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飛機(jī)蒙皮防護(hù)涂層對(duì)海洋大氣環(huán)境的適應(yīng)性研究

文檔作者：舒暢。蘇艷，吳龍益文檔來源：中國兵器工業(yè)第五九研究所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年10月24日
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。 ，
飛機(jī)蒙皮防護(hù)涂層對(duì)
海洋大氣環(huán)境的適應(yīng)性研究
舒暢。蘇艷，吳龍益
(中國兵器工業(yè)第五九研究所，重慶400039)
[摘要] 為了評(píng)價(jià)飛機(jī)蒙皮防護(hù)涂層對(duì)海洋大氣環(huán)境的適應(yīng)性，選擇飛機(jī)蒙皮常用的2種底漆和1種面漆，按
照3種方式噴涂在鋁合金表面，研究了3種試樣涂層在實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境中的耐鹽水、耐堿、耐濕熱、耐溫度沖擊性
能，以及在海洋大氣環(huán)境中的適應(yīng)性。結(jié)果表明：2種底漆涂層的失效模式有較大差異，底漆B涂層對(duì)太陽輻射極
其敏感，失效模式為老化失效，底漆A涂層除老化失效外，還對(duì)水分和污染介質(zhì)敏感，表現(xiàn)為附著力大幅下降；底漆
A+面漆的涂層對(duì)基體的防護(hù)性能較好，表現(xiàn)出良好的環(huán)境適應(yīng)性。
[關(guān)鍵詞] 防護(hù)涂層；飛機(jī)蒙皮；海洋大氣環(huán)境；環(huán)境適應(yīng)性；失效模式
[中圖分類號(hào)]TG174．4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B [文章編號(hào)]1001—1560(2010)12—0056—03
0 前言
海洋大氣環(huán)境具有高溫、高濕、高鹽霧的特點(diǎn)，服
役于該環(huán)境的武器裝備需有承受這種狀況的能力¨’ 。
目前，常用于飛機(jī)蒙皮的幾類涂料經(jīng)鹽霧試驗(yàn)考察合
格，但未在實(shí)際腐蝕環(huán)境中驗(yàn)證，對(duì)其在服役環(huán)境下的
適應(yīng)性未進(jìn)行系統(tǒng)研究。本工作選用飛機(jī)蒙皮常用的
2種底漆和1種面漆，按照3種方式噴涂在鋁合金基體
表面，研究了涂層在實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境中的耐鹽水、耐
堿、耐濕熱、耐溫度沖擊性能，以及在海洋大氣環(huán)境中
的適應(yīng)性。
1 試驗(yàn)
1．1 涂層制備
基體為2D12鋁合金，尺寸200 mm×100 mm×3
mm，經(jīng)無水乙醇或丙酮洗凈，按照HB／Z 233—1993鋁
及鋁合金硫酸陽極氧化工藝進(jìn)行硫酸陽極化處理，再
在24 h內(nèi)噴涂底漆，室溫干燥24 h左右，再噴涂面漆
或第2層底漆。
試樣的3種噴涂方式見表1。
[收稿日期] 2010—07—18
[基金項(xiàng)目] 國防基礎(chǔ)科研計(jì)劃資助項(xiàng)目(D1020060943)
[通信作者] 舒暢(1982一)，碩士，工程師，主要從事裝備
環(huán)境適應(yīng)性研究，電話：023—68793811，
E·mail：shuchang-1982@ 163．com
表1 試樣的3種噴涂方式
注：A為『 唏酸聚氯酯類底漆；I{J,j聚氯酯類膩漆； 漆為聚氯酯 光
磁漆
1．2 測(cè)試分析
將試樣2／3面積浸人3．5％NaC1溶液中，(40±1)
℃腐蝕720 h，測(cè)試其耐鹽水性能。
將試樣2／3面積浸入0．5％NaOH溶液中，(25±
1)qC腐蝕720 h，測(cè)試其耐堿性能。
按照MIL—STD一810F(美軍標(biāo))方法507．4測(cè)試
試樣耐濕熱性能，重復(fù)5個(gè)周期。
將試樣在70 cI=保溫1 h，再在一55℃ 保溫1 h，重
復(fù)以上步驟3次，測(cè)試試樣耐溫度沖擊性能。
按照GB／T 9276—1996涂層自然氣候曝露試驗(yàn)方
法測(cè)試3種涂層在自然環(huán)境中對(duì)基體的防護(hù)效果，地
點(diǎn)為海南萬寧，試驗(yàn)方式為海洋平臺(tái)戶外大氣暴露，將
試樣主受試面朝南、與水平面成45。安裝在試樣架上，
暴露2 a，每隔0．5 a測(cè)試1次。
用數(shù)碼相機(jī)(1 000萬像素)觀察試樣外觀形貌。
涂層外觀評(píng)級(jí)參照GB／T 1766色漆和清漆涂層老
化的評(píng)級(jí)方法執(zhí)行。
用MiniTest 600型測(cè)厚儀測(cè)試涂層厚度。
偶秒
按照GB／T 5210—2006色漆和清漆拉開法附著力
試驗(yàn)測(cè)試涂層與基體的附著力。
用FTIR．NEXUS470型紅外光譜儀分析涂層組織
結(jié)構(gòu)。
2 結(jié)果與討論
2．1 涂層外觀及厚度
3種試樣耐鹽水、耐堿、耐濕熱及耐溫度沖擊試驗(yàn)
后的外觀變化見表2。從表2可知：3種試樣耐濕熱和
耐溫度沖擊性能較好；2號(hào)、3號(hào)試樣耐鹽水、耐堿腐蝕
性能較好，而1號(hào)試樣對(duì)Cl一、水分、OH一等較敏感。
表2 3種試樣耐鹽水、耐堿、耐濕熱及耐溫度沖擊
試驗(yàn)后的外觀變化
試樣 耐枯水 耐酸 耐濕熱耐湍摩沖．{
I 2％ 帕1干j 現(xiàn)微小泡40％ln】f51?脫微小泡無變化 無變化
2 lj 厄變化 尤變化 允變化 尤變化
3 lj 尤變化 允變化 尤變化 無變化
3種試樣在海洋大氣中暴露2 a后的外觀形貌見
圖1，暴露過程中的外觀評(píng)價(jià)見表3。圖1中對(duì)比樣為
未暴露且保存于干燥器中的試樣。
■■■ (a)1號(hào) (h)2號(hào) f C)3號(hào)
1 3干葉 海洋人 【}1醛 2 a后的外觀彤貌
表3 3種試樣在海洋大氣中暴露不同時(shí)間時(shí)的外觀評(píng)價(jià)
變包粉化裂紋起泡K 《 銹脫落綜合
價(jià)／ 價(jià)／ 坪價(jià)／ i'l~f#／ 價(jià)／ 評(píng)價(jià)／ 評(píng)價(jià)／評(píng)價(jià)／
級(jí) 級(jí) 級(jí) 絨 級(jí) 級(jí) 級(jí) 級(jí)
從圖1和表3可以看出：1號(hào)試樣涂層變色嚴(yán)重；3
號(hào)試樣涂層失效嚴(yán)重，暴露于海洋大氣1個(gè)月已達(dá)到
粉化5級(jí)，2 a后涂層已重度露底；2號(hào)試樣由于涂有面
漆而失效較輕，戶外大氣暴露18個(gè)月后才開始出現(xiàn)粉
化現(xiàn)象，對(duì)環(huán)境具有良好的適應(yīng)性。與耐鹽水和耐堿
試驗(yàn)條件相比，海洋大氣的溫濕度以及cl一濃度等并不
嚴(yán)酷，只增加了太陽輻射的影響(萬寧試驗(yàn)站戶外太陽
輻射年均值為4．826×10 J／m )，對(duì)比分析可知太陽輻
射對(duì)3號(hào)試樣涂層的影響很大。
表4為3種試樣在海洋大氣中暴露2 a的涂層厚
度變化。由表4可知：海洋大氣中暴露2 a后，3號(hào)試
樣涂層的厚度減少十分明顯，若作為底漆用在裝備外
表面且裝備的使用環(huán)境為輻射較強(qiáng)的地區(qū)，一旦面漆
被破壞，底漆的防護(hù)功能不強(qiáng)；而I號(hào)試樣涂層對(duì)太陽
輻射的敏感度相對(duì)較弱，適用于輻射較強(qiáng)的地區(qū)，或者
用于裝備外表面，即使面漆被破壞，底漆對(duì)基材仍然具
有良好的防護(hù)功能。
表4 3種試樣在海洋大氣中暴露2 a的涂層厚度變化
2．2 涂層附著力
3種試樣涂層在海洋大氣暴露1 a和2 a時(shí)的附著
力和破壞形式見表5。
表5 3種試樣涂層在海洋大氣中暴露1 a和2 a時(shí)的
附著力和破壞形式
t(暴
)／a ’(附著)／ 破壞 ’(附著)／ 破壞 F(附營)／ 破壞
MPa 形式 M}’ I 形』℃ MI 肜式
63％ Y—1． 45％ 、一2． 1 8％ 、一1．
0 22 22 28
37％ Y一3 55％ 、一3 82％ 、一3
50％ 、．1． 5O％ 、一2． 65％ 、一1，
1 l6 19 27
50％ Y 一3 50％ 、一3 35％ 、一3
60％ Y—J．
2 l6 】O0％ 、 1 2O 26 l00％ 、一1
40％ l一2
注：Y．1表 試樣最外層漆膜(底漆第2道歧 褒)內(nèi)聚破壞：、_2 4
底漆第1道漆膜內(nèi)聚破壞，對(duì)于2 試樣即表，J；底漆內(nèi)聚破壞；、．3表小
膠粘劑的內(nèi)聚破壞．
一川一
l二再一 一¨ ∞ 嘰 "
～O 0 O O O O 0 0 O
；j一
一
叭 6 2 7 6
一
鴕 m "
臻～
一
一
一剛一4 4 4 ¨ m 叭 6 7卯 2
暴一
樣試 一 號(hào) 2 3
移 《 ，
由表5可知：暴露2 a后，1號(hào)試樣涂層的附著力
下降了27．3％ ，主要原因是水分滲透同基質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，
2號(hào)試樣涂層的附著力下降了9．1％ ，3號(hào)試樣涂層下
降7．1％；海洋大氣中暴露2 a后，1號(hào)、2號(hào)試樣涂層附
著力雖有一定程度下降，但仍維持在15 MPa以上，對(duì)
基材仍有很好的防護(hù)作用；3號(hào)試樣涂層附著力雖下降
較少，但涂層已經(jīng)嚴(yán)重粉化，對(duì)基材的防護(hù)能力下降。
2．3 涂層組織結(jié)構(gòu)
圖2為3種試樣涂層在海洋大氣中暴露前后的
傅立葉紅外光譜。從圖2可以看出：3種試樣涂層在
海洋大氣中暴露前后的譜圖均有一定的變化，涂層含
有的高分子結(jié)構(gòu)遭到破壞；1號(hào)試樣涂層暴露1 a后
譜圖中胺C—N在1 070～1 200 cm 間的伸縮振動(dòng)
峰、C：C在1 640 cm 和1 680 cm 左右的伸縮振動(dòng)
峰、醚基一CO—C—CH 在1 450 cm 附近的不對(duì)稱
變形振動(dòng)峰以及一CH 在2 930 cm 左右的伸縮振動(dòng)
吸收峰明顯減弱，C=C斷裂，涂層組分含有的高分子
鏈分解，暴露2 a后各官能團(tuán)的特征峰基本消失，
1 720 cm 的羰基吸收峰和顏料峰相對(duì)比例下降，說
明涂層表面的成膜樹脂開始老化降解_3 ；與1號(hào)試樣
涂層相比，2號(hào)試樣涂層暴露1 a后在1 450 cm 處
的醚基不對(duì)稱變形振動(dòng)峰以及在1 163 cm 左右的
醚基伸縮振動(dòng)特征峰的減弱程度較小，暴露2 a后
C=O在1 720 cm。。左右的峰并未減弱，說明官能團(tuán)
C=O的穩(wěn)定性優(yōu)于C—O—C，以羰基吸收峰的變化
作為涂層老化程度的表征，則2號(hào)試樣涂層的老化程
度比1號(hào)試樣涂層輕；3號(hào)試樣涂層暴露1 a后除了顏
料峰外，其他特征峰全部消失，涂層已完全老化降解，
這與外觀觀測(cè)的結(jié)果一致。
4 000 3000 2 000 1 000 0 4 000 3000 2 000 l 000 0
／em— gr／cnl
(a)1號(hào) (b)2號(hào)
4000 3 000 2 O00 1 000 0
／cm。。
(c)3號(hào)
罔2 3種試樣涂層在海洋大氣中暴露前后的傅立葉紅外光譜
3 結(jié)論
(1)2種底漆涂層失效模式有較大差異。底漆A
涂層抗太陽輻射性能較為優(yōu)越，但對(duì)水分和污染介質(zhì)
敏感，失效模式為老化和黏附力下降的混合型失效，適
合用作裝備、儀器外表面涂層的底漆；底漆B涂層對(duì)太
陽輻射敏感，失效模式為涂層老化失效，但其黏附力很
強(qiáng)，且耐介質(zhì)腐蝕性能好，適合用作裝備內(nèi)環(huán)境涂層底
漆。
(2)底漆A+面漆的涂層對(duì)基體的防護(hù)性能較好，
具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。
[ 參考文 獻(xiàn) ]
[1] 韓德盛，李荻．LYI2鋁合金在海洋大氣環(huán)境下加速腐
蝕試驗(yàn)和外場(chǎng)暴露試驗(yàn)的相關(guān)性[J]．腐蝕與防護(hù)，
2008，29(3)：130～132．
[2] 楊森，李曙林．環(huán)境對(duì)軍用飛機(jī)的影響及適應(yīng)性對(duì)策
[J]．裝備制造技術(shù)，2008(2)：49～51．
[3] 柯以侃，董慧茹．分析化學(xué)手冊(cè)—— 光譜分析[K]．北
京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998：928～1 116．
[編輯：鄭霞]
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