影响飞机蒙皮涂层性能与使用寿命的因素分析

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1、其他特种涂料影响飞机蒙皮涂层性能与使用寿命的因素分析作者：周如东，王李军，张荣伟，陆文明，陆梦南(中海油常州涂料化工研究院，江苏常州2130't8)摘要：本文简单介绍了飞机蒙皮及其涂层的发展概况。对光照辐射、化学介质．温变．介质磨损等影响飞机蒙皮涂层性能与使用寿命的因素进行了重点分析，并给出了应对的方法。关键词：飞机蒙皮；涂层：失效；分析O前言随着飞机服役年限的增加，飞机蒙皮材料的腐蚀问题已成为制约各国军用和民用飞机正常使用，引起飞行故障和灾难的一个重要因素。使用飞机蒙皮涂层来防止腐蚀是最为常用和经济的方法。因此，对影响飞机蒙

2、皮涂层性能与使用寿命的因素进行分析，能够有针对性地进行涂层的设计和选用，以更有效地保护飞．棚．。1飞机蒙皮及其涂层的发展概况飞机蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上，形成飞机气动力外形的维形构件。飞机蒙皮与骨架所构成的蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻，起到承受和传递气动载荷的作用。早期低速飞机的蒙皮是布质的，即用纺织品包裹在木质或金属框架上，并在此基础上涂覆一层不透水．不透气的薄膜以满足飞行的需要”1。随着飞机飞行速度、飞行高度及自身重量的增加，金属蒙皮完全取代了布质蒙皮。目前，常规飞机的蒙皮材料

3、主要采用高强铝、镁合金，某些高性能飞机采用钛合金或复合材料。对于以金属作为蒙皮材料的飞机而言，腐蚀损伤是飞机最严重的损伤形式之一，它严重威胁飞行安全。金属表面可以采用金属涂镀层、表面处理以及阴极保护等专业技术【2J违[行腐蚀防护，但都较为繁琐。为飞机蒙皮材料提供涂料保护层是一种简单而行之有效的方法。针对飞机防护的特殊要求，所提供涂层必须具有全面的防腐能力，较强的耐化学介质，耐水渗透能力，足够的喇磨性，柔韧性，耐候性，且附着力强。流平性好，色泽丰满美观等。然而，仅依靠一种涂料或单一涂层是难以满足该要求的，所以需要多种涂料，分层配

4、合，组成有效的飞机蒙皮涂层系统。目前，常规的飞机蒙皮涂层系统主要包括：蒙皮基材预处理层、底漆层、面漆层。基材表面预处理的功能主要是提高基材的防腐蚀能力以及基材与底漆层之间的结合力，表面处理的好坏将直接影响涂层的施工质量和使用性能。常用蒙皮材料预处理层的制备方法主要有：阳极氧化法、化学氧化法、磷化底漆法、聚合物防腐蚀膜法、溶胶一凝胶法等㈦。基材预处理完成之后需要进行底漆层的涂覆，底漆层以合适的基体树脂作为基础，通过颜填料的填充加大涂层的致密性来减缓腐蚀性介质的渗透，依靠功能颜料的物理和化学作用阻止基体材料的腐蚀。目前常用的底漆主

5、要有环氧底漆、聚氨酯底漆以及丙烯酸底漆。面漆层作为与外界环境直接接触的涂层，其主要作用是将飞机蒙皮材料与外部环境进行隔绝。常用的面漆主要有醇酸面漆、热塑性或热固性丙烯酸面漆．丙烯酸或聚酯聚氨酯面漆等，以丙烯酸或聚氨酯面漆最为常用。常用的飞机蒙皮涂层体系如表1，体系c是现代飞机蒙皮材料最为常用的涂层体系。本文将以该体系作为基础，对影响飞机蒙皮涂层性能与使用寿命的因素进行分析，并给出应对的方法。表1目前常用的飞机蒙皮涂层体系体系编号基材预处理层底漆层面漆层A低酸性洗涤底漆环氧繁胺底丙烯笔鬻氨酯E3高酸性洗涤底漆聚氨酯底漆聚氨酯面漆

6、c删ne一、200环氧繁胺底环菱三霪錾囊或2影响飞机蒙皮涂层性能与使用寿命的因素分析2010年4月成都◇◇◇139髑豳礴隧瀚溺嬲豳聪嘲髓麟黼瀚阁影响飞机蒙皮涂层性能与使用寿命的因素分析2．1飞机蒙皮涂层的一般失效行为飞机蒙皮涂层在外界环境因素的影响下会发生物理和化学的失效行为。物理失效是指涂层在环境介质和应力的作用下溶胀，导致涂层性能的下降。化学失效是指涂层在热、光、氧币O,fJd学介质作用下高分子链发生降解或重新错误交联等化学反应，导致涂层性能的下降HJ。飞机蒙皮涂层的失效过程具体表现为：粉化、变色、龟裂、起泡、涂层间及涂层

7、与基材间结合兔照辆辩．化学介晒．甜邂度．机剐淑体等l问豢的影响厂——————卜一嫠皮潦层它ZZZZ乙扯羧成树辩▲界面发生．腐蚀0潦穰勾肇柑问站台力I-降强度下降、涂层脱落等(见图1)。涂层的失效不仅严重影晌涂层的外观，而且还将导致涂层功能的丧失，造成巨大的经济损失，甚至会诱发重大事故。对影响飞机蒙皮涂层性能与使用寿命的因素进行细致而深八的分析，能为设计高性能、长寿命的涂层系统提供参考，能够有效地减缓涂层的失效，提高涂层的使用寿命。B涂鼷耪化．妻色，失光，产生缺陷庵材援艨蚀谨芝圃E涂馒脱落失艘图1涂层失效行为的示意图2．2影响飞

8、机蒙皮涂层性能与使用寿命的因素2．2．1光照辐射的影响飞机蒙皮涂层所受到的光照辐射具体而言是指日照光线中紫外光的辐射。由于飞机飞行时远离地面，其飞行时蒙皮表面所受的紫外光辐射强度大大高于停留在地面日寸所受的紫外光辐射强度。因此，光辐射是影响飞机蒙皮涂层性能与使用寿命的一个最重