面属于贱金属（易氧化金属），Cu、Fe的电极电位高于Al，Fe比Cu更加活泼，这三种元素对铝合金的耐蚀性影响很大[1-2]。
铝在pH=4~8.5（自来水的pH=7.5）的水溶液中，由于能形成稳定的自然氧化保护膜，所以具有耐腐蚀性。但是，即使在这个范围内，由于自来水中含有Cl-，铝表面的钝化保护膜会产生缺陷[3]。ADC12铝合金中含有杂质铜时，当金属与电解质溶液（自来水）接触时，
均匀分布在铝中的铜就会形成许许多多微小的腐蚀电池，称为腐蚀微电池，即发生了电化学腐蚀。发生电化学腐蚀时，铝处在电池阳极，发生氧化反应，容易失去电子而溶解成正离子，就遭到了腐蚀；铜处在电池的阴极，发生还原反应，不容易失去电子，不溶解也不腐蚀，起到催化剂的作用，其电极反应如下：
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其实铜对铝来说是强阴极性元素（电极电位正得多），所以，即使铜的含量不多，也可对铝及其合金的耐腐蚀性产生严重的影响，如当含有0.1%铜时，高纯铝的腐蚀速度提高了1600倍。铁对铝合金的耐腐蚀性影响仅次于铜，铁对铝来说，也是强阴极性元素，铁在铝中的溶解度十分小，在温度为500℃时也仅为0.005%，过剩的铁往往生成阴极性相FeAl3，对铝形成微电偶腐蚀，即铜和铁分别和铝发生了电化学反应[4]。当水道内长时间发生电极反应后，其基体被腐蚀，水道内的Fe3+、OH-、相互结合，形成褐色、粘稠糊状的Fe(OH)3。同时，腐蚀体系中，Al 与共晶硅的电极电位差接近 0.6V，因此在潮湿环境下也会形成微观腐蚀电池，且由于表面的 Si含量较高，铝锈蚀脱落后表层更多的 Si突显出来，裸露的 Si 使得铸铝表面呈黑色。
2、铸造铝合金在防冻液中腐蚀情况
按技术规格书添加乙二醇-水型汽车防冻液，查表常用的原材料配比得知：矿物质，具有有效的防垢性能，不会出现水蒸发后矿物质凝聚在金属表面而造成热传递障碍的现象。已有试验表明在常温条件下，乙二醇的加入增加了溶液的电阻及金属的电荷转移电阻，此时乙二醇对铸铝合金具有缓蚀作用，这是因为乙二醇吸附在铸铝合金的表面，阻止了其他离子对金属的腐蚀作用。但是乙二醇与空气接触时被氧化，在高温条件下生成乙醇酸、乙二酸等氧化副产物，这些酸性物质降低了溶液的pH值，同时也降低了铸造铝合金的电荷转移电阻，导致铸造铝合金的耐蚀性降低[5]。针对此现象，为了抑制铸造铝合金的腐蚀，常常在防冻液中加入了缓蚀剂，，常用的缓蚀剂是有机化合物和重金属盐，可以形成金属络合物以抑制腐蚀[6]。使用防冻液能够有效避免铸造铝合金被腐蚀，大大降低基体的被腐蚀程度
可以看出，通1年防冻液和通3年防冻液的水道表面被腐蚀情况没有明显变化，长期通防冻液后内部水道只出现表面发黑，这是因为铝硅合金中硅的偏析和游离，导致其从硅的沉淀相的晶间处优先开始溶解，从而产生了点蚀所致[7]。很明显，和通自来水相比，其腐蚀程度相对轻微，通过其实际实际使用情况表明，长期通防冻液不会影响其散热能力。
3、结论
此次机器出现温升过高、散热不良的现象，是由于客户使用自来水而引起内部水路堵塞导致的，引起水道堵塞的原因之一是由于水道被自来水严重腐蚀，不溶于水的腐蚀物和自来水中的杂质包裹在散热齿上或者滞留在相邻的两个散热齿之间，进一步缩小了散热器的散热面积，使散热器丧失了部分散热性能。
如果使用乙二醇-水型汽车防冻液，由于防冻液中乙二醇和纯水是非电解质，且防冻液中没有Cl-，不能为金属离子的移动提供介质。同时防冻液中的缓蚀剂，可以有效避免铸铝合金的水道被腐蚀。防冻液使用寿命通常约为 2 年或 4万 km，因此在使用过程中，只要定期按时更换防冻液，就不会影响其散热能力。
参考文献
[1] 张茂勋，官云琴，郑玉朋．ADC12铝合金在水蒸汽中的腐蚀行为[J]．中国腐蚀与防护学报，2002(04)：38-41．
[2] 宛萍芳，王宏伟，陈拯．车用ADC12铝合金的黄斑腐蚀问题[J]．腐蚀与防护，2010，31(08)：657-658．
作者简介：章亮（1986-10），男，汉族，籍贯：安徽桐城，当前职务：质量工程师，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：新能源电驱系统