我們在安裝緊固件的時候，都希望它可以經得住時間的考驗，但是在實際應用中存在著一個非常危險的敵人，一個足可以威脅到金屬緊固件連接強度的強大敵人，它就是腐蝕。

腐蝕是一個永無止境的挑戰，對于所有航空公司來說，它會削弱結構并加速金屬疲勞。如果不加以維護和預防，它可能在短短幾年時間內使飛機失航。在沿海環境下飛行的軍用飛機特別容易受到腐蝕的影響，尤其像艦載戰機，在航母上起降壓力本身就很大，因此其面對的腐蝕挑戰超乎想象。

一. 腐蝕的原理

用簡單的術語來說，腐蝕是在金屬的固有特性開始下降時發生的。對于所有金屬來說，包括緊固件中使用的金屬，都具有電勢，而且因為金屬的不同，而具有不同的電勢。因此，當兩種不同金屬與作為電解質的水相互作用時，會形成一種原電池，也就是說電流開始在兩種金屬之間流動，這種低能量的電化學流開始降解其中的一種金屬，具體來說，被降解的是具有較高電勢的金屬。

具有較高電勢的金屬稱為“陽極”，該陽極金屬的原子將電子損失給陰極，即較低電勢的金屬。伴隨著這種電子的轉移，在陽極金屬上會逐漸產生鐵銹，就是我們常常說到的“銹蝕”。

當兩種金屬在電位譜上的距離越遠時，就是說他們之間的電位差越高，因此越容易發生這種電化學腐蝕。如果緊固件由高電位金屬制成并安裝在低電位金屬中，則腐蝕的可能性很高，必須要進行必要的防護處理。

來總結一下發生電化學腐蝕必須存在的四個條件：

存在陽極或會發生腐蝕的金屬；

存在不易腐蝕的陰極金屬（不同導電材料）；

存在電解質或導電液體

陽極和陰極之間的電接觸，通常通過金屬與金屬的接觸或通過緊固件進行。

消除以上條件中的任何一個都會停止腐蝕的發生。比如在金屬表面進行漆膜處理，又比如不銹鋼產生的腐蝕產物與腐蝕的金屬緊密結合，形成不可見的氧化物或鈍化膜，從而阻止腐蝕的進一步發生等等。

對于金屬零件的腐蝕來說，基本上都是從金屬表面開始的，因此經常檢查油漆表面是否有不規則現象，如起泡、剝落、碎屑以及結塊等，是飛機維修中的主要任務之一。

二. 腐蝕的影響因素

除了以上四點必不可少的條件以外，影響金屬腐蝕和腐蝕速度的因素還有很多，簡單地可以概括為以下幾點：

金屬類型；

陽極和陰極金屬的表面積；

應用溫度；

氧氣供應；

腐蝕金屬上的機械應力；

暴露于腐蝕性環境的時間。

航空應用中，尤其是發動機應用中有很多高溫環境，急劇升高的環境溫度會加速化學反應速率和飽和空氣中的水分含量來加速腐蝕。此外，有些腐蝕從零件的加工過程中就已經開始，機械加工、成型處理以及熱處理等流程可能會在飛機零件上留下應力。當超過應力腐蝕的閾值時，這種殘余應力會在腐蝕環境中導致零件破裂失效。

三. 常見的腐蝕類型

均勻蝕刻腐蝕

這類腐蝕是由對金屬表面的直接化學侵蝕導致的，并且僅涉及金屬表面。在拋光的表面上，這種腐蝕可能首先表現為表面變鈍。如果繼續腐蝕，表面會變得粗糙，從外觀上看，像是結霜一般。但是，請注意暴露于高溫下所產生的金屬變色或表面變鈍并屬于這類腐蝕。

點蝕

這類腐蝕對鎂和鋁合金的影響最普遍，但在其它金屬合金中也可能發生。首先，它是白色或灰色粉末狀沉積物，類似于灰塵，會弄臟表面。清除沉積物后，可以看到表面上存在小坑或小孔。當少量的且活潑的陽極金屬與大量的且不活潑的陰極金屬配合時，很容易導致嚴重的點蝕。非常有意思的是，我們常常利用這個原理來進行金屬的鈍化處理。

電位腐蝕

當兩種不同的金屬，在電解質存在的條件下發生電接觸，就會發生這種腐蝕。腐蝕速率取決于兩種金屬之間的活性差異。比如鋁制的機翼面板與不銹鋼材質的加強板鉚接在一起時，如果存在水分，則容易形成電偶。

縫隙腐蝕

即腐蝕發生在金屬與金屬的接合處，這些位置恰恰通常是金屬緊固件的位置。

晶間腐蝕

這種腐蝕會侵蝕金屬的晶界。每一個原子都有一個明確定義的邊界，當與電解質接觸時，晶界與晶粒中心可以作為陽極和陰極彼此反應，在晶界處發生快速的腐蝕并向內部擴展。未進行正確熱處理且又暴露在腐蝕環境中的高強度合金，比如7075鋁合金，非常容易發生此類晶間腐蝕。

剝落腐蝕

剝落腐蝕是晶間腐蝕的高級階段，金屬的表面晶粒通過在晶界出現的腐蝕產物產生的膨脹力作用造成剝離。這類腐蝕發生在擠壓、軋制、鍛造的高強度鋁和鎂零件上。

絲狀腐蝕

當大氣相對濕度在80%-90%之間且金屬表面呈弱酸性時，會發生絲狀腐蝕。腐蝕從涂層系統的斷裂處開始，并由于水蒸氣和空氣中的氧氣通過涂層的擴散而在涂層下方移動。絲狀腐蝕會腐蝕鋼和鋁表面，如果不及時處理，會導致晶間腐蝕，特別是在緊固件周圍和接縫處。

應力腐蝕開裂

由應力這一機械因素與腐蝕共同作用引起的金屬晶間開裂。如果金屬在冷加工期間，存在不均勻的變形，或者是由高溫造成的不均勻冷卻，這些都會引起金屬內部結構重新布置，因此就會產生內部應力。緊固件在安裝過程中也可能會產生這種內應力，比如襯套的壓入變形、在干涉配合下安裝螺栓等。

通過施加特殊的保護涂層，使用應力消除熱處理等工藝，可以有效減少應力腐蝕。比如對金屬表面進行噴丸處理會在金屬表面產生壓縮應力，這將有助于減少應力腐蝕開裂問題。

微動腐蝕

固定不動的兩個高負荷表面，因為振動可能會導致其表面摩擦在一起，進而引起微動的表面磨損。這種摩擦除了會去除金屬表面的保護膜以外，持續的摩擦會阻止形成保護性氧化膜，并使新鮮的活性金屬暴露于大氣中。這種微動腐蝕會引起嚴重的點蝕。預防措施包括減振、擰緊接頭，涂抹潤滑劑等。

氫脆

原子氫由于體積小、質量輕，在大多數金屬中具有很高的擴散性，并且容易穿透大多數干凈的金屬表面，并迅速遷移到可能保留在溶液中的有利位置，以分子氫形式沉淀，形成小的加壓空腔、裂紋或大氣泡；也可能與基體金屬或合金元素形成氫化物。

高強度合金中氫的積累通常會導致開裂，這種開裂通常發生在施加載荷后或暴露于氫源后數小時甚至數天的靜載荷組件中。因此氫脆可以被稱為氫應力裂化、氫延遲劣化或氫誘導劣化。

因為氫原子是許多電化學反應的陰極產物，因此在加工過程中必須使用良好的控制條件，以最大程度減少酸洗或電鍍等過程中產生的氫。

四. 對腐蝕的控制

目前控制腐蝕的方法有很多，比如在結構上選擇適合的材料、使用排水以及使用密封劑來抵抗腐蝕，這些都是基于引起腐蝕的原因以及對飛機結構中發生腐蝕的類型的了解。

對于腐蝕的防護，在結構的設計階段就應該對材料的選擇進行適當的考慮，當然也包括表面處理的選擇、排水及密封劑的應用。

選擇適合的材料對于長期的腐蝕控制至關重要。不同金屬之間的腐蝕速率不僅取決于環境和電位差，還取決于金屬的各自含量。例如，在任何特定的接頭設計中，不利的情況都是具有大面積的惰性金屬和小面積的活性金屬。如果存在這種情況，較小的活性金屬可能會加速腐蝕。使用緊固件，尤其是螺栓、鉚釘時，一定要格外注意這一點，因為相對于被連接的母板金屬而言，緊固件的面積相對較小。

關于表面處理的選擇，可以參考下面幾篇文章：

再談緊固件的表面處理

技術貼 - 緊固件鋁噴涂處理

技術貼 - 螺紋緊固件潤滑

結尾語

腐蝕是由于金屬與周圍環境發生化學反應而導致的電化學作用。在航空航天工業不斷開發新材料來抵御腐蝕的同時，應用環境相比之前也發生了變化，有時變得更加復雜，很多腐蝕現象呈現多種不同形式。因此，有時會讓我們覺得這種環境因素的變異似乎抵消了材料科學的發展。

本文完。