静电喷漆技术在某高级教练机上的应用

樊占鹏，李 梦，陈昱烨，贺泓博

（中国民航飞行学院，四川 广汉618307）

0 前言

静电喷漆技术经过多年的研究，已经逐步成熟，但是基于可靠性及安全性等方面的考虑，该项技术在航空器上面的应用研究进展较为缓慢。如果能够将静电喷漆技术大范围应用在航空器上，则能够极大地提高喷漆质量，保证航空器结构免遭腐蚀。进行本文通过分析某型高级教练机常见的漆层缺陷及静电喷漆技术的基本原理，提出了解决措施并进行了验证，对静电喷漆技术在航空器上面的推广应用有重要的参考意义。

1 某教练机缺陷及原因分析

我院目前有七架某型号高级教练机用于飞行训练，由于飞行速度较快再加上漆层老化等原因，导致对飞机的补漆工作量逐年上升。而在实际喷漆工作中，由于设备或技术的问题，会使喷漆后的飞机表面出现各种缺陷，这些缺陷轻则影响飞机美观，重则会影响飞行训练安全，有导致飞行事故的隐患，下面就一些常见的喷漆缺陷进行深入分析。

漆层脱落现象是指漆层干燥后，与飞机基体表面的附着力不够，导致漆层在外力作用下轻易脱落，如图1所示。漆层脱落不仅会严重影响飞机的美观，更会使机体表面丧失了第一道防线，使得机体结构的抗腐蚀能力大大下降。漆层脱落现象有以下两个方面：

一是，挥发时间不够，挥发时间会受喷涂温度、空气流通速度、稀释剂的选择等因素的影响，因此要根据实际的作业环境来控制好合理的参数。

二是，所用的喷枪喷嘴大小不合适，喷嘴太小会使得漆层厚度不足，干燥速度加快，使得漆层不牢固。喷嘴太大会使漆料分布不均匀，导致局部厚度差异较大，干燥速度会受到严重影响。见图1.

图1 漆层完全脱落的飞机部件

桔皮现象是漆层干燥后出现的常见缺陷，所谓桔皮现象是喷涂后漆膜不平整光滑，而呈桔子皮状的凹凸现象，如图2所示。桔皮现象对飞机表面的美观影响较小，但是却会严重影响飞机的气动升力，尤其是对气动敏感区域的影响尤为严重，会对飞行安全造成严重威胁。桔皮现象产生的原因如下：

（1）涂料流平性差，施工粘度大，或所用的漆中溶剂挥发太快，漆膜未展平已干燥固化。

（2）施工环境温度太高，风速太大造成漆中溶剂挥发太快，漆膜未展平已干燥固化。

（3）喷涂压力小，漆料雾化不好，或是喷距太远，行枪过快，或是喷嘴口径过大。

（4）喷涂量不足。

图2 飞机气动敏感区域的桔皮部位

2 静电喷漆技术的介绍

静电喷涂是根据电泳的物理现象，使雾化了的涂料微粒在直流高压电场中带上负电荷，并在静电场的作用下，定向地流向带正电荷的工件表面，中和沉积成一层均匀、附着牢固的薄膜的涂装方法[1]。

涂料中加入一定量的导电剂，在喷涂施工时，压缩空气吹出的涂料带电液滴在高压电场的作用下飞向阴极被涂件，并被牢固地吸附在被涂件上。喷涂现场观察证实这种吸附力非常强，带正电的涂料液滴可被吸附到喷涂件背面，而且静电喷涂现场附近地面油漆的溅落大为降低，这种情况在非静电喷涂中是不能达到的。因此静电吸附可有效地防止涂料逃逸，提高其利用率[2]。

3 解决措施及测试效果

3.1 解决措施

由于某高级教练机飞行速度较快，最大巡航速度可达720 km/h，因此对漆层表面质量要求较高。为此对以上主要缺陷进行了综合分析之后，结合静电喷漆技术的原理及特点，并辅以大量的试验，总结出了一套有效的解决措施，主要有以下几条：

（1）接地工作。静电喷漆前的接地工作主要分为两部分，一是设备接地柱与地面相连；二是飞机机体与地面相连，并且要确保连接线上无油漆及其它油污，以免影响接地效果，造成喷漆效果下降。

（2）机体表面的预处理工作。在飞机喷漆前，要求金属表面以及打磨褪漆表面，无灰尘、油污、水迹，特别是打磨褪漆表面要做到平整，避免人为因素使预处理不当造成底漆附着力降低或底漆出现桔皮现象。

（3）喷漆设备的调整。对于静电喷枪要认真检查维护，要求无漏气、漏漆，接地良好，喷嘴安装配合正确。在飞机喷漆前，要将静电喷枪的喷漆扇面调整到最佳程度，达到理想的雾化效果。

（4）底漆的要求。喷涂时底漆的厚度和均匀度要得到保证，如果出现偏差，就会在面漆上出现桔皮。底漆的干膜厚度必须满足15～25 μm的要求，行枪时静电喷枪与飞机表面距离应为40～50 cm，喷漆有50%的搭接重叠，整个喷漆过程中行枪速度要均匀、适中。

（5）底漆表面处理。对于有细小颗粒不平整的地方，用细砂纸或百洁布打磨，然后用压缩空气吹干净，再用粘布轻轻粘取表面灰尘。

（6）飞机使用喷三道面漆的工序，干膜厚度为50～75 μm，施工方法如下：

1）喷第一道时用“十”字交叉法喷涂，最大湿膜厚度为37 μm，从机头到机尾的走向以适中的行枪速度喷涂。只有第一道均匀的喷涂，才可以减少桔皮；

2）喷第二道与第一道的方法要求一样；

3）喷第三道时采用“纵向搭接”的喷涂方法，其行枪速度和湿膜厚度与第一道要求一样。最好用新调配的漆料喷涂第三道漆，以提高漆层的光泽度和减少桔皮；

4）每道喷漆间隔的时间对于减少桔皮也很重要，间隔时间要根据气温的高低来决定，一般是30～90 min左右。

3.2 测试效果

在采取以上措施后，将一件报废机翼作为喷漆样件来进行验证，该报废机翼与该型高级教练机机翼同等材质。

（1）采用划格法对漆层附着力进行了测试。在测试中观察脱落的十字交叉切割区的表面外观，发现切口的切缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落，如图3所示。

图3 对机翼样件进行划格法验证

（2）对样件表面进行目视检查。目测距离为45±5 cm，在220V50Hz40W的日光灯下，先在一个方向上检查表面漆层质量，之后再旋转90°复查一次。发现漆层表面质量较好，为发现桔皮、流挂等现象，如图4所示。

图4 对机翼样件进行目视法验证

4 结束语

首先，静电喷枪的配件要求。与一般空气式喷涂方式相比，静电喷枪是一种非常先进的喷涂形式。由于其喷头组件是塑料件，与有机溶剂在长期接触后，会出现喷头组件的老化，从而影响静电喷涂的效果。因此需要及时更换喷头组件，保证在喷漆时静电喷枪的雾化功能达到最佳。

再者，面漆的喷涂次数。面漆通常是喷两道就可以达到非常理想的效果。两道喷漆中间的间隔时间非常重要，而且间隔时间随着温度的变化有较大的差别。在喷第一道时要注意厚度不要太厚，不要急于一道就把底漆完全覆盖。第一道漆喷得是否均匀平滑非常重要，如果不均匀容易产生桔皮，在喷第二道时会将第一道的任何缺陷都反映出来。等到油漆仍有黏性但又不沾手时立即开始第二道面漆工作，具体时间间隔根据温度不同而不同（约30～90 min）。但应注意间隔时间不能太长，如果间隔时间太长会增加桔皮的产生，间隔时间太短又会产生垂流现象，这需要有一定的经验。第二道漆要比第一道漆稍厚，要喷得饱满但又不流挂。尽量避免桔皮产生。

近年来，静电喷涂的应用范围日益扩大，从大型的铁路客车、汽车、拖拉机，到小型的工件、玩具以及家用电器等行业，都可采用静电喷涂技术。如果能够将静电喷漆技术大范围地应用到高速飞机上来，相比传统的喷漆方式可极大地改善机体表面的漆层质量，保障飞行训练安全。