關(guān)于漆層質(zhì)量問題的淺析

孫新　劉澤幫

摘 要：漆層質(zhì)量對飛機(jī)的腐蝕防護(hù)起著重要的作用，漆層損傷會引起漆膜的失效，產(chǎn)生基體腐蝕。腐蝕開始基材出現(xiàn)局部點(diǎn)狀腐蝕，隨后點(diǎn)蝕逐漸擴(kuò)大，產(chǎn)生層片狀腐蝕，最終造成破壞性腐蝕，嚴(yán)重影響飛機(jī)的飛行安全，本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計、過程控制、新技術(shù)應(yīng)用等方面闡述了對漆層質(zhì)量的影響。

關(guān)鍵詞：漆層質(zhì)量;前處理;過程控制

結(jié)構(gòu)腐蝕是威脅飛機(jī)飛行安全的主要因素。在上世紀(jì)90年代，曾發(fā)生過多起飛機(jī)機(jī)體蒙皮結(jié)構(gòu)件大面積腐蝕，造成飛機(jī)失事的慘痛教訓(xùn)?？梢姼g防護(hù)是飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造過程中關(guān)注的重點(diǎn)。漆層作為飛機(jī)機(jī)體防護(hù)的保護(hù)層，不僅可以隔離基材與腐蝕環(huán)境發(fā)生腐蝕，還可以避免電位差較大的結(jié)構(gòu)材料直接接觸，避免電化學(xué)腐蝕的產(chǎn)生，有效防止了材料基體的腐蝕，從而達(dá)到腐蝕防護(hù)與控制目的。漆膜破損是飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕的必要條件，可見漆層質(zhì)量的重要性，如何才能保證漆層質(zhì)量值得去研究。目前航空工業(yè)涂漆主要以人工噴涂為主，噴涂質(zhì)量受制于人的經(jīng)驗(yàn)水平和責(zé)任意識，不易管控。

下文就從幾個方面淺談漆層質(zhì)量的改進(jìn)。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是保證飛機(jī)漆層質(zhì)量的源頭。在某飛機(jī)維修廠進(jìn)行調(diào)研時發(fā)現(xiàn)1356條腐蝕故障中，有881條在封閉區(qū)內(nèi)，占總數(shù)的65%，可見腐蝕故障主要發(fā)生在封閉區(qū)，對于漆層而言此區(qū)域易積水，潮氣難以及時排出，易產(chǎn)生腐蝕且腐蝕嚴(yán)重。一般從里向外腐蝕，故障發(fā)生的概率高，而飛機(jī)表面的腐蝕相對很少。所以建議結(jié)構(gòu)設(shè)計對積水區(qū)域采取排水措施。

某型機(jī)翼盒口蓋和中央翼內(nèi)出現(xiàn)不同程度的漆層脫落現(xiàn)象，這也是因?yàn)楹卸蝺?nèi)是密閉空間，無法通風(fēng)，漆層長時間處于潮濕環(huán)境，導(dǎo)致盒段零件漆層防護(hù)性能減弱，局部附著力減弱，易造成基體腐蝕。所以為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，新噴涂的漆應(yīng)確保漆層完全干燥。

底漆是主要腐蝕防護(hù)層。同時也提供面漆粘接基體、增強(qiáng)面漆粘接力。底漆彈性好，面漆硬度較高，但是彈性較差，因此，對飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，表面漆層系統(tǒng)應(yīng)采用多層底漆加緩蝕劑的方法代替固有的一層底漆加一層面漆的涂層系統(tǒng)。

2 過程控制

2.1 前處理

漆層質(zhì)量的好壞主要取決于涂漆前的表面準(zhǔn)備即前處理。

為改進(jìn)不銹鋼表面噴漆結(jié)合力，對不銹鋼、鈦合金兩種基體材料，兩種溶膠凝膠材料AC-131 CB和B0202，三種不同的底漆XMS1621，XMS1623和H06-3進(jìn)行交叉工藝試驗(yàn)，并與常規(guī)的鈍化、吹砂前處理試驗(yàn)作對比。在完全固化后，對200多塊試驗(yàn)試片進(jìn)行干劃格結(jié)合力和濕膠帶試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為溶膠凝膠處理過的表面的漆層結(jié)合力優(yōu)于常規(guī)前處理的漆層結(jié)合力。

采用硫酸陽極化、硼硫酸陽極化、Alodine 1200S和Alodine 1000L四種前處理方式對2024材料進(jìn)行表面防護(hù)，然后噴涂H06-2鋅黃底漆，經(jīng)過膜層重量、膜層厚度、漆層結(jié)合力及鹽霧試驗(yàn)等測試項(xiàng)目，結(jié)果表明：硼硫酸陽極化耐蝕性優(yōu)于其它三項(xiàng)表面防護(hù)工藝，且Alodine 1200S耐蝕性最差。[1]鈦合金表面的陽極氧化膜層還可有效降低與其對接的鋁合金材料的電偶腐蝕傾向。[2]調(diào)研過程中也發(fā)現(xiàn)，一般硫酸陽極化的零件腐蝕比鉻酸陽極化的明顯。所以選擇合適的前處理也是保證漆膜質(zhì)量的重要因素。

2.2 工藝參數(shù)的控制

噴涂工藝屬于特種工藝，過程控制非常的重要。應(yīng)從人機(jī)料法環(huán)等多因素進(jìn)行過程管控。做好人員資質(zhì)、技能水平的提升;做好噴涂設(shè)備的工藝鑒定、加工參數(shù)優(yōu)化;做好漆料檢測及周期控制;做好涂覆方法標(biāo)準(zhǔn)化及噴涂過程的控制性;做好噴涂環(huán)境的檢測保證符合施工要求。

針對鑄鋼件在存放過程中表面提早發(fā)生銹蝕的問題，從底材處理、涂料性能、涂裝工藝等方面對銹蝕原因進(jìn)行了全面的分析和研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鑄鋼件表面涂膜厚度達(dá)不到設(shè)計要求是銹蝕的原因。由于鑄鋼件表面較粗糙，而測厚時未能根據(jù)其特點(diǎn)對測厚儀進(jìn)行正確校準(zhǔn)，使測出的漆膜厚度比實(shí)際厚度大10～30μm。在噴底漆時保證基體表面完全覆蓋但不要太厚，不要急于噴涂面漆，更不能圖省事而只噴一道面漆，同時注意底漆和面漆中間的間隔時間，第一道漆和第二道漆之間的間隔時間。

2.3 后處理

雖然漆層是結(jié)構(gòu)主要腐蝕防護(hù)層，但是飛機(jī)投入使用后飛機(jī)內(nèi)部漆層難以更換。緩蝕劑是多種腐蝕抑制劑復(fù)合溶解于低表面張力、揮發(fā)性溶劑后形成的不含硅有機(jī)物。噴涂于結(jié)構(gòu)表面后，緩蝕劑將置換掉結(jié)構(gòu)表面以及縫隙中積聚的水分。能夠在結(jié)構(gòu)表面形成一層臘狀保護(hù)膜，阻止電解液與結(jié)構(gòu)直接接觸，從而達(dá)到預(yù)防腐蝕或者減緩腐蝕速度的作用。大量使用經(jīng)驗(yàn)證實(shí)：飛機(jī)制造階段以及使用/維護(hù)階段，在結(jié)構(gòu)表面噴涂合適種類的緩蝕劑，是一種成本較低且有效的腐蝕預(yù)防和控制方法。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，波音公司在龍骨梁下緣條ADF天線安裝區(qū)域噴涂單層BMS3-29水置換復(fù)合型緩蝕劑，至少三年以上才會出現(xiàn)老化跡象。[3]

3 新技術(shù)

噴涂技術(shù)對人員素質(zhì)的要求很高，但是人本身就帶有不確定因素，所以自動化、智能化的先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)也是保證涂敷質(zhì)量的重要因素。

例如采用靜電噴涂，噴涂效率高，節(jié)約漆料，同時漆層質(zhì)量好，表面均勻以及附著力均比普通手工噴漆好。油漆的利用率可達(dá)95%以上，比普通手工噴漆節(jié)約40%-50%左右，還能改善勞動衛(wèi)生條件。采用噴漆機(jī)器人自動噴涂的優(yōu)點(diǎn)是使用自動化的數(shù)控機(jī)床代替了人工，實(shí)現(xiàn)了噴涂過程的時事監(jiān)控，提高了噴涂產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可控性，保證產(chǎn)品質(zhì)量的有效提高，減少了人的投入避免涂漆環(huán)境對人體的損害。同時可以減少漆料的用量及提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

4 小結(jié)

綜上所述，漆層質(zhì)量是飛機(jī)防腐的重要組成部分。通過優(yōu)選前處理工藝，噴涂過程有效控制，及特殊后處理，可以保證漆膜切實(shí)起到防護(hù)的作用。鑒于飛機(jī)噴涂的現(xiàn)狀，建議在特殊的結(jié)構(gòu)區(qū)域采用緩蝕劑后處理;在行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一涂漆工藝規(guī)范;廣泛應(yīng)用自動化噴涂等新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王葉.航空國產(chǎn)2024-T351 大規(guī)格厚板表面防護(hù)工藝耐蝕性研究.科技創(chuàng)業(yè)家，2013-05（上），59.

[2]吳松林，劉明輝，易俊蘭，陳潔，楊勇進(jìn)，王志申.不同表面處理工藝對Ti-6Al-4V鈦合金漆層結(jié)合力和電偶腐蝕性能影響.材料工程，2013（1），6-11.

[3]徐海蓉.波音737CL飛機(jī)龍骨梁ADF天線安裝區(qū)域腐蝕防控研究[D].2013.