飞机铝合金的一般腐蚀处理方法

毛小子 · 发表于 2015-5-31 11:35:57

铝合金的一般处理方法

•6.1.1纯铝的耐蚀性能
•    铝单质的化学性质虽然很活泼，但在空气中易与氧结合，在金属的表面形成一层致密的稳定的氧化铝薄膜(钝化膜)，可保护内层金属不再继续氧化，纯铝在大气中具有极好的耐蚀性能。但纯铝的强度相当低，只有45MPa，因此使用范围仅局限于飞机结构中受力不大的非结构件。

•6.1.2铝合金的耐蚀性能
•    飞机结构上使用的铝合金大致可以分为两种：可热处理强化的铝合金以及不可热处理强化的铝合金，下面对它的耐蚀性能分别作一介绍。
•1. 不可热处理强化的铝合金的耐蚀性能
（1）Al-Mn系合金（3000 系列）常用合金为 3A21，合金中锰为主要合金元素，具有较高的强度，良好的塑性和工艺性能。
•该类合金的缺点是在冷变形硬化状态下不能用于温度高于100℃的场合，原因是在该种条件下其对应力腐蚀开裂(SCC)的敏感性较高。
•（2）Al-Mg 系合金（5000 系列）由于主要合金元素镁的密度比铝还小，加上良好的焊接性能和抗震性能，所以这类合金在航空工业中得到了广泛的应用。
• 常用的有 5A02，5A03，5A06 等。在实际使用中，该材料具有单相固溶体组织，所以具有良好的耐蚀性能。但含镁量不宜过高，应控制在8％以内。
2.可热处理强化的铝合金的耐蚀性能这类铝合金可以通过热处理来产生沉淀强化的效果。其强度较高，又名硬铝合金，是航空上最为重要的结构件材料之一。主要包括：
（1）Al-Cu-Mg和 Al-Cu-Mn 系合金（2000 系列）

Al-Cu-Mg 系合金是可热处理强化铝合金中最重要的合金系列之一，飞机结构中使用最为广泛的该类合金为2024铝合金，这类合金的主要强化相为是 S(CuMgAl2)相，其次是θ(CuAl2)相，通常在T3 状态下使用，具有断裂韧性高，抗疲劳裂纹扩展能力强的特点，不过此时的抗蚀（晶间腐蚀）性能不够好，薄板一般包铝后使用，也可配合阳极化处理和阿洛丁化学处理进一步提高其耐蚀性能。2024 系列中目前最新的、性能最好的合金是2524，其韧性和抗疲劳性能均较 2024 有重大改进，已成功应用于 B777 客机。

•（2）Al-Zn-Mg-Cu系合金（7000 系列）
•Al-Zn-Mg-Cu系合金中最重要的是7075，在T6 状态下其强度最高，断裂韧性最低，耐蚀性能(尤其是抗晶间腐蚀和应力腐蚀的性能)较差，为了增强其耐蚀性能，需对其进行过时效处理，常见的有T73处理。
•7055 是目前铝合金中合金化程度最高，强度也是最高的铝合金。
• 近期研究成功的T77 处理工艺，使得该合金在高强度下仍能保持较高的断裂韧性和良好的抗应力腐蚀性能。该种合金已成功应用于B777 客机的主结构。

6.2 铝合金、镁合金等结构件的腐蚀清除步骤及安全注意事项

一、机体表面的准备工作

（1）彻底清洁机体表面
清除腐蚀首先要彻底清洁机体的表面，这是非常重要的一步。要将机体表面上的污垢、灰尘、排气管的残余物以及滑油、润滑脂沉积物等等全部清除掉。
（2）清除油漆保护层
为了检查漆层下面是否发生了腐蚀，必须先将漆层清除掉。

使用油漆清除剂清除漆层时应注意以下几个方面：
①使用不熟悉的油漆清除剂时，应先在与要清除漆层金属相类似的金属上进行试验，如果对金属没有产生有害的作用才能在机体表面上使用。
②必须用较厚的铝箔将不要清除漆层的部位遮盖住，防止油漆清除剂与这些部位接触。
③油漆清除剂对橡胶和合成橡胶都有侵蚀作用，必须对机轮轮胎、软管、密封剂等进行保护，防止油漆清除剂与它们接触。
④油漆清除剂对风挡和观察窗的透明塑料件有较强的侵蚀作用，清除机体表面漆层时必须严格按照要求对透明塑料件进行保护。
⑤油漆清除剂有毒，对人有害。因此使用时必须小心，不要将清除剂弄到皮肤上或眼睛里。一旦碰到，应立即用水冲洗，并找医生进行及时处理。

二、腐蚀的清除
  在机体表面被彻底清洗，底层可能发生腐蚀的漆层也被清除后，应全面检查以确定是否有腐蚀发生，一但发现腐蚀，首先要做的是将腐蚀产物全部彻底清除掉。

1. 铝合金腐蚀产物的清除
一旦发现铝合金产生腐蚀，应将腐蚀产物——灰色或白色粉末全部清除掉。采用的方法看腐蚀轻重而定。

轻微的腐蚀可以采用研磨剂或尼龙擦垫来清除，研磨剂中不能含有氯成分。

中等腐蚀可以采用铝棉或铝丝刷来清除，也可以采用尺寸小于500筛号的小玻璃珠对表面喷丸来清除凹陷处的腐蚀产物。不能使用钢丝棉或钢丝刷清除铝合金表面的腐蚀产物，因为钢材的微粒会留在铝合金中引起更严重的腐蚀。在用研磨剂、铝刷、喷丸等方法清除掉腐蚀产物之后，要用放大5-10倍的放大镜进行仔细检查，以确保所有腐蚀的痕迹都已被清除掉。

  对于已发生严重腐蚀的铝合金可以采用锉刀锉掉腐蚀产物，或浸沾铝氧化物对腐蚀部位进行打磨。在清除腐蚀产物操作时，应注意进行目视检查，争取在去掉最少材料的情况下，把所有腐蚀产物清除掉。清除后用5-10倍的放大镜仔细检查，看是否还残留腐蚀的痕迹，如果确定腐蚀产物已被彻底清除掉，就再多打磨掉2/1000 in的金属材料，这样做的目的是保证借助放大镜肉眼也观察不到的晶间裂纹的末梢也能被清除掉。
   腐蚀产物清除以后，先用280粒度，再用400粒度研磨纸将表面打磨光滑，用清洁剂溶液清洗，再用5%铬酸溶液进行中和处理。

注意：对于飞机结构表面的轻度腐蚀，采用打磨器等机械打磨方法是结构修理中最常用、最有效的腐蚀去除方法。彻底清除结构表面的腐蚀产物后，可能还需要去除部分未腐蚀区域的结构材料以确保结构件的耐久性。因为这样可以消除腐蚀引起的结构表面次应力以及结构表面的微裂纹。打磨清除结构表面的腐蚀后，如果结构表面粗糙度不满足要求，会降低结构修理的耐久性。粗糙的结构表面是应力集中源，在交变载荷作用下，粗糙的结构表面会加速疲劳裂纹的产生。打磨清除结构腐蚀之后，还可能会在结构表面形成凹坑。所以必须按照规定的斜率对这些凹坑进行打磨过渡，才不会导致结构表面产生较高的应力集中。

2. 镁合金腐蚀产物的清除
  因为镁合金非常活泼，清除镁合金腐蚀产物只能用非金属材料的硬毛刷或尼龙擦布，不能使用金属工具，否则金属颗粒残留在镁合金中会造成更大的损伤。对于深凹陷里的腐蚀产物可以用钢或硬质合金刀具、刮削工具来清除。不能使用金刚砂轮或金刚砂纸打磨，以防止电化学腐蚀。如果使用喷砂方法来清除镁合金的腐蚀产物，只能使用玻璃珠进行喷砂操作。

6.3 清除腐蚀产物的残留物质的方法介绍
  按照上述方法将腐蚀产物清除之后，应用5％浓度的铬酸溶液中和残留的腐蚀产物盐类，让溶液在清理腐蚀的表面至少停留5 min后，再用水将溶液冲掉，然后让表面彻底干燥，为表面的防腐处理作好准备。在铝合金表面涂阿洛丁（alodine）除了可以形成保护层之外，也有中和残留的腐蚀产物的作用。