不同夹层材料铆接时铆钉材料及表面防护的选择

2021-07-30代丽丽邹蒙

中国设备工程 2021年14期

代丽丽，邹蒙

（中国直升机设计研究所，江西景德镇 333000）

1 前言

在航空航天领域，铆接时常用的零部件组合方式，而飞机等飞行器在飞行过程中有雷电防护需求，结构内部也要形成导电通路以保证对设备、结构等的放电及防静电要求。而结构的材料、铆钉的材料，都不尽相同，如果结构与铆钉之间电位差比较大，就会存在接触腐蚀（电位腐蚀）。有电搭接需求的铆钉不能蘸隔离胶铆接，否则，将不满足导电要求。因此，在装配不同材料结构件时，应特别注意铆钉材料及其表面防护的选择，既要满足其导电功能要求，又要尽量避免腐蚀。

2 接触腐蚀产生的条件

不同材料金属之间形成接触腐蚀的条件是存在电解液、电位更改的导体及电联接，金属之间电位差越大，腐蚀就越快。

表1为不同类金属原电池腐蚀图，列出了不同金属之间的电位差异，同组金属接触时不会产生严重的电位腐蚀。

表1 不同类金属原电池腐蚀图

3 接触腐蚀等级

接触腐蚀等级分3级，其中，0级为不引起接触腐蚀，可安全使用；1级为引起接触腐蚀，但影响不严重；2级为引起严重接触腐蚀。

表2 不同材料和镀覆层相互接触时的接触腐蚀等级

不同材料和镀覆层相互接触时的接触腐蚀等级可以查询GJB594A-2000，以下仅列出几种常见材料之间的接触腐蚀等级。

4 防止接触腐蚀的措施

事实上，结构中不可避免地在不同材料金属和铆钉之间直接接触，此时，可采取如下措施。

（1）过渡镀层调整；（2）活动结构间使用润滑油，不活动结构使用漆；（3）使用绝缘材料；（4）保持环境密封、隔离；（5）不常拆卸的，结合面之间密封；经常拆卸的，结合面之间使用不干性腻子，或与两种金属都允许接触的垫片或镀层进行调整过渡，或将易腐蚀的材料或镀层适当加厚。

5 不同夹层材料铆接时铆钉材料及表面防护的选择

不考虑电搭接时，根据上文介绍的防止接触腐蚀的措施，铆钉通常钉杆部分蘸隔离密封胶铆接，铆接后钉头墩头进行化学清洗后涂底漆、面漆密封；考虑不同材料和镀覆层相互接触时的接触腐蚀等级及铆钉不同材料的价格（钛合金>耐蚀钢>蒙耐尔合金>铝合金）、国内外常见铆钉不同表面防护层的性能（见表3），本文对铆钉的选择做了优先级排序见表4。

表4 不同夹层材料铆接时铆钉材料及表面防护的选择（不考虑电搭接）

考虑电搭接时，铆钉钉杆部分不能蘸隔离密封胶铆接，铆接后钉头墩头进行化学清洗后涂底漆、面漆密封；钛板、钛铆钉由于电阻大，通常不选择其做电搭接通路；复合材料结构件与金属件之间，复合材料与复合材料之间，电搭接往往通过铺设铜网、铜片、螺栓紧固件、托板螺母、导电胶条、导电漆、导电胶等将电流导走，而并非选择通过铆钉做电搭接；考虑不同材料和镀覆层相互接触时的接触腐蚀等级及铆钉不同材料的价格、铆钉不同防护层的性能（见表3），本文对铆钉的选择做了优先级排序见表5，并以蒙耐尔离子镀铝铆钉为例，分析其防电位腐蚀原理，见图1。