航空材料与腐蚀1

第6章

航空器的腐蚀损伤航空器的腐蚀损伤是航空器最严重损伤形式之一。它危及着航空器的飞行平安。在使用寿命期内，用于维修结构腐蚀损伤的费用是相当高的。1整理课件腐蚀的危害性不仅仅表现在对金属自身的损害，还会引起工厂停产或者产品质量下降，严重的甚至造成灾难性事故：1967年，美国俄亥俄河上银桥倒塌，造成9人重伤，46人死亡。原因是铸造钢制眼杠由于应力腐蚀和疲劳腐蚀而断裂；2004年4月17日，重庆天原化工总厂氯气泄漏和爆炸事故,9人死亡失踪，15万居民被疏散，主要原因是因为2号氯冷凝器出现穿孔，从而造成氯气泄漏和爆炸.

2整理课件民航上也发生过数次由于腐蚀而引起的严重事故：1981年，一架波音737-200飞机，由于机身腐蚀引起结构破坏导致机毁人亡；一架波音747客机，由于发动机涡轮轮盘渡镍，降低了抗疲劳性能，引起断裂，击穿发动机着火，被迫返航.3整理课件6.1

金属的腐蚀机理6.1.1金属腐蚀的定义金属及其制品在生产和使用过程中，在周围环境因素的作用下，发生破坏变质，改变了原有的化学、物理、机械等特性，称为金属腐蚀。根据金属腐蚀过程，可以把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。4整理课件6.1.2化学腐蚀定义：化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反响而产生的损伤。在腐蚀过程中没有电流产生，腐蚀产物直接产生并覆盖在发生腐蚀的地方。5整理课件6.1.3电化学腐蚀一、原电池凡能将化学能转变为电能的装置称作原电池。它是由两个电极〔阴极和阳极〕和相应电解质溶液组成。6整理课件以下哪种说法是错误的？

A、化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反响而产生的损伤。B、化学腐蚀过程中有电流产生。C、高温会加速化学腐蚀。D、如果腐蚀产物很致密的话，能形成保护膜，减慢腐蚀速度，甚至使腐蚀停止下来。7整理课件8整理课件活泼的金属电位低，发生氧化反响〔失去电子〕，是阳极，被腐蚀。不活泼金属电位高，发生复原反响〔得到电子〕，是阴极，被保护。电极电位排序〔参考〕：KCaNaMgTiAlZnAl合金CdFeCoNiCrSnPbCuTi(生成氧化膜)HgNi(生成氧化膜)不锈钢AgPtAu9整理课件二、电化学腐蚀与腐蚀电池电化学腐蚀就是在金属上产生假设干原电池〔实际上是短路原电池，即称腐蚀电池〕，金属成为阳极，遭到溶解而发生腐蚀。10整理课件三、铜铝合金的电化学腐蚀11整理课件四、腐蚀电池分类根据组成腐蚀电池的大小，可以把腐蚀电池分为宏电池：用目视可分辨出阴、阳极的腐蚀电池微电池：不能用目视分辨出阴、阳极的腐蚀电池宏电池与微电池是相对而言，难以截然分开。

12整理课件五、发生电化腐蚀的条件

金属间存在电位差，即不同金属间或者金属的不同区域之间存在电极电位差值；有电解液。即具有电位差的金属共同处于电解液中；金属间相互接触。13整理课件电化学腐蚀过程中

A、有自由电子流动。 B、电流沿线路从电位低的金属流向电位高的金属。C、电位高的阳极被腐蚀。D、电位低的阴极被腐蚀。

14整理课件电化学腐蚀中

A、电位高的金属容易被腐蚀。

B、电位低的金属容易被腐蚀。 C、不需要存在电解质溶液。D、无论是否有电解质溶液存在，只要有电位差就会发生腐蚀。

15整理课件六、形成微电池的原因

〔1〕金属外表化学组成不均，夹杂有杂质。通常杂质为阴极，金属被腐蚀。〔2〕金属外表组织不均〔常由热处理造成〕。晶界为阳极，晶界被腐蚀。〔3〕金属外表生成氧化膜不均匀或氧化膜破裂。氧化膜为阴极，金属被腐蚀。〔4〕金属外表物理状态不均匀〔内应力和变形不同〕。变形大、内应力高的地方为阳极，易受到腐蚀。16整理课件金属电极电位的影响:电位差越大，腐蚀越容易进行；金属外表状态的影响：外表越脏或者粗糙，越容易吸附水分，在外表形成电解液，从而腐蚀速度增加；电解液成分的影响：一般来说，腐蚀速度随着电解液中酸、碱、盐的浓度增加而增大；温度的影响：温度越高，电解液中离子扩散速度越快，腐蚀速度也越快。七、影响电化学腐蚀速度的因素：17整理课件6.2腐蚀类型电偶腐蚀

牺牲性腐蚀

缝隙腐蚀

丝状腐蚀

点腐蚀

晶间腐蚀

剥层腐蚀

应力腐蚀

微生物腐蚀

水银腐蚀

化学剂腐蚀18整理课件6.2.1电偶腐蚀一、两种或两种以上的具有不同电位的金属相接触时产生的腐蚀称为电偶腐蚀。二、阴极越大、阳极越小，腐蚀速度越快；电位差越大，腐蚀速度越快。三、防腐措施1、阳极化〔电解法〕/化学处理〔阿罗丁〕/包镀层，生成致密氧化膜。2、涂底漆〔湿安装〕。3、绝缘处理〔垫聚乙烯胶带〕。19整理课件20整理课件托板螺帽周围铝合金板的电偶腐蚀21整理课件防腐举例1、

铝合金和钢紧固件〔1〕包铝；〔2〕孔壁用阿罗丁处理；〔3〕涂底漆；〔4〕湿安装。2、

镁合金和其它材料〔1〕涂底漆，至少各两道；〔2〕接触面之间夹一层聚乙烯压敏胶带。22整理课件金属电偶腐蚀

A、与两种相互接触金属之间的电位差无关。B、发生在电极电位相同的两种金属之间。C、与是否存在腐蚀介质无关。D、取决于两种相接触金属之间的电位差。23整理课件镀铬的钢零件,当镀层局部破坏后,Ａ、裸露的钢为阴极,镀铬层为阳极,镀层腐蚀。Ｂ、裸露的钢为阳极，镀铬层为阴极，钢件被腐蚀。Ｃ、裸露的钢为阴极，镀铬层为阳极，钢件被腐蚀。Ｄ、裸露的钢为阳极，镀铬层为阴极，镀层被腐蚀。24整理课件6.2.2牺牲性腐蚀为了保护基体金属，防止基体金属腐蚀，常通过滚压、电镀或喷涂等方法，在基体金属外表形成一层金属保护层。这层金属能起到隔离腐蚀介质的作用。如果这层金属保护薄膜的电位较低，在保护膜受到损伤时，遭到腐蚀的首先是金属保护薄膜。25整理课件26整理课件举例1、在铝合金〔2024〕上包覆纯铝〔1230〕层，那么这层包铝层相对于2024铝合金就是阳极。2、在合金钢上镀锌或镀镉，镀层就是阳极。但是，如果镀铬，镀层是阴极，合金钢是阳极。27整理课件镀镉的钢零件,当镀层局部破坏后，Ａ、裸露的钢零件为阴极，镀镉层为阳极，镀层被腐蚀。Ｂ、裸露的钢零件为阳极，镀镉层为阴极，镀层被腐蚀。Ｃ、裸露的钢零件为阴极，镀镉层为阳极，钢零件被腐蚀。Ｄ、裸露的钢零件为阳极，镀镉层为阴极，钢零件被腐蚀。28整理课件6.2.3缝隙腐蚀金属与金属或金属与非金属之间，由于存在特定的狭小缝隙，限制了与腐蚀有关物质〔如溶解氧等〕的扩散。从而形成以缝隙为阳极的〔氧〕浓差电池，使缝隙内金属发生强烈的局部腐蚀。这种腐蚀称为缝隙腐蚀。29整理课件缝隙腐蚀30整理课件腐蚀机理在0.025—0.1mm的缝隙处最易发生，缝隙内既有水分流入，又保持相对静止。缝隙腐蚀的前期以微电池的电化腐蚀为主导，呈均匀腐蚀型；而到后期形成宏电池腐蚀。缝内介质流动不畅和腐蚀产物的水解催化作用成了加快腐蚀速度的主要因素。控制或减缓缝隙腐蚀的有效方法是使用防腐剂，排除水分，并阻止水分再进入缝隙。

31整理课件32整理课件以下哪种说法正确？

A、易生成氧化膜或钝化层的金属容易产生缝隙腐蚀。B、易生成氧化膜或钝化层的金属不易产生缝隙腐蚀。C、缝隙越宽越容易产生缝隙腐蚀。 D、产生缝隙腐蚀，不需要缝隙中存在腐蚀介质。33整理课件6.2.4丝状腐蚀丝状腐蚀是一种特殊形式的缝隙腐蚀，多数情况发生在保护膜下面，又称膜下腐蚀或漆膜下腐蚀。腐蚀产物将漆膜拱起，呈现线丝状。这种腐蚀经常发生在紧固件的头部或蒙皮的边缘处。34整理课件35整理课件36整理课件腐蚀机理腐蚀初期，外表漆膜已破损的区域出现小的鼓泡，泡内由于腐蚀介质的作用而开始电化学腐蚀。腐蚀产物的增加使得漆膜和金属之间出现间隙，而间隙处的贫氧形成氧浓差电池，致使腐蚀不断向前扩展。漆膜破损并存在有氯一类的活化剂就会促生丝状腐蚀。影响丝状腐蚀的最主要因素是大气的相对湿度。当相对湿度高于65%时，才产生丝状腐蚀；相对湿度高于90%，腐蚀主要表现为漆膜鼓泡。随着湿度的增加，丝状腐蚀线条变宽。37整理课件38整理课件下面哪项特征不属于丝状腐蚀

A、铆钉头周围有黑圈，且在背气流方向有尾迹。

B、漆膜破损区有小鼓泡。C、紧固件孔周围呈现线丝状隆起。D、随湿度增加，丝状隆起的线条变宽。39整理课件6.2.5点腐蚀金属外表上产生的点状、小孔状的一种极为局部的腐蚀形态称为点腐蚀，或称为针孔腐蚀。结构修理中常将点腐蚀称为“麻坑〞。点腐蚀对结构的破坏性较大。它以腐蚀向材料厚度方向迅速扩展为特征。40整理课件41整理课件腐蚀机理当保护膜损伤后，这种腐蚀最易发生在晶粒边界、夹杂物或缺陷处。点腐蚀也是一种特殊形式的缝隙腐蚀，它只不过是在坑底具有较高的腐蚀速度而已。42整理课件6.2.6晶间腐蚀沿着晶粒边界或晶粒之间发生的选择性腐蚀称为晶间腐蚀〔或晶界腐蚀〕。金属发生晶间腐蚀之后，其外观可能没有明显变化，但原有的物理、机械性能几乎完全丧失，常常造成结构件突然破坏，晶间腐蚀有时会诱发应力腐蚀，所以危害性很大。43整理课件举例Al-Cu系铝合金〔如LY12，2024铝合金〕在时效硬化处理时，在晶间会沉淀出CuAl2，在晶粒边界形成贫铜区，电位最低。所以，腐蚀沿着晶界贫铜区进行，产生晶界腐蚀。44整理课件下面哪种腐蚀，构件外观可能没有明显变化？A、外表腐蚀。 B、摩振腐蚀。 C、丝状腐蚀。D、晶间腐蚀。45整理课件6.2.7剥层腐蚀剥层腐蚀是一种特定形式的晶间腐蚀。具有晶间腐蚀倾向的铝合金经过锻造、挤压、滚压或冲压后，晶粒变成宽长而扁平的形状，在一定的腐蚀环境中就容易产生剥层腐蚀。这种腐蚀多见于挤压型材，以Al-Cu-Mg系列合金发生剥层腐蚀最多。46整理课件47整理课件48整理课件检查剥层腐蚀发生后，有时可用肉眼发现，因为结构件外表有肿涨凸起迹象。如果紧固件头偏斜，头部拔出或破坏，可能是由于发生了剥层腐蚀。当剥层腐蚀较轻时，可用手指沿外表移动触摸，如果手感外表有鼓起现象，那么构件可能产生剥层腐蚀。49整理课件剥层腐蚀是哪种腐蚀的特殊形式？

A、外表腐蚀。 B、点状腐蚀。 C、晶间腐蚀。 D、摩振腐蚀。50整理课件6.2.8应力腐蚀发生应力腐蚀的条件：1、

有恒定的拉应力；2、

有腐蚀介质；3、

材料是对腐蚀敏感的合金。51整理课件52整理课件53整理课件应力腐蚀是

A、发生在受拉应力的纯金属中的一种腐蚀开裂。B、发生在受恒定拉应力作用的合金构件中的一种腐蚀开裂。C、发生在受压应力的纯金属中的一种腐蚀开裂。D、发生在受压应力作用的合金构件中的一种腐蚀开裂。

54整理课件关于应力腐蚀，下述哪个论点是错误的

A、应力腐蚀临界应力强度因子KISCC与材料和介质有关。B、通常，强度极限越高的材料，对应力腐蚀的敏感性越强。C、拉应力引起的应力强度因子低于KISCC，那么不发生应力腐蚀开裂。D、构件加工成型产生的剩余压应力，是产生应力腐蚀的主要应力。55整理课件6.2.9微生物腐蚀环境促使霉菌繁殖所产生的分泌物对构件的腐蚀称为微生物腐蚀。微生物腐蚀主要发生在结构油箱内，霉菌分泌物能破坏和穿透油箱铝合金结构保护层和密封胶，从而导致油箱渗漏，并破燃油管路、接头、活门座以及油滤等，还可能阻塞管路。56整理课件57整理课件58整理课件59整理课件防腐措施1、

在燃油里加微生物抑制剂；2、

对燃油箱按规定放沉淀；3、

严重时，放油、清洗、消毒。60整理课件6.2.10水银腐蚀水银泼溅以后，会迅速地、严重地腐蚀航空器结构。这种腐蚀是在铝合金外表出现灰白色粉状物或绒毛状物。水银在汞齐化过程中并没有消耗掉，后果严重。发现水银，一定要彻底去除。61整理课件水俣病：是汞引起的著名环境公害病，因1953年首先发现于日本熊本县水俣湾附近的渔村而得名。患者具有明显神经病症如突发性惊吓、两眼斜视、吞咽困难、阵发性抽搐、口腔张开而不能说话，有的小孩眯着眼睛发出狂笑，不能自已。病症严重的，可出现痉挛、麻痹、意识障碍等急性发作，并很快死亡。除人体受害外，动物如猫的中毒表现也引人注目，主要是集体向大海狂奔，即所谓狂猫跳海。62整理课件6.2.11化学剂腐蚀当航空器构件直接接触侵蚀性化学剂或受到这种化学剂蒸汽的作用时，都会产生化学剂腐蚀。航空器在以下几种情况可能发生化学剂腐蚀：〔1〕电瓶液。必须彻底中和并冲洗；〔2〕消毒剂、除臭剂、清洗剂或涂层去除剂的残留；〔3〕在货舱中，出的酸性或碱性化学剂；〔4〕液压油；〔5〕除冰雪化学剂；〔6〕厕所脏物泄漏；〔7〕有些灭火剂会对航空器产生化学剂腐蚀。63整理课件64整理课件6.3腐蚀产物的去除6.3.1必须及时彻底去除腐蚀产物〔1〕腐蚀产物是一种或多种多孔盐类，吸潮性较强，起加速腐蚀的作用。〔2〕如果没有去除所有腐蚀物，剩余腐蚀物将会继续腐蚀构件。

去除腐蚀产物后，要用10倍放大镜、渗透法或涡流法〔对于应力腐蚀情况〕检查是否还存在腐蚀产物，对于铝合金的严重腐蚀，还有再磨掉0.002in，确保没有晶界腐蚀。65整理课件66整理课件6.3.2机械方法去除腐蚀产物手工工具：砂纸、砂布、打磨垫、金属丝刷、毛刷、刮削器、锉刀等。动力工具：圆盘打磨器、砂轮和喷丸设备等。通常使用气动动力工具〔原因:这是因为去除腐蚀产物过程中所产生的粉尘导电，易使电动马达短路。〕。本卷须知：去除前要清洁、退漆，去除过程中不能使基体金属过热、不要过度打磨。67整理课件68整理课件喷丸是以金属弹丸，利用压缩空气或机械离心力为动力和摩擦力来除去金属锈蚀的方法。弹丸直径在0.2-2.5mm之间，压缩空气压力为0.2-0.6Mpa，喷流与外表角度为30度-90度左右。喷嘴系用T7或T8工具钢制成并淬火至硬度50-55HRC，每个喷嘴使用期限为15-20天。喷丸是用来去除厚度不小于2mm的或不要求保持准确尺寸及轮廓的中型、大型金属制品以及铸锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜。是外表涂(镀)覆前的一种清理方法。用喷丸进行外表处理，打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件外表〔无论抛丸或喷丸〕使金属基材产生变形，由于Fe3O4和Fe2O3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底去除油污。69整理课件一、铝合金铝合金的腐蚀产物是白色粉末。在去除腐蚀产物之前，如果该区域有油脂和污物，应先用脱脂棉蘸丙酮或二甲苯清洗干净；如果铝合金构件外表有漆层，应先用退漆剂将漆层去除干净并确定腐蚀损伤的范围。70整理课件退漆本卷须知：1、不退漆的地方要用铝胶带盖住，防止与退漆水偶然接触。2、选择适宜退漆水〔退漆前看本卷须知和使用说明，如用不熟悉的退漆水，必须先在类似金属上作试验证实没有明显的反响才行〕；3、不能让退漆水接触皮肤和眼睛；4、退漆水用刷子抹在外表〔厚厚地盖上〕使其仃留到漆起皱再用刮板刮掉，用热水冲净，一次不行再退一次。5、大面积退漆必须在室外，最好在荫凉地方，必须室内退漆时，注意通风。71整理课件去除方法〔1〕轻度腐蚀，用氧化铝砂纸或砂布打磨，用5—10倍的放大镜检查。〔2〕较严重腐蚀，用铝丝球或铝丝刷去除，用手提式喷丸机〔玻璃弹丸〕喷丸去除坑洞里的腐蚀。用5—10倍的放大镜检查(不能使用钢丝棉或钢丝刷去除铝合金构件的腐蚀产物)。〔3〕严重腐蚀，可使用带尖的硬质合金工具手工刮除，也可用细纹锉或砂轮、喷丸机去除。用5—10倍的放大镜检查无腐蚀产物后，再去除0.002in。72整理课件二、镁合金用硬鬃毛刷、喷丸机〔镁合金专用砂〕、非常硬的合金刀具等去除镁合金腐蚀产物。要确保没有其它金属粒残留在构件上。73整理课件三、钛合金腐蚀产物是白色或黑色的。用铝丝棉或不锈钢丝棉打磨，不能用动力工具〔钛合金粉尘易燃〕74整理课件四、合金钢对于拉伸强度到达1517MPa〔220000lbf/in2〕以上的合金钢，应当用砂纸打磨或喷丸去除腐蚀产物。不能使用动力工具和金属丝刷，以免合金钢构件外表过热，产生未回火马氏体或划伤外表。对于拉伸强度在1517MPa以下的合金钢，可用钢丝刷，并允许用手持的动力工具或喷丸方法去除腐蚀产物。但进给速度和动力工具转速应符合维修手册中的有关规定。如果不知道合金钢构件的热处理方式，要假定它的拉伸强度在1517MPa以上。75整理课件76整理课件五、不锈钢不锈钢