民用飞机钛合金紧固件表面处理的应用与研究

二硫化钼干膜润滑（ 适用于连接复合材料构件 、 钛合
《 中国民用飞机适航规章 ） Ｃ Ｒ ２ 中关 于构件 ＞ Ａ ５ Ｃ
保护 的条款 ， 规定每个构件必须满足下列要求 ：
金构件 、 复合材料和钛合金 的混合连接 ） 十六醇润 、 滑（ 适用 于连接复合材料构件 、 钛合金构件 、 复合材
十 六 醇 （ 于特 殊 环 境 ） 十 六 醇 能 起 润 滑 、防 干 涉 用 。
３ 钛合 金紧 固件ຫໍສະໝຸດ Baidu表面处理 的验证方 法
３１ 涂铝 的验证 方 法 ．
对 涂 铝 后 的紧 固件按 表 １ 的要求 进 行 验 证 试 验 ， 试 验 结 果应 满 足 ＨＳ２ ４中的要 求 。 ９
钼 干 膜 润 滑 ＋十 六 醇 润 滑 （ 用 于 连 接 复 合 材 料 构 适 件 、 合 金 构 件 、 合 材 料 和钛 合 金 的混 合 连 接 ） 钛 复 、 蓝 色 阳 极 化 ＋十 六 醇 润 滑 （ 用 于 连 接 复 合 材 料 构 适 件 、 合 金 构 件 、 合 材 料 和 钛 合 金 的混 合 连 接 ） 钛 复 、
耐腐蚀性（ ４ｄ乙酸盐雾试验 ） ＡＳ Ｍ Ｇ ８ １ Ｔ ～ ５
（ ） 有适 当的保 护 ， １ 以防止使用 中由于任何 原
【 收稿 日期 ］ ０ ２ ０ — ２ ２ １— ３ １
料和钛合金的混合连接 ） ７ 等 种表面处理形式 。
１ ８
上海涂料
第 ５ ０卷
１１ 涂 铝 ．
目前虽有 国 内制造企业 已取得突破 ， 但涂 铝后 的紧 固件的耐脱漆剂 、 耐腐蚀性能仍不能满足规范要求 ，
腐蚀 和磨损 。 （ ２） 在 必须 保 护 的部 位有 通 风 和排 水措 施 。 为 了确 保 飞 机 构 件 满 足 Ｃ Ａ ５条 款 ， 须 对 Ｃ Ｒ２ 必
接触会 发生 电化学腐蚀 。 两种 材料在 电位 序 中离得 越远 ， 其腐蚀 的过程就越快 ， 这在使用 紧固件装配 的 构件 中表现得特别 突 出。 例如未 经过表 面处 理 的钛 合金螺 栓与铝合金 构件连接 ， 为 阳极 的铝合 金材 作
第 ５ 卷第 ５期 ０
２１ ０ ２年 ５月
上海涂料
Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩＣ ０ＡＴ ＮＧＳ Ｉ
Ｖｏ ＿ ０Ｎｏ ５ ｌ５ ．
Ｍ ａ ． ０１ ｖ２ ２
民用 飞机 钛 合 金 紧固件
表 面处 理 的 应 用 与研 究
郑 建锋 王 旭 （ 海 飞机 设 计研 究 院标 准材 料 设计 研 究部 ， ０ ２ ２） 上 ２０３
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ Ｑ６ ９ 文 献标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ — ６ ６ ２ １ ０ — ０ ７ ０ ０ ９ １９ （ ０ ２）５ ０ １— ４
０ 引 言
图 ｌ 示 电位 序不 同 的材 料 ， 所 在潮 湿 环 境 下直 接
因而引起性能降低或强度丧失 。 这些原因包括气候 、
对 Ｉ Ｄ镀 铝 紧 固 件 的 验 证 按 表 ２的要 求 进 行 试 Ｖ 验 ， 验 结果 应 满 足 ＭＩ— Ｔ 一 ３ ８ 的要 求 。 试 Ｌ Ｄ Ｌ ８４８
３３ 二 硫 化钼 干膜 润 滑 的验 证 方 法 ．
对 二硫化 钼干膜润滑 的紧 固件按 表 ３ 的要求 进
行 试 验 ， 验 结 果 应 符 合 Ｈ ９ 要 求 ， 对 制 造 试 Ｓ２２的 但
Ｉ Ｄ后 ， ＭＩ — 一 ５ １ 行 铬 酸 阳极 化 处 理 ， 该 Ｖ 按 Ｌ Ｃ ５４ 进 经
我 国 二硫 化 钼 干 膜 润 滑 的紧 固件 易 在 螺 纹 部 位 或 头 下 圆角 部 位 发 生 膜 层 淤 积 的 现 象 ， 国外 二 硫 而 化 钼 干 膜 润 滑 的 紧 固件 涂 层 厚 度 均 匀 ， 附着 力 稳 且
摘 要 ：阐述 了国 内外民用飞机钛合金 紧固件表面处理 的现状与差异 。 分析 了钛合金紧 固件 不
同表 面处理的作用与 区别。 究 了钛合金 紧固件表面处理 的验证方法。 出了钛合金 紧固件表 面处 研 提
理今 后 的发展 趋 势 。
关键词 ：钛合金 紧固件 ；表面处理 ；应用与研究
段 时 间后 ， 剂 挥 发 ， 六 醇 结 晶析 出 ， 成 一 个 溶 十 形
个小 凸起 ， 大影 响 了润 滑效 果及 紧 固件 的装 配 ， 大 而 国外 目前 多 采 用 溶 于 水 基 溶 剂 的十 六 醇 ， 免 了此 避
问题 。
有耐高低温 、 耐脱漆剂 、 耐腐蚀 、 耐液体介质 、 降低
耐流体 ＋ 附着力 ＋ 笔硬 度 铅
Ｈ ９ Ｓ ４ ２
４
力 降低 现象。 与未浸入液压 油的紧固件相 比， 浸入液压 油的紧固件 ， 其含有铝涂层的
硬度降低不应超过 ２个铅 笔硬度单 位
室温下 ， 将紧 固件浸入 脱漆剂 中 ， 浸泡 （ ４ ）， ２ ±１ ｈ 涂层 应无气 泡或附着 力降低 现象。
摩擦 、 减少 磨 损 、 高 承载 能力 、 提 改变 锁 紧力 等功 能 。
１ 十六 醇 润滑 ． ４
十 六 醇 润 滑 的标 准 按 Ａ ７ ３ 或 ＨＳ３ ５ Ｓ８ １２ ０ 。常 用 的十 六 醇 主 要 有 两 种 溶 解 方 式 ：一 种 是 溶 解 在 石 油 基 溶 剂 中 的 十 六 醇 ， 一 种 是 溶 解 在 水 基 溶 剂 中 的 另
铝后的钛合金 紧固件具有耐磨 、 耐腐蚀等特性 ， 可消 除钛合金和铝接触产生的异电位腐蚀 而替代钢 紧固
件 来连 接 铝合 金 构件 ， 到减 重 的作 用 。 起
１ 离子 气 相沉 积 （ ＶＤ ） 铝 ． ２ Ｉ 镀
由于 Ｉ Ｄ镀 铝 的设 备 昂 贵 ， Ｖ 而且 镀 覆 时 间 长 ， 效
５
被测紧 固件所有工作面 的涂层厚度均为 Ｏ ０ Ｏ ０ ｉ ．０ ～．０ ０ ２ ０ ５ｎ
附着力
… …
涂层应连 续地附着在基 体金属上 ， 将试样 放置在落锤试 验机的静负载压盘 上 ， 压平头 部至杆径后 ， 在交界面上不应有涂层与基体分离 的现象
将紧 固件完全浸入航空液压油 中， （ ５ ２ ℃下浸泡 ３ ｄ 涂层 不应产生气泡或附着 在 ６± ） ０ ，
１ 民用飞机 钛合金 紧固件表面处理 的分类
目前 钛 合 金 紧 固 件 的表 面处 理 主 要 有 涂 铝 、 涂
・ 钢和铁
・ 黄铜 和青铜合金
・ 不 锈 钢 和 耐 热 钢
・ 钛及钛合金
铝＋ 十六 醇润滑 （ 用于连接铝合金 构件 ） 离子镀 适 、 铝＋ 十六 醇润滑 （ 用于连接铝合金构件 ） 二硫化 适 、
・ 镍及镍合金 ・ 石墨 纤维复合材料
活 性 最 小 （阴极 ）
图 １ 飞 机 构 件 材 料 电位 序
Ｆｉｕ ｅ １ Ｔ ｅｅ ｅ ｔｏ ｔ ｅｓ ｒｅ ｆ ｉ ｒ ｆ ｓｒ ｃｕ ｅ ｍａｅ ｉｌ ｇ ｒ ｈ ｌ ｃ ｒ ｍｏ ｉ ｅ ｉ ｓｏ ｒ ａ ｔｕ ｔ ｒ ｔｒａ ｓ ｖ ａ ｃ ｔ
耐脱漆剂 ＋ 附着 力 ＋ 铅笔硬度 Ｈ ９ Ｓ ４ ２
４
与未浸入脱漆剂 的紧固件相 比， 浸入脱漆剂的紧 固件 ， 其含有涂干膜润滑层的硬度降
低不应超过 ２ 个铅 笔硬度单 位 ， 且在交界 面上不应有涂层与基体分离的现象
脆性
ＨＳ ２ ４ ９
４
．
紧固件试样进行暴露试验后用显微镜检查 ， 在头下 圆角 、 夹层或螺纹区域上不应有裂纹
而 国外 主 流 民用 飞 机钛 合 金 紧 固件 铝 涂层 厚 度 均 匀 ， 且 附着 力 稳定 ， 耐脱 漆 剂 、 耐腐 蚀 性 能好 ， 色泽 明亮 。
２２ 离 子气 相 沉 积 （ ＶＤ ） 铝 ． Ｉ 镀
钛合 金 紧 固件 涂铝 的标 准按 Ｈ ９ 或 Ｎ Ｓ４０ ， Ｓ２４ Ａ ０６ 涂 层 由酚醛 树 脂 、 粉 、 铝 特种 助 剂 及 稀 释 剂组 成 。 涂
我 国钛 合 金 紧 固件 涂 铝 工 艺 水 平 是 当前 制 约 国
产钛合金紧固件进人 民用飞机市场的一个重大阻碍 ，
第 ５ 期
郑建 锋 ， ：民用 飞机钛合 金紧固件 表面处理的应 用与研究 等
１ ９
涂层厚度
Ｎ Ｓ ３ ２ １ Ａ Ｍ １ ｌ— ２
Ｈｓ ２ ４ ９
１ ０
商的干膜润滑验证方法和要求应按 Ａ ７ 进行 。 Ｓ ２２ ５
２ 国 内外 民用飞机钛 合金紧 固件表 面处理 的
现 状
２１ 涂 铝 ．
３４ 十 六醇 润 滑 的验 证 方 法 ． 十 六醇 润 滑前 ， 对 十六 醇 和 溶 剂进 行 表 ４中 的 需
验证试验 ， 试验结果应满 足 Ａ ７ ３ 的要求 ；对十 Ｓ８ １２ 六醇润滑后 的紧 固件进行 目视和触摸 ， 零件应光滑 ， 且应涂覆均匀 ， 钉杆 、 紧槽 、 锁 螺纹上没有凸起 ， 零 件应呈现为 白色或浅色 。
耐热性 ＋ 附着力
ＨＳ２ ４ ９
将 试件 加热至 （ ９ ±１ ） ， １ ０ ４ ℃ 保温 ４ｈ 然后 在常温下 冷却后进 行附着力 试验 ， ４ ６ 。 用 －
。
倍放大镜检查 ， 在交界面上不应有涂层与基体分离的现象
分别将 １ 件涂铝 的紧 固件和 １ 不涂铝 的紧 固件连 续暴露在 乙酸盐雾 下 １ 后 检查 ， 件 ４ｄ
处 理后 的钛 合金 紧 固件 的耐 盐雾性更 好 ， 而且 Ｉ Ｄ Ｖ
镀 铝 层 的导 电性 较 铝 涂层 好 。 １３ 二 硫化 钼 干膜 润 滑 ．
二 硫 化 钼 干 膜 润 滑 的标 准 按 Ａ ２ ２ Ｈ ９ Ｓ５ ７ 或 Ｓ２ ２
定， 耐腐蚀性好 ， 色泽光亮 。
２４ 十 六醇 润 滑 ．
率低 ，目前 国内外 Ｉ Ｄ镀铝 的钛 合金 紧固件用量 均 Ｖ 较少 ， 而大量使用 的是涂铝 的钛合金紧固件 。
２３ 二硫 化钼 干膜 润 滑 ．
Ｉ Ｄ镀 铝 的 镀 层 中含 有 ９ ％ 以 上 铝 成 分 ， 般 Ｖ ９ 一 按 ＭＩ— Ｔ 一 ３ ８ Ｌ Ｄ Ｌ ８４ ８中 Ⅱ型 ３ 的 方 式 对 钛 合 金 紧 固 类 件 进 行 Ｉ Ｄ镀 铝 处 理 ， 镀 层 厚 度 为 ０００３ｉ。在 Ｖ 铝 ．０ ｎ
我 国 大 多 采 用 溶 于 石 油 基 溶 剂 的 十 六 醇 ， 紧 对 固件润 滑 后 ，由于石 油 基溶 剂 易 挥 发 ， 紧 固件贮 存 当
一
或 ＭＩ— 一 ６ １ 。 硫 化 钼 干膜 润 滑 剂 由树脂 （ 氧 Ｌ Ｌ ４ ００ 二 环 树脂 ） 、粉状 固体 润 滑 材 料 （ 硫 化 钼 ） 黏 结 剂 、 二 、 添 加剂 和稀 释 剂等 组 成 。 硫化 钼 干膜 润滑 的紧 固件具 二
料会 被 腐 蚀 掉 。
活性最强 （ 极 ） 阳
・ 镁合金 ・ 铝合金
・ 镉
飞机构件 ， 尤其是紧 固件进行表面处理防护 。 随着复
合 材 料 在 民用 飞 机 ， 括 主 承 力 结 构 的 多 个 区域 上 包
的大量应用 ， 合金紧 固件 因与碳纤 维复合材料 的 钛
电位 匹配 ， 到广 泛 的应 用 ，因此 对 钛合 金 紧 固件 表 得 面处 理 的应 用 与研 究 就显 得 格外 重 要 。
３２ ＶＤ镀 铝 的验 证 方 法 ． Ｉ
等 作 用 ， 在 高 于 ５ ℃ 的 环 境 下 易 挥 发 。 于 需 要 但 ０ 对 涂 覆 聚硫 密封 胶 的 部 位 （ 油 箱 ） 只 能 选 用 十 六 醇 如 ， 润 滑 的 紧 固件 ， 不 能 使 用 二 硫 化 钼 干 膜 润 滑 的 紧 而 固件 ，因为 十六 醇 能用 丙 酮 等溶 剂 清洗 掉 ， 二硫 化 而 钼 润 滑 膜 很 难 去 除 ， 能 用 热 浓 硫 酸 等 强 氧 化 剂 去 只 除 ， 且 二硫 化 钼 干膜 与 密 封胶 的附着 不 牢 ， 易导 并 容 致 漏 油等 事 故 。