主起艙典型尾附件的腐蝕問題分析

劉宗奇

（上海飛機設計研究院，上海 201210）

引言

21 世紀以來，民用航空飛機電氣化程度越來越高，飛機布線的電磁兼容性（EMC）越來越受到重視[1]。有關數據表明，電氣系統的失效原因中有70 %是由元器件的失效產生的，這其中有40 %是由于電連接器的失效造成的[2]。尾附件是一種與電連接器配套使用的電子元器件，具有重要的屏蔽接地功能，還起到應力釋放、固定走向等作用。同時，尾附件腐蝕也是飛機常見的腐蝕現象之一[3],表面腐蝕將引起尾附件的失效，并進一步影響配套連接器的使用。為了提升耐腐蝕性能，尾附件表面多采用化學鍍鎳層、電鍍錫、鋅、鎳以及陽極氧化膜、不銹鋼鈍化等工藝對其進行保護[4,5]。

1 電連接器的尾附件腐蝕問題

某型飛機停放過程中，檢查發現多架機主起艙電連接器的尾附件表面出現腐蝕情況，如圖1 所示。出現腐蝕情況的尾附件殼體均為經過鍍鎳處理后的鋁合金，而經過鍍鋅鎳處理后的鋁合金尾附件殼體，暫未發現腐蝕。采用腐蝕環境加速試驗和理化檢驗方法等對其腐蝕現象開展分析，為提高其耐腐蝕性能，提升民機產品使用壽命及可靠性提供了參考。

圖1 尾附件情況

2 服役環境及理化測試

通過典型服役環境、元器件選型情況、表面處理工藝合理性、尾附件技術要求、腐蝕環境加速試驗等方面進行分析。

2.1 典型服役環境情況

某型飛機共有2 個生產基地，A 和B。其中A 基地飛機的主起艙尾附件未發現腐蝕情況。B 基地存在多架機出現腐蝕情況。

進一步對生產基地環境情況進行研究。發現，A 基地全年溫度平均26 ℃，濕度因季節天氣波動較大，夏季多雨天氣達100 %，冬季濕度在60 %以上，全年平均為（60～90）%；停機坪溫度夏季可達到40 ℃以上；同時，距離大海（1～2）km，為鹽霧區[6]，易受到鹽霧水汽影響。B 基地環境濕度范圍在（20～60）%之間，距離大海50 km，不屬于鹽霧區范圍。

2.2 元器件選型情況

進一步對電連接器尾附件情況進行統計。表1 為產線飛機發生表面腐蝕問題的連接器——尾附件清單。

表1 存在腐蝕問題尾附件

依據連接器規格和屏蔽要求選擇合適的尾附件。尾附件匹配連接器的選用原則主要包括：尾線夾殼體應與匹配的連接器殼體大小適配；尾線夾的螺紋接口應與匹配的連接器適配；尾線夾的材料、鍍層或表面處理的選擇應與連接器材料、鍍層一致，當材料不一致時，尾線夾應選擇低于連接器硬度的材料；當鍍層不一致時，應考慮可能存在的電化學腐蝕問題，即鍍層之間的電勢差應不大于300 mV。表2 為連接器與尾附件連接材料參考。

表2 連接器與尾附件適配材料參考

2.3 尾附件技術要求

典型尾線夾件號清單見表3，其中耐蝕性鑒定試驗項目為鹽霧試驗。鋁合金材料牌號為2024T4，不銹鋼牌號為303，不同殼體材料的鹽霧試驗耐受要求不同。

表3 典型尾附件耐蝕要求

對于常用的鋁合金和不銹鋼材質尾附件，表面處理工藝不同。鋁合金材質的尾附件，鍍層分為鍍鎳和鍍鋅鎳兩種，不銹鋼材質為鈍化處理工藝。根據SAE AS85049 規范，鍍鎳耐鹽霧腐蝕要求為96 h，鍍鋅鎳的要求為1 000 h，不銹鋼鈍化的要求為1 000 h。鍍鋅鎳鍍層、不銹鋼鈍化尾附件要求更高，耐腐蝕性能也更高。

2.4 鹽霧加速試驗

為進一步探究問題尾附件耐蝕情況，選取了同批次問題尾附件及未發生腐蝕尾附件進行鹽霧加速試驗。

試樣尺寸為29.39 mm×33.3 mm（直徑×長度），每種型號尾附件試樣數量為3，且在試樣的頂端使用尼龍繩加以懸掛，位置均勻，不相互遮擋，盲洞朝下，不與鹽水發生反應。按 EIA 364-26 進行鹽霧試驗，所用溶液為質量分數（5±1）%的鹽水溶液，pH 值為6.5～7.2，溶劑水為去離子水，溶液溫度為（33～36）℃，鹽霧沉降率（1～2）ml/（80 cm2.h）。

完成鹽霧試驗后，用流動的自來水沖洗干凈；然后置于（35～41）℃的空氣循環的干燥箱中干燥12 h，之后進行試樣的檢查。試驗結果如表4 所示，試樣鹽霧試驗后腐蝕點形貌及能譜圖如圖2 所示。

表4 鹽霧試驗結果

圖2 腐蝕點掃描電鏡圖及能譜圖

38S13N（鋁合金鍍鎳）在68 h 時候出現鍍層脫落，并伴隨有白色腐蝕產物；38S13S（不銹鋼鈍化）殼體不銹鋼鈍化層破壞，殼體表面出現紅銹；124S13S（不銹鋼鈍化）則無明顯變化。鹽霧試驗336 h 后，M85049/38S13N 殼體表面被白色腐蝕產物包覆，經掃描電鏡測試，能譜分析，腐蝕點富含Al、Ni、O 元素，鍍層被完全破壞，腐蝕深入鋁合金基體；38S13S殼體表面部分覆蓋紅銹，鈍化層破壞，腐蝕點處富含Fe、Cr、Ni 元素，腐蝕已達到不銹鋼基體；124S13S 殼體表面完好，未有腐蝕痕跡，鈍化層完好，僅組件螺釘處發生銹蝕，出現紅銹。

2.5 分析

A 基地的停機環境整體濕度大于B 基地，且處于近海鹽霧區，起落架區又為強風潮濕區，發生腐蝕風險遠大于B 基地，而B 基地的飛機也未發現腐蝕情況。因此，A 基地更加潮濕，近海的停機環境可能是目前產線上頻繁發現腐蝕的因素之一。

鋁合金材質連接器匹配的尾附件材質應該為鋁合金材質或者是復材，不銹鋼材質的連接器匹配的尾附件材質應該為不銹鋼，鋁合金和復合材料。連接器為鋁合金材質，尾附件需要選用比連接器材質軟的材質，表1 中存在腐蝕問題的插頭選用的鋁合金材質尾附件均符合選用要求。相對于不銹鋼鈍化及鍍鋅鎳表面處理方式，化學鍍鎳鍍層較薄，沉積過程中析氫反應造成鍍鎳層的針孔，同時表面的微孔和裂紋為后續腐蝕介質和溶解氧等提供了腐蝕通道，容易導致鋁合金基體發生腐蝕。因此，相對于A 基地嚴峻的腐蝕環境而言，選擇耐蝕性更強的不銹鋼鈍化或鍍鋅鎳表面處理尾附件更為合理。

最后，鹽霧加速試驗結果表明，用于試驗的鋁合金鍍鎳尾附件未滿足AS85049 規范中耐蝕性要求，質量不達標，懷疑為批次質量問題。

3 結論

A 生產基地典型的近海鹽霧環境是造成某型飛機主起艙尾附件表面腐蝕的主要原因。同時，在滿足連接器—尾附件適配原則基礎上，選型未選耐蝕性更強的尾附件以及供應商標準件質量問題也加劇了腐蝕問題的發生。

尾附件腐蝕問題的發生一方面影響配套系統元器件的可靠性，另一方面增加飛機維修互換成本。建議后續嚴格管控供應商產品質量，同時對于潛在更加嚴苛的服役環境，應當選用耐蝕要求更高的尾附件。