姜 銳 譚振洲, 徐欣軼

（1. 沈陽寶金金屬防護(hù)技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110032；2. 沈陽防銹包裝材料有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110032）

0 引言

運載火箭的貯箱是貯存燃料、支承火箭本體上其他結(jié)構(gòu)件、為其它系統(tǒng)儀器設(shè)備提供安裝基礎(chǔ)的重要部件。大型復(fù)雜鋁合金網(wǎng)格壁板作為一種典型的薄壁結(jié)構(gòu)，具有較高的強度和剛度，廣泛應(yīng)用于運載火箭、商用飛機、衛(wèi)星、空間站艙體等領(lǐng)域的箱體結(jié)構(gòu)上。隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，大型復(fù)雜鋁合金網(wǎng)格壁板無論從外型上還是結(jié)構(gòu)上都日趨復(fù)雜、用量大幅度增長。其中2A14鋁合金是Al－Cu－Mg-Si系鍛鋁中最典型的高強鋁合金，該合金具有較高的比強度、比剛度、優(yōu)良的耐熱耐蝕性等優(yōu)點。該鋁合金又因銅含量和硬鋁相當(dāng)，所以也叫高強度硬鋁合金[1-6]。

2A14鋁合金網(wǎng)格壁板在生產(chǎn)車間加工流轉(zhuǎn)至庫房內(nèi)貯存，整個過程大約1年。對于這種材料而言，貯存期間如未采取適當(dāng)?shù)姆冷P措施，直接暴露在大氣環(huán)境條件下，受溫濕度及腐蝕性介質(zhì)的影響極易發(fā)生腐蝕。導(dǎo)致網(wǎng)格壁板尺寸偏差過大、表面質(zhì)量下降，影響后續(xù)的焊接和安裝工藝，造成施工進(jìn)度的延誤，甚至給設(shè)備長期運行的可靠性帶來風(fēng)險和隱患。因此，需要對網(wǎng)格壁板在貯存過程中進(jìn)行必要的防銹處理。

目前常采用的方法主要有涂覆防銹油、陽極氧化、三價鉻鈍化及六價鉻鈍化等，雖然這些防銹方法可以滿足網(wǎng)格壁板在存儲過程中的防銹需求，但是由于網(wǎng)格壁板的尺寸比較大，陽極氧化、三價鉻鈍化及六價鉻鈍化等方法工藝復(fù)雜，需要有專門的生產(chǎn)車間，不便于現(xiàn)場實施。并且鉻和鎳對環(huán)境污染較大，尤其六價鉻是致癌物質(zhì)，對人體有極大傷害。同樣，涂覆防銹油的方式在裝配前需要進(jìn)行清洗處理，不僅勞動強度高，而且污染環(huán)境[7-10]。因此，尋找一種同時滿足防銹效果優(yōu)異、環(huán)境無污染且操作簡便的防銹技術(shù)尤為重要。

1 防銹方案設(shè)計及效果評價

鋁及鋁合金的大氣腐蝕是一種特殊形式的電化學(xué)腐蝕，主要是材料與大氣中的H2O，O2及腐蝕性介質(zhì)（主要有Cl-、SO2、H2S、NOx、CO2等）的聯(lián)合作用而發(fā)生的電化學(xué)破壞。有研究表明，對鋁及鋁合金大氣腐蝕影響最大的污染物因素是SO2和Cl-，最大的氣象因素是最低溫度和平均濕度[11,12]。針對2A14鋁合金網(wǎng)格壁板在加工流轉(zhuǎn)及庫內(nèi)存儲過程中，影響網(wǎng)格壁板銹蝕的主要因素是溫度、相對濕度、O2以及Cl-、SO2、H2S等腐蝕性介質(zhì)。

1.1 防銹方案設(shè)計

為篩選出一種效果優(yōu)異且適合工程應(yīng)用的防銹方案，設(shè)計了一種主動防護(hù)膜配合速效干燥劑的主動防護(hù)技術(shù)。主動防護(hù)技術(shù)是將具有吸收和吸附性能物質(zhì)微納米化，添加到高分子聚合物中，解決酸性大氣條件下酸性氣體（H2S、SO2及HCl等）對金屬及其制品的腐蝕；這些微納米化的物質(zhì)將酸性氣體吸收和吸附在高分子聚合物中，同時外部酸性氣體被固化在外層無法透過包裝進(jìn)入包裝內(nèi)部；使包裝空間內(nèi)酸性氣體被凈化，讓被防護(hù)材料處于潔凈氛圍內(nèi)，使材料得以保護(hù)。

將制備的2A14鋁合金試樣充分清洗干燥后，分別采用表1中的防銹方法進(jìn)行防銹處理，通過交變濕熱試驗及中性鹽霧試驗對不同的防銹方法進(jìn)行防銹效果的篩選評價，對比分析不同防銹方法的防銹 效果。

表1 防銹方法

1.2 效果評價

針對采用不同防銹方法處理的2A14鋁合金試樣分別采用交變濕熱試驗及中性鹽霧試驗進(jìn)行防銹效果的篩選評價，最終篩選出滿足防銹要求的防銹 方法。

1.2.1 交變濕熱試驗

按照GB/T 2423. 4-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法 試驗Db：交變濕熱（12+12h循環(huán)）》進(jìn)行交變濕熱試驗。試驗條件選擇苛刻程度5.2b，如表2所示，12+12h為1周期。

表2 交變濕熱試驗條件（1周期）

試驗過程中通過定期目視檢查每個2A14鋁合金試樣的銹蝕情況，試驗期間2A14鋁合金試樣如發(fā)生銹蝕則終止試驗，如持續(xù)未發(fā)生銹蝕，則試驗至504h終止試驗。

1.2.2 中性鹽霧試驗

按照GB/T 10125-2012 《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》進(jìn)行中性鹽霧試驗。試驗條件如表3所示。

表3 中性鹽霧試驗條件

試驗過程中通過定期目視檢查每個2A14鋁合金試樣的銹蝕情況，試驗期間2A14鋁合金試樣如發(fā)生銹蝕則終止試驗，如持續(xù)未發(fā)生銹蝕，則試驗至168h終止試驗。

2 結(jié)果及討論

2.1 交變濕熱試驗結(jié)果

從表4交變濕熱試驗結(jié)果和表5交變濕熱試驗后試樣的宏觀形貌可知：2A14鋁合金空白試樣20h試驗后發(fā)生輕微銹蝕；采用三價鉻氧化的2A14鋁合金試樣139h試驗后發(fā)生銹蝕；采用陽極氧化-鎳鹽封閉的2A14鋁合金試樣504h試驗后發(fā)生銹蝕；采用六價鉻氧化的2A14鋁合金試樣504h試驗后無銹蝕，但是有輕微變色現(xiàn)象；采用陽極氧化-重鉻酸封閉、涂Y216防銹油及主動防銹技術(shù)的2A14鋁合金試樣504h試驗后均無銹蝕，防銹效果優(yōu)良。

表4 交變濕熱試驗結(jié)果

表5 交變濕熱試驗后試樣的宏觀形貌

2.2 中性鹽霧試驗結(jié)果

從表6中性鹽霧試驗結(jié)果和表7中性鹽霧試驗后試樣的宏觀形貌可知：2A14鋁合金空白試樣20h試驗后發(fā)生嚴(yán)重銹蝕；采用三價鉻氧化的2A14鋁合金試樣139h試驗后發(fā)生較明顯銹蝕；采用涂Y216防銹油的2A14鋁合金試樣168h試驗后局部發(fā)生輕微銹蝕；采用陽極氧化-重鉻酸封閉及六價鉻氧化的2A14鋁合金試驗168h試驗后均無銹蝕，但是均有輕微變色；采用陽極氧化-鎳鹽封閉及主動防護(hù)技術(shù)的2A14鋁合金試樣168h試驗后均未發(fā)生銹蝕，具有優(yōu)異的耐鹽霧性能。

表6 中性鹽霧試驗結(jié)果

表7 （續(xù)）

表7 中性鹽霧試驗后試樣的宏觀形貌

3 結(jié)語

（1）針對采用不同防銹方法處理的2A14鋁合金試樣分別進(jìn)行504h交變濕熱及168h中性鹽霧試驗，綜合考慮交變濕熱及中性鹽霧試驗的結(jié)果，說明設(shè)計的主動防護(hù)技術(shù)具有優(yōu)異的防銹性能，可取代常規(guī)的防銹技術(shù)方法，同時可以滿足2A14鋁合金網(wǎng)格壁板在庫房內(nèi)1年的貯存周期；

（2）在綜合考慮現(xiàn)場操作便利性、經(jīng)濟性等因素的基礎(chǔ)上，推薦采用主動防護(hù)膜與速效干燥劑相結(jié)合的主動防護(hù)技術(shù)對2A14鋁合金網(wǎng)格壁板進(jìn)行貯存過程中的防銹保護(hù)。