周 為，李宏偉

（武漢大學(xué) 動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院，湖北 武漢 430072）

飛機(jī)在沿海和內(nèi)陸濕熱地區(qū)等腐蝕較嚴(yán)重的環(huán)境下服役期間，結(jié)構(gòu)的一些部位會(huì)受到腐蝕而損傷，嚴(yán)重影響到飛機(jī)的正常使用。據(jù)資料介紹，腐蝕使美軍每年用于飛機(jī)維護(hù)和修理的費(fèi)用高達(dá)30億美元，海軍航空用于腐蝕防護(hù)的開(kāi)支也達(dá)到10億多美元[1]。就我國(guó)而言，因?yàn)楹娇帐鹿试斐傻膿p失很大，就2004年一年，就有5起飛機(jī)失事事故，死亡人數(shù)近百人，直接財(cái)產(chǎn)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(chǔ)存過(guò)程中同自然環(huán)境隔離，防止發(fā)生腐蝕。防止和控制飛機(jī)腐蝕的方法有：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面保護(hù)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(yīng)用較廣的一種方法。

1 飛機(jī)結(jié)構(gòu)部位的腐蝕行為和現(xiàn)狀

大量結(jié)果表明，現(xiàn)役飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域主要集中在：外場(chǎng)無(wú)法檢查、平時(shí)無(wú)法采取防范措施的機(jī)體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，機(jī)身蒙皮鉚接處、機(jī)翼、尾翼、起落架，可檢查性較差的承力件、框架，機(jī)身密封艙等易積水的部位，一些半封閉式或密封較差的結(jié)構(gòu)部件。[2]目前，金屬材料占現(xiàn)役絕大多數(shù)飛機(jī)和外掛設(shè)備結(jié)構(gòu)材料總量的95%以上，為了質(zhì)輕和高強(qiáng)度，載機(jī)及其裝備的結(jié)構(gòu)件多采用高強(qiáng)和超高輕硬鋁合金、鈦合金，超高強(qiáng)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(jī)鋁合金結(jié)構(gòu)連接部位緊固件周?chē)目p隙處涂層最先出現(xiàn)起泡、開(kāi)裂，涂層剝落后，涂層下金屬基體表面形成點(diǎn)蝕坑。隨著腐蝕時(shí)間的增加，點(diǎn)蝕向晶間腐蝕轉(zhuǎn)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(diǎn)和開(kāi)始膜下腐蝕的區(qū)域，是飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕的薄弱部位[4]。

2 涂層防腐的作用與機(jī)理

涂層的保護(hù)作用是多方面的，它不僅機(jī)械地將腐蝕介質(zhì)和金屬表面隔離開(kāi)來(lái)，而且由于成膜物的性質(zhì)、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(xué)的保護(hù)作用[5]。

（1）屏蔽作用：使介質(zhì)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(shí)），能發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，形成保護(hù)性膜。

（3）電化學(xué)保護(hù)作用：涂層中一般含有大量的鋅粉，用于陰極保護(hù)。

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

3 飛機(jī)涂層防護(hù)的進(jìn)展

最早的飛機(jī)蒙皮涂層以天然樹(shù)脂為原料，第一次世界大戰(zhàn)后逐步被合成樹(shù)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(jī)硅、聚氨酯等涂料逐步得以應(yīng)用。涂層色彩由單色、迷彩色發(fā)展到多色迷彩、隱身防護(hù)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(wú)光磁漆。多功能隱身涂層軍用飛機(jī)和裝備防護(hù)涂層研究發(fā)展的方向。

徐丕坤對(duì)氟涂料（氟碳漆）在飛機(jī)上的應(yīng)用的研究[6]，通過(guò)飛機(jī)試噴飛行和正式投產(chǎn)使用，涂層質(zhì)量均完好無(wú)損，解決了飛機(jī)蒙皮表面掉漆難題，收到了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，證明了氟涂料在飛機(jī)上的成功應(yīng)用。夏成寶等人[7]研制出了可用于飛機(jī)及航空武器裝備整體防腐封存涂料，不僅可以長(zhǎng)期整體防腐，而且封存期間無(wú)需對(duì)裝備進(jìn)行維護(hù)，并且可以達(dá)到防腐的要求。Ti-Mo合金（含鉬量低的）涂層比TiN復(fù)合涂層的抗蝕能力好，比NiCrAlY涂層便宜。所以是壓氣機(jī)葉片要求抗蝕沖刷保護(hù)的最好選擇之一。它是應(yīng)用于海上飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和艦船動(dòng)力機(jī)的工作需要。[8]陳志群等人[9]以典型飛機(jī)平尾大軸為例，分析了內(nèi)腔結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕的主要原因。圍繞內(nèi)腔結(jié)構(gòu)防腐改進(jìn)技術(shù)措施開(kāi)展深入研究，研制成功了適用于細(xì)長(zhǎng)內(nèi)腔無(wú)氣噴涂設(shè)備。應(yīng)用SLF重防腐涂層和IMR納米復(fù)合涂層替代現(xiàn)有內(nèi)腔結(jié)構(gòu)防護(hù)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(duì)平尾大軸進(jìn)行密封處理，有效地阻隔了腐蝕介質(zhì)進(jìn)入內(nèi)腔。按照所建立的方法對(duì)典型飛機(jī)平尾大軸實(shí)施了腐蝕修理與防護(hù)處理。檢查結(jié)果表明，內(nèi)腔表面防腐狀況有了明顯改善。張亞娟等人[10]針對(duì)飛機(jī)內(nèi)部典型結(jié)構(gòu)的局部腐蝕環(huán)境進(jìn)行了加速腐蝕環(huán)境及加速腐蝕試驗(yàn)方法研究，提出了適用于飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)重腐蝕區(qū)涂層的加速試驗(yàn)環(huán)境譜。結(jié)果表明，與現(xiàn)役飛機(jī)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(shí)總結(jié)了輕質(zhì)材料鈦合金連接結(jié)構(gòu)涂層的腐蝕失效特點(diǎn)。

4 飛機(jī)防腐涂層的發(fā)展前景

航空事業(yè)是一項(xiàng)正在發(fā)展中的事業(yè)，航空器的防腐尤為重要，這樣對(duì)飛機(jī)涂層的要求也就越來(lái)越高。緊固件是涂層失效發(fā)生腐蝕的薄弱點(diǎn)因而需要改進(jìn)接縫處的安全。最新的飛機(jī)防腐涂層向著不含鉻酸鹽技術(shù)產(chǎn)品的方向進(jìn)行，并且越來(lái)越趨向于防水、防電擊、良好的抗?jié)B透性、良好的機(jī)械強(qiáng)度，并且經(jīng)濟(jì)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(jī)典型鋁合金結(jié)構(gòu)損傷規(guī)律及加速腐蝕試驗(yàn)方法研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2005.

[3]于翹，材料工藝.導(dǎo)彈航天叢書(shū)[M].北京：宇航出版社，1993，

[4]陳群志等.飛機(jī)鋁合金結(jié)構(gòu)連接部位的腐蝕行為[J].中國(guó)服飾與防護(hù)學(xué)報(bào)，2007，27（6）.

[5]秦國(guó)治，田志明.防腐蝕技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[6]徐丕坤.氟涂料（氟碳漆）在飛機(jī)上的應(yīng)用[J].中國(guó)表面工程，2001，（3）.

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

[8]徐樵府.壓氣機(jī)葉片防護(hù)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(jī)內(nèi)腔結(jié)構(gòu)腐蝕原因分析及防腐改進(jìn)[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(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件防腐性能的研究[J].裝備環(huán)境工程，2008，（3）.