表面技术在飞机结构修理中的应用

于林英

摘  要：在飞机服役时会受环境及应力作用影响，导致各构件出现腐蚀或损伤问题。由于腐蚀问题多发生于飞机结构表面，因此还需要在飞机生产及维修过程中着重关注表面技术的使用情况，从根本上提高飞机结构修理水平。本文就针对此，以表面技术在飞机结构修理中的应用重要性为切入点，提出飞机结构维修中的表面处理技术种类，阐述表面处理技术在飞机结构修理中的应用方向，以期为相关工作人员提供理论性帮助。

关键词：表面技术;飞机结构维修;应用

前言：

为从根本上降低飞机结构故障问题发生几率，避免腐蚀及损伤现象向构建内部空间扩展，如磨损结构表面中的疲劳裂缝由表面向结构内延伸等情况出现，还需要重点使用表面处理技术，对飞机结构磨损及腐蚀部位进行及时修复，使飞机始终处于安全飞行状态。

1、表面技术在飞机结构维修中的应用重要性

表面技术主要就是对构件表面进行预处理，配合使用涂覆、改性、处理及复合技术，改变固体金属材料以及非金属材料表面形貌、化学成分、组织结构及盈利状况，以获得所需的表面性能技术。在飞机结构维修期间运用表面技术对飞机表面进行修复处理，更有利于恢复飞机结构原功能特性，并使飞机表面具备比基体材料更加优越的性能，如耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性能等。

通过将表面技术高质高效应用在飞机结构维修工作中，可以有效修复飞机损伤结构表面，最大限度节约飞机表面结构维护中的能源及材料，确保日期表面结构与维护工作始终处于高质高效开展状态，为促进我国航天事业全面可靠发展奠定坚实基础基础。

2、飞机结构维修中表面技术种类

飞机结构维修技术主要包括表面涂覆、表面改性以及表面处理等。其中，表面涂覆主要就是在构件表面覆盖涂覆层，要求涂覆层材料成分、结构应力以及组织特性均需要依照构件实际要求配置，最大限度改善构根本性能。常见涂覆技术主要包括电化学中的电镀与电刷镀、化学液相沉积、气相沉积、热喷涂、堆焊、涂装、表面分子自组装技术;

表面改性主要就是改变构件基质材料化学成分，从而改善材料基本性能，不必再构件表面附加膜层。现有表面改性技术主要包括化学热处理、离子注入技术、转化膜技。

表面处理技术主要就是在不改变构件表面材质化学成分的前提下，对地质材料的组成结构以及应力进行优化，实现改善表面性能的根本目标。现有常见表面处理技术主要包括表面淬火热处理、表面变形处理、表面纳米加工技术等多种类型。由于应用在飞机结构维修工作中的表面处理技术种类较多，不同表面处理技术的应用方向及应用原理存在较大差异，本文仅选取几种常见表面处理技术概述：

第一，电刷镀表面处理技术。电刷镀处理技术主要就是在飞机结构表面处理工作中，借助专用直流电源中的负极连接方式作为刷镀阴极。在刷镀工作开展过程中，电镀笔应当以相对运动速度，在零件表面处移动，并保持适宜的压力值。在电镀比与被镀零件接触部位，镀液中的金属离子在电场力的作用下会扩散到零件表面，使表面处的原子被还原成金属原子，此些金属原子沉积晶层便形成了镀层结构。随着刷镀时间逐步延长，镀层厚度日渐增加，直至满足实际设计要求。相较于其他表面处理技术而言，电刷镀处理技术更加适用于磨损材料的修复中，镀层种类较多、沉积效率显著，实际性能更为优越;

第二，化学镀表面处理技术。化学镀表面处理技术不必通电，而是使用氧化还原原理，利用在还原剂内含有金属离子的溶液，将金属离子还原成金属，沉淀在各构件表面处，形成致密镀层结构。化学镀可以结合镀液种类，划分为化学镀银、化学镀镍、化学镀镍磷液等多种类型。化学镀表面处理技术的流程较为简便，生态环保性能更強。不仅如此，化学镀层轩辕，装饰性能较为良好，能够从根本上提升构件的耐腐蚀性，延长全寿命运行周期。从功能角度分析，化学镀技术能够进一步增强加工件的耐磨导电性能、润滑性能等，在飞机结构维修领域的应用覆盖面进一步扩大;

第三，阳极化处理技术。金属材料进入事宜的电解液可作为阳极，在表面处理时形成氧化膜，被称之为阳极化。金属材料在阳极处理后，能够从根本上提升自身的耐磨性能、爱腐蚀性能以及耐热性能等。阳极氧化电解液可以分为酸性电解液、碱性电解液以及非使用性电解液。其中，碱性电解液主要涉及硫酸、草酸磷酸等材料;

第四，热喷涂技术。热喷涂技术主要主要就是借助热源，将喷涂材料加热到融化或者半融化状态，并以一定速度喷射到经过预处理后的飞机构件表面基材处。在热喷涂技术使用过程中，也可从喷涂工艺角度划分成等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂以及爆炸喷涂等技术。热喷涂技术具有应用灵活性强、适用范围大、工艺加工及构件受热面积小、生产力更高等优势。现阶段热喷涂技术需要结合不同性能图层材料以及工艺方式灵活选取，满足热障、可磨耗封严、耐磨、导电绝缘层设置目标。热喷涂材料涵盖了大部分固体工程材料，如金属材料、金属合金材料、陶瓷材料、饲料产量以及其它复合材料等。

3、表面技术在飞机结构维修中的应用方向

3.1表面处理技术在飞机镁合金结构维修工作中的应用

在飞机制造领域镁合金表面防护技术应用过程中，可以使用化学氧化后涂漆手段。此种化学氧化膜较薄，在使用过程中容易出现划伤或磨损问题，导致结构表面遭受破坏。在现有表面处理工作开展时，也可以使用镁合金，表面仅电净、不活化的电刷镀方式，在镁合金零件表面开展刷镀层修复及保护工作。通过严格控制刷镀流程，从根本上提升镀层及镁合金之间的粘合力。在潮湿环境下，镁合金基层与镀层金属会形成原电池现象，导致电化学腐蚀较为明显。因此在开展电刷镀表面修复处理过程中，还需要镀层厚度达到指定要求，在镀层表面处刷涂油漆，确保刷图质量能够切实满足生产要求。

举例而言，在化学氧化层基础上配合使用一底漆、一面漆、三层防护修复技术。确保修复后的原位飞机镁合金质量符合实际生产要求，避免飞机零部件腐蚀问题进一步发展，最终引发飞机运行安全故障。

3.2表面处理技术在飞机铝合金结构维修中的应用

在铝及铝合金浸入酸液、碱性清洗液的情况下，氧化膜极容易被溶解。裸露出的金属基体与空气中的水及氧分接触，又发生氧化反应，从而导致铝合金表面及电镀难度进一步提升。为有效解决硬铝材料零件局部损伤后难以修复的问题，可以在飞机铝合金结构维修过程中配合使用电刷镀技术手段，制定出快速修复技术流程，应对修复后的铝合金零部件硬度、耐磨性、结合力等进行实验检测。借助电刷镀技术，可以进一步提升镀层结合性，实施流程较为简便，实际管控成本较低，与基体金属能够良好结合在一起，具有极高推广价值。

以飞机蒙皮结构维修为例，在蒙皮表面使用是铈转化膜表面改性技术，能够进一步增强氧化膜的耐磨性能。在最佳工艺条件下，配合使用铈盐氧化液制备转化膜，进一步增强蒙皮维修效果。

总结：总而言之，现有飞机结构维修工作的难度日渐提升，表面技术发展速度极快。随表面技术在飞机维修中的应用比重进一步扩大，还需要结合飞机结构维修重点，制定出专项可行的表面处理技术运维方案，积极推动新型表面技术实施，确保飞机结构修理工作能够始终保持高质高效开展状态。

参考文献：

[1]刘元海，邱实.飞机金属结构胶接修理前的原位表面处理技术研究[J].装备环境工程，2016，13（03）：134-139.

[2]张学军，武恒州，张登，张幸.飞机铝合金结构连接部位表面防护体系修理技术研究[J].装备环境工程，2015，12（06）：152-157.