韩允，张莹颖，韦利军

（1.海装武汉局驻洛阳地区军事代表室，武汉 430064； 2.中国特种飞行器研究所 结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室，荆门 448035）

前言

异种金属连接部位失效是飞机结构腐蚀损伤的主要原因之一。大量的腐蚀案例证明，对异种金属连接部位进行密封防护工艺是有必要的（见图1）。

图1 飞机上的异种金属接触腐蚀案例

连接两种以上不同的部件通常使用异种金属连接，这种连接方式主要是受到电偶腐蚀的影响，电偶腐蚀发生在当不同金属相互接触或与电解质（如盐水）接触时，可通过金属接合处的腐蚀产物进行识别。例如，在水汽或盐类杂质存在的条件下，铆接于铝制面板上的不锈钢紧固件将形成电偶对。（见图2）如果采取防护工艺，将水汽杂质形成的电解液进行隔离，将直接阻断腐蚀的基本要素，抑制了腐蚀的产生。

图2 异种金属间电偶腐蚀的形成要素

文中为了模拟飞机异种金属连接结构，考虑到飞机结构的特性，选取了常用的三种紧固件与铝合金底板连接结构[1]，基于上述电偶腐蚀原理，采用了四类隔离防护工艺进行腐蚀阻断并进行了比较研究；研究中采用的加速环境谱为典型飞机的涂层试验谱块，可以很好的模拟飞机的服役和停放环境,研究方法及途径见图3。该项研究可为飞机异种金属连接密封提供一定的参考。

图3 技术途径及方法

1 试验材料及试验方法

1.1 异种金属连接试验件

试验件基体材料是飞机常用铝合金7050-T7451，表面处理为Al/Et.A.Cs，仅进行TB06-9底漆[2]涂层处理（摸拟飞机涂层装饰）[3]；不锈钢紧固件结构分三种，螺钉样件、钢丝螺套件、托板螺母件共23件试验件，各采用四个等级的密封防护工艺，I类钢丝螺套件试件示意图见图4。

图4 I类钢丝螺套件试件示意图

I类：基体底漆+紧固件裸材处理；

II类：基体底漆+紧固件裸材处理+TFHS15缓蚀剂；

III类：基体底漆+贴合面密封+紧固件湿装配及封包+HDY-S04-22；

IV类：基体底漆+贴合面密封+紧固件湿装配及封包+HDY-S04-22+TFHS15缓蚀剂。

1.2 密封工艺说明

1）贴合面密封指在结构与结构贴合面之间采用密封 剂或者胶膜消除结构与结构之间缝隙（图5），达到防止电解液积聚、预防和控制贴合面腐蚀（尤其是缝隙腐蚀）目的。

图5 贴合面密封示意图

2）填角密封主要用于承受较大集中载荷的接头/安装座边缘、水密/油密边界结构边缘以及需要进行贴合面密封但无法完成的贴合面边缘密封。

3）紧固件湿安装指在紧固件杆与结构孔壁贴合的整个表面涂上合适密封剂后，在密封剂的活性期内安装好紧固件，以便消除紧固件与结构贴合面之间缝隙。

4）紧固件封包指将紧固件的整个头部涂上适量密封剂以防止腐蚀的方法。

1.3 测试项目、方法

采用飞机典型涂层试样加速试验环境谱开展加速腐蚀试验[5]，包括湿热暴露、紫外线照射和盐雾试验，共循环3次，加速试验环境谱如图6所示。每一循环试验结束后，根据GB/T 1766-2008[6]，按涂层变色、粉化、开裂、起泡、生锈、剥落等指标评定试件修复涂层的损伤/失效程度[4]。

图6 涂层加速环境谱

2 试验结果分析

2.1 试验结果

参考GB/T 1766-2008[6]，判定1周期后的试验结果：涂层件外观较好，未出现明显腐蚀现象，光泽度和色差变化较小，光泽色差测量参考GB/T 11186[8]；试验件在2周期后的试验结果见表1、图7。

图7 连接件加速腐蚀2周期后腐蚀情况与原始件对比图

表1 连接件加速腐蚀试验2周期后检测结果

参考GB/T 1766-2008[6]，试验件在3周期后的试验结果见表2，腐蚀情况见图8～图10。

表2 连接件加速腐蚀试验3周期后检测结果

2.2 试验分析

密封是腐蚀防护的重要手段，对缝隙、异种材料连接等区域进行密封处理，可以达到隔离介质，预防腐蚀发生的效果。试验涉及了三种连接形式的紧固件结构，根据结果可作出如下分析：

1）未做密封处理的裸材紧固件易出现腐蚀现象，如图6中，仅2两周期加速腐蚀试验，所有I类试件上的紧固件均已严重腐蚀；而III类试验件在试验中表现良好，第3周期时仅有个别钉头封包不严实处出现腐蚀现象（见图8（c）、图9（c）、图10（e）），与密封工艺及熟练度有关。

图8 各类防护措施的螺钉连接件实验后腐蚀情况比较

图9 各类防护措施的钢丝螺套连接件实验后腐蚀情况比较

2）缓蚀剂是用以增强已有的防护体系，对于结构搭接有缝隙部位更为实用，对于未做密封处理的试验件，在喷涂缓蚀剂后，对腐蚀有明显的防护作用，II类试件第3周期开始出现腐蚀现象，相比直接裸露的试验件，其腐蚀现象较轻微（见图8（b）、图9（b）、图10（b））；而IV类试件，缓蚀剂的防腐蚀作用更为显著，直至第3周期仍未出现任何腐蚀现象（见图8（d）、图9（d）、图10（d）），即便有密封不到位的地方，缓蚀剂的喷涂恰能弥补缺陷。

图10 各类防护措施的托板螺母连接件试验后腐蚀情况比较

3 结论

飞机异种金属连接密封防护工艺应遵循以下几项说明：

1）除有特殊要求的，所有结构贴合面进行贴合面密封，对于不可拆卸贴合面用无铬缓释改性聚硫密封剂密封，并对贴合面边缘进行填角密封；对于需要经常拆卸贴合面用低粘附改性聚硫密封剂进行贴合面密封；

2）对于因特殊要求不能进行贴合面密封的边缘，要进行填角密封处理；

3）所有紧固件进行湿装配；所有非铝紧固件，以及无法进行贴合面密封的结构紧固件进行封包处理（位于飞机外表面的紧固件头部不做封包，做涂漆处理）。

4）在允许的情况下，零部件的关键部位推荐喷涂缓蚀剂，用以增强表面防护层效力。

总而言之，防护飞机异种金属连接的电偶腐蚀问题，不应该用单一的方法进行隔离。如仅提供漆层防护，或进行防腐蚀表面处理，这些是不够用的。目前我国飞机常采用整体喷漆处理防护，而连接处受到挤压碰伤，极易损伤漆层；部分海洋服役环境的飞机，提高防腐蚀能力，改进工艺，采用密封胶湿装配及封包，近几年逐渐普及；但经过本文试验证明，由于人为的因素，工艺往往存在不足，如果使用缓蚀剂进行补充防护，可以取得更好的阻断腐蚀效果。