防腐蝕 省經費

思成

數據表明，美國空軍每年用于防腐蝕去腐蝕維修、維護的成本已經超過50億美元。每架飛機每年因腐蝕花多達100萬美元。腐蝕問題不僅涉及經濟性問題，還嚴重危害飛機的飛行安全，已成為決定飛機壽命、保證技戰術水平的關鍵因素之一。如果能從一開始就更好地了解一種材料的特性，就能實現智能維護，并最終在整個壽命周期中降低成本。

飛機新涂層應用前的腐蝕智能評估方法

飛機涂層是減緩腐蝕的重要手段。輕質、高性能及對環境友好是飛機涂層材料的發展方向。由于飛機制造商和其他企業越來越重視環保，所以他們強烈要求涂層制造商減少有致癌性的鉻元素用量。

從2015年起，美國空軍研究實驗室的研究人員就在牽頭研制能夠與傳統重鉻酸鈉密封劑性能相似的非鉻材料。其環境安全飛機無鉻底漆Aerocron 210電涂項目被列入2016年100個最創新的技術。

隨著新涂層的實驗室測試、室外環境暴露和飛機試驗，性能差的涂層可以在早期被篩選掉，從而簡化鑒定工作并減少與涂層測試相關的時間和成本。為了加快試驗進度，美國空軍研究實驗室和空軍腐蝕預防和控制辦公室開發了一種新的腐蝕和涂層評估系統（以下簡稱CorRES）。

傳統的飛機涂料測試不提供局部腐蝕過程的數據，然而這些數據對飛機結構來說是最大的風險。CorRES采用先進的、低成本的傳感器和監測技術，結合多模態測量，采用模塊化、開放式體系結構設計，以支持在整個腐蝕測試過程中對環境參數、腐蝕、涂層性能和材料殘余強度進行連續的多模態傳感檢測。

該系統可以固化在專用設備中，也可以在筆記本電腦上運行。CorRES系統通過一套傳感器套件，可以測量自由電子和電流腐蝕、涂層屏障性能以及環境對涂層材料的影響，為研究人員提供了一套比當前腐蝕測試系統更全面的數據。

CorRES系統組成及工作原理

CorRES系統由美國Luna創新公司開發，主要包括多傳感器面板、溫度傳感器面板、接線盒、RS-485接口電纜及可選的電池模塊、一臺筆記本電腦（用作運行CorRES軟件），以及一個單基站計算機。多傳感器面板包括一個金互連探頭，一個由AA7075-T6（UNS A97075）鋁合金制作的探頭，以及一個由AA7075-T6鋁合金和316L型（UNS S31603）不銹鋼制作的電鍍腐蝕探頭。

采用金互連探頭傳感器來測量涂層屏蔽和阻隔性能，利用鋁合金探頭測量工程合金的自由腐蝕速率，同時可利用電鍍腐蝕探頭來測量金屬表面的電化學腐蝕程度，甚至可以測量外部環境對涂層腐蝕的影響等等。CorRES溫度傳感器面板包括用于測量表面溫度的傳感器，以及用于裸露或包覆條件下測試的電導傳感器。溫度傳感器面板記錄空氣溫度和相對濕度以及所有其他測量參數，并保存到用戶計算機中。CorRES接線盒允許連接多達10個對接平臺到單基站計算機。

CorRES系統的基本工作流程為：首先將對應傳感器探頭固定在測試設備的易腐蝕區和關鍵結構件上；打開CorRES軟件，各個監測探頭以無線多跳方式將測試數據匯總于筆記本電腦；電腦將數據通過RS-485接口電纜與基站內的協議轉換器相連，數據進入基站有線網絡。

診斷分析軟件安裝于基站服務器計算機上。軟件接收前端監測點的測試數據，然后進行信息顯示和分析診斷。通過軟件系統，用戶可以直觀地看到想要監測的數據，通過觀察圖譜，能夠正確分析例如溫度變化、局部腐蝕程度以及涂層典型損傷及壽命評價等。經過各項數據處理后，就能得到關于涂層腐蝕的各項數據。

例如在腐蝕速率監測方面，在電鍍腐蝕電極在使用環境下形成正負極，腐蝕電流在電極中進行傳遞，通過零電阻將各個電極中的電流進行測試，給出腐蝕電流，實現腐蝕速率的測試。同樣，在涂層老化率監測方面，主要基于電化學交流阻抗法，將涂層涂覆在監測探頭表面，對防腐蝕層體系施加不同頻率的激勵信號，根據電化學原理，就可以測試出防腐蝕層的電阻等電化學特性。測量獲得的電荷轉移或極化的阻力與被監控表面的腐蝕速率成正比，以此表征放腐蝕層的性能。

應用前景

CorRES平臺不僅在空軍，也可以用于工業界的其他領域，以更好地協助他們的涂層評估工作。用戶包括美國領先的飛機制造商、合金制造商、涂料原材料制造商和英國國家物理實驗室等。