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铝使航空器底漆发生革命性换代

中国有色金属报2019/03/20 08:41:28

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铝道网】乘人汽车的外表都有一层相当厚的漆,粗略地可将这层漆分为底层与表层,表层又可以称为面漆层,底层紧贴覆盖件金属表面,主要是防止腐蚀,面漆主要功能是赋予汽车以鲜艳的诱人色彩。目前汽车覆盖件是用钢板铝合金板加工的,飞机的蒙皮则90%以上为铝合金,用复合材料制造的还不到10%。铝合金虽有高的抗腐蚀性能,但也必须涂漆保护,漆层也分为底层(漆)与表层(漆)。

工业界普遍认为铬酸盐底漆有很强的抗腐蚀性能,因而大多采用它作底漆,如美国海军F/A-18舰载机,空军C-130、C-5运输机和F-16战斗机,陆军H-60直升机等的底漆都含有六价铬,大家知道,六价铬可不是一个好东西,有强烈的致癌作用,对人类、各种动物和环境危害匪浅,特别对喷漆工与维护工作人员的危害很大。为此,美国国防部采办主管约翰·扬(John·Yang)2009年发布命令,要求军方采取有效措施,不用或少用含六价铬底漆。

美国海军空战中心接到指令后,立即命令飞机分部下属的材料工程部着手研发安全的新底漆,成功研发多种含铝的底漆。2012年美国海军获得2项高铝底漆发明专利授权。2016年美国海军与3N化学品公司签订小批量生产合同。截至2018年12月,据美国媒体称,高铝含量底漆已应用于1架陆军H-60直升机、1架航空航天局C-130运输机、2架海岸警卫队H-60直升机和海军各种支持装备与设施。

据美国国防系统信息分析中心发布的信息称,研发与生产高铝底漆必须打通三道瓶颈:应选用特殊铝合金作为底漆填料,它须有优异的抗腐蚀性能,再加上它有低的密度,使底漆厚度不会超过航空器允许的范围;对填料进行特殊表面处理,使填料和底漆的综合抗腐蚀性能得到进一步的提高;向高铝底漆中添加有效的无机缓蚀剂,进一步提高它的抗腐蚀性能,可作为铝的缓蚀剂的化学物质甚多,必须慎重筛选。

铝是一种对人类和环境无害的低密度轻金属,其密度约为2.7g/cm3,仅为铬密度7.14g/cm3的37.8%。与铬酸盐底漆相比较,高铝含量底漆的 大优点是不含致癌的六价铬,而且对电偶腐蚀、丝状腐蚀等有更强的抵抗力。因此,非常适合于取代铬酸盐底漆,而且由于其密度也比较小,作为航空器底漆更有明显优势。

美国海军现正在对这种新型高铝底漆作进一步的深入广泛试验研究和技术改进,追求具有更高防腐蚀性能的高铝底漆与更广泛的应用领域。他们认为高铝底漆有两大鲜明的优点:

一是提高飞行器可用性与延长使用期限,从而降低腐蚀导致的维护费。美国海军和海军陆战队飞机每年腐蚀造成的损失约34.3亿美元,大致占部维修费的28%;因腐蚀须进行维护检修的飞机每年的停飞时间约57d。试验表明,高铝底漆可在较大程度上提高航空器的抗腐蚀性能,大规模应用,无疑可降低腐蚀所致维护费、提高可用性与延长服役期限。

二是制造与维修人员工作环境大为改观。因高铝底漆对生物和环境友好,是一类绿色物质,大规模的应用,将显著改善制造喷漆工作人员和维护检修人员工作条件与环境。

底漆用的铝为铝粉。如果航空器都用高铝底漆,将不是一个小数,对扩大铝的应用将起一定推动作用。

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