我们在安装紧固件的时候，都希望它可以经得住时间的考验，但是在实际应用中存在着一个非常危险的敌人，一个足可以威胁到金属紧固件连接强度的强大敌人，它就是腐蚀。

腐蚀是一个永无止境的挑战，对于所有航空公司来说，它会削弱结构并加速金属疲劳。如果不加以维护和预防，它可能在短短几年时间内使飞机失航。在沿海环境下飞行的军用飞机特别容易受到腐蚀的影响，尤其像舰载战机，在航母上起降压力本身就很大，因此其面对的腐蚀挑战超乎想象。

一. 腐蚀的原理

用简单的术语来说，腐蚀是在金属的固有特性开始下降时发生的。对于所有金属来说，包括紧固件中使用的金属，都具有电势，而且因为金属的不同，而具有不同的电势。因此，当两种不同金属与作为电解质的水相互作用时，会形成一种原电池，也就是说电流开始在两种金属之间流动，这种低能量的电化学流开始降解其中的一种金属，具体来说，被降解的是具有较高电势的金属。

具有较高电势的金属称为“阳极”，该阳极金属的原子将电子损失给阴极，即较低电势的金属。伴随着这种电子的转移，在阳极金属上会逐渐产生铁锈，就是我们常常说到的“锈蚀”。

当两种金属在电位谱上的距离越远时，就是说他们之间的电位差越高，因此越容易发生这种电化学腐蚀。如果紧固件由高电位金属制成并安装在低电位金属中，则腐蚀的可能性很高，必须要进行必要的防护处理。

来总结一下发生电化学腐蚀必须存在的四个条件：

存在阳极或会发生腐蚀的金属；

存在不易腐蚀的阴极金属（不同导电材料）；

存在电解质或导电液体

阳极和阴极之间的电接触，通常通过金属与金属的接触或通过紧固件进行。

消除以上条件中的任何一个都会停止腐蚀的发生。比如在金属表面进行漆膜处理，又比如不锈钢产生的腐蚀产物与腐蚀的金属紧密结合，形成不可见的氧化物或钝化膜，从而阻止腐蚀的进一步发生等等。

对于金属零件的腐蚀来说，基本上都是从金属表面开始的，因此经常检查油漆表面是否有不规则现象，如起泡、剥落、碎屑以及结块等，是飞机维修中的主要任务之一。

二. 腐蚀的影响因素

除了以上四点必不可少的条件以外，影响金属腐蚀和腐蚀速度的因素还有很多，简单地可以概括为以下几点：

金属类型；

阳极和阴极金属的表面积；

应用温度；

氧气供应；

腐蚀金属上的机械应力；

暴露于腐蚀性环境的时间。

航空应用中，尤其是发动机应用中有很多高温环境，急剧升高的环境温度会加速化学反应速率和饱和空气中的水分含量来加速腐蚀。此外，有些腐蚀从零件的加工过程中就已经开始，机械加工、成型处理以及热处理等流程可能会在飞机零件上留下应力。当超过应力腐蚀的阈值时，这种残余应力会在腐蚀环境中导致零件破裂失效。

三. 常见的腐蚀类型

均匀蚀刻腐蚀

这类腐蚀是由对金属表面的直接化学侵蚀导致的，并且仅涉及金属表面。在抛光的表面上，这种腐蚀可能首先表现为表面变钝。如果继续腐蚀，表面会变得粗糙，从外观上看，像是结霜一般。但是，请注意暴露于高温下所产生的金属变色或表面变钝并属于这类腐蚀。

点蚀

这类腐蚀对镁和铝合金的影响最普遍，但在其它金属合金中也可能发生。首先，它是白色或灰色粉末状沉积物，类似于灰尘，会弄脏表面。清除沉积物后，可以看到表面上存在小坑或小孔。当少量的且活泼的阳极金属与大量的且不活泼的阴极金属配合时，很容易导致严重的点蚀。非常有意思的是，我们常常利用这个原理来进行金属的钝化处理。

电位腐蚀

当两种不同的金属，在电解质存在的条件下发生电接触，就会发生这种腐蚀。腐蚀速率取决于两种金属之间的活性差异。比如铝制的机翼面板与不锈钢材质的加强板铆接在一起时，如果存在水分，则容易形成电偶。

缝隙腐蚀

即腐蚀发生在金属与金属的接合处，这些位置恰恰通常是金属紧固件的位置。

晶间腐蚀

这种腐蚀会侵蚀金属的晶界。每一个原子都有一个明确定义的边界，当与电解质接触时，晶界与晶粒中心可以作为阳极和阴极彼此反应，在晶界处发生快速的腐蚀并向内部扩展。未进行正确热处理且又暴露在腐蚀环境中的高强度合金，比如7075铝合金，非常容易发生此类晶间腐蚀。

剥落腐蚀

剥落腐蚀是晶间腐蚀的高级阶段，金属的表面晶粒通过在晶界出现的腐蚀产物产生的膨胀力作用造成剥离。这类腐蚀发生在挤压、轧制、锻造的高强度铝和镁零件上。

丝状腐蚀

当大气相对湿度在80%-90%之间且金属表面呈弱酸性时，会发生丝状腐蚀。腐蚀从涂层系统的断裂处开始，并由于水蒸气和空气中的氧气通过涂层的扩散而在涂层下方移动。丝状腐蚀会腐蚀钢和铝表面，如果不及时处理，会导致晶间腐蚀，特别是在紧固件周围和接缝处。

应力腐蚀开裂

由应力这一机械因素与腐蚀共同作用引起的金属晶间开裂。如果金属在冷加工期间，存在不均匀的变形，或者是由高温造成的不均匀冷却，这些都会引起金属内部结构重新布置，因此就会产生内部应力。紧固件在安装过程中也可能会产生这种内应力，比如衬套的压入变形、在干涉配合下安装螺栓等。

通过施加特殊的保护涂层，使用应力消除热处理等工艺，可以有效减少应力腐蚀。比如对金属表面进行喷丸处理会在金属表面产生压缩应力，这将有助于减少应力腐蚀开裂问题。

微动腐蚀

固定不动的两个高负荷表面，因为振动可能会导致其表面摩擦在一起，进而引起微动的表面磨损。这种摩擦除了会去除金属表面的保护膜以外，持续的摩擦会阻止形成保护性氧化膜，并使新鲜的活性金属暴露于大气中。这种微动腐蚀会引起严重的点蚀。预防措施包括减振、拧紧接头，涂抹润滑剂等。

氢脆

原子氢由于体积小、质量轻，在大多数金属中具有很高的扩散性，并且容易穿透大多数干净的金属表面，并迅速迁移到可能保留在溶液中的有利位置，以分子氢形式沉淀，形成小的加压空腔、裂纹或大气泡；也可能与基体金属或合金元素形成氢化物。

高强度合金中氢的积累通常会导致开裂，这种开裂通常发生在施加载荷后或暴露于氢源后数小时甚至数天的静载荷组件中。因此氢脆可以被称为氢应力裂化、氢延迟劣化或氢诱导劣化。

因为氢原子是许多电化学反应的阴极产物，因此在加工过程中必须使用良好的控制条件，以最大程度减少酸洗或电镀等过程中产生的氢。

四. 对腐蚀的控制

目前控制腐蚀的方法有很多，比如在结构上选择适合的材料、使用排水以及使用密封剂来抵抗腐蚀，这些都是基于引起腐蚀的原因以及对飞机结构中发生腐蚀的类型的了解。

对于腐蚀的防护，在结构的设计阶段就应该对材料的选择进行适当的考虑，当然也包括表面处理的选择、排水及密封剂的应用。

选择适合的材料对于长期的腐蚀控制至关重要。不同金属之间的腐蚀速率不仅取决于环境和电位差，还取决于金属的各自含量。例如，在任何特定的接头设计中，不利的情况都是具有大面积的惰性金属和小面积的活性金属。如果存在这种情况，较小的活性金属可能会加速腐蚀。使用紧固件，尤其是螺栓、铆钉时，一定要格外注意这一点，因为相对于被连接的母板金属而言，紧固件的面积相对较小。

关于表面处理的选择，可以参考下面几篇文章：

再谈紧固件的表面处理

技术贴 - 紧固件铝喷涂处理

技术贴 - 螺纹紧固件润滑

结尾语

腐蚀是由于金属与周围环境发生化学反应而导致的电化学作用。在航空航天工业不断开发新材料来抵御腐蚀的同时，应用环境相比之前也发生了变化，有时变得更加复杂，很多腐蚀现象呈现多种不同形式。因此，有时会让我们觉得这种环境因素的变异似乎抵消了材料科学的发展。

本文完。