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飞机蒙皮防护涂层对海洋大气环境的适应性研究

文档作者：舒畅。苏艳，吴龙益文档来源：中国兵器工业第五九研究所		点击数：	更新时间： 2022年10月24日
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。 ，
飞机蒙皮防护涂层对
海洋大气环境的适应性研究
舒畅。苏艳，吴龙益
(中国兵器工业第五九研究所，重庆400039)
[摘要] 为了评价飞机蒙皮防护涂层对海洋大气环境的适应性，选择飞机蒙皮常用的2种底漆和1种面漆，按
照3种方式喷涂在铝合金表面，研究了3种试样涂层在实验室模拟环境中的耐盐水、耐碱、耐湿热、耐温度冲击性
能，以及在海洋大气环境中的适应性。结果表明：2种底漆涂层的失效模式有较大差异，底漆B涂层对太阳辐射极
其敏感，失效模式为老化失效，底漆A涂层除老化失效外，还对水分和污染介质敏感，表现为附着力大幅下降；底漆
A+面漆的涂层对基体的防护性能较好，表现出良好的环境适应性。
[关键词] 防护涂层；飞机蒙皮；海洋大气环境；环境适应性；失效模式
[中图分类号]TG174．4 [文献标识码]B [文章编号]1001—1560(2010)12—0056—03
0 前言
海洋大气环境具有高温、高湿、高盐雾的特点，服
役于该环境的武器装备需有承受这种状况的能力¨’ 。
目前，常用于飞机蒙皮的几类涂料经盐雾试验考察合
格，但未在实际腐蚀环境中验证，对其在服役环境下的
适应性未进行系统研究。本工作选用飞机蒙皮常用的
2种底漆和1种面漆，按照3种方式喷涂在铝合金基体
表面，研究了涂层在实验室模拟环境中的耐盐水、耐
碱、耐湿热、耐温度冲击性能，以及在海洋大气环境中
的适应性。
1 试验
1．1 涂层制备
基体为2D12铝合金，尺寸200 mm×100 mm×3
mm，经无水乙醇或丙酮洗净，按照HB／Z 233—1993铝
及铝合金硫酸阳极氧化工艺进行硫酸阳极化处理，再
在24 h内喷涂底漆，室温干燥24 h左右，再喷涂面漆
或第2层底漆。
试样的3种喷涂方式见表1。
[收稿日期] 2010—07—18
[基金项目] 国防基础科研计划资助项目(D1020060943)
[通信作者] 舒畅(1982一)，硕士，工程师，主要从事装备
环境适应性研究，电话：023—68793811，
E·mail：shuchang-1982@ 163．com
表1 试样的3种喷涂方式
注：A为『 唏酸聚氯酯类底漆；I{J,j聚氯酯类腻漆； 漆为聚氯酯 光
磁漆
1．2 测试分析
将试样2／3面积浸人3．5％NaC1溶液中，(40±1)
℃腐蚀720 h，测试其耐盐水性能。
将试样2／3面积浸入0．5％NaOH溶液中，(25±
1)qC腐蚀720 h，测试其耐碱性能。
按照MIL—STD一810F(美军标)方法507．4测试
试样耐湿热性能，重复5个周期。
将试样在70 cI=保温1 h，再在一55℃ 保温1 h，重
复以上步骤3次，测试试样耐温度冲击性能。
按照GB／T 9276—1996涂层自然气候曝露试验方
法测试3种涂层在自然环境中对基体的防护效果，地
点为海南万宁，试验方式为海洋平台户外大气暴露，将
试样主受试面朝南、与水平面成45。安装在试样架上，
暴露2 a，每隔0．5 a测试1次。
用数码相机(1 000万像素)观察试样外观形貌。
涂层外观评级参照GB／T 1766色漆和清漆涂层老
化的评级方法执行。
用MiniTest 600型测厚仪测试涂层厚度。
偶秒
按照GB／T 5210—2006色漆和清漆拉开法附着力
试验测试涂层与基体的附着力。
用FTIR．NEXUS470型红外光谱仪分析涂层组织
结构。
2 结果与讨论
2．1 涂层外观及厚度
3种试样耐盐水、耐碱、耐湿热及耐温度冲击试验
后的外观变化见表2。从表2可知：3种试样耐湿热和
耐温度冲击性能较好；2号、3号试样耐盐水、耐碱腐蚀
性能较好，而1号试样对Cl一、水分、OH一等较敏感。
表2 3种试样耐盐水、耐碱、耐湿热及耐温度冲击
试验后的外观变化
试样 耐枯水 耐酸 耐湿热耐湍摩冲．{
I 2％ 帕1干j 现微小泡40％ln】f51⋯脱微小泡无变化 无变化
2 lj 厄变化 尤变化 允变化 尤变化
3 lj 尤变化 允变化 尤变化 无变化
3种试样在海洋大气中暴露2 a后的外观形貌见
图1，暴露过程中的外观评价见表3。图1中对比样为
未暴露且保存于干燥器中的试样。
■■■ (a)1号 (h)2号 f C)3号
1 3干叶 海洋人 【}1醛 2 a后的外观彤貌
表3 3种试样在海洋大气中暴露不同时间时的外观评价
变包粉化裂纹起泡K 《 锈脱落综合
价／ 价／ 坪价／ i'l~f#／ 价／ 评价／ 评价／评价／
级 级 级 绒 级 级 级 级
从图1和表3可以看出：1号试样涂层变色严重；3
号试样涂层失效严重，暴露于海洋大气1个月已达到
粉化5级，2 a后涂层已重度露底；2号试样由于涂有面
漆而失效较轻，户外大气暴露18个月后才开始出现粉
化现象，对环境具有良好的适应性。与耐盐水和耐碱
试验条件相比，海洋大气的温湿度以及cl一浓度等并不
严酷，只增加了太阳辐射的影响(万宁试验站户外太阳
辐射年均值为4．826×10 J／m )，对比分析可知太阳辐
射对3号试样涂层的影响很大。
表4为3种试样在海洋大气中暴露2 a的涂层厚
度变化。由表4可知：海洋大气中暴露2 a后，3号试
样涂层的厚度减少十分明显，若作为底漆用在装备外
表面且装备的使用环境为辐射较强的地区，一旦面漆
被破坏，底漆的防护功能不强；而I号试样涂层对太阳
辐射的敏感度相对较弱，适用于辐射较强的地区，或者
用于装备外表面，即使面漆被破坏，底漆对基材仍然具
有良好的防护功能。
表4 3种试样在海洋大气中暴露2 a的涂层厚度变化
2．2 涂层附着力
3种试样涂层在海洋大气暴露1 a和2 a时的附着
力和破坏形式见表5。
表5 3种试样涂层在海洋大气中暴露1 a和2 a时的
附着力和破坏形式
t(暴
)／a ’(附着)／ 破坏 ’(附着)／ 破坏 F(附营)／ 破坏
MPa 形式 M}’ I 形』℃ MI 肜式
63％ Y—1． 45％ 、一2． 1 8％ 、一1．
0 22 22 28
37％ Y一3 55％ 、一3 82％ 、一3
50％ 、．1． 5O％ 、一2． 65％ 、一1，
1 l6 19 27
50％ Y 一3 50％ 、一3 35％ 、一3
60％ Y—J．
2 l6 】O0％ 、 1 2O 26 l00％ 、一1
40％ l一2
注：Y．1表 试样最外层漆膜(底漆第2道歧 褒)内聚破坏：、_2 4
底漆第1道漆膜内聚破坏，对于2 试样即表，J；底漆内聚破坏；、．3表小
胶粘剂的内聚破坏．
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暴一
样试 一 号 2 3
移 《 ，
由表5可知：暴露2 a后，1号试样涂层的附着力
下降了27．3％ ，主要原因是水分渗透同基质发生反应，
2号试样涂层的附着力下降了9．1％ ，3号试样涂层下
降7．1％；海洋大气中暴露2 a后，1号、2号试样涂层附
着力虽有一定程度下降，但仍维持在15 MPa以上，对
基材仍有很好的防护作用；3号试样涂层附着力虽下降
较少，但涂层已经严重粉化，对基材的防护能力下降。
2．3 涂层组织结构
图2为3种试样涂层在海洋大气中暴露前后的
傅立叶红外光谱。从图2可以看出：3种试样涂层在
海洋大气中暴露前后的谱图均有一定的变化，涂层含
有的高分子结构遭到破坏；1号试样涂层暴露1 a后
谱图中胺C—N在1 070～1 200 cm 间的伸缩振动
峰、C：C在1 640 cm 和1 680 cm 左右的伸缩振动
峰、醚基一CO—C—CH 在1 450 cm 附近的不对称
变形振动峰以及一CH 在2 930 cm 左右的伸缩振动
吸收峰明显减弱，C=C断裂，涂层组分含有的高分子
链分解，暴露2 a后各官能团的特征峰基本消失，
1 720 cm 的羰基吸收峰和颜料峰相对比例下降，说
明涂层表面的成膜树脂开始老化降解_3 ；与1号试样
涂层相比，2号试样涂层暴露1 a后在1 450 cm 处
的醚基不对称变形振动峰以及在1 163 cm 左右的
醚基伸缩振动特征峰的减弱程度较小，暴露2 a后
C=O在1 720 cm。。左右的峰并未减弱，说明官能团
C=O的稳定性优于C—O—C，以羰基吸收峰的变化
作为涂层老化程度的表征，则2号试样涂层的老化程
度比1号试样涂层轻；3号试样涂层暴露1 a后除了颜
料峰外，其他特征峰全部消失，涂层已完全老化降解，
这与外观观测的结果一致。
4 000 3000 2 000 1 000 0 4 000 3000 2 000 l 000 0
／em— gr／cnl
(a)1号 (b)2号
4000 3 000 2 O00 1 000 0
／cm。。
(c)3号
罔2 3种试样涂层在海洋大气中暴露前后的傅立叶红外光谱
3 结论
(1)2种底漆涂层失效模式有较大差异。底漆A
涂层抗太阳辐射性能较为优越，但对水分和污染介质
敏感，失效模式为老化和黏附力下降的混合型失效，适
合用作装备、仪器外表面涂层的底漆；底漆B涂层对太
阳辐射敏感，失效模式为涂层老化失效，但其黏附力很
强，且耐介质腐蚀性能好，适合用作装备内环境涂层底
漆。
(2)底漆A+面漆的涂层对基体的防护性能较好，
具有良好的环境适应性。
[ 参考文 献 ]
[1] 韩德盛，李荻．LYI2铝合金在海洋大气环境下加速腐
蚀试验和外场暴露试验的相关性[J]．腐蚀与防护，
2008，29(3)：130～132．
[2] 杨森，李曙林．环境对军用飞机的影响及适应性对策
[J]．装备制造技术，2008(2)：49～51．
[3] 柯以侃，董慧茹．分析化学手册—— 光谱分析[K]．北
京：化学工业出版社，1998：928～1 116．
[编辑：郑霞]
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