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1．前言

   金属在潮湿的大气中会吸附湿气并形成水膜层，这种水膜的存在，对材料的腐蚀影响很大。一般结构材料表面的这种水膜是由于雨、雪等的直接沉降(在金属表面形成厚度1|Inl~lm的连续水膜)，或者是由于大气湿度或气温的变动以及其它种种原因引起的凝集作用而形成的。随着水分的凝集，水膜中不可避免地会溶解入大气中的各种腐蚀性气体(c02、02、sOz等)，还可能落上尘土、盐类或其它污物，形成电解质溶液腐蚀环境，以铝合金为主的飞机结构材料腐蚀除其自身的缺陷和腐蚀因素外，此时如果飞机结构材料的某些区域的表面保护层(如漆层)出现破损，腐蚀就有可能发生，造成危害。实际上，飞机结构材料的危害性腐蚀一般均来自这种水膜下的电化学腐蚀。

   作为控制腐蚀的一种简单方便的方法，飞机结构防腐剂CIC(corrosion inhibiting compounds)近年来已在国内外的老龄飞机维修上获得了广泛的应用。飞机结构防腐剂～般由油、润滑脂或树脂、低表面张力挥发性溶剂和多种复合腐蚀抑制剂组成，具有很强的渗透性，可渗透到裂纹、空隙、紧固件头部缝隙等处并能将结构材料表面原来吸附的水分驱出，溶剂挥发后形成一层薄膜和多种复合抑制剂组成的防水物质，这种防水物质能有效地阻止和延缓飞机结构材料因潮湿的大气环境而造成的腐蚀。目前国内民航所用飞机结构防腐剂均为国外产品，而涉及这方面的研究国内起步较晚。随着国内民航运输业的发展，对老龄飞机腐蚀防护的研究、成果的应用也加快了步伐。本文以2024-T3铝合金等飞机结构材料为腐蚀对象，从飞机结构防腐剂涂层耐水性角度比较了自行研制的飞机结构防腐剂与国外同类产品在性能上的差异，通过对涂层浸水试验和涂层驱水试验等试验结果的分析，考察了涂层耐浸水性、驱水性及其协同作用等对飞机结构防腐剂防腐性的影响，对这些相关性的影响进行了一些探讨。

2．试验部分

2．1试验材料

  飞机结构防腐剂：

  自制BT_009#；BT一0l6#；BT-042#：

  进口飞机结构防腐剂DN

  耐水试验材料：

  进口2024^T3铝合金板材

  国产普通中碳钢板材

2．2试验方法

2．2．1涂层浸水试验



   将～组2024-T3铝合金样片经飞机结构防腐剂浸涂预处理后浸于恒温40．5±2．5℃的水槽中(图1)。定期观察涂层／铝片的失光、变色、起泡、起皱、脱落、生锈腐蚀等变化情况(MIL-C-16173E)。浸水涂层损坏结果的评价按表l进行评定。



2．2．2涂层驱水试验

   驱水试验(DMS2150)通过在一组倾斜无锈普通钢片上喷洒人工海水，再让钢片流淌覆盖满飞机结构防腐剂后，平置于潮湿箱(25℃)，观察钢片在潮湿箱中的生锈腐蚀变化。

3．结果与讨论

3．1飞机结构防腐剂的浸水防腐性



   浸水试验结果如图2)所示，曲线为2024一T3铝合金样片上不同飞机结构防腐剂膜层随浸水时间的损坏变化情况。从曲线结果可看出飞机结构防腐剂在连续水浸环境下其寿命是有一定限度的。BT-016#和BT--042#涂层除初期有较明显的变色外，涂层附着较好，变化不大，尤其是在长期耐水附着性上的表现，要优于进口结构防腐剂DN，DN涂层表现为随着浸水时间的延长，涂层表面失去蜡光泽感，28天后涂层变厚，变粗糙，耐水附着性下降明显，可轻轻用指甲刮落。参考对比的BT一009#涂层则表现为初期即出现明显变色、起泡现象。表2为28天浸水实验后铝合金样片的腐蚀情况，结果表明飞机结构防腐剂涂层的耐水性越好，对铝合金所提供的防腐蚀保护越明显。



3．2飞机结构防腐剂的驱水防腐性

   一般普通钢片上喷洒人工海水后，在潮湿空气下会很快严重锈蚀。表3为驱水实验中普通钢样片在一定室温、湿度下的锈蚀变化情况，从结果看飞机结构防腐剂能够较明显地驱除吸附在钢样片上的人工海水并形成有效的连续防腐蚀涂层。实际上，在实验中可以明显见到随着飞机结构防腐剂的润湿铺展，人工海水收缩成球型而离开钢片表面的现象，对比的120#汽油铺展时现象却不明显。

3．3铝合金的环境防腐蚀探讨

   铝合金在大气中的腐蚀特点，主要是局部腐蚀。铝合金的电极电位很低，化学性质相当活泼，作为结构材料使用是由于在大气中形成的一层很薄的致密氧化膜钝化层保护了铝合金基材。在潮湿的大气环境中，当这种氧化膜钝化层被破坏时，在氧化膜被破坏的部位，由于水膜的存在，会生成白色的腐蚀产物A1(OH)3，同时在产物下面形成凹点或陷坑，而无法形成致密氧化膜，重新覆盖保护铝合金基材。这种水膜下的局部电化学腐蚀发展下去，会造成铝合金材料常见的穿孔(孔蚀)现象。实际上将一薄片打磨掉氧化膜的铝片，浸入自来水中一段时间后，可以清晰地观察到局部灰白色腐蚀产物。对于一般大气环境下，铝合金的腐蚀速率与铝合金表面所吸附水膜厚度的关系可用图3表示

   由图3中的区域a相当于铝合金表面吸附极薄的水膜层，这时不能发生明显的电化学腐蚀作用，已经开始的腐蚀会由于缺少电解溶液导致腐蚀扩散速率大大降低。区域b、c相当于存在可发生明显电化学腐蚀作用的水膜层厚度，此时腐蚀可以在铝合金氧化膜的破坏部位扩散。当水膜层厚度增加到区域d时，便相当于铝合金全浸在水中的腐蚀情况。





   图4为2024-T3铝合金样片在室温下不同湿度环境条件下腐蚀程度变化，从曲线A、B、C结果可看出，环境湿度越小，抑制铝合金样片腐蚀的作用越明显。铝合金表面吸附水膜层的厚度与环境的相对湿度有关，对应地，存在一个临界相对湿度。低于这个临界相对湿度下，即使铝表面已局部腐蚀，腐蚀也不会继续发展，进一步的实验结果表明铝合金的腐蚀临界湿度高于75％，也就说环境湿度控制在75％以下时，能够抑制铝合金腐蚀的扩展。水膜在铝合金表面上的形成主要有赖于两点一一表面吸附凝聚和毛细管凝聚。前者主要与相对湿度有关，后者则主要与铝合金表面的缝隙、裂纹、微孔等状态有关。图中曲线B、D实验条件的差别只是样片D经过了飞机结构防腐剂的浸涂处理，对比曲线可以看出，由于飞机结构防腐剂的存在，铝合金样片腐蚀速率有明显的降低。实际上，本文中所研制的飞机结构防腐剂所起的一个主要作用就在于能够有效地破坏和抑制铝合金表面吸附凝聚和毛细管凝聚水膜，使铝合金氧化膜的破坏部位附近的相对湿度低于发生腐蚀的临界相对湿度，从而达到确效地阻止和延缓飞机铝合金结构材料因潮湿大气环境而造成的腐蚀。

4．结论

   有效地控制铝合金结构材料腐蚀的方法是抑制减少材料表面水膜层的存在。试验表明，飞机结构防腐剂涂层的耐水性好坏能够较好地反映飞机结构防腐剂的防腐能力。本文中所研制的飞机结构防腐剂BT～0 16#、BT-042#在耐水性上达到了进口飞机结构防腐剂DN的性能，能够阻止和延缓飞机铝合金结构材料因潮湿大气环境而造成的腐蚀，有望在国内的老龄飞机维修维护中获得应用。

   参考文献：

[1]《材料保护》l996．12．P14

[2]《航空工程与维修》2001．1．P35

[3]United States Patent 4，655，958

[4]United States Patent 5，089，152

[5]飞机结构腐蚀疲劳学术研讨会论文集1995．P80

[6]《金属腐蚀学》P226