飛機結構中緩蝕劑的應用研究

付友波 安彥

摘 要 腐蝕防護控制是實現飛機結構長壽命、高可靠性、低維修成本的重要保證，貫穿于飛機全生命周期階段。飛機結構設計中緩蝕劑作為腐蝕防護的補充手段能夠延緩腐蝕產生及擴展。本文總結了國內外緩蝕劑的應用情況以及可噴涂和禁噴涂的部位，并選擇了兩型緩蝕劑與對應的清漆開展鹽霧對比試驗，對結果進行了分析，為后續緩蝕劑的選用和如何使用緩蝕劑提出了建議。

關鍵詞 緩蝕劑;腐蝕防護;飛機結構

引言

在設計階段進行腐蝕防護控制是最經濟、最易實現的，應將腐蝕防護控制貫穿于飛機使用的全壽命周期。腐蝕防護控制是實現飛機結構長壽命、高可靠性、低維修成本的重要保證。腐蝕防護控制涉及結構構型、選材、工藝、表面處理及防護、結構密封與排水、應力和變形控制等，是一項多專業、跨學科的綜合技術，是貫穿于飛機全生命周期的系統工程。結構設計階段就已經決定了機體結構的固有抗腐蝕特性，使用維護是保持機體結構固有抗腐蝕特性的重要措施。

1 概述

新舟60機的結構防腐蝕設計與波音、空客飛機基本相同。但在緩蝕劑應用上，與波音、空客仍存在一定差距，存在一定的腐蝕問題，開展緩蝕劑的應用研究十分必要。使用緩蝕劑處理可以提供附加的防腐措施，緩蝕劑用于結構裝配件的最后一道防護，用于增強已有的防護體系，或者在使用維護中用于涂層損傷處。緩蝕劑本身是極性化合物，表面張力低，能填充進很小的空穴，并能置換任何和它接觸的水分;此外它還有滲入裂縫、連接處和縫隙的能力，能先于水分滲入到縫隙并將水分擠出縫隙，從而防止水分和腐蝕劑與金屬直接接觸而產生腐蝕。緩蝕劑成分含樹脂、脫水添加劑、多種有機緩蝕劑、醇類助劑等，是一種揮發性液體，噴涂或刷涂在需要保護的飛機機體表面，可去除機體表面的水分和鹽分，并很快形成一層透明硬膜[1]。

2 國內應用情況

2.1 應用種類

（1）國產型硬膜脫水緩蝕劑

國產新型緩蝕劑可適用于密封劑HM109和HM301。可采用刷涂、噴涂、流體膜涂敷、灌涂等涂敷方式，最佳干膜厚度25～50μm，允許適度過量涂敷。涂敷時，要求先將需要涂敷的縫隙、接頭和緊固件進行流體膜涂敷或刷涂，然后刷涂或噴涂其他部位表面。室溫條件下緩蝕劑表干需4h，完全固化需72h，加熱條件下可相應縮短固化時間。干燥后形成不可轉移的膜層等硬膜特性。

（2）Z-329緩蝕劑

該緩蝕劑已廣泛得到應用，涂敷后零組件需在室溫條件下固化7天，涂敷工藝規范較成熟。

2.2 噴涂部位

空客、波音飛機噴涂緩蝕劑的具體部位有：

（1）操縱面運動時暴露在大氣中的結構，如機翼前緣艙和后緣艙中露出的部分;

（2）積水又不易排掉的部位，如機身艙底部內表面;

（3）易接觸腐蝕性液體的部位，如廚房和廁所下部結構;

（4）干安裝的緊固件;

（5）涂層或密封劑變質區域的所有連接縫處;

（6）緊固件周圍的漆膜已破壞處;

（7）使用過程中發生過腐蝕的部位;

（8）凡是廠家涂過緩蝕劑的部位，在修理時都要再涂緩蝕劑。

2.3 噴涂厚度

緩蝕劑并不是膜越厚越好。因為緩蝕劑越厚，飛機增加的重量就越多。其次是緩蝕劑的閃點較低，溫度稍高時，緩蝕劑會釋放出可燃氣體，與空氣混合達到一定比例后發生爆炸，因此緩蝕劑太厚會降低飛機的防火性能。波音飛機常用緩蝕劑的標準膜厚：AV8的標準膜厚為8μm、AV100D的標準膜厚為100μm、AV-30的標準膜厚為30μm[2]。

3 試驗驗證

（1）選取國外緩蝕劑Z-329、國內型緩蝕劑、氯乙烯防腐蝕清漆G52-2，采用機身壁板結構、表面處理方式、涂層體系、密封劑以及標準件等進行2000h的鹽霧試驗，試驗項目如下：

①不同表面處理狀態下，不同緩蝕劑防腐效果對比試驗，試驗件見圖1，結果見表1;

②有密封劑參與時不同緩蝕劑防腐效果對比試驗，試驗件見圖2，結果見表2;

③有標準件參與的不同緩蝕劑對內、外表面涂層的耐蝕性效果對比，試驗件見圖3，結果見表3。

（2）試驗表明緩蝕劑和清漆均可提供附加防腐能力。而緩蝕劑Z-329的防腐蝕效果優于國產新型緩蝕劑。氯乙烯防腐蝕清漆與Z-329緩蝕劑的防腐能力相當，國產新型緩蝕劑防腐蝕性能略好。原因在于G52-2的黏度小，易在試件表面鋪開，滲透力強，能對試件形成完整的表面防護層。緩蝕劑能在緊固件及其周圍縫隙起到一定的防腐蝕作用。在涂面漆的試件表面上，Z-329緩蝕劑存在鼓起、開裂和脫落現象，而在涂底漆的試件上未見此現象，原因在于緩蝕劑與底漆的結合力更強，緩蝕劑與面漆的結合力稍弱。

4 結束語

通過試驗驗證，在某型機典型結構腐蝕部位涂敷緩蝕劑Z-329進行防腐，能對腐蝕嚴重區域形成保護膜，提供附加防腐蝕能力，達到防腐蝕目的。通過此次研究，完成了緩蝕劑環境、相容性試驗，驗證了緩蝕劑的防腐蝕能力，為型號的研制打下了基礎，為后續飛機的結構防腐蝕設計提供了重要的實驗數據和新思路，取得了良好效果。針對緩蝕劑的耐高溫性能、使用壽命、飛機上具體的噴涂部位、噴涂時機、更換周期等需進行更加深入的研究。結合緩蝕劑在國外飛機應用情況和實驗數據，以及緩蝕劑可減緩腐蝕，臨時代替涂層進行防腐等優點，建議后續飛機噴涂緩蝕劑進行腐蝕防護控制。

參考文獻

[1] 朱辰，邱實.緩蝕劑及其在飛機上的應用[J].裝備環境工程，2013， （5）：96-99.

[2] 張勇.緩蝕劑對LY12鋁合金搭接件疲勞壽命的影響.腐蝕與防護，2013，34（8）：679-682.

作者簡介：

付友波（1982-），男，四川安岳人;學歷：大學本科，高級工程師，現就職單位：航空工業西飛，研究方向：飛機結構設計。

安彥（1965-），男，陜西銅川人;學歷：碩士研究生，研究員級高工，現就職單位：航空工業西飛，研究方向：飛機設計。