本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料篩選、表面處理、有機防護(hù)體系、防銹劑的應(yīng)用、維護(hù)/維修等方面，提出了我國海洋環(huán)境服役飛機全面腐蝕控制總體思路，詳細(xì)介紹了海洋環(huán)境服役飛機腐蝕防護(hù)新技術(shù)。

 

　　文| 孫志華 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院 航空材料先進(jìn)腐蝕與防護(hù)航空科技重點實驗室

 

　　海洋服役環(huán)境飛機腐蝕問題嚴(yán)重

 

　　海洋環(huán)境服役飛機由于受到海浪沖刷、鹽霧腐蝕、霉菌腐蝕、高溫輻射、高溫水蒸氣等的環(huán)境作用，極易發(fā)生金屬件腐蝕、非金屬件老化、油液易污染變質(zhì)等。對于經(jīng)常處于濕熱海洋腐蝕環(huán)境中的飛機，腐蝕問題已成為決定其壽命、保證技戰(zhàn)術(shù)水平的關(guān)鍵因素。據(jù)資料統(tǒng)計美國1994 年至2004 年的十年間：每年約1 億平均維修工時用于解決腐蝕及腐蝕檢查工作。平均7.6 維修小時/ 飛行小時，占整個檢查維修時間的36%;引發(fā)安全事故224 件， 涉及飛機227 架，經(jīng)濟損失達(dá)10 億美元/ 年。而我國亞丁灣護(hù)航任務(wù)是我國海軍迄今為止深入海洋最遠(yuǎn)、時間最久的任務(wù)，多種直升機在此任務(wù)中暴露出了嚴(yán)重的腐蝕問題，飛機不得不提前進(jìn)入大修，因腐蝕所帶來的經(jīng)濟損失達(dá)上千萬。

 

　　海洋環(huán)境服役飛機全面腐蝕控制總體思路

 

　　我國海洋環(huán)境服役飛機全面腐蝕控制應(yīng)借鑒英、美等國空軍、海軍的腐蝕控制方法，將飛機腐蝕控制研究發(fā)展為防護(hù)系統(tǒng)工程學(xué)，在論證、設(shè)計、選材、制造和維護(hù)的全壽命周期內(nèi)貫徹和體現(xiàn)積極的腐蝕預(yù)防與控制理念，建立貫穿飛機全壽命周期的先進(jìn)全機腐蝕控制與防護(hù)體系，滿足飛行安全、高性能和長壽命設(shè)計要求。

 

　　注重綜合防護(hù)設(shè)計

 

　　細(xì)化易腐蝕件連接件（ 緊固件、軸承等）、特殊結(jié)構(gòu)（折疊、軸套、起落架等）的設(shè)計；密封設(shè)計應(yīng)突出密封材料的阻斷隔離和三防性能，注重貼合面、鉚釘?shù)任恢玫姆雷o(hù)；加強排水、裝配設(shè)計等；加強成品件腐蝕控制設(shè)計等。
 

 

　　選用綜合性能優(yōu)良的耐蝕材料

 

　　全面綜合強度、斷裂韌性、耐腐蝕性、輕量化、經(jīng)濟性等材料性能，在滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能的前提下，盡可能選用耐蝕材料； 從設(shè)計、選材等即把腐蝕控制技術(shù)納入飛機結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計；建立分級的腐蝕性能評估方法供設(shè)計選材使用。

 

　　采用新型先進(jìn)表面處理技術(shù)

 

　　金屬零件應(yīng)采用鍍層、覆蓋層或沉積層，以提高材料制件的耐蝕性、耐磨性、導(dǎo)電性、減摩性、隔熱性、裝飾性等；目前飛機表面處理技術(shù)向提高材料綜合防護(hù)性能及環(huán)保需求方向發(fā)展， 主要的新技術(shù)有高強度鋼、鈦合金高速火焰噴涂、爆炸噴涂代鍍鉻技術(shù)；離子鍍鋁、鋁涂料替代鍍鎘用于鋼、鈦合金零件及緊固件防護(hù)；鈦合金溶膠- 凝膠表面處理提高與漆層及膠粘劑的結(jié)合力；替代鉻酸陽極化的新型環(huán)保陽極氧化技術(shù)等。

 

　　采用新型防護(hù)涂層體系

 

　　全機外表面涂料耐濕熱抗鹽霧表面涂料兼具有防潮拒水、高柔韌性、“三防”涂層是最佳解決方案；研發(fā)重防腐涂料以及艙內(nèi)采用水基涂料等；全機結(jié)構(gòu)孔和縫隙采用具有較強的滲透性的滲透型緩蝕劑，可以進(jìn)入極小的縫隙和孔內(nèi)，將結(jié)構(gòu)表面的水分和鹽份置換出來，并覆蓋一層具有防腐蝕作用的膜層，增強抗腐蝕能力。

 

　　采用先進(jìn)的阻蝕密封技術(shù)

 

　　采用無鉻硫化體系、環(huán)境友好的低密度緩蝕改性聚硫密封劑， 提高粘接能力和防腐蝕性能；同時加強精細(xì)密封施工工藝的應(yīng)用， 如采用螺釘用密封帽、專用的施工修正工具以及采用雙組份單包裝等。

 

　　先進(jìn)的艦上腐蝕控制維護(hù)/維修技術(shù)

 

　　采用清洗、緩蝕、艦上快速腐蝕修復(fù)技術(shù)等有效控制腐蝕的發(fā)生和發(fā)展，主要的腐蝕控制維護(hù)技術(shù)包括清洗劑和緩蝕劑，而腐蝕快速艦上的維修技術(shù)有電刷鍍、電刷陽極化技術(shù)原位修理， 如低氫脆刷鍍鎘可用于飛機起落架鍍鎘零部件修理，鋁合金、結(jié)構(gòu)鋼去腐蝕產(chǎn)物及氧化磷化膏以及冷噴涂技術(shù)等。

 

　　材料、防護(hù)體系、易腐蝕結(jié)構(gòu)服役環(huán)境耐久性評價

 

　　在服役環(huán)境譜研究基礎(chǔ)上，建立環(huán)境模擬加速試驗譜，開展戶外暴曬、艦上暴曬及實驗室模擬加速試驗，從而獲得材料、防護(hù)體系、關(guān)鍵（易腐蝕）結(jié)構(gòu)件環(huán)境耐久性數(shù)據(jù)，為整機防護(hù)體系改進(jìn)提供依據(jù)；采用飛機腐蝕損傷及腐蝕環(huán)境的原位監(jiān)測技術(shù)， 將以往的“發(fā)現(xiàn)腐蝕- 進(jìn)行修復(fù)”的模式轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;預(yù)測腐蝕- 進(jìn)行管理”的模式，根據(jù)預(yù)測結(jié)果決定飛機維護(hù)和管理策略。

 

　　海洋環(huán)境服役飛機腐蝕防護(hù)新技術(shù)

 

　　高速火焰噴涂技術(shù)（HVOF）替代電鍍硬鉻

 

　　高速火焰噴涂技術(shù)是通過燃料燃燒氣體獲得高速氣流、使噴涂粉末顆粒速度到達(dá)超音速而獲得涂層的工藝，其特點是焰流速度高（1500m/s 以上）、粉末粒子速度快（610~1060m/s）、涂層致密度高、焰流溫度適中（2700℃）、可避免WC 等材料的高溫分解或氧化等。此制備的涂層具有耐磨性、耐蝕性好、氣密性好、無氫脆、長壽命、環(huán)保的優(yōu)點。主要用于起落架活塞桿、柱塞、艙門插銷、阻力板、鈦合金襟翼滑軌等耐磨涂層的制備以及修理（見圖2）。
 

　　圖2  高速火焰噴涂的零件

新型環(huán)保陽極氧化技術(shù)
 

　　新型環(huán)保陽極氧化技術(shù)是采用蘋果酸等無鉻陽極氧化液，替代常規(guī)鉻酸陽極氧化工藝，達(dá)到波音公司的硼硫酸陽極氧化和空客公司的酒石酸陽極氧化膜層的性能（見表1），具有自主知識產(chǎn)權(quán)。其膜層厚度為3～5μm、耐中性鹽霧336h、對基體疲勞性能影響很小、設(shè)備簡單、無鉻環(huán)保等特點，可以作為底層，提高漆膜結(jié)合力。
 

 

無機鹽鋁涂料
 

　　TWL系列無機鹽鋁涂料以磷酸鹽作為粘結(jié)劑，鋁粉為填料，涂料經(jīng)噴涂、高溫固化（200℃）后形成涂層。該涂料主要用于燃?xì)廨啓C壓氣機葉片以及鋼或鐵基材料，防止腐蝕和高溫氧化。在650℃以下具有犧牲性保護(hù)基體材料的作用，耐中性鹽霧可達(dá)2500h以上；根據(jù)基體的不同，可以在1200℃下提供耐高溫防護(hù)。
 

　　清洗劑技術(shù)
 

　　對飛機表面采用專用的清洗劑進(jìn)行清洗，一方面可以及時去除表面鹽粒子，減緩由于鹽粒子而引起的涂層及金屬的腐蝕；另一方面可以及時清洗表面沉積的灰塵，避免灰塵吸附水分和污染物，從而引起腐蝕的發(fā)生。美國海軍針對艦載飛機規(guī)定了具體的清洗頻率，如當(dāng)飛機在海洋上空在低于一定高度飛行后，應(yīng)每天對飛機進(jìn)行清洗等，大大減緩了飛機的腐蝕。目前用于飛機的清洗劑種類、特點、用途及相關(guān)產(chǎn)品見表2。