TFHS-15硬膜缓蚀剂在直升机上的应用研究

鲁礼菊，曹瑶琴，孙祚东，陈 忱，邱 实

(1.中国特种飞行器研究所，湖北 荆门 448035；2.中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001 )

TFHS-15硬膜缓蚀剂在直升机上的应用研究

鲁礼菊1，曹瑶琴2，孙祚东1，陈 忱2，邱 实1

(1.中国特种飞行器研究所，湖北 荆门 448035；2.中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001 )

介绍了硬膜水置换型缓蚀剂的特点。根据直升机使用要求，对TFHS-15缓蚀剂的8项主要性能进行了测试,并进行了加速腐蚀试验和在直升机维护中的工程应用，验证了缓蚀剂的有效性。研究结果表明，缓蚀剂作为腐蚀预防的有效手段，可在直升机制造和维护中推广。

缓蚀剂；加速腐蚀试验；直升机

0 引言

经常在沿海地区服役的直升机腐蚀问题比较突出，究其原因，主要是沿海地区湿度大(75%～80%)，多海雾，大气中含盐量高，而且工业污染也加剧了腐蚀。直升机停放时，机体结构下部距地面或甲板较近，地面或甲板水蒸气蒸发凝结于结构表面，使结构表面长期处于潮湿环境，水、凝露和水蒸气进入非密封的连接缝隙处，从而造成严重腐蚀；直升机停留在甲板上时，大量的海水会溅到机体上；直升机在海面上悬停时，旋翼掀起的气流使周围的海水形成旋涡，海水呈雾状吸入发动机，并覆盖到机体表面，造成机体、发动机压气机叶片上附着大量的盐沉积物，致使结构、系统和电气设备严重腐蚀，直接影响飞行的安全性及系统的工作可靠性。另外，紧固连接区域、贴合面等部位受到振动及交变载荷的作用，紧固件易产生松动，引起防护涂层开裂，腐蚀介质可侵入到紧固件孔壁或结构缝隙内部，导致结构产生腐蚀损伤。如果紧固件与基体材料存在较高的电位差，会促进腐蚀的发展[1-2]。

针对这些造成腐蚀的原因，除了在结构设计时注意密封、防水、排水等措施外，国外在直升机制造和使用维护时，已经使用缓蚀剂增强结构的腐蚀防护能力，国内也已经开展了大量基础研究[3-5]，但尚未实现推广应用。

本项研究采用国内研制的TFHS-15新型硬膜水置换型缓蚀剂，在满足国外相关标准技术指标的基础上，针对直升机开展了专项性能测试，并进行了外场应用验证，为缓蚀剂在直升机制造、使用维护、维修中的工程应用提供技术支持。

1 硬膜水置换型缓蚀剂性能特点

缓蚀剂是一种可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物，目前应用较为普遍的缓蚀剂均是水置换型，这类缓蚀剂具有良好的渗透性和水置换性，能迅速渗透到飞机结构缝隙内部，将缝隙内及金属表面的水分置换到外部，使金属与水分隔离，同时在金属表面沉积上一层保护膜，有效延缓金属材料的腐蚀发生。

硬膜水置换型缓蚀剂具有较强的渗透性能和较好的耐久性，防护性能相当于轻型水置换型缓蚀剂和重型非水置换型缓蚀剂的双层体系，不仅大大减小了喷涂工作量，还避免了双层缓蚀剂体系对飞机增重过大的缺点。

2 根据直升机使用要求进行的性能测试

2.1 闪点

2.1.1 测试方法及要求

按照GB/T 208进行测试，要求闪点不低于45℃。

2.1.2 实测结果

实测闪点为50℃。

2.2 干燥时间

2.2.1 测试方法及要求

按照GB/T 1728进行干燥时间测试，表干时间应不大于3h，实干时间应不大于72h。

2.2.2 实测结果

实测3h达到表干，72h达到实干，满足性能要求。

2.3 耐低温性能

2.3.1 测试方法及要求

铝合金试片喷涂缓蚀剂并实干后，将试片置入低温箱，在-55℃±2℃下保持至少1h。试片从低温箱中取出的5min中之内，在试片膜层上划四条平行的相距大约3mm的划痕，长度大约25mm。然后再垂直于这四条划痕划四条相同的划痕。如果划痕格内的膜层剥落则应视为结合力不合格。距划痕边缘膜层剥离超过1.3mm则应视为剥落。

2.3.2 实测结果

实测膜层剥落宽度为0.6mm，满足性能要求。

2.4 耐高温性

2.4.1 测试方法及要求

铝合金试片喷涂缓蚀剂并实干后，将试片置入高温箱，在70℃±2℃下保持至少1h。试片从高温箱中取出的5min中之内，在试片膜层上划四条平行的相距大约3mm的划痕，长度大约25mm。然后再垂直于这四条划痕划四条相同的划痕。如果划痕格内的膜层剥落则应视为结合力不合格。距划痕边缘膜层剥离超过1.3mm则应视为剥落。

2.4.2 实测结果

实测膜层剥落宽度为0.6mm，满足性能要求。

2.5 对漆膜的影响

2.5.1 测试方法及要求

采用涂有直升机用底漆的试片，按照GB/T 9274(甲法)在缓蚀剂中浸泡72h，去除缓蚀剂后，按照GB/T 6739测试铅笔硬度。要求铅笔硬度不降低。

2.5.2 实测结果

漆膜铅笔硬度未降低，满足性能指标要求。

2.6 对密封剂的影响

2.6.1 测试方法及要求

将直升机用密封剂试验件，按照GB/T 9274(甲法)在缓蚀剂中浸泡48h后，按GB/T 528进行拉伸强度、拉伸伸长率试验。要求拉伸强度、拉伸伸长率不下降或满足密封剂性能指标要求。

2.6.2 实测结果

浸泡前：拉伸强度6.38MPa，断裂伸长率38%；浸泡后，试验件外观无变化，拉伸强度7.72MPa，断裂伸长率：42%。测试结果满足性能要求。

2.7 对厌氧胶的影响

2.7.1 测试方法及要求

将涂有直升机用厌氧胶的螺栓，按照GB/T 9274(甲法)浸泡48h后，按HB/ 5315测试破坏力矩。要求测试力矩不降低，或满足设计要求。

2.7.2 实测结果

浸泡前，破坏扭矩10.0N·m；浸泡后，试验件表面无变化，破坏扭矩为11.0N·m。满足性能指标要求。

2.8 对胶粘剂的影响

2.8.1 测试方法及要求

将采用直升机用胶粘剂粘接的铝合金试片，按照GB/T 9274(甲法)浸泡48h后，按照GB 7124进行剪切强度试验。要求剪切强度不降低或符合设计要求。

2.8.2 测试结果

浸泡前，拉伸剪切强度为6.0MPa，浸泡后，试验件表面无变化，拉伸剪切强度为6.2MPa。满足性能要求。

2.9 功能渗透性能

2.9.1 测试方法及要求

1) 采用6个喷涂底漆的铝合金试片及M6螺栓按图1进行组装，安装力矩340N·cm±15N·cm。

2) 将两条50mm×(12～14)mm×(3～5)mm的密封胶粘带贴到每个装配组合的一端并密封。

3) 将三个试片组合件支撑起来，密封区域在上部并与水平面保持10°角。

4) 取1.0mL检测缓蚀剂(为了检测方便，可以将染料加入缓蚀剂中，但浓度不要超过80mg/L)倒到每个组合件上由密封胶带所围成的区域内。

5) 24h后，用干净、干燥的干棉花团去除多余缓蚀剂。

6) 去除密封胶带后立即用干净的滤纸将配合表面的缓蚀剂擦掉，并拆除紧固件。

7) 打开每个组合件，用一个75mm×50mm透明的网络(共150cm2)测定每个配合表面被缓蚀剂润湿区域的百分数。

要求3个试片接合面被缓蚀剂浸润表面的平均面积不小于85%，任意单个试件接合面被缓蚀剂浸润表面的面积不小于80%。

2.9.2 测试结果

3个试件被缓蚀剂浸润表面的平均面积：95%，单个试件被缓蚀剂浸润表面的面积分别为：94%、95%、95%。

图1 功能渗透性试验示意图

3 实验室加速腐蚀验证试验

3.1 加速试验方法

采用加速试验环境谱进行评定试验可以明显缩短研究历程[6-8]。加速试验环境谱参照固定翼飞机内部结构加速试验环境谱编制，见图2。由湿热暴露试验、常温疲劳试验和酸性盐雾试验3个谱块组成。试验共进行5个周期。

图2 直升机内部结构防护层加速试验环境谱

3.2 试验件

分别采用2A12铝合金和30CrMnSiA结构钢材料制作典型连接件。为考察缓蚀剂本身的耐腐蚀性能，在试验件表面直接喷涂缓蚀剂，不采取其他表面防护措施。

3.3 加速试验结果分析

加速试验进行5个周期后，2A12铝合金和30CrMnSiA结构钢空白试验件出现了严重腐蚀，见图3、图4。尤其是结构钢试验件，表面腐蚀面积超过了90%。喷涂缓蚀剂的试验件，表面未出现腐蚀现象。试验表明，缓蚀剂应用于直升机内部结构，可延缓腐蚀发生，并对腐蚀的发展有明显的抑制作用。

图3 缓蚀剂在铝合金铆接件上的应用试验

图4 缓蚀剂在钢螺接件上的应用试验

4 在某型直升机典型结构部位上的应用

结合某型直升机维护工作，进行缓蚀剂在现役直升机上的工程试用，为缓蚀剂在直升机维修和在研飞机上的工程应用提供依据。根据某型直升机腐蚀普查结果，选取易腐蚀、难修理的舱底、浮筒的内部结构作为试用区，见图5。

图5 缓蚀剂在直升机上的应用

缓蚀剂在直升机上的局部试用从2014年8月开始，试用周期暂定为5年。经过多次对试用区域进行检查，重点是搭接及连接部位，目前缓蚀剂喷涂部位尚无腐蚀失效现象发生，后续将对应用部位继续进行跟踪观察。

5 结论

1)TFHS-15缓蚀剂性能满足直升机使用要求，可用于直升机结构连接部位的腐蚀防护。

2)TFHS-15缓蚀剂可有效延缓在海洋环境下服役直升机内部结构腐蚀的发生，并对腐蚀的发展具有明显的抑制作用，可有效提升直升机抗腐蚀品质。

[1] 王绍明，陈立庄，赵 勇.TA2钛合金与5083铝合金电偶腐蚀行为和连接工艺的研究[J]. 江苏科技大学学报,2012，26(2)：352-354.

[2]赵 旭，孔焕平，刘昌奎，等. 飞机水平安定面后梁中段裂纹原因分析,2013，8(4)：236-240.

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[5]孙祚东 李云仲.缓蚀剂及其在飞机上的应用[J].装备环境工程,2014，12(6)： 100-104.

[6]陈群志,孙祚东，等.典型飞机结构加速腐蚀试验方法研究[J].装备环境工程，2004，1(2)：13-17.

[7]王艳艳，舒 畅，李 超.自然环境谱转化为加速试验环境谱的方法[J].装备环境工程，2014，11(1)：34-38.

[8]苏景新，白 云，关庆丰，等.飞机蒙皮结构表面涂层失效的电化学阻抗分析[J]. 中国腐蚀与防护学报，2013，33(3)：251-256.

Application Research on TFHS-15 Hard Film Corrosion Inhibitor in Helicopters

LU Liju1, CAO Yaoqin2, SUN Zuodong1, CHEN Chen2, QIU Shi1

(1.Special Vehicle Research Institute of China，Jingmen 448035，China;2.China Helicopter Research and Development Institute, Jingdezhen 333001, China)

The characteristic of hard film water-displacing corrosion inhibitors was introduced.On the basis of requirements of helicopter application，eight main performances of TFHS-15 corrosion inhibitors were tested,and the validity of corrosion inhibitor was confirmed through accelerated corrosion tests and engineering applications on the helicopters maintenance. Results showed that applications of corrosion inhibitor in helicopter manufacture and maintenance as an effective means to prevent corrosion was valuable for popularization.

corrosion inhibitor；accelerated corrosion test；helicopter

2016-09-09

鲁礼菊(1964-)，女，湖南常德人，大学本科，研究员，研究方向：飞机结构设计和腐蚀防护与控制技术。

1673-1220(2016)04-021-04

V254.2；V250.4

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