引 言
鎂合金具有密度低、力學(xué)性能良好、比強度高、比剛度高、尺寸穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能優(yōu)良等優(yōu)點。鎂合金（ZM5）作為結(jié)構(gòu)材料在航空航天、汽車工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，尤其是發(fā)動機附件機匣、減速機匣均由鎂合金制成。但是鎂合金制件耐腐蝕性差，尤其是在鹽水、清洗液環(huán)境下出現(xiàn)嚴(yán)重電化學(xué)腐蝕，有的深度達(dá)到3mm，帶來很大的安全隱患。
目前鎂合金制件發(fā)生腐蝕后采取冷噴涂金屬復(fù)合涂層修復(fù)或直接報廢處理。冷噴涂金屬復(fù)合涂層修復(fù)后整體壽命較短，抗腐蝕效果不明顯，而且涂層與鎂合金會發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕；直接報廢處理會造成很大的經(jīng)濟損失。本研究針對上述存在問題和不足，提出了用防腐底漆和修補膩子修復(fù)鎂合金（ZM5）制件腐蝕坑的方法。
1、腐蝕坑修復(fù)技術(shù)方案設(shè)計
針對鎂合金制件存在較大、較多腐蝕坑的現(xiàn)象，本研究提出如下修復(fù)工藝：
腐蝕坑打磨處理→化學(xué)氧化處理→噴涂防腐底漆（20~30 µm）→凹坑處刮涂膩子→表面打磨→噴涂防腐底漆（20~30 µm）→成品（修復(fù)涂層厚度40~60 µm）。
其中化學(xué)氧化處理方法為：
（1）手工溶劑除油
使用棉紗、軟布或刷子沾二甲苯溶劑，將試板表面的油污清理干凈，待試板表面的溶劑揮發(fā)干凈后備用。
（2）酸溶液清洗
酸液配方：氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80 g/L；
工藝：將氫氟酸兌稀至要求后，用加熱裝置將堿液加熱至25～35 ℃后，把經(jīng)過溶劑除油的試板放入溶液中浸泡5～6 min，然后用流動的冷水沖洗2 min以上，再用去離子水沖洗2 min以上。
（3）重鉻酸鉀洗
重鉻酸鉀配方：重鉻酸鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為105g/L，氟化鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2.5g/L；
工藝：將重鉻酸鉀液按配方配制后，用加熱裝置將堿液加熱至（96±3）℃后，把經(jīng)過氫氟酸清洗的試板放入重鉻酸鉀液中浸泡30 min，然后用流動的冷水沖洗2 min以上，再用去離子水沖洗2 min以上，晾干備用。
2、修復(fù)技術(shù)方案產(chǎn)品選型
根據(jù)技術(shù)方案設(shè)計，本技術(shù)研究需要用到防腐底漆和膩子兩種產(chǎn)品。
2.1防腐底漆選型
防腐底漆對鎂合金附件的保護(hù)起主要作用，市面上有眾多的環(huán)氧防腐底漆，但其防腐性能評價時間較長。因此本研究選用本單位生產(chǎn)的高性能環(huán)氧底漆（含鉻系顏填料）、無鉻高固體份防腐底漆和高固體份防腐底漆（含鉻系顏填料）3種性能優(yōu)異的防腐底漆進(jìn)行對比。
其中，高性能環(huán)氧底漆采用環(huán)氧與聚酰胺固化體系以及鉻系顏填料，具有鉻系顏填料的防腐優(yōu)勢；無鉻高固體份防腐底漆采用酚醛環(huán)氧與脂環(huán)胺固化體系以及環(huán)保型顏填料，具有耐高低溫、耐介質(zhì)優(yōu)勢；含鉻高固體份防腐底漆采用酚醛環(huán)氧與脂環(huán)胺固化體系以及鉻系顏填料，具有高附著力、柔韌性、抗沖擊、耐各種介質(zhì)性能、耐高低溫循環(huán)、長效防腐等性能優(yōu)勢。本研究對3種防腐底漆開展性能對比，對比結(jié)果見表1。
表1 防腐底漆性能對比
從表1可以看出，高性能環(huán)氧底漆耐鹽霧性能和耐液壓油性能較差，含鉻系顏填料的高固體份防腐底漆耐鹽霧性能可達(dá)1000 h以上，耐LD-4液壓油30 d基本無變化。這是因為酚醛環(huán)氧具有較好的耐酸性，而鉻系顏填料的存在也提升了防腐涂料的耐鹽霧性能。因此本研究最終選用性能最好的高固體份防腐底漆（含鉻系顏填料）作為修補用防腐底漆。
2.2 膩子選型
目前應(yīng)用比較成熟的膩子有原子灰（不飽和聚酯膩子）、環(huán)氧膩子和聚氨酯膩子等。原子灰具有干燥快、易打磨、附著力強等優(yōu)點，但也存在柔韌性差且收縮性大、內(nèi)聚力不足的缺點。柔性環(huán)氧膩子具有附著力強、易打磨、適用期長、儲存穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但其在低溫下（5℃以下）的反應(yīng)活性較低。聚氨酯膩子具有更好的彈性, 防裂抗振, 抗老化等性能。多數(shù)鎂合金制件應(yīng)用環(huán)境為高溫、震動，因此要求膩子需具有較好的耐溫性和彈性。目前汽車行業(yè)、航空業(yè)等使用的不飽和聚酯膩子柔韌性差，不能滿足技術(shù)指標(biāo)要求。因此本研究選用本單位生產(chǎn)的柔性環(huán)氧膩子和聚氨酯膩子開展技術(shù)研究。
本項目針對這兩種不同的膩子進(jìn)行了性能比較，結(jié)果見表2。
表2 膩子性能比較
通過表2可以看出，柔性環(huán)氧膩子附著力12.5 MPa，適用期120 min，遠(yuǎn)優(yōu)于聚氨酯膩子的附著力6.7 MPa和適用期25 min。聚氨酯膩子表干時間和實干時間較柔韌環(huán)氧膩子有優(yōu)勢，因此本研究分別用兩種不同類型的膩子與防腐底漆配套，開展性能比較。
3、修復(fù)技術(shù)方案性能評價
本研究選用高固體份防腐底漆（含鉻系顏填料）分別與柔性環(huán)氧膩子和聚氨酯膩子配套制板，并對其進(jìn)行性能評價，具體配套方案為：
方案1：含鉻高固體份防腐底漆+柔性環(huán)氧膩子+含鉻高固體份防腐底漆。
（1）對鎂合金結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行打磨至無可見腐蝕；
（2）用鉻酸鹽對鎂合金結(jié)構(gòu)材料整體進(jìn)行化學(xué)前處理，材料表面形成轉(zhuǎn)化膜；
（3）噴涂含鉻高固體份防腐底漆，常溫干燥；
（4）刮涂柔性環(huán)氧膩子，常溫干燥；
（5）機械打磨至表面平整；
（6）噴涂含鉻高固體份防腐底漆，常溫干燥，完成修復(fù)。
方案2：含鉻高固體份防腐底漆+聚氨酯膩子+含鉻高固體份防腐底漆。
（1）對鎂合金結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行打磨至無可見腐蝕；
（2）用鉻酸鹽對鎂合金結(jié)構(gòu)材料整體進(jìn)行化學(xué)前處理，材料表面形成轉(zhuǎn)化膜；
（3）噴涂含鉻高固體份防腐底漆，常溫干燥；
（4）刮涂聚氨酯膩子，常溫干燥；
（5）機械打磨至表面平整；
（6）噴涂含鉻高固體份防腐底漆，常溫干燥，完成修復(fù)。
所有樣板制備完成后在（23±2）℃環(huán)境下養(yǎng)護(hù)7d，進(jìn)行性能測試，兩種修復(fù)方案效果對比如下：
（1）外觀和附著力
依照GB/T 5210—2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行樣板的外觀、附著力測試，結(jié)果如圖1所示。
圖1 外觀、附著力測試
兩種配套方案外觀均勻且平整光滑，配套方案1附著力達(dá)到12.5 MPa、13.6 Mpa，配套方案2附著力6.5 Mpa，7.0 Mpa，環(huán)氧膩子配套后附著力優(yōu)于聚氨酯膩子配套的附著力。這是因為環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)中有許多羥基、醚鍵和活潑的環(huán)氧基，使環(huán)氧樹脂有很強的粘結(jié)力。羥基、醚鍵有很強的極性，使得環(huán)氧樹脂分子與相鄰的金屬界面產(chǎn)生吸引力。
（2）耐潤滑油性能
依照GB/T9274—1988標(biāo)準(zhǔn)測試樣板的耐飛馬Ⅱ號合成潤滑油性能和耐8號（75%）+20號（25%）混合航空潤滑油性能，結(jié)果如圖2、圖3所示。
圖2 (121±5)℃×8 h耐飛馬Ⅱ號合成潤滑油
圖3 121±5℃×8 h耐 8號（75%）+20號（25%）混合航空潤滑油
配套涂層最外層均為含鉻高固體份防腐底漆，配套涂層耐完潤滑油后有明顯變色，繼續(xù)做500 g劃痕試驗，基本無劃痕耐，兩個方案無差別。
（3）耐燃油性能
依照GB/T9274—1988標(biāo)準(zhǔn)測試樣板的耐常溫燃油（RP-3、RP-5、50% RP-3+50%RP-5 ）性能、耐45℃5號航空煤油性能，結(jié)果如圖4所示。
圖4 耐常溫燃油
配套涂層最外層均為含鉻高固體份防腐底漆，配套涂層耐常溫燃油（RP-3、RP-5、50% RP-3+50%RP-5 ）、耐45℃5號航空煤油基本無變化，繼續(xù)做500 g劃痕試驗，基本無劃痕耐，兩個方案無差別。
（4）耐熱性
依照GB/T 1735—2009標(biāo)準(zhǔn)測試樣板的耐熱性，結(jié)果如圖5、圖6所示。
圖5 200 ℃處理24 h 圖6 200℃處理48h
兩個配套方案試驗結(jié)果均為200 ℃，24 h處理涂層變色，試板有彎曲；200 ℃，48 h處理涂層變色，試板彎曲嚴(yán)重，繼續(xù)做500 g劃痕試驗，板面無痕跡。
因為現(xiàn)場修復(fù)存在較深的腐蝕坑，深度可達(dá)5 mm以上，為更貼近實際工況環(huán)境，本研究在寬15 mm，深0.6 mm的凹槽中分別刮涂兩種不同膩子，待膩子實干后放入200 ℃烘箱中。結(jié)果表明，環(huán)氧膩子烘8 h后，開裂嚴(yán)重；聚氨酯膩子僅有輕微變色，無開裂現(xiàn)象。這是因為環(huán)氧樹脂一般在180~200 ℃下就會發(fā)生熱氧化分解，而氨基甲酸酯基的熱分解溫度為240 ℃，具有較好的熱穩(wěn)定性。
（5）耐溫度沖擊性能
依照GJB/T 150.5A—2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行樣板的耐溫度沖擊性能測試。配套樣板在（120℃±3）℃放置25 min后，在1 min內(nèi)將試片移入（-54℃±3）℃放置5 min，做5次循環(huán)。兩個方案無差別，配套涂層耐溫度沖擊試驗后無任何變化。
（6）耐霉菌性能
依照GJB/T 150.10A—2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行樣板的測試，結(jié)果表明，兩種配套方案無差別， 霉菌等級均為0級。
（7）耐濕熱性能
依照GJB/T 150.9A—2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行樣板的耐濕熱測試。本研究兩種配套方案耐濕熱250d后試樣表面均無銹蝕、起泡；耐濕熱280 d后配套方案1漆膜顏色變淡，無銹蝕、起泡等現(xiàn)象，配套方案2漆膜顏色變淡，表面有起泡現(xiàn)象，如圖7所示。說明環(huán)氧膩子與含鉻高固體份防腐底漆配套耐濕熱性更好。
圖7 耐濕熱測試
（8）耐中性鹽霧
依照GB/T 1771—2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行中性鹽霧試驗評價，結(jié)果表明，中性鹽霧1000 h后，兩種配套方案試樣表面均無銹蝕、起泡。
（9）耐鹽水
依照GB/T 9274—1988標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐鹽水評價，常溫（23±3）℃，耐5%鹽水，30d后，兩種配套方案試樣表面均無銹蝕、起泡，如圖8所示。
圖8 耐鹽水測試
通過兩種配套方案性能評價比較，環(huán)氧膩子配套方案具有附著力高、耐濕熱性好，聚氨酯膩子配套方案具有更好的耐熱性，而且其附著力和耐濕熱性也滿足正常工況使用，因此本研究最終選用配套方案2作為最終修復(fù)方案，即含鉻高固體份防腐底漆與聚氨酯膩子配套方案。
4、修復(fù)方案配套工藝、施工工藝
本研究對防腐底漆在不同溫度下干燥時間，可打磨時間，最長復(fù)涂時間進(jìn)行了探討，確定了其配套參數(shù)，具體見表3。在底漆可打磨時間和最長復(fù)涂間隔之間可直接刮涂膩子，在最長復(fù)涂間隔時間之后需對漆膜進(jìn)行表面打磨之后再刮涂膩子。
表3 含鉻高固體份防腐底漆配套參數(shù)
含鉻高固體份防腐底漆可采用刷涂、普通噴槍噴涂、靜電噴涂的方式進(jìn)行施工。將底漆與固化劑按質(zhì)量比10：4配制好，攪拌均勻后，加入稀釋劑稀釋至施工粘度，靜置熟化20~30 min后再施工。
其中刷涂根據(jù)個人習(xí)慣按比例配漆后進(jìn)行刷涂。
空氣噴涂最佳施工參數(shù)為：槍嘴與涂面的距離20~30 cm；氣壓0.3~0.4 Mpa；噴槍運行 20~30 cm/s；
靜電噴涂最佳施工參數(shù)為：靜電噴槍進(jìn)氣壓力0.4 Mpa；物料泵壓力0.2 MPa；槍嘴與涂面的距離 20~30 cm；噴槍運行20~30 cm/s。
本研究對膩子在不同溫度下干燥時間，可打磨時間進(jìn)行了探討，確定了其配套參數(shù)，具體見表4。其中膩子打磨后即可噴涂底漆。
表4 彈性聚氨酯膩子配套參數(shù)
彈性聚氨酯膩子采用刮涂的方式進(jìn)行施工。將膩子與膩子固化劑按質(zhì)量比100:12攪拌均勻后，用刮刀或調(diào)刀將混合后的膩子刮涂在需要修復(fù)的表面，表面刮涂平整，待完全干燥后用1000目砂紙打磨平整，繼續(xù)噴涂含鉻高固體份防腐底漆，完成腐蝕坑修復(fù)。
結(jié) 語
本研究采用含鉻高固體份防腐底漆和聚氨酯膩子形成一種修復(fù)鎂合金制件腐蝕坑的方法，并探究了兩種產(chǎn)品在不同溫度下的配套工藝，實現(xiàn)鎂合金（ZM5）附件機匣腐蝕坑的快速修復(fù)，成本低，修復(fù)后的鎂合金（ZM5）制件具有較強的耐高低溫、耐介質(zhì)、耐濕熱及防腐蝕能力。
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