航空防腐涂料的研究进展

周 为，李宏伟

（武汉大学 动力与机械学院，湖北 武汉 430072）

飞机在沿海和内陆湿热地区等腐蚀较严重的环境下服役期间，结构的一些部位会受到腐蚀而损伤，严重影响到飞机的正常使用。据资料介绍，腐蚀使美军每年用于飞机维护和修理的费用高达30亿美元，海军航空用于腐蚀防护的开支也达到10亿多美元[1]。就我国而言，因为航空事故造成的损失很大，就2004年一年，就有5起飞机失事事故，死亡人数近百人，直接财产损失不可估量。为了避免和减轻这种损失，必须找出一种方法使装备整体或部分附件在储存过程中同自然环境隔离，防止发生腐蚀。防止和控制飞机腐蚀的方法有：结构设计、表面保护层、湿装配、涂防腐剂等。本文介绍的涂层防腐是航天航空一种比较有效而且应用较广的一种方法。

1 飞机结构部位的腐蚀行为和现状

大量结果表明，现役飞机结构腐蚀严重的区域主要集中在：外场无法检查、平时无法采取防范措施的机体结构内部，机身蒙皮铆接处、机翼、尾翼、起落架，可检查性较差的承力件、框架，机身密封舱等易积水的部位，一些半封闭式或密封较差的结构部件。[2]目前，金属材料占现役绝大多数飞机和外挂设备结构材料总量的95%以上，为了质轻和高强度，载机及其装备的结构件多采用高强和超高轻硬铝合金、钛合金，超高强镍基合金钢或不锈钢精密加工而成[3]。

在腐蚀环境下，飞机铝合金结构连接部位紧固件周围的缝隙处涂层最先出现起泡、开裂，涂层剥落后，涂层下金属基体表面形成点蚀坑。随着腐蚀时间的增加，点蚀向晶间腐蚀转变，最后出现剥蚀。铝合金连接处成为最容易出现腐蚀活性点和开始膜下腐蚀的区域，是飞机结构腐蚀的薄弱部位[4]。

2 涂层防腐的作用与机理

涂层的保护作用是多方面的，它不仅机械地将腐蚀介质和金属表面隔离开来，而且由于成膜物的性质、使用的颜料和填料以及各种助剂等各方面的因素，涂层具有物理的和化学的保护作用[5]。

（1）屏蔽作用：使介质不能和金属接触。

（2）钝化缓蚀性能：除成膜物以外，还要加入各种颜料和助剂等，有些氧化性的颜料与钢铁接触（或有温良的水存在时），能发生一定的化学反应，形成保护性膜。

（3）电化学保护作用：涂层中一般含有大量的锌粉，用于阴极保护。

（4）其他作用：有一些涂料具有较为特殊的保护作用，虽然与上述保护作用相关，但是主要目的在于提高被保护物体的某项性能。

3 飞机涂层防护的进展

最早的飞机蒙皮涂层以天然树脂为原料，第一次世界大战后逐步被合成树脂所代替。第二次世界大战加速了航空涂料工业的发展，使环氧涂料、酚醛涂料、丙烯酸涂料和有机硅、聚氨酯等涂料逐步得以应用。涂层色彩由单色、迷彩色发展到多色迷彩、隐身防护等形式。为了战备需要，军用涂层由普通磁漆改为半光磁漆、无光磁漆。多功能隐身涂层军用飞机和装备防护涂层研究发展的方向。

徐丕坤对氟涂料（氟碳漆）在飞机上的应用的研究[6]，通过飞机试喷飞行和正式投产使用，涂层质量均完好无损，解决了飞机蒙皮表面掉漆难题，收到了较好的经济效益和社会效益，证明了氟涂料在飞机上的成功应用。夏成宝等人[7]研制出了可用于飞机及航空武器装备整体防腐封存涂料，不仅可以长期整体防腐，而且封存期间无需对装备进行维护，并且可以达到防腐的要求。Ti-Mo合金（含钼量低的）涂层比TiN复合涂层的抗蚀能力好，比NiCrAlY涂层便宜。所以是压气机叶片要求抗蚀冲刷保护的最好选择之一。它是应用于海上飞机发动机和舰船动力机的工作需要。[8]陈志群等人[9]以典型飞机平尾大轴为例，分析了内腔结构发生腐蚀的主要原因。围绕内腔结构防腐改进技术措施开展深入研究，研制成功了适用于细长内腔无气喷涂设备。应用SLF重防腐涂层和IMR纳米复合涂层替代现有内腔结构防护涂层，提高了防腐涂层抗环境腐蚀性能。采用DL-609厌氧胶对平尾大轴进行密封处理，有效地阻隔了腐蚀介质进入内腔。按照所建立的方法对典型飞机平尾大轴实施了腐蚀修理与防护处理。检查结果表明，内腔表面防腐状况有了明显改善。张亚娟等人[10]针对飞机内部典型结构的局部腐蚀环境进行了加速腐蚀环境及加速腐蚀试验方法研究，提出了适用于飞机内部结构重腐蚀区涂层的加速试验环境谱。结果表明，与现役飞机所用涂层相比，AV30脱水防腐涂层的抗环境腐蚀性良好，同时总结了轻质材料钛合金连接结构涂层的腐蚀失效特点。

4 飞机防腐涂层的发展前景

航空事业是一项正在发展中的事业，航空器的防腐尤为重要，这样对飞机涂层的要求也就越来越高。紧固件是涂层失效发生腐蚀的薄弱点因而需要改进接缝处的安全。最新的飞机防腐涂层向着不含铬酸盐技术产品的方向进行，并且越来越趋向于防水、防电击、良好的抗渗透性、良好的机械强度，并且经济上合理这些方面。

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

[2]孙祚东.军用飞机典型铝合金结构损伤规律及加速腐蚀试验方法研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2005.

[3]于翘，材料工艺.导弹航天丛书[M].北京：宇航出版社，1993，

[4]陈群志等.飞机铝合金结构连接部位的腐蚀行为[J].中国服饰与防护学报，2007，27（6）.

[5]秦国治，田志明.防腐蚀技术及其应用实例[M].北京：化学工业出版社，2002.

[6]徐丕坤.氟涂料（氟碳漆）在飞机上的应用[J].中国表面工程，2001，（3）.

[7]夏成宝，杨苹.飞机原位防腐处理涂料的研制及应用[J].表面技术，2002，（8）.

[8]徐樵府.压气机叶片防护涂层的研究[J].航天工程与维修，2001，（1）.

[9]陈志群，黄卫华，韩恩厚，等.典型飞机内腔结构腐蚀原因分析及防腐改进[J].装备环境工程，2007，（6）.

[10]张亚娟，刘一鸣，蒋军亮，等.AV30涂料应用于飞机结构件防腐性能的研究[J].装备环境工程，2008，（3）.