0.引言
在航空領域，有許多附件由鎂合金鑲嵌銅合金襯套構成，并在銅合金襯套表面噴涂耐高溫干膜潤滑涂層。修理附件時，需去除原涂層并重新噴涂。此類耐高溫干膜潤滑涂層由環氧、有機硅、酚醛樹脂和耐磨填料組成，再經高溫烘烤而成，其結合強度高、耐磨和耐化學介質性優異，加上成膜于精密的鎂合金和銅合金組合件上，難以用一般的化學去除方法清除。實際生產中一般只能用軟刮刀手工鏟除，不僅費時，且易損傷基體，特別是當零件形狀復雜時，用刮刀去除則更困難[1]。目前，用于飛機外表蒙皮的脫漆劑技術已經很成熟[2]。本研究構思沿用二氯甲烷為主溶劑的配方，通過工藝實驗確定其成分及參數，控制化學去除劑對基體材料的腐蝕，從而研制出一種能夠去除此類零件表面潤滑涂層的化學去除劑。還模擬了零件中銅襯套在鎂合金殼體間形成的縫隙，并驗證了所研制化學去除劑對零件的縫隙腐蝕情況。
1.實驗部分
1.1化學去除劑的制備及試樣準備
主要化學試劑：二氯甲烷、甲醇、羥丙基纖維素、銅合金防變色劑、緩蝕劑、表面活性劑、石蠟等。
配置主要操作步驟：在燒杯中加入所需量的主溶劑二氯甲烷、促進劑、助溶劑，攪拌下加入緩蝕劑與防變色劑，讓其充分溶解，并在水浴槽中恒溫(35±2)℃下加入羥丙基纖維素，攪拌調勻后，冷卻至室溫即可。進行以上操作時需帶上橡皮手套，在抽風條件下進行。
試片的制備：在25mm×50mm×2mm的銅合金與鎂合金材料試片上噴涂耐高溫、耐磨、潤滑涂層。
1.2化學去除劑成分參數優化實驗方案設計
優化實驗方案設計列于表1。
1.3腐蝕實驗方案設計
(1)基體表面腐蝕采用浸泡方式。將試片放入所配制好的化學去除劑中，在恒溫(35±1)℃下浸泡1h、2h、3h，用失質量法和表觀檢查法檢測其腐蝕情況[3]。腐蝕產物的清除：鎂合金：鉻酐CrO3200g/L，室溫8～10min;銅合金：鹽酸(密度1.84g/mL)500mL/L，室溫1～3min。試樣的清洗與干燥[4]：將試片放入流動冷水中用毛刷輕輕刷洗干凈，取出后放在干凈的濾紙上用吹風機熱風吹干，并將試樣用中性包裝紙包好，放入干燥器，1h后稱量。
表1 化學去除劑配方
注：1.每次配制量約為100g左右;
2.固定值為在做一個參數的優化實驗時，其余參數取初設固定值。當一參數被優化后，固定值改用優化后參數;
3.涂層的去除率按90%面積被去除的時間，去除時用刀片輔助將溶脹后的涂層輕輕刮掉。
(2)模擬銅合金與鎂合金之間縫隙，如圖1所示，并采用上述方法檢測其腐蝕情況。
圖1 縫隙腐蝕實驗示意圖
2.實驗結果
2.1組分及參數的優化實驗結果
2.1.1主溶劑用量的選定
主溶劑中的二氯甲烷屬于小分子，故對大分子及鏈段間隙的滲透能力強，與有機物的相溶性好，可使涂層脹溶或溶解，導致大分子體積增大，產生內應力，破壞涂層與底材的附著力，從而使涂層容易從材料基體表面脫落下來[5]。其用量對涂層去除時間的影響如圖2所示。
圖2 二氯甲烷用量與涂層去除時間的關系
由圖2可知，涂層去除時間隨二氯甲烷的加入量增加而減少，但當CH2Cl2用量達到60g以上時，涂層去除時間的減少變少，最后趨于平緩。這是因為CH2Cl2在達到一定量以后，此時涂層去除的溶解能力趨于恒定，大量的CH2Cl2分子包圍了涂層分子，增加的CH2Cl2的分子不能進一步包圍涂層分子。另外因為CH2Cl2本身的揮發性，當CH2Cl2含量過高時，揮發性也會急劇加大，對環境和人身危害加大，因此考慮到環境因素，將CH2Cl2用量控制在60～65g之間為宜，實驗選用60g。
2.1.2助溶劑用量的選定
加入助溶劑的目的是為了增加對其他成分的溶解性，協同主溶劑分子充分滲入涂層，解除涂層與底材之間的附著力，從而加快涂層去除速率。實驗中助溶劑選用甲醇，甲醇相對分子質量小，溶解性強并且價格較低[6]。其用量對涂層去除時間的影響如圖3所示。
圖3 甲醇用量與涂層去除時間的關系
由圖3可以得出，甲醇對化學去除劑涂層去除效果有一定的影響。其用量選為16g。
2.1.3促進劑用量的選定
促進劑一般是一些親核試劑，它跟主溶劑結合能產生協同效應，從而提高涂層去除速度和效率[7]。有機酸是常用的促進劑，它能使大分子鏈段間產生一定程度的酸解，有利于主溶劑更迅速地滲入到涂膜中，加速涂層的脫除。促進劑對涂層去除效果的影響如圖4所示。
圖4 促進劑用量與涂層去除時間的關系
由圖4可以分析得出，促進劑用量以25g為宜。
2.1.4增稠劑用量的選定
加入增稠劑目的是為了增加化學去除劑的黏度，便于在垂直面刷涂[8]。另外，由于二氯甲烷屬于易揮發型溶劑，需用增稠劑抑制其揮發性，提高化學去除劑的去除效率。常用的增稠劑為纖維素。實驗采用了羥丙基纖維素，并與常用的甲基纖維素作對比實驗。實驗結果如圖5所示。
圖5 不同增稠劑涂層去除效果對比
由圖5可以看出，羥丙基纖維素的去除效果比甲基纖維素的效果要好。羥丙基纖維素不僅在黏度方面優于傳統的甲基纖維素，在對主溶劑二氯甲烷抑制方面效果更佳。
2.1.5其他參數的選擇
(1)表面活性劑：為了更好地潤濕涂層表面，使去除劑里面的小分子容易浸入涂層中，可在化學去除劑中加入適量的表面活性劑。實驗選用的表面活性劑用量為0.75g。
(2)緩蝕劑的選擇：為了使基體鎂合金和銅合金表面不受到腐蝕，需在配方中加入一定量的緩蝕劑，實驗選用的緩蝕劑和防變色劑用量各為1.5g，通過失質量法得出緩蝕劑對基體的作用效果，如表2所示。
表2 緩蝕劑的作用效果
注：浸泡條件為恒溫35℃(后面浸泡實驗條件相同)。
從表2可以看出，通過加入合適的緩蝕劑，可以使基體金屬得到保護。不加入緩蝕劑，銅合金發生了選擇性腐蝕，表面出現了嚴重的脫鋅現象，鎂合金表面也出現了黑色腐蝕坑。另外，加入了緩蝕劑后，再加入防變色劑，涂層去除后銅合金基體表面顏色保持不變。
(3)使用溫度的選擇：在對零件進行涂層去除時，溫度對涂層去除效果有很大的影響。溫度對涂層去除效果的影響如圖6所示。
圖6溫度與涂層去除時間的關系
由圖6可以得出，初始階段隨著溫度的升高，涂層去除時間迅速減少。主要是因為隨溫度的升高，去除劑中小分子的動能增加，使其更加容易浸入涂層中，促使涂層與基體快速分開。但隨溫度增加，達到35℃以后，效果變緩，當溫度達到37℃以上時，化學去除劑揮發很快，最后完全干固。化學去除劑中主溶劑二氯甲烷的沸點在39.5℃，當溫度過高時，二氯甲烷便沸騰揮發[6]，減少了化學去除劑中主溶劑的含量，降低了涂層去除效率。故操作時溫度選用(35±1)℃為宜。
2.2腐蝕試驗結果
(1)基體的腐蝕實驗結果如表3所示。
表3 基體腐蝕試驗結果
(2)縫隙腐蝕實驗結果如表4所示。
表4 縫隙腐蝕試驗結果
從表3、表4可以看出，通過加入緩蝕劑，有效控制了銅合金與鎂合金基體表面及縫隙的腐蝕情況。這一點對化學去除劑在航空零件上的應用非常重要。
3.應用
選擇M-340附件零件，均勻地涂抹上所配制的化學去除劑。結果表明，可以很好地去除零件表面干膜潤滑涂層，對零件基體沒有任何腐蝕。經過再次噴涂，并裝車試驗，對涂層的再次噴涂也無影響。所以該化學去除劑很好地達到了去除此類型零件表面干膜潤滑涂層的目的。
4.結語
(1)操作控制在一定的時間和溫度范圍內時，配制的化學去除劑能保證基體不受腐蝕，能有效、快速去除航空銅合金與鎂合金零件表面高溫潤滑涂層。(2)加入一定量的銅合金防變色劑，可以使在去除表面涂層后銅合金基體表面顏色不受到影響。(3)該化學去除劑在去除掉涂層后不會影響零件的再次噴涂，這對航空維修具有非常大的應用價值。
以上信息僅供參考
