鈦合金緊固件腐蝕控制方法與思路！

發(fā)布時間：2024-10-22 17:19:26 丨 瀏覽次數(shù)：

       如前所述，鈦合金就材料本身而言具有好的耐蝕性。但當(dāng)鈦合金做成幾何件(如緊固件等)或與其他金屬接觸或特殊的環(huán)境條件下，鈦合金自身或?qū)εc之偶對的金屬的腐蝕就可能發(fā)生。

1、縫隙腐蝕及控制

       縫隙腐蝕的主要因素可概括為三個方面，即材料、接觸和環(huán)境，因而控制這類腐蝕的根本措施也要從這三個方面著手。首先應(yīng)合理地選擇材料，適當(dāng)?shù)刈鞅砻娓男耘c表面涂覆層處理，以降低或消除接觸腐蝕的接觸因素。在緊固件配合的設(shè)計上要盡量減少和避免異種材料的接觸，必須接觸的也要進(jìn)行隔離處理。隔離處理時要注意保證緊密的配合，盡量避免縫隙的形成。在環(huán)境因素方面要避免潮濕、水蒸氣、鹽霧環(huán)境，加強(qiáng)通風(fēng)，另外還可以通過密封膠或密封漆將緊固件與工作環(huán)境隔離。

2、電偶腐蝕及控制

       (1)采用合理的鍍層 采用電鍍等方法對材料表面進(jìn)行改性，使相接觸的材料具有相近的電位，從而降低金屬間的電偶電流，可有效地防止電偶腐蝕。

       (2)陽極氧化或化學(xué)轉(zhuǎn)化處理鈦合金陽極氧化后，膜層電阻增大，接觸電阻增加，則降低了電偶效應(yīng)。研究表明，鈦合金TC2陽極化可以有效地降低與30CrMnSiA的電偶電流。

當(dāng)鈦合金與其他材料偶對時，鈦合金經(jīng)陽極氧化處理與無陽極化膜的鈦合金相比，其電偶腐蝕速度可降低約一個數(shù)量級。

       (3)涂漆或涂膠 涂覆化學(xué)覆蓋層最好配合涂漆或涂膠，或者二者同時使用，以將接觸件絕緣、封閉，從而有效地消除由于接觸而造成的電偶腐蝕。用環(huán)氧鋅黃底漆、雙組分密封膠防護(hù)，可以有效地防止0Crl3Ni8M02AI與LYl2和TCA接觸時的電偶腐蝕。

3、氫脆的控制

       前述所知，鈦合金與活性金屬結(jié)合后表面會產(chǎn)生氫，另外在高溫環(huán)境下(如在80℃以上時)，也會產(chǎn)生氫脆。因此，在選用鈦合金材料作緊固件時，首先要考慮采用未添加活性金屬的鈦合金材料，另外盡量避免在高溫環(huán)境(如80℃以上)中使用。

4、鈦合金緊固件間及其與偶對金屬間的腐蝕控制

4.1鈦合金緊固件之間

       鈦合金作為緊固件應(yīng)用時，鈦螺栓常與鈦、結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼和鋁合金材質(zhì)的螺母等配對使用。鈦合金緊固件之間的腐蝕控制是指鈦合金螺栓與螺母及鈦合金螺栓與上述其他金屬材料螺母之間的腐蝕控制問題。研究表明，鈦合金螺栓進(jìn)行脈沖陽極化和一般陽極化處理后，與進(jìn)行脈沖陽極化處理的螺母具有良好的接觸相容性，可見這是一種比較好的組合，優(yōu)于其與不銹鋼螺母配對使用；當(dāng)對螺母連接強(qiáng)度要求不太高、腐蝕條件苛刻性較低時，可考慮使用陽極化LYl2螺母與TC16螺栓連接，這從經(jīng)濟(jì)上和減輕緊固件質(zhì)量上都是有益的。

4.2鈦合金緊固件與被緊固金屬之間的腐蝕控制

       飛機(jī)蒙皮大量采用鋁合金材料、地面裝備大量使用結(jié)構(gòu)鋼及合金材料等，這些承載結(jié)構(gòu)件用材的連接常用緊固件來完成，這時緊固件與緊固的承載材料之間產(chǎn)生接觸。鈦合金緊固件緊固的金屬材料以變形鋁合金和高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼為主。為此，主要分析鋁合金與結(jié)構(gòu)鋼作為主要承載材料時，與鈦合金緊固件之間的電偶腐蝕行為及控制方法。

(1)與鋁合金被緊固材料之間

       已經(jīng)有研究者對帶包鋁層和去包鋁層陽極化LYl2兩種緊固金屬試件的極化行為及與其偶對材料的標(biāo)準(zhǔn)電偶腐蝕試驗和組合試樣的中性鹽霧加速腐蝕試驗進(jìn)了研究，結(jié)果表明，

       帶包鋁層陽極化鋁合金LYl2的單獨對比試件的耐蝕性要優(yōu)于去包鋁層試件，當(dāng)它們用鈦合金脈沖陽極化螺栓和螺母連接時，由于脈沖陽極化鈦合金和陽極化鋁合金之間存在非常大的電極電位差，因而它們之間存在嚴(yán)重的電偶腐蝕傾向，帶包鋁層的試件首先出現(xiàn)腐蝕跡象，但是整個腐蝕周期內(nèi)，帶包鋁層的試件耐蝕性優(yōu)于去包鋁層的，即包鋁層可以提高陽極化膜層的耐蝕性；采用鈦合金鍍鋁鈍化螺栓，配合使用陽極化LYl2螺母，從電化學(xué)角度來看，鍍鋁鈍化膜和鋁合金陽極氧化膜之間的電極電位差很小，具有非常好的電偶相容性，組合試件的鹽霧加速試驗檢驗也證實，沒有明顯的電偶腐蝕發(fā)生，接觸相容性非常好。因此，鈦合金緊固件與鋁合金緊固材料之間的電偶腐蝕控制可以采取這樣的控制方法。

(2)與結(jié)構(gòu)鋼被緊固材料之間從鈦合金與結(jié)構(gòu)

       鋼偶對的標(biāo)準(zhǔn)電偶腐蝕數(shù)據(jù)分析知，結(jié)構(gòu)鋼與鈦合金緊固件不能直接接觸(結(jié)構(gòu)鋼與鈦合金裸件的之間的電偶電流為6.165μm/cm2)，因此有必要對它們進(jìn)行表面改性處理。對結(jié)構(gòu)鋼自腐蝕的耐蝕性研究表明，結(jié)構(gòu)鋼鍍鎘鈍化的耐蝕性最好，其次為結(jié)構(gòu)鋼鍍鋅鈍化。不論自腐蝕還是電偶腐蝕，都比結(jié)構(gòu)鋼裸件與鈦合金緊固件接觸時的耐蝕性好[10]。當(dāng)鈦合金緊固件與結(jié)構(gòu)鋼裸件接觸時，不同的鈦合金緊固件經(jīng)不同的表面處理后，具有不同的電偶電流，由小到大順序為：脈沖陽極化<一般陽極化<裸件，因而選擇鈦合金脈沖陽極化螺栓是相對合理的，但是從組合試件的試驗結(jié)果知，二者之間的電偶效應(yīng)比較大，因此，不推薦直接用脈沖陽極化螺栓連接結(jié)構(gòu)鋼裸件，可以采用封絕緣膠或加絕緣墊片等方法來降低或消除二者之間的電偶腐蝕。由此可知，控制鈦合金緊固件與結(jié)構(gòu)鋼之間的電偶腐蝕的最佳方案為結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行鍍鎘鈍化處理，鈦合金緊固件再進(jìn)行鍍鋁鈍化處理。

       此外，還有很多方法可以有效降低鈦合金緊固件與被緊固材料的電偶腐蝕。如通過使用非導(dǎo)電性墊圈和套筒螺栓形成鈦緊固件的電絕緣，使用特殊的潤滑脂和凝脂也可以絕緣鈦緊固件；對較易發(fā)生反應(yīng)的結(jié)構(gòu)材料可采用陰極保護(hù)；對于結(jié)構(gòu)中的自攻螺釘、螺栓的固定部位及所有異金屬材料的連接處，可加防腐蝕隔離層或采用“濕裝配”方法裝配，然后涂密封膠；對于電偶腐蝕敏感性高的材料，可以通過表面處理或者涂絕緣膠來降低電偶腐蝕的敏感性。如對于鈦合金TC2與LYl2接觸時，可以通過鋁合金陽極化(使平均電偶電流降低一個數(shù)量級)后與鈦合金螺栓接觸；對于部分碳鋼材料可以通過鍍鎘磷化與陽極化鈦合金TC2的接觸方案，這樣可以降低二者偶合的電偶電流。