航空防腐涂料的研究進展

周 為，李宏偉

（武漢大學 動力與機械學院，湖北 武漢 430072）

飛機在沿海和內陸濕熱地區(qū)等腐蝕較嚴重的環(huán)境下服役期間，結構的一些部位會受到腐蝕而損傷，嚴重影響到飛機的正常使用。據(jù)資料介紹，腐蝕使美軍每年用于飛機維護和修理的費用高達30億美元，海軍航空用于腐蝕防護的開支也達到10億多美元[1]。就我國而言，因為航空事故造成的損失很大，就2004年一年，就有5起飛機失事事故，死亡人數(shù)近百人，直接財產損失不可估量。為了避免和減輕這種損失，必須找出一種方法使裝備整體或部分附件在儲存過程中同自然環(huán)境隔離，防止發(fā)生腐蝕。防止和控制飛機腐蝕的方法有：結構設計、表面保護層、濕裝配、涂防腐劑等。本文介紹的涂層防腐是航天航空一種比較有效而且應用較廣的一種方法。

1 飛機結構部位的腐蝕行為和現(xiàn)狀

大量結果表明，現(xiàn)役飛機結構腐蝕嚴重的區(qū)域主要集中在：外場無法檢查、平時無法采取防范措施的機體結構內部，機身蒙皮鉚接處、機翼、尾翼、起落架，可檢查性較差的承力件、框架，機身密封艙等易積水的部位，一些半封閉式或密封較差的結構部件。[2]目前，金屬材料占現(xiàn)役絕大多數(shù)飛機和外掛設備結構材料總量的95%以上，為了質輕和高強度，載機及其裝備的結構件多采用高強和超高輕硬鋁合金、鈦合金，超高強鎳基合金鋼或不銹鋼精密加工而成[3]。

在腐蝕環(huán)境下，飛機鋁合金結構連接部位緊固件周圍的縫隙處涂層最先出現(xiàn)起泡、開裂，涂層剝落后，涂層下金屬基體表面形成點蝕坑。隨著腐蝕時間的增加，點蝕向晶間腐蝕轉變，最后出現(xiàn)剝蝕。鋁合金連接處成為最容易出現(xiàn)腐蝕活性點和開始膜下腐蝕的區(qū)域，是飛機結構腐蝕的薄弱部位[4]。

2 涂層防腐的作用與機理

涂層的保護作用是多方面的，它不僅機械地將腐蝕介質和金屬表面隔離開來，而且由于成膜物的性質、使用的顏料和填料以及各種助劑等各方面的因素，涂層具有物理的和化學的保護作用[5]。

（1）屏蔽作用：使介質不能和金屬接觸。

（2）鈍化緩蝕性能：除成膜物以外，還要加入各種顏料和助劑等，有些氧化性的顏料與鋼鐵接觸（或有溫良的水存在時），能發(fā)生一定的化學反應，形成保護性膜。

（3）電化學保護作用：涂層中一般含有大量的鋅粉，用于陰極保護。

（4）其他作用：有一些涂料具有較為特殊的保護作用，雖然與上述保護作用相關，但是主要目的在于提高被保護物體的某項性能。

3 飛機涂層防護的進展

最早的飛機蒙皮涂層以天然樹脂為原料，第一次世界大戰(zhàn)后逐步被合成樹脂所代替。第二次世界大戰(zhàn)加速了航空涂料工業(yè)的發(fā)展，使環(huán)氧涂料、酚醛涂料、丙烯酸涂料和有機硅、聚氨酯等涂料逐步得以應用。涂層色彩由單色、迷彩色發(fā)展到多色迷彩、隱身防護等形式。為了戰(zhàn)備需要，軍用涂層由普通磁漆改為半光磁漆、無光磁漆。多功能隱身涂層軍用飛機和裝備防護涂層研究發(fā)展的方向。

徐丕坤對氟涂料（氟碳漆）在飛機上的應用的研究[6]，通過飛機試噴飛行和正式投產使用，涂層質量均完好無損，解決了飛機蒙皮表面掉漆難題，收到了較好的經濟效益和社會效益，證明了氟涂料在飛機上的成功應用。夏成寶等人[7]研制出了可用于飛機及航空武器裝備整體防腐封存涂料，不僅可以長期整體防腐，而且封存期間無需對裝備進行維護，并且可以達到防腐的要求。Ti-Mo合金（含鉬量低的）涂層比TiN復合涂層的抗蝕能力好，比NiCrAlY涂層便宜。所以是壓氣機葉片要求抗蝕沖刷保護的最好選擇之一。它是應用于海上飛機發(fā)動機和艦船動力機的工作需要。[8]陳志群等人[9]以典型飛機平尾大軸為例，分析了內腔結構發(fā)生腐蝕的主要原因。圍繞內腔結構防腐改進技術措施開展深入研究，研制成功了適用于細長內腔無氣噴涂設備。應用SLF重防腐涂層和IMR納米復合涂層替代現(xiàn)有內腔結構防護涂層，提高了防腐涂層抗環(huán)境腐蝕性能。采用DL-609厭氧膠對平尾大軸進行密封處理，有效地阻隔了腐蝕介質進入內腔。按照所建立的方法對典型飛機平尾大軸實施了腐蝕修理與防護處理。檢查結果表明，內腔表面防腐狀況有了明顯改善。張亞娟等人[10]針對飛機內部典型結構的局部腐蝕環(huán)境進行了加速腐蝕環(huán)境及加速腐蝕試驗方法研究，提出了適用于飛機內部結構重腐蝕區(qū)涂層的加速試驗環(huán)境譜。結果表明，與現(xiàn)役飛機所用涂層相比，AV30脫水防腐涂層的抗環(huán)境腐蝕性良好，同時總結了輕質材料鈦合金連接結構涂層的腐蝕失效特點。

4 飛機防腐涂層的發(fā)展前景

航空事業(yè)是一項正在發(fā)展中的事業(yè)，航空器的防腐尤為重要，這樣對飛機涂層的要求也就越來越高。緊固件是涂層失效發(fā)生腐蝕的薄弱點因而需要改進接縫處的安全。最新的飛機防腐涂層向著不含鉻酸鹽技術產品的方向進行，并且越來越趨向于防水、防電擊、良好的抗?jié)B透性、良好的機械強度，并且經濟上合理這些方面。

[1]Moor.D.Naval Aircraft Material and Processes.Advanced Materials&Process，1990，（3）.

[2]孫祚東.軍用飛機典型鋁合金結構損傷規(guī)律及加速腐蝕試驗方法研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2005.

[3]于翹，材料工藝.導彈航天叢書[M].北京：宇航出版社，1993，

[4]陳群志等.飛機鋁合金結構連接部位的腐蝕行為[J].中國服飾與防護學報，2007，27（6）.

[5]秦國治，田志明.防腐蝕技術及其應用實例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[6]徐丕坤.氟涂料（氟碳漆）在飛機上的應用[J].中國表面工程，2001，（3）.

[7]夏成寶，楊蘋.飛機原位防腐處理涂料的研制及應用[J].表面技術，2002，（8）.

[8]徐樵府.壓氣機葉片防護涂層的研究[J].航天工程與維修，2001，（1）.

[9]陳志群，黃衛(wèi)華，韓恩厚，等.典型飛機內腔結構腐蝕原因分析及防腐改進[J].裝備環(huán)境工程，2007，（6）.

[10]張亞娟，劉一鳴，蔣軍亮，等.AV30涂料應用于飛機結構件防腐性能的研究[J].裝備環(huán)境工程，2008，（3）.