飞机蒙皮局部腐蚀的原位快速修复工艺_王新坤

=经验交流>
收稿日期:2005-02-02
作者简介:王新坤(1972-),男,硕士,讲师,主要从事腐蚀与防护方面的研究。

作者联系方式:(Email)wangxinkun1010@163.c om 。

飞机蒙皮局部腐蚀的原位快速修复工艺
王新坤1, 王东峰2
(1.北京航空工程技术研究中心,北京 100076;2.中国人民解放军空军第一航空学院,河南信阳 464000)
摘 要: 采用电刷镀设备对飞机硬铝合金蒙皮表面局部的腐蚀进行阳极化,然后实施喷漆,从而达到了原位快速修复的目的。

介绍了快速修复的原理及工艺过程。

采用间隙盐雾试验考察了修复层的耐蚀性能。

结果表明,飞机铝合金蒙皮修复后耐蚀性能为处理前的4倍,使用寿命得以延长。

关键词: 铝合金; 阳极化; 原位快速修复; 耐蚀性
中图分类号: TG17212 文献标识码: B 文章编号: 1004-227X(2005)04-0034-02
In -Situ rapid renovation process for local corrosion area of aircraft skin
W ANG Xin -kun 1,WANG Dong -feng 2
(1.Research Centre of Beijing Aeronautical Engineering Technique,Beijing 100076,China;
2.NO.1Aeronautic Institute,The PLA Air Force,Xinyang 464000,C hina)
Abstract:The loc al c orrosion area on the hard aluminum alloy of aircraft skin surface was rapidly re novated in -situ by anodising with brush elec troplating equipment firstly and then spray painting.The principle and process of rapid reno -vation were introduced.The corrosion resistance of renovated film was measured by batch salt spray test.The results sho w tha t the renovated airc raft aluminum alloy skin has 4times of corrosion re sistance and longer life -span than that before renovation.
Keywords:aluminum alloy; anodizing; in -situ rapid renovation; corrosion resistance
1 前言
虽然飞机蒙皮外面有底漆和面漆保护,以防止腐蚀的发生,但是修理厂在对飞机的定检时,经常发现硬铝合金蒙皮漆层出现起泡、脱落,从而诱发蒙皮铝合金的腐蚀,特别是在沿海地区。

局部起泡主要是由于防护涂层有一定的透水、透气性,特别是漆膜薄弱处,氧、水和水中的离子便会透过涂层迁移到蒙皮金属,诱发电化学反应和化学反应,最终导致涂层起泡、腐蚀。

如果维护不及时,会造成大面积漆层脱落和金属的腐蚀破坏。

因此,如何在大修期内对局部起泡处进行快速修复,提高处理后的蒙皮金属抗腐蚀性能和提高蒙皮与涂层之间的结合力是飞机维护和修理工作中急需解决的问题。

飞机蒙皮材料为LY12M,起泡脱落处的腐蚀产物的外观呈灰色斑点或灰白色粉状附着物,有的呈线状和层状形式。

在大修周期内要修复破损处,一方面不能破坏其它完好部位,另一方面要保证修复后的蒙皮合金有良好的抗腐蚀性能。

一种简易方便的方法是采用对蒙皮金属进行化学氧化后再涂敷油漆层,但无论是铬化膜、磷铬化膜还是无铬转化膜的抗蚀性能均不如阳极化膜
的抗蚀性能[1],同时,由于阳极化膜的多孔性,增加了表面积,从而使涂层与蒙皮之间的结合力增加。

2 基本原理
电刷镀是上个世纪80年代初在我国发展起来的一项修复机械零件的新技术[2]。

它具有设备简单、操作方便、镀后一般不需要机械加工等优点,是抢修工程中一套安全可靠的设备。

刷镀是依靠一个与阳极接触的垫子或刷(即镀笔)与工件的相对运动,从而在工件表面形成镀层,其基本原理如图1所示,其电源的连接方法称
为正接。

图1 电刷镀装置图
Figure 1 Device sketch of brush electroplating
而铝合金阳极氧化时发生的反应主要为:
2OH -+2e y H 2O+O, 2Al+3O y Al 2O 3(阳极反应)
Al 2O 3+6H +y 2Al ++3H 2O(阳极副反应)
2H ++2e y H 2{(阴极反应)
此时采用铝合金(即工件)与电源的正极相连。

在
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34#第24卷 第4期 电镀与涂饰
El ectropl ating &Fi ni shi ng
Vo 1.24No.4
修补铝合金的表面划伤时,利用刷镀设备,把待修表面与电源正极相连,镀笔与负极相连,即反接,即可完成对铝合金的阳极氧化。

由于刷镀电源的最大输出电压只有25V,所以只能采用硫酸溶液。

3工艺过程
利用电刷镀设备实现对划伤构件的阳极化,然后实施喷漆快速修复。

3.1表面修整及化学除油
用不同型号的金相砂纸打磨待修表面,除去原油漆层和腐蚀层,直到该部位出现金属光泽,凹坑要圆滑。

然后用脱脂棉蘸乙醚擦洗,去除表面油污,挥发至干。

用涤纶胶带将待修部位的邻近处保护好。

312电化学除油
电化学除油时,镀笔与电源正极相连,工件与负极相连,即采用阴极除油而不能采用阳极除油。

如果采用阳极除油,会造成铝合金的早期氧化。

操作电压8V,镀笔与工件的相对运动速率9~15m/min,时间018~ 110min,用自来水冲洗干净。

电净水洗后,工件表面对水的润湿性好,无柱流或水珠现象产生,彻底去除该区域油污。

313阳极氧化
阳极化液用w=15%的H
2
SO4溶液,电流密度为115A/dm2,电压15V,氧化时间25min,镀笔和工件的相对运动速度10~15m/min[3]。

喷漆前对铝合金进行阳极化是使构件表面生成一层具有多孔结构的氧化膜,增加油漆与工件表面的接触面积,从而增加油漆层与构件的结合力。

而氧化膜的厚度、晶胞的大小和孔的孔径均与施加的电压成正比,而氧化膜中的孔的数量与施加的电压成反比。

为了有效增加工件的表面积,增强油漆层与工件的粘接强度,应该采用较低工作电压。

从成膜机理可以看出,阳极化时,工件表面膜的生成与溶解是一个竞争过程。

当氧化膜的生长达到稳态后,随着时间的延长,膜会越来越薄。

这是由于成膜反应和酸对膜的溶解均为放热反应,膜层的高电阻率也会产生焦尔效应,放出的热量使溶液的温度升高,从而加速膜的溶解。

可采用适时更换阳极化液,减少膜的溶解,适当缩短氧化时间。

要保持阳极化过程中膜的恒定生长速率,采用恒电压是不适宜的。

因为随着膜的增厚,电流下降。

提高阳极化时的电流密度不仅提高了膜的生成速率,而且在较短时间内得到较厚的膜,但电流密度不能太高,否则因受焦耳热的影响,会加快膜的溶解作用,使膜的生成速率反而下降。

314喷漆
为了实现作战用铝合金蒙皮阳极化后与漆层有较高的结合力,应在阳极化后及时喷漆。

本试验采用H06-2锌黄底漆,漆层厚度控制在15~20L m;面漆采用脂肪族聚氨酯漆,漆层厚度控制在45~60L m,每层漆喷完后应晾干再实施下一层的喷涂。

4耐蚀性试验结果与分析
为了考察修复层的耐蚀性能,采用间歇盐雾试验[4],实验的溶液配方均为:5g/L(NH4)2SO4,60g/L CH3COOH,25g/L Na2CO3。

所用试样分别为LY12M和按以上阳极化工艺氧化后的LY12M,厚度均为12mm。

实验所用溶液加热至(35 ?2)e,采用1h间歇盐雾试验(喷1h、停1h),喷雾量控制在1~2mL/(80cm2#h)范围内。

试样随时间变化的腐蚀失重和最大腐蚀深度如图2
所示。

图2试样间歇盐雾试验结果
F igure2Batch salt spray test results of samples
未经修复工艺处理的试样在加速腐蚀试验中的腐蚀是从点蚀开始,进而发展为晶间腐蚀,最后发生剥蚀,且腐蚀产物表面呈淡黄色。

经阳极化处理的试样在加速腐蚀试验中的腐蚀失重为812g/m2,只为未经修复工艺处理试样的1516%,而最大腐蚀深度为012mm,是未经阳极化处理的试样的28%,且均未发生剥蚀。

试验结果表明,修复层的抗腐蚀能力为未经处理试样的4倍。

5结论
采用电刷镀设备对做战用铝合金蒙皮进行阳极化,而后实施喷漆的快速修复,该工艺简单、操作方便、成本低廉,能保证装备的完好率和部队的战斗力。

铝合金蒙皮采用原位防腐蚀修复后的抗蚀能力比原来提高了4倍,使用寿命延长,节约了成本,经济效益十分明显。

参考文献:
[1]朱祖芳.铝合金化学转化处理技术的进展及工业应用[J].材料
保护,2003,36(3):31-34.
[2]汪定江,夏成宝,葛文军,等.表面工程学[M].空军第一航空学
院出版社,1998.
[3]Ita A O.Paint Treat ments for Aluminum[J].Metal Finis hing,2000,98
(6):74-76.
[4]张琦,程基伟.高强度铝合金加速腐蚀试验方法的研究[J].航空
学报,2000(2):539-542.[编辑:彭元芳]
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2005年4月飞机蒙皮局部腐蚀的原位快速修复工艺
电镀涂饰Elect roplati ng&F inishi ng。