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航空铝合金在线腐蚀监测方法研究· 孟琳1何业东1·张巍’姚红宇2谢明立2 (1．北京科技人学北京市腐蚀、瓣蚀与表面技术薰点实验室；中国民用航夺总局航空安全技术中心) 摘要： 根据航空锚含金LC4在矸：同浓度醋陵溶渡中电容的变化进行在线腐蚀临测。阳极化铝台金LC4枉醋酸溶液 中的电容变化可分为三个阶段，缓慢增长期，快速增长期和大幅振荡期。结合SEM截面观察结果，在缓慢增K期， 氧化膜致南耐蚀：在快速增长期，氧化膜变得疏松：人幅振荡期的出现标志着铝合金表面的阳极氧化膜已经被完全 腐蚀掉．综合辟1擞化铝台金LC4杠醋酸溶液中的电容变化规律和sEM截面观察结果町以进行腐蚀状况的在线评价。 该方法简单易行、设备投资和运行费用低，具有广阔的应用前景。另外．LC4铝合金在醋酸溶液中的介电损耗同电容 有着相似的变化规律，也可作为腐蚀在线监测的依据之一。 关鞠： 在线腐蚀监测：电容变化；介电损耗 前言 高强度铝台金由于具有强度高密度小等优点，广泛应用于航空、汽车、建筑、制造等领域，但 在使用环境中会发生各种腐蚀[1]。在航空领域，由于飞行环境恶劣、表面涂层损坏、运输生畜和海 鲜等货物会使航空铝台金产生腐蚀。此外各种偶然因素如水银外泄、化学品外溢、厕所和厨房污物 外泄、灭火器残留物等也可能造成直接或间接腐蚀[2，3]。随着我国在役飞机年龄的增长，航空销 合金的腐蚀问题越来越严重[4]，不仅给航空公．耐带来巨大经济损失，而且严重影响飞行安全。据资 料介绍，国际民航飞机用于腐蚀预防，控制与修理的费用要占到飞机总维修费用的一半以上[5] 腐蚀监、检测是预知腐蚀状态、确保飞行安全的有效方法，目前有多种方法用于在役飞机的腐 蚀监、检测f6．10]。目视法是当前飞机维修中最常用的方法，但这种方法只有当漆膜出现明显的鼓泡 和变色时才有效，且在很大程度上取决于操作者的知识和经验【ll】。声发射法、涡流法等无损探伤方 法的灵敏度受许多因素影响，且操作复杂、设备昂贵、难以进行精确的腐蚀评估[121。 近年来，电化学阻抗谱法(EIS)$于航空铝合金腐蚀评估国内外均有撤道【13，14】。但传统的EIS 大都是频域测量法，用于现场腐蚀评估主要存在两方面的问题：对于高阻体系，测量时间长，难以 获得完整谱图；对于一些不稳定体系。由于其自腐蚀电位的不断改变，无法满足EIS稳定、线性、因 果的测量条件，测量误差大。EIS也可采用时域测量法，由于时域测量法是一种暂态方法，可用于不 稳定体系的测量，减少或消除了体系自身变化引起的测量误差；但时域测量法的EIS谱图难以解析， 有多个等效电路与之对应[151，给腐蚀监测和评估带来困难。 奉文通过监测铝台金表面电容、介电损耗等参数的变化，实现航空铝合金腐蚀的在线监测和评 价。该方法简单易行、设备投资和运行费用低，具有广阔的应用前景。 基金项目：国家自然科学基金资助项目 1实验材料与方法 1．1实验材料 选用LC4铝合金作为试验材料，其化学成分见表l。 表l LC4铝合台化学成分(质量分数，％) 义 Cu Mg Mn Zn 其它 Al LC4 I 4-20 l 8．28 n2-o6 Crol—025余量 1．2试样的制鲁 1．2．1前处理 将试验材料切割成50ramX50ram×2．5mm的试样，打磨至600#，然后进行前处理： 1)． 碱浸蚀： NaOH5％ NaF4％ 温度： 50一60。C1—3min 2)．酸洗除灰： 15％(v)硝酸 室温浸渍l一3min 1．2．2阳极化处理 对前处理后的试样进行阳极化处理，工艺条件如下： 阳极化溶液成分：丙二酸259／L；草酸409／L；硫酸锰49／L 温度：10--300G 电流密度：3--4A／dm2 电压：40-50V 时间：25min 1．2．3制作阳极化膜表面的栅极 将六条长5cm的碳纤维材料按照纵向3条和横向3条交错排列，用导电胶均匀粘贴到阳极化膜 表面，以保证碳纤维之间导电，在碳纤维上接出导线作为一极， 在铝合金基体材料上接出导线作为另一极。将碳纤维与导线接 触处和基体与导线接触处用704硅胶或聚氨酯清漆封