龔雨荷，王榮祥，張博，陳逢榮，王才菀，陳荻云

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 511300）

引言

習近平總書記站在中華民族偉大復興的全局和戰(zhàn)略高度，對發(fā)展我國海洋事業(yè)、維護我國海洋權益作出重要指示。近年來，隨著我國“一帶一路”、“遠海防衛(wèi)”等國家戰(zhàn)略的發(fā)展，越來越多航空裝備被部署在南海、遠海等熱帶海洋大氣環(huán)境區(qū)域。與內(nèi)陸環(huán)境相比，航空裝備在南海、遠海地區(qū)服役時，面臨著高溫、高濕、高鹽霧、強太陽輻射等惡劣的環(huán)境特點。長期處于海水、鹽霧、高濕度環(huán)境中，如果不及時清洗，航空裝備表面會吸附、形成腐蝕電解質溶液，加速裝備腐蝕[1-3]。

近年來，我國飛機已經(jīng)開展常態(tài)化駐島輪訓，部分機型的年度故障率為25 %左右，高出內(nèi)陸同型號飛機一倍，在對某駐島飛機的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，短短30天所有該型號飛機普遍發(fā)生涂層開裂脫落、螺(鉚)釘生銹及復材老化等不同程度的腐蝕現(xiàn)象[4]。根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，2014～2018年期間，某型直升機參與護航任務，僅在一個任務周期后（約3個月），即發(fā)現(xiàn)在直升機底部蒙皮、緊固連接部位及發(fā)動機連接部位有大量的腐蝕現(xiàn)象，影響了航空裝備使用安全和國家形象[5]。據(jù)美國有關資料統(tǒng)計表明，美國軍用飛機現(xiàn)場故障中約50 %是由環(huán)境造成的。而在這50 %環(huán)境造成的故障中，溫度占40 %，振動占27 %，濕熱占19 %，沙塵占5 %，鹽霧占4 %，可見高溫、高濕、高鹽霧的南海海洋大氣環(huán)境對電子裝備的影響是不可忽視的破壞性因素，美國海軍F14飛機因為腐蝕問題，前起落架汽缸支柱上發(fā)生斷裂，導致一等事故，從而造成F14雄貓飛機全面停飛[6]。

針對上述問題，國內(nèi)北京航空材料研究院張曉云等對海洋環(huán)境下飛機維護的腐蝕預防及控制進行了研究，全面介紹了AHC-1、AHC-7等清洗劑的性能及用途，突出了清洗對飛機腐蝕控制的重大意義[7,8]。石志想，何衛(wèi)平等依據(jù)GJB 5974-200和7MIL-PRF-85570D兩個標準中的方法，對Delec，AHC-1，AHC-5，TFQX-1，Cee Bee 280，Calla Solve 120六種國內(nèi)常見的清洗劑進行對比分析，得出結論TFQX-1和 Calla Solve 120這兩種清洗劑清洗效果最佳[9]。陳群志等分析航空裝備在沿海地區(qū)使用面臨的腐蝕問題，突出了環(huán)境對飛機的影響，根據(jù)美軍飛機腐蝕防護對策與控制措施，為我國飛機在嚴酷環(huán)境下服役制定了相應的腐蝕防護對策與措施[10]。

本文選用有實際應用基礎的典型清洗劑產(chǎn)品（AHC-7水基清洗劑，TFQX-1水基清洗劑，TFQX-3溶劑清洗劑，RJ-1溶劑清洗劑），以清水清洗為對照，對其在南海海洋大氣環(huán)境下的清洗效果進行試驗評價，探索不同清洗劑和清洗周期對航空裝備關鍵材料腐蝕損傷的影響，優(yōu)選出清洗效果好的產(chǎn)品，更好地支撐航空裝備清洗保障工作。

1 試驗過程

1.1 試驗樣品

本文選用飛機機身、機翼通用鈑金件材料2A12鋁合金/III類薄膜硫酸陽極化/XMS1621環(huán)氧耐腐蝕底漆涂層件（以下簡稱2A12鋁合金涂層件）為試驗對象，樣品規(guī)格為75 mm*150 mm，樣品初始形貌如圖1所示。

圖1 試驗用2A12鋁合金涂層件

以西沙永興島試驗站為試驗地點，參考GJB 8893.2-2017《軍用裝備自然環(huán)境試驗方法 第2部分：戶外大氣自然環(huán)境試驗》，將2A12鋁合金涂層件放置在戶外暴露架上（暴露架見圖2），暴露時間為一年，以45天為周期清洗試驗件，清水清洗為對照組，考核AHC-7、TFQX-1、TFQX-3、RJ-1四種清洗劑的清洗效果，清洗劑噴涂情況如表1所示。

圖2 戶外暴露架

1.2 試驗及分析方法

1.2.1 腐蝕形貌

利用Nikon D800E單反相機拍攝試樣表面腐蝕產(chǎn)物的宏觀形貌。

1.2.2 電化學阻抗

利用電化學工作站，采用傳統(tǒng)的三電極體系。飽和甘汞電極為參比電極，20 mm×20 mm的Pt電極為輔助電極，測試試樣為工作電極，其工作面積為10 mm×10 mm。電化學阻抗測試擾動電壓為20 mV，掃描頻率范圍100 KHz ～ 0.01 Hz，測試樣品的電化學阻抗。

2 結果分析

2.1 清洗試驗結果

2.1.1 宏觀形貌

圖3為五種清洗方式下，2A12鋁合金涂層試樣初始宏觀形貌及西沙永興島戶外暴曬12、24個月的宏觀形貌。

2.2.1 電化學阻抗結果

文獻提出[11]，隨著戶外暴露時間增加，防護涂層出現(xiàn)缺陷，大量的電解質溶液通過涂層的缺陷到達金屬基體，并會使基體發(fā)生腐蝕反應，涂層的保護作用減弱。當涂層的阻抗值高于108Ω·cm2時，涂層對基體有較好的防護性能，當阻抗值低于106Ω·cm2時，涂層已經(jīng)失去了保護能力。圖4為五種清洗方式以45天為周期清洗2A12鋁合金涂層試樣，戶外暴露12、24個月的Nyquist圖譜，表2為其對應的0.01 Hz下電化學阻抗譜模值。

表2 2A12鋁合金涂層試樣西沙永興島戶外暴露12、24個月的低頻阻抗模值

圖4 2A12鋁合金涂層試樣西沙永興島戶外暴露12、24個月Nyquist圖

2.2 結果討論

從2.1清洗試驗結果可以看出，使用清水清洗和四種清洗劑以45天為清洗周期對2A12鋁合金涂層試樣進行清洗維護，在在西沙永興島戶外暴露24個月后，所有涂層試樣并沒有發(fā)生涂層鼓泡剝離粉化等現(xiàn)象，但涂層變色較為嚴重；所有清洗方式下涂層的低頻阻抗模值均高于10的7次方，具有良好的防護性能。水基清洗劑清洗的樣品低頻阻抗模值高于清水清洗的，溶劑型清洗劑清洗的樣品低頻阻抗模值均低于清水清洗，其中TFQX-1水基清洗劑在24個月時涂層低頻阻抗模值最高為1.37·108，清洗防護效果最為突出。

3 結論

本研究對2A12鋁合金涂層試樣進行西沙戶外自然暴露試驗，以清水清洗為對照，以45天為清洗周期，開展AHC-7水基清洗劑、TFQX-1水基清洗劑、TFQX-3溶劑型清洗劑、RJ-1溶劑型清洗劑四種清洗劑在熱帶海洋環(huán)境下的清洗效果研究工作，得出以下結論：

1）在經(jīng)過24個月的戶外暴露，除了涂層變色較為嚴重，所有涂層試樣并沒有發(fā)生涂層鼓泡剝離粉化等現(xiàn)象，清洗效果較為顯著。

2）所有清洗方式下涂層的低頻阻抗模值均高于10的7次方，涂層試樣在戶外暴露24個月后仍具有良好的防護性能。

3）溶劑型清洗劑

本次試驗，由于因其本身耐蝕性好，采用不同清洗劑最終清洗效果沒有明顯差距；在戶外暴露24個月后，對于涂層完好試樣的TFQX-1清洗劑表現(xiàn)出良好清洗效果，其清洗的涂層試樣低頻阻抗模值最高為1.37·108。因為本次試驗均為戶外暴露試驗，試樣表面未出現(xiàn)重油污等狀態(tài)，AHC-7作為水基清洗劑，能夠較好的對試樣進行清洗；

因為清洗劑本身對金屬基體或涂層帶有一定的腐蝕性，清洗頻率太高，不但不會使試樣腐蝕防護能力提升，甚至還會因為過清洗導致試樣涂層失效的更快。選擇適當延長清洗周期，不僅可以節(jié)約人力、物力等成本，也有助于提高清洗效率避免出現(xiàn)過清洗情況。