科学进步 浅谈飞机结构的表面保护 孔闻琦 （中国东方航空工程技术公司２００３３５） 飞机结构常用的铝合金在 般大气中耐腐蚀性能较好，但是在潮湿大 气中耐腐蚀性能下降。铝合金在潮湿大气中Ａｋｏ 保护膜发生水化作用， 变成水化氧化物，保护作用下降，因此耐腐蚀性能下降。在工业大气中由于 保护膜的破坏，耐腐性也会下降。因此，需要对飞机铝合金进行表面保护处 理。对飞机结构铝合金进行表面保护处理的方法很多，有喷漆，表面镀镍， 表面阳极化处理，涂阿洛丁修复和包覆纯铝等。这里主要介绍后面三种方 法。 铝合金的主要腐蚀形式有点蚀、晶问腐蚀、剥蚀和应力腐蚀。飞机结构 常用铝合金中，３系列和５系列等防锈铝合金对点蚀的抵抗能力较好。但 是２系列和７系列等硬铝和超硬铝合金对点蚀的抵抗能力较弱。对这些类 型的铝合金常用的保护处理就是包覆纯铝和进行阳极化处理。 包覆纯铝处理： 通常在硬铝和超硬铝合金等进行表面包覆纯铝，是在飞机生产厂家进 行，简称包铝处理。其目的就是利用覆盖在铝合金表面上的纯铝的钝化作 用，从而阻止腐蚀的进一步发生。其具体工艺方法为：用滚轧工艺将纯铝轧 制在飞机铝合金板表面，使得纯铝和铝合金紧密结合在一起，形成一个整 体。纯铝和氧气有较强的亲和力，很快与氧气发生作用，生成Ａ】 ｏ，保护 膜，这种薄膜不但有银灰色的光滑外表，而且具有保护性氧化膜的 ‘切特 点，保护铝合金不被氧化。但是对于７０７５的超硬铝合金，其外表面是包覆 含１％锌的铝锌合金，而不包覆纯铝，因为在电解液中，７０７５的电极电位比 纯铝还要低。这层纯铝的厚度通常是整块铝合金板厚度的３％到５％左右。 经过包铝处理的美国航空铝合金板通常在其表面喷有“ＡＬｃｈｄ”或“Ｃｌａｄ”的 黑色 攫字。 Ｃｈ蚰哪 ＩｉＩ№ ｃＩ｛岫 包铝处理工艺示意图 铝合金的表面阳极化处理： 对于无包铝层的２系列和７系列的硬铝和超硬铝合金，应进行表面阳 极化处理（Ａｎｏｄｉｚｉｎｇ），这种工艺方法是在铝合金表面生成氧化膜的方法的 ・种：也叫电解法；另一种生成氧化膜的方法是化学处理方法，也就是施用 阿洛丁（Ａ１ｏｄｉｎｅ）。铝合金经过表面阳极化处理后，其耐蚀性、硬度、耐磨性、 绝缘性、耐热性等均有大幅度提高。 对硬铝和超硬铝合金进行表面阳极化的方法主要有两种，一种是硫酸 阳极化处理，另一种是铬酸阳极化处理，但是采用铬酸阳极化处理时必须 经过试验确认其耐腐蚀性能与硫酸阳极化处理性能相同。对于一些疲劳性 能要求较高的零件，通常用铬酸阳极化处理。 铝合金表面阳极化处理的原理是：铝的阳极氧化一般在酸性电解液中 进行，通常以铝为阳极，碳棒为阴极。其中，把碳电极和铝合金零件都浸入 一定含量的酸性溶液槽中进行电解反应。在电解过程中，氧的阴离子与铝 ４２ 作用产生氧化膜。这种膜在初形成时不够细密，虽仃一一定电阻，但电解液中 的负氧离子仍能到达铝表面继续形成氧化膜。随着膜厚度增大，电阻也变 大，从而电解电流变小。这时，与电解液接触的外层氰化膜发生化学溶解。 当铝表面形成氧化物的速度逐渐与化学溶解的速度平衡时，这一氧化膜便 可达到这一电解参数下的最大厚度。铝的阳极氧化膜外层多孔，容易吸附 染料和有色物质，因而可进行染色，提高其装饰性。氧化膜再经沸水、高温 水蒸气封闭处理后，还能进一步提高其耐蚀性和耐磨性。其典型的硫酸阳 极化处理工艺参数如下：酸性槽溶液浓度为浓硫酸２２ｇ／１，在卜１ ５Ａ／ｄｉｎ！ 的直流强度下把零件浸渍于槽中１０—１５分钟，再在饱和重铬酸钾溶液中， 于９５—１００ｏＣ下浸渍５－２０分钟，然后水洗并干燥。 铝合金阳极化处理后，可进行重铬酸盐填充、沸水或高温水蒸气封闭 处理和着色处理等４种不同方法。通常无色阳极化生成的氧化膜是浅灰色 的，会再进行着色阳极化，生成不同颜色的氧化膜，作为零件的标志颜色。 阳极化生成的氧化膜是不导电的，如果要进行电路连接，必须将表面氧化 膜清除掉。阳极化膜有很高的防护性，厚度约为３￣１２微米，经过阳极化后 的零件尺寸稍微增大，同时对零件表面光洁度稍微有影响。需要特别注意 的是，在阳极化后需要就零件上残余的阳极化液体进行仔细的清除，否则 如果残留在零件缝隙中，会引起机体金属腐蚀。 铝合金的阿洛ｒ处理： 阿洛丁（Ａｌｏｄｉｎｅ）是美国化学涂料公司生产的一种涂料的商品名，用于 铝合金表面保护，在其表面形成一层从浅金色到棕黄色的转化膜；这一涂 层有极好的防腐蚀性能，而且能保证外面的涂料和塑料涂层有极好的粘着 力。通常用Ａｌｏｄｉｎｅｌ２００处理被切割或修锉过的修理件，用无色的Ａｌｏ— ｄｉｎｅｌＯ００处理无漆层包铝结构件，而涂有耐燃油底漆的铝合金用Ａｌｏ一 ￣ｎｅ６００处理。例如，波音飞机的一般结构使用阿洛丁１２００；外部，金属光面 使用阿洛丁１５００；燃料箱使用阿洛丁６００，因为这种耐燃油底漆与其他阿 洛丁不相容，其他类型阿洛丁会破坏油箱内的底漆。 对飞机铝合金材料进行涂覆阿洛丁的主要目的有： １）提高铝合金表面的防腐性能； ２）提高与漆层结合力； ３）可作为改变电导率的涂层。 阿洛丁处理的实施方法主要有三种：１）浸泡，将零件完全浸泡在溶液 里；２）喷涂，使用喷涂工具将溶液均匀地喷在零件表面；３）刷涂，零件局部 处理时使用。其中，刷涂是飞机结构修理中最常使用的方法。 采用阿洛丁处理航空铝合金结构表面之后，应目视检查形成的化学转 化层的质量，化学转化层应连续无缺损、无条纹、无粉状物、无划伤、无松弛 脱落等。由于阿洛丁溶液的种类和 机所用铝合金的种类都较多，所以使 用不同阿洛丁溶液对不同类型的铝合金结构进行处理，可能出现化学转化 层颜色不一致的情况。其中，阿洛丁１０００系列处理后的材料表面应保持原 色，包铝合金经阿洛丁６００处理后，表面也口Ｊ能保持原色。如果对化学转化 层有较高的防腐要求，可按ＢＡＣ ５７１９的规定，使用５％浓度的食盐溶液对 经阿洛丁处理过的航空铝合金结构表面的防腐效果进行检测。 飞机的结构的表面保护盒控制，对于色行安全起着至关莺要的作用。 因表面保护不当而导致的腐蚀所造成的飞机修理或停场，是制约航空公司 发展的重要因素，也是各大航空公司所需要避免的。一
