民用航空器鋁合金包鋁層狀態的標準檢查工藝

■ 呂國華 張星鶴/北京飛機維修工程有限公司

1 民航飛機包鋁情況

民航客機機身蒙皮、安定面前緣等結構一般為2000 系列的包鋁合金，包鋁為單側一層或雙側兩層純鋁，通過機械軋制方式與鋁合金本體成為整體蒙皮。純鋁為活潑金屬，在空氣中能形成一層致密的氧化薄膜，可以為內部鋁合金提供優良的防腐蝕保護。根據基體厚度的不同，一般包鋁層的厚度為材料總厚度的1.5%～10%不等。

在新飛機制造、褪噴漆和飛機維護過程中，經常會對包鋁層造成一些意外損傷，如圖1 所示。在結構設計中，包鋁層不計入結構強度，一般不將未穿透包鋁層的損傷界定為結構損傷。對包鋁層狀態的正確判斷可以減少不必要的結構損傷評估工作，如打磨損傷、測量材料厚度等，從而達到降低維修成本的目的。然而，大部分航空公司和維修站因為資料來源或者危險化工品的限制，從概念上忽略了包鋁層狀態的簡單檢查方法，加之在實際操作中缺乏經驗，導致產生了很多過度維護和資源浪費情況。針對這種情況，本文將對包鋁層狀態的檢查工藝作詳細介紹。

2 檢查方法與工藝

對于包鋁層損傷程度的判定，通常使用以下兩種方法。

2.1 目視檢查&觸覺檢查方法

完好包鋁層的微觀形態為規則的光滑表面，宏觀上會形成金屬光澤不明顯的鏡面。如果包鋁層出現輕微損傷，微觀表面狀態會被破壞，形成漫反射效應，宏觀上表現為銀白色的形態，用指甲觸摸損傷表面會有阻滯或者不平整的感覺，如果未出現包鋁邊界明顯破損，則可以判定為包鋁層沒有穿透，如圖2 所示。

圖1 常見機體包鋁層損傷形態

2.2 化學試劑檢查方法

如果被檢查的情況比較復雜，無法通過視覺和觸覺來確定包鋁層是否穿透，則需要借助化學試劑來檢測。使用硝酸鉀、氫氧化鈉和清水配制的溶液，滴至懷疑有損傷或者損傷最深的部位，通過觀察顏色變化來判斷包鋁層的損傷程度。

1）配置包鋁測試溶液

實際工作中可以按以下比例增加或減少用量：硝酸鉀（KNO3），200g；氫氧化鈉（NaOH），100g；蒸餾水（H?O），1L。

使用玻璃容器盛放蒸餾水，將硝酸鉀和氫氧化鈉溶解在蒸餾水中，攪拌均勻，靜置2 ～3min。

2）測試的時間要求

測試液本身具有腐蝕性，為了盡可能地減少測試對包鋁層和結構本體的腐蝕，實際工作中要求測試液在受試區域的停留時間不超過3min。

3）測試過程及觀察要點

通過設置對照組來觀察包鋁層在不同程度損傷情況下與測試溶液反應的顏色變化。其中，A 組為沒有損傷，B 組為包鋁層損傷但未穿透的對照組，C 組為損傷穿透了的包鋁層。測試所用鋁合金為0.056in 厚的2024-T3 包鋁鋁板。使用牙簽蘸取盡可能少的測試溶液滴至受試區域（為突出顯示效果，本文的試驗中增加了溶液用量）。經過一段時間的反應，三組區域的金屬表面變化如圖3 所示。

圖3 不同狀態的包鋁層與測試溶液發生化學反應的顏色變化

觀察發現，A、B 受試區域沒有變黑，可以判定結構本體未損傷。C 受試區明顯變黑，表明損傷穿透了包鋁層，測試溶液與鋁合金發生化學反應生成了黑色沉淀物，結構本體已損傷。在實際維護工作中，C 區的情況需要進行結構損傷評估。

4）測試后的清潔工作

完成包鋁層狀態測試后需要清潔受試區域。使用干布擦去殘留的溶液，然后使用濕布擦拭三遍以上。完成清潔后，使用PH 試紙檢查表面，確定測試區域PH 值為中性。

在目視和觸覺無法確定損傷程度的情況下，采用化學試劑檢測包鋁層狀態，能夠準確地判定損傷是否穿透包鋁層。但是檢測使用的化學試劑本身具有一定的腐蝕性，在測試過程中會降低包鋁層的厚度或者對合金本體造成進一步的腐蝕，造成人為損傷。

3 結束語

在民用航空器結構維護工作中，包鋁層狀態檢查是一種快速高效的輔助手段，可以減少人力、物力的消耗，運用得當能起到事半功倍的效果。在檢查判斷的過程中應優先采用目視檢查和觸覺檢查的方法，如果確有需要使用化學試劑進行評估，應嚴格按照要求執行檢查步驟，并在測試完成之后做好清潔工作，將人為損傷降至最低。