表面技術在航天及飛機方面的應用

1、僅供參考學習個人收集整理表面技術在航天及飛機方面地地應用表面處理及復表面改性、表面技術是指表面經過預處理后，通過表面涂覆、組織 結構化學成分、合技術，改變固體金屬材料表面或非金屬材料表面地形貌、在E機結構維修過程中合理和應力狀況等，以獲得所需要地表面性能地技術運用 表面技術對E機結構表面進行修復，不僅可以恢復飛機結構原有地功能特抗腐蝕 如更高地耐磨性、性，還可以使飛機結構具有比基體材料更優(yōu)異地性能，表面技 術在飛機結構修理中研究和推廣，既可以有效修復飛機損性和耐高溫性有力地 推動飛機維修技術地乂可在節(jié)能、傷結構表面，節(jié)材方面發(fā)揮巨大作用，. 發(fā)展以整個航天領域地應用為例.實際上表面工程技術在整

2、個航天領域應用是非 常廣地.獲得地應用兒乎涵蓋了所有地表而匸程技術，大家都知道表而匸程技術 一般分為三大類：表面改性技術、薄膜技術，涂鍍層技術.首先說表面改性，大 家都知道，航天上用地最多是鋁合金，而鋁合金地陽極氧化處理最為廣泛，有瓷 質陽極化、有硫酸陽極化包括硫酸硬質陽極化和普通硫酸陽極化：黑色金屬地發(fā) 藍處理、化學熱處理方面有滲碳、滲氮等.薄膜技術航天上也應用了很多，特別 是在一些電子元器件上，PVD和CVD等都有應用.涂鍍層技術方面，首先從涂 料上來說，大家都看過航天火箭發(fā)射，整個火箭表面都是有保護涂料層地：像武 器系列，外表面還需要有三防或四防漆層；再有像電鍍應用也非常廣泛，有電鍍 銅

3、、電鍍操，電鑄銅工藝有重要用途，有些型號地發(fā)動機地噴管就是電鑄成型地； 像化學鍍用地也比較多，如化學鍍傑等；熱噴涂地應用非常廣泛，航天領域受熱 地地方比較多，所以熱障涂層應用最多，其至包括發(fā)動機地噴管內壁都要涂上熱 障涂層，還有機械動密封部位釆用等離子噴涂地陶瓷耐磨密封涂層.總之表面工 程技術在航天領域應用是非常廣泛地.而且往往是表面工程最先進地技術優(yōu)先用于航天領域，然后再逐漸擴展到其他民用領.b5E2RGbCAP飛機結構修理中常用地表面技術1/9個人收集整理僅供參考學習表面技術通常包括表面涂覆、表面改性和表面處理.表面涂覆是在基質材料表面 上制備涂覆層，涂覆層地材料成分、組織結構和應力按照需

4、要制備，達到改善性 能地LI地，包括：電化學沉積（電鍍和電刷鍍）、化學液相沉積（化學鍍）、氣相 沉積（物理氣相沉積一真空蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍，化學氣相沉積含等離子體 增強化學氣相沉積）、熱噴涂（火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂等）、堆焊、熱 浸涂、涂裝、分子自組裝等表面改性是通過改變基質材料地化學成分，達到改 善性能地口地，不附加膜層，包括：擴散滲入（化學熱處理）、離子注入、轉化 膜等表面處理是不改變表面材質地化學成分，只改變基質材料地組織結構及應 力，達到改善性能地LI地，不附加膜層，包括：表面淬火熱處理、表面變形. 山于表面技術包含許多內容，本處理（包括噴丸）以及表面納米加工技術等文僅 簡

5、單介紹4種在飛機維修中常用地表面技術 plEanqFDPw（1）電刷鍍技術.電刷鍍是將表面處理好地丄件與專用地直流電源地負極相連，作為刷鍍地陰極： 鍍筆與電源地正極連接，作為刷鍍地陽極刷鍍時，使包套中浸滿電鍍液地鍍筆 以一定地相對運動速度在被鍍零件表面上移動，并保持適當地壓力這樣，在鍍 筆與被鍍零件接觸地那些部分，鍍液中地金屬離子在電場力地作用下擴散到零件 表面,在表面獲得電子被還原成金屬原子，這些金屬原子沉積結晶就形成了鍍層. 隨著刷鍍時間地延長，鍍層逐漸增厚，直至達到需要地厚度，因此對于磨損地零 部件，電刷鍍修復技術顯得更有生命力該技術具有工藝簡單、鍍層種類多、沉 積快、性能優(yōu)良等特點.D

6、XDiTa9E3d（2）化學鍍技術.化學鍍是一種不需要通電，依據氧化還原反應原理，利用強還原劑在含有金屬離 子地溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成致密鍍層地方法. 化學鍍根據鍍液不同，常分為化學鍍銀、鍍銀、鍍銅、鍍鉆、鍍線磷液、鍍銀磷 硼液等化學鍍技術以其工藝簡便、節(jié)能、環(huán)保日益受到人們地關注化學鍍使用 范圍很廣、鍍層均勻、裝飾性好，在防護性能方面，能提高產品地耐蝕性和使用 壽命；在功能性方面，能提高加工件地耐磨導電性，潤滑性能等特殊功能，因而 成為全世界表面處理技術地一個新發(fā)展里程碑.RT5UDGT（3）陽極化處理技術.2/9個人收集整理僅供參考學習金屬材料浸入適當地電解質

7、溶液中作為陽極，通電處理使表面形成氧化膜，此過 程稱為陽極化金屬材料在經過陽極化處理后，其耐腐蝕性、硬度、耐磨性、耐 熱性等性能都大幅度提高陽極氧化地電解液可以分為酸性、堿性液以及非水溶 液，當前丄業(yè)上以酸性為主酸性電解液包括硫酸、鋸酸.草酸磷酸5PCZVD7HXA（4）熱噴涂技術.熱噴涂技術是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，并以一定地速度噴 射沉積到經過預處理地基體表面形成涂層地方法，圖1為熱噴涂過程示意圖熱 噴涂有多種匸藝方法，如等離子噴涂、電弧噴涂、火焰噴涂和爆炸噴涂等熱噴 涂技術具有匸藝靈活、適用范圍廣、基體與噴涂材料廣泛、工藝加工地工件受熱 較少、產生地應力變形小、生產效率

8、高等特點.JLBHmAlLgK他氣體與I.作介貞佈廿運勵ffli熱嘖徐過穆泳倉圈熱噴涂技術應用十分廣泛，選擇不同性能地涂層材料和不同地工藝方法，可制備 熱障、可磨耗封嚴、耐磨密封、抗高溫氧化、導電絕緣以及遠紅外輻射等功能涂 層涂層材料兒乎涉及到所有固態(tài)工程材料，包括金屬、金屬合金、陶瓷、金屬 陶瓷、塑料及其他地復合材料熱噴涂技術廣泛應用于航空航天、冶金、能源、 石油化工、機械制造、交通運輸、輕工機械以及生物工程等國民經濟各個領 上攵.XHAQX74J0X表面技術在飛機結構修理中地應用1在飛機鎂合金結構維修中地應用航空工業(yè)中使用地鎂合金地表面防護多采用化學氧化后涂漆地方法，這種表面 膜薄而軟，在

9、使用過程中很容易被劃傷、擦傷或磨損，從而導致表面局部損壞或 因此造成超差而不得不報廢、更換針對鎂合金特點，有研究者在試驗研究3/9 個人收集整理僅供參考學習基礎上總結出一套鎂合金表面只電凈、不活化地電刷鍍工藝，并應用該工藝對某 航空維修生產單位E機地鎂合金零部件表面實施了刷鍍層修復與保護.只要嚴格 控制刷鍍匸藝，就能保證鍍層與鎂合金基體間地結合力；同時，山于在潮濕環(huán) 境鎂金基體極易與鍍層金屬形成原電池，導致電化學腐蝕和明顯地選擇性腐蝕， 因而采用電刷鍍修復表面缺陷時，鍍層應達到足夠厚度，而且鍍后在表面刷上 g修復后刷鍍層質量完全能滿足生產使用要求，如釆用化學氧化層一底漆油漆 一面漆三層防腐修復

10、丄藝，原位修復飛機鎂合金零部件表面腐蝕，能有效地防止E機腐蝕地進一步發(fā)展，防止因腐蝕而引起地零部件失效，從而增加飛機返廠大 修地時間間隔這種工藝過程簡單、操作方便、成本低、效益高、修復質量可靠， 不但適用于E機鎂合金零部件腐蝕地修復，對其他設備鎂合金件腐蝕地修復也有 :S：.參考價值，有較強地實用性和通用性LDAYtRyKfE2在飛機鋁合金結構維修中地應用當鋁及鋁合金浸入酸性或堿性清洗液時，氧化膜很容易被溶解，露岀地金屬基體 乂很快被氧化，從而導致鋁合金表面電鍍困難，鋁及鋁合金鍍層結合力很差或難 以鍍上為解決飛機上碩鋁材料零件局部損傷后地修復難題，研究人員采用電刷 鍍技術在E機鋁合金零部件表面

11、樸 探討了快速修復地工藝流程及工藝規(guī)范，對 修復后零件地硬度、結地局部劃傷進行了修復合力和耐磨性進行了測定經表面 處理后，鍍層碩度625HV,刷鍍層磨損量為18. 5mg/h,新零件磨損量為23. 8 mg/h,鍍層結合力良好，無起皮、脫落現(xiàn)象飛機碩鋁構件表面劃傷地電刷鍍修復 匸藝流程簡單、操作方便、成本低，鍍層與基體金屬地結合強度高，鍍層質量滿 足性能要求，有較好地推廣價值為了改善鋁合金地性能，筆者采用化學鍍對鋁 合金表面進行了修沽圖2復，處理后地樣品具有更高地硬度和更強地抗腐蝕性 能是處理后地樣品地原子顯微鏡照片.4/9個人收集整理僅供參考學習0 I 2 J +0.00【翊1098.973

12、32 4/WNi-P合金的原子顯沁圖片河他們，有人對飛機蒙皮表面進行了肺轉化膜表面改性技術為提高飛機蒙皮地 維修質量通過檢測氧化膜地膜重和耐腐蝕性，初步確定了配方地上要成分和工 藝參數，采取正交試驗法，優(yōu)化了飾鹽改性溶液地配方在最佳工藝條件下，用 飾鹽氧化液制備地轉化膜地耐腐蝕能滿足飛機蒙皮維修地要求.直9地尾槳葉釆用全復合材料結構，但是在葉根套采用地是鋁合金材料山于葉 片在運行過程中頻繁做軸向往復運動，葉根套是一個極易磨損件葉根套地摩擦 部位采用硬質陽極化處理，但是山于硬質陽極化層中存在許多地微裂紋，致使硬 質陽極化地疲勞性能較差，容易剝落在修理地時候，有必要將硬質陽極化層改 為等離子噴鍍涂

13、層在噴涂之間也應對零件進行噴砂處理3在飛機鋼結構維修中地應用E機發(fā)動機架和作動筒等許多零部件地材料為30CrMnSiA,即飛機鋼在飛機地 使用過程中，其表面會出現(xiàn)劃傷、磨損、腐蝕、圧坑等現(xiàn)象，必須及時予以修復. 為此，有人研究了電刷鍍修復E機30CrMnSiA鋼件地工藝規(guī)范，解決了鋼制 電鍍修復易產生氫脆地難題E機上有許多同樣或類似地材料30CrMnSiA組成地 零件，采用電刷鍍技術修復，不僅工藝簡單、方便迅速、成本低，而且質量完全 能滿足要求綜合利用摩擦電噴鍍技術和n-A10 / Ni-W納米復合刷鍍技九迫飛 機鋼采用這種修理方法，表面修復層完全滿30CrMnSiA術也可以有效修復足修復 要

14、求，捉高了匕機作動筒等部件修復面地耐磨性能和鍍層結合強度，而且5/9 個人收集整理僅供參考學習耐蝕性能良好，同時也解決了氫脆問題.n-A10 / Ni-Cr鍍層也被用來修復飛機 鋼表面，有研究人員通過分析E機起落架作動筒內壁磨損失效地原因，采用 n-AlO / Ni-Cr復合刷鍍技術，對磨損部位進行修復，提高了鍍層與基體、鍍層 與工作層間地結合力修復層地硬度及耐磨性與原件相當，該修復方法簡單、可 tn.靠,節(jié)省了資源成本Zzz6ZB2LtkE機襟翼作動筒用于控制E機地升降動作，是重要地控制部件，而作動筒地活塞 則是其中地關鍵部件，111 ISCrNiWA高強度鋼制成，表面采用法蘭處理作過 程中

15、，活塞在高壓下作往復運動，活塞端部會被磨損或劃傷，如果超過規(guī)定地配 合間隙0.0250. 185mm時，會導致漏油，影響作動筒性能，威脅E行安全為解 決匕機襟翼作動筒磨損失效活塞地修復問題，可以采用電刷鍍線-鴇鍍層進行修 復研究人員通過對E機襟翼作動筒活塞失效原因地分析，提出了修復該零件地 新工藝，采用電刷鍍特殊門-W鍍層體系，提高了鍍層與基體、鍍層與工作層地 結合力當鍍層厚度為28Pm時，鍍層硬度達到705HV ；網格剝離試驗表明，鍍 層無脫落，附著力良好：彎曲試驗表明，鍍層無脫落：杯突高度為5.1mm：鍍層 磨損量為0. 118 mg /次,與基體（0. 119mg /次）耐磨損性相當釆用

16、這種匸藝心 可以獲得滿足修復磨損活塞要求地鍍層dvzn4在復合材料修理金屬結構中地應用隨著復合材料在飛機上地發(fā)展，E機上越來越多地采用粘結修理.E機金屬構件 受到損傷后，可以采用膠接地復合材料加強件能減緩或停止疲勞裂紋擴展， 替換山于腐蝕而耗蝕地結構區(qū)域，并從結構上增強小裕量或負裕量地區(qū)域為了 提高膠接地潤濕性和粘接力，以及疲勞壽命，結構件表面處理是膠粘貼修補前地 一個重要匸序表面處理好壞直接關系到膠貼地剪切強度（粘貼修補質量）和修 補結構地疲勞耐久性結構件表面處理需要用物理或化學地方法進行處理，增加 濕潤性和附著力，但是表面過于粗糙反而會降低膠接強度，因為在膠接過程中 容易留下氣孔,影響質量

17、.rqyn14ZNXI對于鋁合金結構件，陽極化表面處理可以清除鋁合金板表面原有地自然氧化膜， 而生成新地、均勻致密且適于粘接地氧化膜，因而可以導致較高地修補斷裂強度. 在外場進行表面處理時，可在鋁合金表面用砂紙打磨后再進行磷酸無箱陽極化處 理，可獲得較好地表面質量.波音公司1970年開發(fā)出磷酸陽極化作為粘6/9 個人收集整理僅供參考學習結前處理匸藝，使得鋁合金即使在高溫高濕地條件下，也能保持較高地粘結強度. 美國空軍已審查批準用于鋁結構膠接加強件地唯一耐久和可靠地表面技術是噴 砂（硅烷）處理和使用磷酸陽極化抑制系統(tǒng)（PACS）地磷酸陽極化.EmxgOc。結束語隨著飛機維修領域對維修質量與維修成

18、本地需求地提高，以及表面技術地E速發(fā) 展，表面技術在飛機維修中應用比重地將不斷擴大本文僅對當前兒種常用表面 技術在飛機結構中地應用進行了論述，還有很多新興地表面技術正在研究和推廣 中可以預見，表面技術地迅速發(fā)展，新興地表面技術地涌現(xiàn)，將有力推動E機 結構修理技術和水平地發(fā)展，并為航空領域帶來巨大地經濟效益SixE2yXPq5 參考文獻1 徐濱士.表面工程與維修.北京：機械工業(yè)出版社,1996.2 汪定江，夏成寶.航空維修表面工程學.北京：航空工業(yè)出版社，2006.3 董允.現(xiàn)代表面工程技術北京:機械工業(yè)出版1999.4 馬宗耀，費敬銀，楊延華.鎂合金表面電刷鍍修復工藝與應用.電鍍與精 飾，20

19、09,31 (2)： 43-44.5 羅湘燕，汪定江，揚蘋飛機鎂合金零部件表面腐蝕地原位修復工藝. 材料保護，2002, 32 (1)： 57-58 eewMyirQFL6 葛文軍，夏成寶，王東峰飛機硬鋁構件表面劃傷地電刷鍍快速修復. 材料保護，2009, 42 (8)： 61-63畑VU42VR*i-P合金研究.等.E機結構鋁合金直接化學鍍7秦文峰龍江，劉峰，表 面技術，2009,38 (5)：77-78y6v3ALoS898 夏成寶，呂伯平，汪定江，等飛機蒙皮表面飾轉化膜地制備與性能.材料 保護 2008, 41 ( 5 )： 79-80 M2ub6vSTnP9 葛文軍.飛機高合金鋼零件地

20、電刷鍍修復工藝.表面技術，2003, 32 (2)： 55-5610 馮春曉，涂明武，張學民飛機鋼表面修復新工藝研究.新技術新工藝 2009, (7 )： 120-122. o丫ujcfmucw7/9僅供參考學習個人收集整理Ni-Cr n-A12楊后川，夏成寶，葛文軍.飛機起落架作動筒內壁03 / 1157-58. )： 42 (7,復合電刷鍍修復.材料保護,2009euts8ZQVRd:(材料保護，夏丹12襟翼作動筒活塞地電刷鍍修復工藝.2006, 395)71-72.版權申明.本文部分內容，包括文字、圖片、以及設計等在網上 搜集整理版權為個人所有pictures, text, parts,

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