防腐蚀 省经费

思成

数据表明，美国空军每年用于防腐蚀去腐蚀维修、维护的成本已经超过50亿美元。每架飞机每年因腐蚀花多达100万美元。腐蚀问题不仅涉及经济性问题，还严重危害飞机的飞行安全，已成为决定飞机寿命、保证技战术水平的关键因素之一。如果能从一开始就更好地了解一种材料的特性，就能实现智能维护，并最终在整个寿命周期中降低成本。

飞机新涂层应用前的腐蚀智能评估方法

飞机涂层是减缓腐蚀的重要手段。轻质、高性能及对环境友好是飞机涂层材料的发展方向。由于飞机制造商和其他企业越来越重视环保，所以他们强烈要求涂层制造商减少有致癌性的铬元素用量。

从2015年起，美国空军研究实验室的研究人员就在牵头研制能够与传统重铬酸钠密封剂性能相似的非铬材料。其环境安全飞机无铬底漆Aerocron 210电涂项目被列入2016年100个最创新的技术。

随着新涂层的实验室测试、室外环境暴露和飞机试验，性能差的涂层可以在早期被筛选掉，从而简化鉴定工作并减少与涂层测试相关的时间和成本。为了加快试验进度，美国空军研究实验室和空军腐蚀预防和控制办公室开发了一种新的腐蚀和涂层评估系统（以下简称CorRES）。

传统的飞机涂料测试不提供局部腐蚀过程的数据，然而这些数据对飞机结构来说是最大的风险。CorRES采用先进的、低成本的传感器和监测技术，结合多模态测量，采用模块化、开放式体系结构设计，以支持在整个腐蚀测试过程中对环境参数、腐蚀、涂层性能和材料残余强度进行连续的多模态传感检测。

该系统可以固化在专用设备中，也可以在笔记本电脑上运行。CorRES系统通过一套传感器套件，可以测量自由电子和电流腐蚀、涂层屏障性能以及环境对涂层材料的影响，为研究人员提供了一套比当前腐蚀测试系统更全面的数据。

CorRES系统组成及工作原理

CorRES系统由美国Luna创新公司开发，主要包括多传感器面板、温度传感器面板、接线盒、RS-485接口电缆及可选的电池模块、一台笔记本电脑（用作运行CorRES软件），以及一个单基站计算机。多传感器面板包括一个金互连探头，一个由AA7075-T6（UNS A97075）铝合金制作的探头，以及一个由AA7075-T6铝合金和316L型（UNS S31603）不锈钢制作的电镀腐蚀探头。

采用金互连探头传感器来测量涂层屏蔽和阻隔性能，利用铝合金探头测量工程合金的自由腐蚀速率，同时可利用电镀腐蚀探头来测量金属表面的电化学腐蚀程度，甚至可以测量外部环境对涂层腐蚀的影响等等。CorRES温度传感器面板包括用于测量表面温度的传感器，以及用于裸露或包覆条件下测试的电导传感器。温度传感器面板记录空气温度和相对湿度以及所有其他测量参数，并保存到用户计算机中。CorRES接线盒允许连接多达10个对接平台到单基站计算机。

CorRES系统的基本工作流程为：首先将对应传感器探头固定在测试设备的易腐蚀区和关键结构件上；打开CorRES软件，各个监测探头以无线多跳方式将测试数据汇总于笔记本电脑；电脑将数据通过RS-485接口电缆与基站内的协议转换器相连，数据进入基站有线网络。

诊断分析软件安装于基站服务器计算机上。软件接收前端监测点的测试数据，然后进行信息显示和分析诊断。通过软件系统，用户可以直观地看到想要监测的数据，通过观察图谱，能够正确分析例如温度变化、局部腐蚀程度以及涂层典型损伤及寿命评价等。经过各项数据处理后，就能得到关于涂层腐蚀的各项数据。

例如在腐蚀速率监测方面，在电镀腐蚀电极在使用环境下形成正负极，腐蚀电流在电极中进行传递，通过零电阻将各个电极中的电流进行测试，给出腐蚀电流，实现腐蚀速率的测试。同样，在涂层老化率监测方面，主要基于电化学交流阻抗法，将涂层涂覆在监测探头表面，对防腐蚀层体系施加不同频率的激励信号，根据电化学原理，就可以测试出防腐蚀层的电阻等电化学特性。测量获得的电荷转移或极化的阻力与被监控表面的腐蚀速率成正比，以此表征放腐蚀层的性能。

应用前景

CorRES平台不仅在空军，也可以用于工业界的其他领域，以更好地协助他们的涂层评估工作。用户包括美国领先的飞机制造商、合金制造商、涂料原材料制造商和英国国家物理实验室等。