某海岛环境下典型机载设备防护涂层耐老化性试验研究

刘成臣，张洪彬，赵连红，金涛，王浩伟



某海岛环境下典型机载设备防护涂层耐老化性试验研究

刘成臣1，张洪彬2，赵连红1，金涛1，王浩伟1

（1.中国特种飞行器研究所 结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室，湖北 荆门 448035；2.工业和信息化部电子第五研究所，广州 440106）

目的研究某海岛环境下6类典型机载设备表面涂层的耐老化性能。方法在某海岛环境开展6类典型机载设备表面涂层的户外和棚下暴露试验，试验时间为3年，分别通过测试外观、光泽度、色差研究其老化特点。结果户外试验相比棚下试验，所有试验样品均表现出更加明显的性能退化，在光泽度变化方面，C1和C6变化最小，在色差变化方面，C4变化最小。结论在机载设备选用涂层材料时，注重光泽度优先选用C1和C6，注重保持颜色优选C4。

机载设备；涂层；海岛环境耐老化性能

飞机在海洋环境下服役时长期受高温、高湿、高盐环境的作用，涂层作为机载装备最重要的防护措施，对于机载装备的防腐蚀能力具有决定性的影响[1-5]。国内目前对于飞机蒙皮涂层的研究较多，机载设备涂层由于其基材及应用部位的特殊性，目前的研究数据不适合用于评价其环境适应性。随着我国飞机在南海布局，对机载设备的环境适应性提出了更高的要求[6-11]。在西沙海域环境开展6类典型机载设备表面基材及涂层的户外和棚下暴露试验，试验时间为3年，分别通过测试外观、光泽度、色差研究其老化特点，为机载设备涂层的选取提供支撑。

1 海洋环境暴露试验

1.1 试验件及试验件条件

涂层试样尺寸为：150 mm×75 mm×2 mm（见图1），其组分见表1。

图1 涂层试验件

该次试验选择西沙海域环境同时开展户外和棚下暴露试验，试验周期为3年。西沙海域的高温、高湿、高盐等恶劣环境是飞机在沿海服役环境面临的最严酷的挑战，能够真实反映设备表面基材及涂层在海洋腐蚀环境下的耐老化性能。

涂层试验样品按照GB/T 9276—1996 《涂层自然气候暴露试验方法》进行户外大气暴露试验和棚下试验[12]。户外大气暴露试验的样品在户外朝南与水平面45°角放置，无背板暴露。棚下试验样品放在具有百叶窗的半封闭试验棚下，平板试样垂直放置。

1.2 试验检测

涂层样品按3，4，6，12，18，24，30，36个月的试验周期进行取样。每次取样时，会对所取试样和暴露架上的其余试样进行拍照。完成拍照后，取回的涂层样品按照标准进行外观检查，检查项目包括失光、变色、粉化、裂纹、起泡、斑点、生锈、脱落等，具体的评级方法按照GB/T 1766—2002 《色漆和清漆涂层老化的评级方法》中的规定进行，测试设备清单见表2。

表1 涂层试验件组分

表2 测试设备清单

2 结果与讨论

36个月试验后，外观检测数据见表3，部分照片见图2和图3。

2.1 光泽度变化

户外样品的光泽变化如图4所示，在开展自然暴露试验过程中，户外涂层样品的光泽度不断下降，36个月后失光率均达到80%左右。这是由于在暴露试验过程中，由于光氧和热氧作用，涂层表面聚合物的化学键发生断裂，导致表面粗糙度变大，光泽度降低。部分样品（如C1，C2等）在暴露初期光泽度有所升高，这是由于暴露初期在光照、温度、湿度的周期作用下，涂层内应力重新分布，表面更加舒张，使得涂层更加平整，光泽度变大。由图5可知，棚下自然暴露试验过程中，涂层受到热氧作用，光泽度也不断下降，36个月后失光率30%左右，低于户外暴露试验结果，表明光照是影响涂层光泽度的关键因素。

对比图4和图5，在暴露试验前18个月，户外的涂层样品的光泽度下降速率和幅度很大，其中C2，C3，C5的失光率达80%以上，而棚下的涂层样品光泽度下降过程较缓，失光率为10%~20%。在暴露试验18个月后，户外涂层样品光泽度下降过程变缓，而棚下涂层样品的光泽度下降速度变大。这说明棚下涂层样品的热氧老化过程较缓，而户外涂层的光氧作用较强，并和热氧老化相互促进，在较短时间内可对涂层表面造成破坏。

表3 样品外观变化评级

a 初始

b 36个月

图2 C1试验件户外暴露前后照片

a 初始

b 36个月

图3 C2试验件户外暴露前后照片

图4 涂层样品户外暴露试验失光率变化

图5 涂层样品棚下暴露试验失光率变化

2.2 色差变化

涂层经过环境作用后表面聚合物发生降解，形成微孔，而水分可通过微孔渗透至涂层内部，导致涂层的颜色发生变化，故色差变化是涂层防护性能的重要指标。户外样品色差变化如图6所示，户外暴露试验过程中，涂层样品的色差不断增大。36个月后变色程度为：C2＞C1＞C5＞C6＞C3＞C4。棚下涂层样品的变色程度相比户外要小很多，36个月后变色程度为：C3＞C1＞C5＞C6＞C2＞C4，说明光照对于涂层的性能具有非常大的影响。

图6 涂层样品户外暴露试验色差变化

图7 涂层样品棚下暴露试验色差变化

3 结论

1）6类典型机载设备表面基材及涂层的户外和棚下暴露试验，试验时间为3年。分别通过测试外观、光泽度、色差研究其老化特点。户外试验相比棚下试验，所有试验样品均表现出更加明显的性能退化，在光泽度变化方面，C1和C6变化最小，在色差变化方面，C4变化最小。

2）在机载设备选用涂层材料时，注重光泽度优先选用C1和C6，注重保持颜色优选C4。

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Experimental Study on Aging Resistance of Protective Coatings for Typical Airborne Equipment in an Island Environment

LIU Cheng-chen1, ZHANG Hong-bin2, ZHAO Lian-hong1, JIN Tao1, WANG Hao-wei1

(1.Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Structural Corrosion Prevention and Control, China Special Vehicle Research Institute, Jingmen 448035, China; 2.China Electronic Product Reliability and Environmental Testing Institute, Guangzhou 440106, China)

Objective To study the aging resistance of surface coating of 6 types of typical airborne equipment in an island environment. Methods Outdoor and shed exposure tests for surface coating of 6 types of typical airborne equipment were carried out for 3 years in an island environment to research its aging characteristics by testing appearance, gloss and color. Results In the outdoor experiment, all the test samples showed more obvious degradation of performance, among which C1 and C6 were the best in outdoor and shedding, and C4 had the least change in color difference. Conclusion In selecting airborne equipment of surface coating, C1 and C6 should be preferred if glossiness is emphasized; C4 should be selected, if color is emphasized.

airborne equipment; coating; island environment; aging-resistance performance

10.7643/ issn.1672-9242.2017.09.005

TJ07；TG174.461

A

1672-9242(2017)09-0022-07

2017-03-14；

2017-03-20

刘成臣（1984—），男，湖北荆门人，硕士，高级工程师，主要研究方向为飞机结构抗腐蚀设计。