покрытия металлов

покры́тия мета́ллов в авиастроении. В изделиях авиационной техники практически на все металлические детали и узлы наносятся те или иные покрытия в целях защиты их от коррозии, действия высоких температур и придания требуемого декоративного вида. Наибольшее применение получили лакокрасочные покрытия (ЛКП). Учитывая жёсткие условия эксплуатации, для обеспечения максимальной адгезии лакокрасочных слоев широко используются в качестве предварительного подслоя анодно-оксидные и химические конверсионные покрытия.

Алюминиевый сплавы обычно подвергаются анодному оксидированию (анодированию) в растворе серной или хромовой кислоты. В качестве подслоя под ЛКП анодирование применяется и для деталей из магниевых сплавов; его проводят обычно в растворе бифторида аммония или смеси на его основе. В отдельных случаях анодирование металлов используется как самостоятельное покрытие, например, твёрдое анодирование деталей из алюминиевых и титановых сплавов. Замена анодно-оксидных покрытий химическими конверсионными покрытиями исключает снижение выносливости. Практически применяются 2 процесса: хроматирование в смеси хромового ангидрида и фторсиликата натрия и хроматное фосфатирование в смеси ортофосфорной кислоты, хромового ангидрида и фтористоводородной кислоты. Для магниевых сплавов химические конверсионные покрытия являются основным видом подготовки поверхности под ЛКП. Обычно применяют хроматирование (например, в смеси двухромовокислого калия, азотной кислоты и хлористого аммония), которое заменяется анодированием или фторидным фосфатированием при нанесении органических покрытий, работающих при повышенных температурах.

Химические конверсионные покрытия достаточно широко используются и при подготовке поверхности различных сталей под ЛКП. В этом случае применяется фосфатирование в растворах, содержащих монофосфат цинка и азотнокислый цинк. Подготовка поверхности сталей под ЛКП проводится и путем гальванического кадмирования с последующим пассивированием или фосфатированием, а также металлизацией цинком или сплавом алюминий — цинк. На углеродистые и низколегирующие стали ЛКП могут также наноситься после механической зачистки электрокорундом, дробью или металлическими щётками. Коррозионностойкие стали покрываются ЛКП после обработки поверхности электрокорундом, гидропескоструйной обработкой или травлением и обязательной пассивации (например, в 30%-ном растворе азотной кислоты или смеси ее бихроматом).

Правильный выбор системы подготовки поверхности — главный фактор в обеспечении адгезии ЛКП. Важными факторами являются также регламентация перерывов между подготовкой и окраской и соблюдение технологических режимов нанесения грунтовочных, промежуточных и окончательных слоев. Выбор той или иной лакокрасочной системы (см. Лакокрасочные материалы) для защиты различных деталей узлов и агрегатов летательных аппаратов, а также для окончательной окраски всей его поверхности определяется прежде всего характером контактирующих сред и температурой эксплуатации. В общем случае при воздействии атмосферы различной агрессивности при температуре эксплуатации до 100°С используются перхлорвиниловые эмали, нанесённые по акриловым или фенольно-масляным грунтам, до 200°С — эпоксидные эмали по акриловым или эпоксидным грунтам, до 300°С — глифталевые эмали по глифталевым грунтам, до 400°C — органические эмали. Лакокрасочные системы выбирают исходя из того, что летательные аппараты эксплуатируются в самых разнообразных климатических условиях. При отсутствии непосредственных контактов с водой внутренний набор планёра летательного аппарата, выполненный из алюминиевых сплавов, во многих местах защищается только грунтами. Использование одних грунтов, однако, исключается, там где возможны различного рода загрязнения, а также в труднодоступных местах, если сплавы, из которых изготовлены конструкции, чувствительны к расслаивающей коррозии. Особое внимание уделяется защите заклепочных и сварных соединений.

Для отделки внутренних салонов пассажирских самолётов наряду с ЛКП нашли применение пластиковые покрытия. Отделка производится так называемым алюмопластом, то есть листами из алюминиевых сплавов, на которые заранее приклеена перхлорвиниловая плёнка.

Гальванические покрытия получили в авиастроении большое распространение для защиты и придания специальных свойств поверхностям стальных деталей. Кадмирование и цинкование применяются для защиты деталей, работающих при средних температурах (до 300°С). Эти виды покрытий являются эффективным средством предотвращения контактной коррозии при соединении деталей из разнородных металлов. Покрытия наносятся в цианистых, сернокислых или хлористоаммонийных электролитах. Меднение чаще используется в качестве подслоя для нанесения других гальванических покрытий — таких, как оловянистые и никелевые; проводится в цианистом, пирофосфатном или сернокислом электролитах. Никелирование применяется для защитно-декоративной отделки и в качестве подслоя при выполнении некоторых более сложных и термостойких (до 500°С) систем (никель — медь — никель, никель — кадмий) и проводится в кислых растворах, содержащих сернокислый никель и хлористые или фтористые соли. Для повышения износостойкости и стойкости к окислению при повышенных температурах применяется хроматирование, осуществляемое в кислых растворах на основе хромового ангидрида. Оловянирование (лужение) используется для защиты токоведущих и подлежащих пайке деталей. Во всех гальванических процессах важной операцией, особенно при обработке высокопрочных сталей, является обезводороживание, которое осуществляется путём нагрева в специально регламентированных (в зависимости от вида наносимого покрытия) условиях. Эта операция позволяет исключить водородное охрупчивание в эксплуатации.

Наряду с гальваническими и металлизационными покрытиями в авиастроении получили распространение и другие виды металлических покрытий. Прокат из алюминиевых конструкционных сплавов защищается путём плакирования технически чистым алюминием или алюминием с цинком. Плакирующий слой имеет более отрицательный потенциал и за счёт электрохимической защиты существенно тормозит развитие таких опасных видов коррозии, как коррозионное растрескивание и расслаивающая коррозия. Для повышения жаростойкости жаропрочных материалов, используемых в авиационных двигателях при температурах выше 1000°С, применяются такие методы формирования покрытий, как электронно-лучевое напыление, термодиффузионная обработка и некоторые другие.

См. также Абляция.

Литература:
Чеботаревский В. В., Кондрашов Э. К., Технология лакокрасочных покрытий в машиностроении, М., 1978;
Коррозия. Справочник, пер. с англ., М., 1981.

В. С. Синявский.