民用航空器铝合金包铝层状态的标准检查工艺

■ 吕国华 张星鹤/北京飞机维修工程有限公司

1 民航飞机包铝情况

民航客机机身蒙皮、安定面前缘等结构一般为2000 系列的包铝合金，包铝为单侧一层或双侧两层纯铝，通过机械轧制方式与铝合金本体成为整体蒙皮。纯铝为活泼金属，在空气中能形成一层致密的氧化薄膜，可以为内部铝合金提供优良的防腐蚀保护。根据基体厚度的不同，一般包铝层的厚度为材料总厚度的1.5%～10%不等。

在新飞机制造、褪喷漆和飞机维护过程中，经常会对包铝层造成一些意外损伤，如图1 所示。在结构设计中，包铝层不计入结构强度，一般不将未穿透包铝层的损伤界定为结构损伤。对包铝层状态的正确判断可以减少不必要的结构损伤评估工作，如打磨损伤、测量材料厚度等，从而达到降低维修成本的目的。然而，大部分航空公司和维修站因为资料来源或者危险化工品的限制，从概念上忽略了包铝层状态的简单检查方法，加之在实际操作中缺乏经验，导致产生了很多过度维护和资源浪费情况。针对这种情况，本文将对包铝层状态的检查工艺作详细介绍。

2 检查方法与工艺

对于包铝层损伤程度的判定，通常使用以下两种方法。

2.1 目视检查&触觉检查方法

完好包铝层的微观形态为规则的光滑表面，宏观上会形成金属光泽不明显的镜面。如果包铝层出现轻微损伤，微观表面状态会被破坏，形成漫反射效应，宏观上表现为银白色的形态，用指甲触摸损伤表面会有阻滞或者不平整的感觉，如果未出现包铝边界明显破损，则可以判定为包铝层没有穿透，如图2 所示。

图1 常见机体包铝层损伤形态

2.2 化学试剂检查方法

如果被检查的情况比较复杂，无法通过视觉和触觉来确定包铝层是否穿透，则需要借助化学试剂来检测。使用硝酸钾、氢氧化钠和清水配制的溶液，滴至怀疑有损伤或者损伤最深的部位，通过观察颜色变化来判断包铝层的损伤程度。

1）配置包铝测试溶液

实际工作中可以按以下比例增加或减少用量：硝酸钾（KNO3），200g；氢氧化钠（NaOH），100g；蒸馏水（H₂O），1L。

使用玻璃容器盛放蒸馏水，将硝酸钾和氢氧化钠溶解在蒸馏水中，搅拌均匀，静置2 ～3min。

2）测试的时间要求

测试液本身具有腐蚀性，为了尽可能地减少测试对包铝层和结构本体的腐蚀，实际工作中要求测试液在受试区域的停留时间不超过3min。

3）测试过程及观察要点

通过设置对照组来观察包铝层在不同程度损伤情况下与测试溶液反应的颜色变化。其中，A 组为没有损伤，B 组为包铝层损伤但未穿透的对照组，C 组为损伤穿透了的包铝层。测试所用铝合金为0.056in 厚的2024-T3 包铝铝板。使用牙签蘸取尽可能少的测试溶液滴至受试区域（为突出显示效果，本文的试验中增加了溶液用量）。经过一段时间的反应，三组区域的金属表面变化如图3 所示。

图3 不同状态的包铝层与测试溶液发生化学反应的颜色变化

观察发现，A、B 受试区域没有变黑，可以判定结构本体未损伤。C 受试区明显变黑，表明损伤穿透了包铝层，测试溶液与铝合金发生化学反应生成了黑色沉淀物，结构本体已损伤。在实际维护工作中，C 区的情况需要进行结构损伤评估。

4）测试后的清洁工作

完成包铝层状态测试后需要清洁受试区域。使用干布擦去残留的溶液，然后使用湿布擦拭三遍以上。完成清洁后，使用PH 试纸检查表面，确定测试区域PH 值为中性。

在目视和触觉无法确定损伤程度的情况下，采用化学试剂检测包铝层状态，能够准确地判定损伤是否穿透包铝层。但是检测使用的化学试剂本身具有一定的腐蚀性，在测试过程中会降低包铝层的厚度或者对合金本体造成进一步的腐蚀，造成人为损伤。

3 结束语

在民用航空器结构维护工作中，包铝层状态检查是一种快速高效的辅助手段，可以减少人力、物力的消耗，运用得当能起到事半功倍的效果。在检查判断的过程中应优先采用目视检查和触觉检查的方法，如果确有需要使用化学试剂进行评估，应严格按照要求执行检查步骤，并在测试完成之后做好清洁工作，将人为损伤降至最低。