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摘 要：以2A12-T4铝合金板和30CrMnSiA板作为试验件，选择TB06-9锌黄丙烯酸聚氨酯底漆+TS96-71氟聚氨酯涂层体系作为基本涂层体系，采用37092高固体份环氧聚氨酯底漆+Eclipse单组份聚氨酯面漆和XB009单组份聚氨酯底漆+XB011单组份聚氨酯面漆作为备选涂层系统，进行了不同种类及厚度配套的涂层体系性能测试和对比分析。测试结果表明，2024铝合金+37092底漆+Eclipse面漆涂层体系的综合性能最优。
关键词：聚氨酯涂层;性能对比;测试;优选
中图分类号：TG174.4 文献标识码：A
在沿海或内陆湿热地区服役的飞机，由于恶劣的湿热环境影响，容易导致飞机表面涂层老化失效，进一步引起基体结构腐蚀，将严重影响飞机的安全飞行与合理维修[1-2]。因此，研发抗环境老化、品质优良、耐腐蚀的防护涂层，并将其推广应用于飞机结构上，是当前飞机抗腐蚀研究的一项重要课题。
聚氨酯漆的漆膜强韧、光泽丰满、附着力强、耐水耐磨、耐腐蚀性强，目前已被广泛用于金属的防腐。文章依据国军标规范，选择了与自然暴露试验相同的防护体系来模拟某飞机服役所在自然环境，在试验室条件下开展聚氨酯防护涂层体系的加速腐蚀试验。通过对比不同种类聚氨酯涂层体系的抗腐蚀性能，从中优选出新型聚氨酯涂层防护体系。
1 试验材料及试验方法
1.1 试验件
选取了符合GB 3880规定的2024铝合金板和30CrMnSiA板作为试验件。分别撕掉其表面的保护胶纸，首先用二甲苯洗净、擦干;而后按HB/Z 5076-1993的规定，对2024铝合金板进行铬酸阳极化处理，阳极化后在24h内涂漆;对30CrMnSiA板进行镀镉和钝化，在24h内涂漆。
1.2 聚氨酯涂层
根据某飞机的聚氨酯双组份涂层和需对比的聚氨酯单组份涂层，确定了4种不同的有机涂料种类及厚度组合。
I系列，双组份，于2024铝合金板喷涂，涂料类型及厚度：底1层TB06-9+面1层TS96-51（80～90μm）;
GE系列，双组份，于30CrMnSiA板喷涂，涂料类型及厚度：底1层TB06-9+面1层TS96-51（75～85μm）;
B系列，单组份，于2024铝合金板喷涂，涂料类型及厚度：底1层37092+面1层Eclipse（75～85μm）;
P系列，单组份，于30CrMnSiA板喷涂，涂料类型及厚度：底1层XB009+面1层XB011（35～40μm）。
1.3 测试项目及方法
参照GJB385A-1996和GJB5591-2006，编制了某型飞机典型结构防腐涂层全面性能试验要求及检验标准。其中，加速环境谱分紫外照射谱和周期浸润谱两个模块进行，确定了5项性能测试作为防腐涂层性能的筛选判据，分别为外观评级、光泽度、色差、厚度、附着力。
1.4 试验程序
文章的环境谱分紫外照射谱和周期浸润谱两个模块。
1.4.1 紫外照射试验
通过紫外老化设备模拟紫外辐射，紫外线辐射强度Q=（60±10）W/m2，照射温度取T=（55±10）℃。
1.4.2 周期浸润试验
采用5%的NaCl溶液（少量稀硫酸调节pH值为4）模拟海洋环境下盐雾的作用;采用温湿环境下，表面溶液的烘烤过程模拟潮湿空气和凝露的腐蚀作用。
四种不同的涂层试件经过反复几个周期的紫外照射试验和周期浸润试验后，进行外观、光泽度、色差、厚度以及附着力等性能的测试和对比分析，试验程序如图1所示。
2 结果与讨论
2.1 外观评级
外观评级，即通过肉眼可见描述涂层体系表面均匀、光滑程度。随着加速腐蚀周期的延长，涂层发生失光、褪色，局部出现少量鼓包或锈点，划痕处出现锈蚀，伴有腐蚀产物产生。按照加速腐蚀过程中出现的单项破坏等级评定漆膜老化的综合等级，一般可分为0、1、2、3、4、5共六个等级，分别代表漆膜耐老化性能的优、良、中、可、差、劣。
四个周期加速试验后，涂层试样的外观检测结果为：
I系列：划痕处有灰白色腐蚀产物，有较小鼓泡，無开裂、粉化等现象，外观评级0级;
GE系列：划痕处全锈，划痕边缘有少量起泡，鼓泡最大直径不超过1.5mm，试件边缘脱漆、剥落，未影响划痕区，无开裂、粉化等现象，外观评级1级;
B系列：漆膜略发黄，划痕处变暗，无明显腐蚀产物，无起泡、开裂等现象，外观评级0级;
P系列：表面失光严重，轻微粉化，试布擦拭有少量细小颗粒，划痕全锈，有灰白色腐蚀产物，外观评级2级;
经过四个周期的实验室加速腐蚀试验，各体系涂层均有不同程度的褪色、失光，并有少量气泡，在涂层划痕区产生相应腐蚀产物。
2.2 光泽度
光泽度指用数字表示的物体表面接近镜面的程度。文章采用光泽度仪器对涂层试样正反两面分别进行60°漆膜镜面光泽检测，并按式（1）计算了60°失光率，其中光泽值是3件平行样的统计平均值。
式中，A0—试验前光泽测定值;Ai—试验后光泽测定值。
通过计算失光率均值，可获得每个检测周期对应的平均失光率。四个周期加速试验后，涂层试样表面涂层体系失光率变化曲线如图2所示。
图2 试样表面涂层失光率变化曲线
由图2可以看出，I系列试样的表面失光率约为3%，失光评级为0级;B系列试样和GE系列试样涂层的表面失光率在15%以下，失光评级为1级;P系列试样的表面失光率50%以上，失光评级为4级。
综上，I系列试样的表面光泽失光最小，B系列试样和GE系列试样次之，P系列试样的表面失光率最严重。
2.3 色差
色差即颜色差异。文章采用色差仪对涂层试样进行漆膜颜色测量，并计算获得了色差值，其中，色差值是3件平行样的统计平均值。四个周期加速试验后，涂层试样表面涂层体系色差变化曲线如图3所示。
图3 试样表面涂层色差变化曲线
如图3所示，I系列和GE系列试样的表面发生了很轻微的变色，色差评级为1级;B系列试样的表面发生了轻微变色，变色等级为2级;P系列试样表面变色严重，变色评级为3级。
综上，经过四个周期加速腐蚀试验，I系列和GE系列试样的表面变色最小，B系列试样次之，P系列试样的表面变色最严重。
2.4 涂层厚度
由涂层厚度的变化可知加速腐蚀对涂层体系造成的厚度上的破坏情况。各周期厚度变化可能是由于局部腐蚀产物造成的，涂层厚度下降会导致漆膜失去保护能力，造成涂层失效。四个周期加速试验后，涂层试样的厚度变化曲线如图4所示。
图4 试样表面涂层厚度变化曲线
由图4可以看出，只有P系列试件涂层由于粉化严重，其厚度有少量减少。其他试件的涂层厚度变化不明显。
2.5 涂层附着力
涂层附着力是表征漆膜与被涂物表面结合牢固程度的重要指标，主要是由漆膜中聚合物的极性基团与被涂物表面的极性基相互作用形成的。经过四个周期的加速腐蚀试验，P系列试样的附着力最好，无剥离现象;I系列试样次之，B系列和GE系列试样附着力最差。
3 结语
综上所述，通过对四个周期加速腐蚀试验后各试样性能对比，B系列试样涂层体系的综合性能最好，即：2024铝合金+37092底漆+Eclipse面漆涂层体系单组份聚氨酯漆涂层较薄、综合性能较好，可推荐应用于某型飞机典型结构防腐。
参考文献
[1] 刘福春.纳米复合涂料的研究进展[J].材料护，2001，2（2）：1.
[2] 刘斌，李瑛，林海潮，等.防护涂层失效行为研究进展[J].腐蚀科学与防护技术，2001，9（5）：305.
关键词：聚氨酯涂层;性能对比;测试;优选
中图分类号：TG174.4 文献标识码：A
在沿海或内陆湿热地区服役的飞机，由于恶劣的湿热环境影响，容易导致飞机表面涂层老化失效，进一步引起基体结构腐蚀，将严重影响飞机的安全飞行与合理维修[1-2]。因此，研发抗环境老化、品质优良、耐腐蚀的防护涂层，并将其推广应用于飞机结构上，是当前飞机抗腐蚀研究的一项重要课题。
聚氨酯漆的漆膜强韧、光泽丰满、附着力强、耐水耐磨、耐腐蚀性强，目前已被广泛用于金属的防腐。文章依据国军标规范，选择了与自然暴露试验相同的防护体系来模拟某飞机服役所在自然环境，在试验室条件下开展聚氨酯防护涂层体系的加速腐蚀试验。通过对比不同种类聚氨酯涂层体系的抗腐蚀性能，从中优选出新型聚氨酯涂层防护体系。
1 试验材料及试验方法
1.1 试验件
选取了符合GB 3880规定的2024铝合金板和30CrMnSiA板作为试验件。分别撕掉其表面的保护胶纸，首先用二甲苯洗净、擦干;而后按HB/Z 5076-1993的规定，对2024铝合金板进行铬酸阳极化处理，阳极化后在24h内涂漆;对30CrMnSiA板进行镀镉和钝化，在24h内涂漆。
1.2 聚氨酯涂层
根据某飞机的聚氨酯双组份涂层和需对比的聚氨酯单组份涂层，确定了4种不同的有机涂料种类及厚度组合。
I系列，双组份，于2024铝合金板喷涂，涂料类型及厚度：底1层TB06-9+面1层TS96-51（80～90μm）;
GE系列，双组份，于30CrMnSiA板喷涂，涂料类型及厚度：底1层TB06-9+面1层TS96-51（75～85μm）;
B系列，单组份，于2024铝合金板喷涂，涂料类型及厚度：底1层37092+面1层Eclipse（75～85μm）;
P系列，单组份，于30CrMnSiA板喷涂，涂料类型及厚度：底1层XB009+面1层XB011（35～40μm）。
1.3 测试项目及方法
参照GJB385A-1996和GJB5591-2006，编制了某型飞机典型结构防腐涂层全面性能试验要求及检验标准。其中，加速环境谱分紫外照射谱和周期浸润谱两个模块进行，确定了5项性能测试作为防腐涂层性能的筛选判据，分别为外观评级、光泽度、色差、厚度、附着力。
1.4 试验程序
文章的环境谱分紫外照射谱和周期浸润谱两个模块。
1.4.1 紫外照射试验
通过紫外老化设备模拟紫外辐射，紫外线辐射强度Q=（60±10）W/m2，照射温度取T=（55±10）℃。
1.4.2 周期浸润试验
采用5%的NaCl溶液（少量稀硫酸调节pH值为4）模拟海洋环境下盐雾的作用;采用温湿环境下，表面溶液的烘烤过程模拟潮湿空气和凝露的腐蚀作用。
四种不同的涂层试件经过反复几个周期的紫外照射试验和周期浸润试验后，进行外观、光泽度、色差、厚度以及附着力等性能的测试和对比分析，试验程序如图1所示。
2 结果与讨论
2.1 外观评级
外观评级，即通过肉眼可见描述涂层体系表面均匀、光滑程度。随着加速腐蚀周期的延长，涂层发生失光、褪色，局部出现少量鼓包或锈点，划痕处出现锈蚀，伴有腐蚀产物产生。按照加速腐蚀过程中出现的单项破坏等级评定漆膜老化的综合等级，一般可分为0、1、2、3、4、5共六个等级，分别代表漆膜耐老化性能的优、良、中、可、差、劣。
四个周期加速试验后，涂层试样的外观检测结果为：
I系列：划痕处有灰白色腐蚀产物，有较小鼓泡，無开裂、粉化等现象，外观评级0级;
GE系列：划痕处全锈，划痕边缘有少量起泡，鼓泡最大直径不超过1.5mm，试件边缘脱漆、剥落，未影响划痕区，无开裂、粉化等现象，外观评级1级;
B系列：漆膜略发黄，划痕处变暗，无明显腐蚀产物，无起泡、开裂等现象，外观评级0级;
P系列：表面失光严重，轻微粉化，试布擦拭有少量细小颗粒，划痕全锈，有灰白色腐蚀产物，外观评级2级;
经过四个周期的实验室加速腐蚀试验，各体系涂层均有不同程度的褪色、失光，并有少量气泡，在涂层划痕区产生相应腐蚀产物。
2.2 光泽度
光泽度指用数字表示的物体表面接近镜面的程度。文章采用光泽度仪器对涂层试样正反两面分别进行60°漆膜镜面光泽检测，并按式（1）计算了60°失光率，其中光泽值是3件平行样的统计平均值。
式中，A0—试验前光泽测定值;Ai—试验后光泽测定值。
通过计算失光率均值，可获得每个检测周期对应的平均失光率。四个周期加速试验后，涂层试样表面涂层体系失光率变化曲线如图2所示。
图2 试样表面涂层失光率变化曲线
由图2可以看出，I系列试样的表面失光率约为3%，失光评级为0级;B系列试样和GE系列试样涂层的表面失光率在15%以下，失光评级为1级;P系列试样的表面失光率50%以上，失光评级为4级。
综上，I系列试样的表面光泽失光最小，B系列试样和GE系列试样次之，P系列试样的表面失光率最严重。
2.3 色差
色差即颜色差异。文章采用色差仪对涂层试样进行漆膜颜色测量，并计算获得了色差值，其中，色差值是3件平行样的统计平均值。四个周期加速试验后，涂层试样表面涂层体系色差变化曲线如图3所示。
图3 试样表面涂层色差变化曲线
如图3所示，I系列和GE系列试样的表面发生了很轻微的变色，色差评级为1级;B系列试样的表面发生了轻微变色，变色等级为2级;P系列试样表面变色严重，变色评级为3级。
综上，经过四个周期加速腐蚀试验，I系列和GE系列试样的表面变色最小，B系列试样次之，P系列试样的表面变色最严重。
2.4 涂层厚度
由涂层厚度的变化可知加速腐蚀对涂层体系造成的厚度上的破坏情况。各周期厚度变化可能是由于局部腐蚀产物造成的，涂层厚度下降会导致漆膜失去保护能力，造成涂层失效。四个周期加速试验后，涂层试样的厚度变化曲线如图4所示。
图4 试样表面涂层厚度变化曲线
由图4可以看出，只有P系列试件涂层由于粉化严重，其厚度有少量减少。其他试件的涂层厚度变化不明显。
2.5 涂层附着力
涂层附着力是表征漆膜与被涂物表面结合牢固程度的重要指标，主要是由漆膜中聚合物的极性基团与被涂物表面的极性基相互作用形成的。经过四个周期的加速腐蚀试验，P系列试样的附着力最好，无剥离现象;I系列试样次之，B系列和GE系列试样附着力最差。
3 结语
综上所述，通过对四个周期加速腐蚀试验后各试样性能对比，B系列试样涂层体系的综合性能最好，即：2024铝合金+37092底漆+Eclipse面漆涂层体系单组份聚氨酯漆涂层较薄、综合性能较好，可推荐应用于某型飞机典型结构防腐。
参考文献
[1] 刘福春.纳米复合涂料的研究进展[J].材料护，2001，2（2）：1.
[2] 刘斌，李瑛，林海潮，等.防护涂层失效行为研究进展[J].腐蚀科学与防护技术，2001，9（5）：305.