引言
在作战条件下，飞机的机体损伤通常采用抢修模式，对机体表面的铝合金板材采用平补法修理，对桁条、隔板等采用接补法［1］修理。为提高胶接强度，本文采用铈盐转化工艺对待修铝合金表面进行氧化处理，依据胶接性能的相关数据，分析了改性参数对胶接结果的影响。
1实验
1．1实验设备与材料
1)实验设备。WE-50液压万能试验机，YW-1盐雾腐蚀实验箱，NovaNanoSEM450/650型场发射扫描电镜，加速电压为15kV。2)实验基材。飞机蒙皮金(2A12铝合金);补片δ为1．00mm2A12铝板;胶粘剂TS800双组分结构胶;化学试剂Na2CO3，Ce(NO3)3，(NH4)2S2O8等。
1．2试样处理
1)试样处理工艺流程。有机溶剂除油→化学脱脂→活化→转化膜处理→烘干。2)脱脂液组成及操作条件。5～10%Na2CO3，25%Na2P2O7，3%～5%活化剂，θ为50～70℃，t为2～4min。3)活化液配方。12%NaOH，θ为50～60℃，t为1～2min;4)改性溶液成分及工艺参数。Ce(NO3)3+(NH4)2S2O8+促进剂，pH=1．5～3．0;θ为20～30℃，t为10～30min;对基材和补片进行表面改性，按照一定组合制备铈转化膜。
1．3实验原理
在经过预处理的胶粘表面滴加Ce(NO3)3+(NH4)2S2O8+促进剂的溶液后，表面就会形成原电池［2-4］。微阳极的反应Al－3e→Al3+;微阴极区的反应H++2e→H2↑，随着阴极区OH－离子浓度增大，会生成Ce(OH)3(KspCe(OH)3=1．6×10－20)沉淀。其反应为:3OH－+Ce→Ce(OH)3↓。随着氧化时间的增长，被氧化的表面形成了内密外疏的锯齿形氧化膜，大幅度增加了有效表面积。
1．4实验方法
将试片分为A、B两组，A组胶粘表面采用砂纸打磨方法处理;B组胶粘表面采用Ce(NO3)3+(NH4)2S2O8+促进剂的溶液处理。试片A胶粘方法。表面预处理→吹干→粘接→固化→测试结合强度。试片B胶粘方法。表面预处理→水洗→氧化处理→水洗→粘接→固化→测试结合强度。操作说明:1)胶粘。粘接剂选用TS800结构胶，25℃时，涂胶、粘合需在3～5min内粘合完成。2)固化。使用JL-1型加压器固定粘接副，在约40℃、0．30MPa条件下保持20min。
2结果与讨论
2．1表面改性工艺影响
在铝合金粘接表面制备铈转化膜的过程中，Ce(NO3)3、(NH4)2S2O8和促进剂的质量浓度对转化膜的性能有很大影响。为探究溶液各成分的质量浓度与胶接性能之间的关系，以L9(33)正交试验方法为依据，对胶接强度进行试验(见表1)。从表1可知，剪切强度对促进剂浓度变化比较敏感。其原因主要是促进剂质量浓度的提高既促进了反应产物Al3+的扩散，又促进了Ce3+的化学沉积，总体上加速了转化膜的成长。在实验条件下，较佳的工艺参数为14g/LCe(NO3)3，0．3g/L(NH4)2S2O8，0．3mL/L促进剂。为了进一步确认促进剂对剪切强度的影响，选取14g/LCe(NO3)3，0．3g/L(NH4)2S2O8的情况进行优化实验，促进剂的影响情况如图1所示。从图1可以看出，当促进剂质量浓度为0．3mL/L时，胶接性能最好。
2．2表面形貌分析
采用Ce(NO3)3+(NH4)2S2O8+促进剂的表面改性溶液在铝合金表面制备的铈转化膜的扫描电镜(SEM)照片如图2所示。从图2可以看出，铝合金氧化膜表面有大量微孔，凸起的孔径大于低矮的孔径，由于微孔表面有剩余电荷，因此，新制备铈转化膜表面有很强的活性。
2．3性能测试与分析
性能测试项目和依据标准主要有剪切强度(依据HB5164)、剥离强度(依据GB7122-86)和湿热老化14d的剪切强度(依据JB1773-76)。A、B两组的检测结果(平均值)如表2所示。从表2可以看出，胶粘表面经Ce(NO3)3+(NH4)2S2O8+促进剂的改性溶液处理后，胶粘的剪切强度提高59%，剥离强度提高73%。胶粘性能提高的主要原因，一是铈盐表面改性处理能扩大铝合金零件胶粘表面的微观表面积，并能获得多孔性的活性表面，增大了粘接力;二是胶接时胶粘剂能够渗透进入多孔膜，并在粘接界面上形成过渡层，在粘接界面上产生了机械啮合力，从而大幅度提高胶接性能。胶接界面如图3所示。铝合金经表面改性后胶接副具有较好的耐侯性。湿热老化14d，其剪切强度仅下降2．6MPa，仍能保持较高的胶合力。导致这种结果的主要原因可能是空气中的气体或液体分子在向胶接界面渗透时因渗透距离的增加而减缓了渗透速度，从而大幅度提高了胶接界面的耐侯性。空气中的气体或液体分子向胶接界面渗透的过程如图4所示。
3结论
1)胶粘表面经含有Ce(NO3)3+(NH4)2S2O8+促进剂的改性溶液处理后，形成了内层紧密外层粗糙的转化膜，有效地增大了胶粘面积，提高了结合强度。2)促进剂质量浓度对胶粘的剪切强度影响较大，在实验条件下，最佳溶液组成为:14g/LCe(NO3)3，0．3g/L(NH4)2S2O8，0．3mL/L促进剂。3)铝合金绘画艺术论文表面经Ce(NO3)3+(NH4)2S2O8+促进剂的改性溶液处理后，胶接副具有较好的耐大气腐蚀能力，基本满足了损伤飞机蒙皮胶接抢修的要求。
作者：夏成宝 王春净 单位：空军第一航空学院
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