YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑應(yīng)用研究

姜國杰，楊勇進(jìn)，王強(qiáng)，李斌，孫志華，湯智慧（中航工業(yè)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100095）

YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑應(yīng)用研究

姜國杰，楊勇進(jìn)，王強(qiáng)，李斌，孫志華，湯智慧
（中航工業(yè)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100095）

目的 研究YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑應(yīng)用于飛機(jī)維護(hù)/維修的有效性。方法 參照新版美軍標(biāo)MIL-DTL-85054D(AS)和波音公司標(biāo)準(zhǔn)BMS 3-35的要求及測(cè)試方法，對(duì)自主研發(fā)的YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑的理化性能和使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果 YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑閃點(diǎn)在38℃以上，使用、運(yùn)輸和貯存安全；基本使用性能良好，干燥速度快，使用和去除方便；對(duì)飛機(jī)上常用金屬材料具有良好的緩蝕作用，不會(huì)對(duì)金屬材料造成腐蝕；具有極強(qiáng)的滲透能力和水置換能力，可以應(yīng)用于飛機(jī)上縫隙結(jié)構(gòu)，形成保護(hù)膜層；緩蝕性能良好，可以對(duì)飛機(jī)進(jìn)行有效防護(hù)；耐高低溫和耐紫外老化性能優(yōu)異，飛機(jī)內(nèi)外部均可使用。結(jié)論YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑滿足飛機(jī)防腐的要求，可以應(yīng)用于飛機(jī)維護(hù)/維修。

硬膜；緩蝕劑；維護(hù)/維修；防腐

隨著軍用以及民用飛機(jī)使用時(shí)間的變長，飛機(jī)在空中飛行和停放過程中的腐蝕問題變得越發(fā)嚴(yán)重和頻繁。針對(duì)造成飛機(jī)腐蝕的原因，除了在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)注意密封、排水外，合理使用緩蝕劑，是控制飛機(jī)腐蝕的一種非常有效的方法[1—5]。硬膜緩蝕劑由成膜劑、防銹劑、溶劑和助劑等多種成分組成[6—7]，具有較強(qiáng)的滲透性和水置換能力，可以進(jìn)入極小的縫隙和孔內(nèi)，將表面的水分和鹽分置換出來，并覆蓋一層具有防腐蝕作用的膜層，通過膜層防止腐蝕介質(zhì)和材料表面直接接觸而達(dá)到有效控制金屬腐蝕的產(chǎn)生及擴(kuò)展的目的。硬膜緩蝕劑既可用于飛機(jī)裝配，噴灑在易于凝露的區(qū)域，尤其是結(jié)構(gòu)連接處，大幅度提高整體抗腐蝕能力，消除防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)；又可用于外場維護(hù)，滿足飛機(jī)破損涂層臨時(shí)防護(hù)的需要。

參照美軍和波音公司脫水防銹劑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，北京航空材料研究院研制了多個(gè)型號(hào)的緩蝕劑產(chǎn)品[8—11]，其性能與國外同類產(chǎn)品水平相當(dāng)。近年來，隨著對(duì)硬膜緩蝕劑使用安全性要求的提高，在保障其他使用性能的同時(shí)，對(duì)閃點(diǎn)、干燥時(shí)間等性能進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，獲得了高閃點(diǎn)安全型YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑。為檢驗(yàn)YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑應(yīng)用于飛機(jī)維護(hù)/維修的有效性，參照新版MIL-DTL-85054D（AS）[12]和波音公司標(biāo)準(zhǔn)BMS 3-35[13]的要求及測(cè)試方法，對(duì)YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑的理化性能和使用性能進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料

YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑各項(xiàng)性能測(cè)試所用實(shí)驗(yàn)材料見表1。

表1　實(shí)驗(yàn)材料Table 1 Experimental materials

1.2涂覆方法

YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑膜層的制備用噴涂或浸涂的方式，試樣噴涂或浸涂第一層緩蝕劑后，干燥約30 min，再噴涂或浸涂第二層緩蝕劑，經(jīng)涂覆的試樣在無風(fēng)、無塵、無潮氣的室溫環(huán)境中垂直懸掛干燥。干燥后緩蝕劑膜層厚度為30～40 μm。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

參照新版MIL-DTL-85054D（AS）和波音公司標(biāo)準(zhǔn)BMS 3-35的要求及測(cè)試方法，對(duì)YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)有相應(yīng)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目按照國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)沒有相應(yīng)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目按照國外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。外觀測(cè)試采用目視法；閃點(diǎn)測(cè)試采用GB/T 6753.5[14]方法；不揮發(fā)分測(cè)試采用GB/T 1725[15]方法；黏度測(cè)試采用GB/T 1723[16]方法；可噴涂性、干燥度、膜層透明性、金屬腐蝕性、可滲透性、人造海水置換性、耐人造海水-亞硫酸鹽霧、耐水性、高溫流動(dòng)性、低溫結(jié)合力和低溫柔韌性試驗(yàn)按照中國航空工業(yè)集團(tuán)公司標(biāo)準(zhǔn)Q/AVIC 03018[17]的規(guī)定進(jìn)行；干燥時(shí)間測(cè)試采用GB/T 1728[18]方法；磨蝕性試驗(yàn)采用SH/T 0215[19]方法；膜層可鑒別性試驗(yàn)按照波音公司標(biāo)準(zhǔn)BMS 3-35的規(guī)定進(jìn)行；膜層可去除性試驗(yàn)采用SH/T 0212[20]方法；耐中性鹽霧試驗(yàn)采用GB/T 10125[21]方法；耐剝落腐蝕試驗(yàn)采用HB 5455[22]方法；耐紫外老化性試驗(yàn)采用ASTM D4587[23]方法。

2　結(jié)果

2.1理化性能

通過YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑的理化性能試驗(yàn)可以看出，緩蝕劑為淡紅色液體，均勻透明，并且黏度（涂-4杯，28 s）和不揮發(fā)分（35%）均較小，方便噴涂。與傳統(tǒng)低閃點(diǎn)溶劑型硬膜緩蝕劑相比，YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑通過高閃點(diǎn)溶劑復(fù)配，閃點(diǎn)達(dá)到了47℃，提高了使用、運(yùn)輸和貯存的安全性。

2.2使用性能

2.2.1基本使用性能

YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑的基本使用性能試驗(yàn)結(jié)果表明：冷藏不影響YTF-3硬膜緩蝕劑的噴涂性，膜層連續(xù)無缺陷；膜層干燥速度快，3 h表干，24 h完全干燥可搬運(yùn)，并且干燥后的膜層干燥度很低，不易沾染灰塵等雜質(zhì)；膜層透明性好，透過膜層可以看見試樣上模擬的腐蝕點(diǎn)，便于實(shí)際使用過程中對(duì)飛機(jī)腐蝕情況的檢查；在可見光下試片上被涂部分與未涂部分的分界線清晰可見，有助于施工；緩蝕劑膜層可以用丙酮等溶劑去除，利于飛機(jī)的臨時(shí)維修和維護(hù)。

2.2.2金屬腐蝕性

YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑的金屬腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果見表2。試驗(yàn)結(jié)果表明：YTF-3硬膜緩蝕劑對(duì)飛機(jī)上常用的鎂合金、鋁合金、鋅、鎘、銅和黃銅等金屬材料具有良好緩蝕作用，其金屬腐蝕性實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)低于技術(shù)指標(biāo)值，不會(huì)對(duì)飛機(jī)上常用金屬材料造成腐蝕。

表2　對(duì)飛機(jī)上金屬材料的腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of corrosion test for aircraft metals

2.2.3可滲透性和人造海水置換性

飛機(jī)裝配后，機(jī)體存在大量搭接、鉚接結(jié)構(gòu)，形成的結(jié)構(gòu)縫隙易滲入水汽等腐蝕性介質(zhì)，是腐蝕防護(hù)薄弱區(qū)域，涂層、密封材料等均無法解決這一問題，而具有極強(qiáng)滲透能力和水置換能力的硬膜緩蝕劑是解決此問題的最佳材料。硬膜緩蝕劑噴涂或刷涂在飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)上，可以進(jìn)入極小的縫隙和孔內(nèi)，溶劑揮發(fā)后將金屬結(jié)構(gòu)表面的水分和鹽分置換出來并覆蓋一層具有防腐蝕作用的透明膜層。因此，滲透性和人造海水置換性試驗(yàn)是考核緩蝕劑性能的重要指標(biāo)。試驗(yàn)表明：YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑具有非常好的滲透性，試樣連接處潤濕24 h后，滲透面積在90%以上，如圖1a所示；在人造海水置換性試驗(yàn)中，鋼片表面的海水被緩蝕劑完全置換，鋼片無任何腐蝕，如圖1b所示。

YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑之所以具有非常好的人造海水置換性，是由于其可以快速脫除金屬材料表面的水分和鹽分，并形成一層硬膜，從而控制人造海水對(duì)金屬的腐蝕。YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑中的脫水劑具有很好的表面活性，分子結(jié)構(gòu)中烴鏈部分為親油的非極性基，有機(jī)膦和有機(jī)胺部分為親水的極性基，能迅速降低油/固、油/水之間的界面張力，使水膜從金屬表面收縮。另外，脫水劑與金屬表面有較強(qiáng)的吸附作用，作用于金屬表面后，其極性基朝向金屬，非極性基朝外，從而使親水的金屬表面變?yōu)樵魉砻妗Ｍ瑫r(shí)，YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑中的成膜劑可以快速干燥，迅速成膜，從而隔離金屬表面與水汽、鹽分等腐蝕性介質(zhì)，起到保護(hù)作用。

圖1　可滲透性和人造海水置換性試樣Fig.1　Samples of functional penetration and synthetic sea water displacement tests

2.2.4緩蝕性能

經(jīng)試驗(yàn)，YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑的緩蝕性能達(dá)到了相應(yīng)指標(biāo)的要求。覆蓋有YTF-3硬膜緩蝕劑膜層的試片在中性鹽霧條件下，1500 h無可見腐蝕，如圖2a所示；在耐人造海水-亞硫酸鹽霧試驗(yàn)中，12個(gè)循環(huán)試樣無任何腐蝕，如圖2b所示；耐剝落腐蝕48 h無任何腐蝕，如圖2c所示；在40℃水中浸泡28天后，經(jīng)棉花擦拭，緩蝕劑膜層未脫落露出基材，如圖2d所示。

2.2.5耐高低溫性能

飛機(jī)飛行時(shí)，不同結(jié)構(gòu)部位的溫度不同，外部溫度較低，內(nèi)部溫度較高，因此需要測(cè)試緩蝕劑的耐高低溫性能。結(jié)果表明：YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑在125℃下保持2 h無任何流淌，并且顏色基本無變化，具有非常好的耐高溫性能，如圖3a所示；同時(shí)，還具有優(yōu)良的耐低溫性能，在-55℃下保持1 h，劃格法和柔韌性試驗(yàn)中膜層均未剝離和脫落，如圖3b 和3c所示。

圖2　緩蝕性能試驗(yàn)試樣Fig.2 Test samples of resistances to different kinds of corrosion

圖3　耐高低溫性能測(cè)試試樣Fig.3 Test samples of resistances to high and low temperatures

2.2.6耐紫外老化性

YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑既可用于飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也可用于外部結(jié)構(gòu)，需要有較好的耐紫外老化性能。試驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過168 h的紫外/60℃-凝露/45℃交替試驗(yàn)，YTF-3硬膜緩蝕劑膜層完好，無任何粉化、起泡、裂紋、脫落等，如圖4所示。

圖4　耐紫外老化性試樣Fig.4 Samples of ultraviolet ray resistance test

3　結(jié)論

YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑閃點(diǎn)在38℃以上，使用、運(yùn)輸和貯存安全；基本使用性能良好，干燥速度快，使用和去除方便；對(duì)飛機(jī)上常用金屬材料具有良好緩蝕作用，不會(huì)對(duì)金屬材料造成腐蝕；具有極強(qiáng)的滲透能力和水置換能力，可以應(yīng)用于飛機(jī)上縫隙結(jié)構(gòu)，形成保護(hù)膜層；緩蝕性能良好，可以對(duì)飛機(jī)進(jìn)行有效防護(hù)；耐高低溫和耐紫外老化性能優(yōu)異，飛機(jī)內(nèi)外部均可使用。因此，YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑滿足飛機(jī)防腐的要求，可以應(yīng)用于飛機(jī)維護(hù)/維修，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕修理的高效性，提高飛機(jī)的抗腐蝕能力。YTF-3飛機(jī)硬膜緩蝕劑已被應(yīng)用于某系列直升機(jī)外掛油箱安裝區(qū)的腐蝕修理，使用效果良好，進(jìn)一步證明了其應(yīng)用于飛機(jī)維護(hù)/維修的有效性。

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Application Research on YTF-3 Aircraft Corrosion Inhibitor with Hard Film

JIANG Guo-jie，YANG Yong-jin，WANG Qiang，LI Bin，SUN Zhi-hua，TANG Zhi-hui
（Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Corrosion and Protection for Aviation Material，AVIC Beijing Institute of Aeronautical Materials，Beijing 100095，China）

Objective To study the validity of the YTF-3 aircraft corrosion inhibitor with hard film applied in the aircraft maintenance/repair.Methods Referring to the requirements and measuring methods from the new American military specification of MIL-DTL-85054D(AS)and the Boeing company standard of BMS 3-35,both the physical-chemical properties and the performing characters of the YTF-3 aircraft corrosion inhibitor with hard film developed by ourselves were evaluated.Results The flash point of the YTF-3 aircraft corrosion inhibitor was above 38℃,and the inhibitor was safe to use,transfer and store.The basic performing characters of the corrosion inhibitor were good.It was rapid to dry and convenient to use or remove.The corrosion inhibitor effectively inhibited corrosion of metal materials,and would not cause corrosion of aircraft metals.It had excellent properties of functional penetration and synthetic sea water displacement,so it can be applied to the sandwich structures in the airplane to leave a protective film.Meanwhile,its resistances to different kinds of corrosion were satisfactory.What′s more,as the YTF-3 aircraftcorrosion inhibitor had advantages of high and low temperature resistances as well as ultraviolet ray resistance,it can be used on internal and external parts of the aircraft.Conclusion The YTF-3 aircraft corrosion inhibitor with hard film satisfies the requirements of prevention of aircraft corrosion,and can be applied in the aircraft maintenance/repair.

hard film；corrosion inhibitor；maintenance/repair；corrosion prevention

2015-09-10；Revised：2015-10-15

10.7643/issn.1672-9242.2016.01.004

TJ07；TG172

A

1672－9242（2016）01－0019-05

2015-09-10；

2015-10-15

姜國杰（1985—），男，河南人，博士，工程師，主要研究方向?yàn)榍逑磩⒕徫g劑及表面防護(hù)等。

Biography：JIANG Guo-jie（1985—），Male，from Henan，Doctor，Engineer，Research focus：cleaners,corrosion inhibiting compounds,and surface protection.