引言
图1所示电位序不同的材料，在潮湿环境下直接接触会发生电化学腐蚀。两种材料在电位序中离得越远，其腐蚀的过程就越快，这在使用紧固件装配的构件中表现得特别突出。例如未经过表面处理的钛合金螺栓与铝合金构件连接，作为阳极的铝合金材料会被腐蚀掉。
《中国民用飞机适航规章)>CCAR25中关于构件保护的条款，规定每个构件必须满足下列要求：
(1)有适当的保护，以防止使用中由于任何原因而引起性能降低或强度丧失。这些原因包括气候、腐蚀和磨损。
(2)在必须保护的部位有通风和排水措施。
为了确保飞机构件满足CCAR25条款，必须对飞机构件，尤其是紧固件进行表面处理防护。随着复合材料在民用飞机，包括主承力结构的多个区域上的大量应用，钛合金紧固件因与碳纤维复合材料的电位匹配，得到广泛的应用，因此对钛合金紧固件表面处理的应用与研究就显得格外重要。
1、民用飞机钛合金紧固件表面处理的分类
目前钛合金紧固件的表面处理主要有涂铝、涂铝+十六醇润滑(适用于连接铝合金构件)、离子镀铝+十六醇润滑(适用于连接铝合金构件)、二硫化钼干膜润滑+十六醇润滑(适用于连接复合材料构件、钛合金构件、复合材料和钛合金的混合连接)、蓝色阳极化+十六醇润滑(适用于连接复合材料构件、钛合金构件、复合材料和钛合金的混合连接)、二硫化钼干膜润滑(适用于连接复合材料构件、钛合金构件、复合材料和钛合金的混合连接)、十六醇润滑(适用于连接复合材料构件、钛合金构件、复合材料和钛合金的混合连接)等7种表面处理形式。
1.1涂铝
钛合金紧固件涂铝的标准按HS294或NAS4006，涂层由酚醛树脂、铝粉、特种助剂及稀释剂组成。涂铝后的钛合金紧固件具有耐磨、耐腐蚀等特性，可消除钛合金和铝接触产生的异电位腐蚀而替代钢紧固件来连接铝合金构件，起到减重的作用。
1.2离子气相沉积(IVD)镀铝
IVD镀铝的镀层中含有99％以上铝成分，一般按MIL-DTL-83488中Ⅱ型3类的方式对钛合金紧固件进行IVD镀铝处理，铝镀层厚度为0.0003in。在IVD后，按MIL-C-5541进行铬酸阳极化处理，经该处理后的钛合金紧固件的耐盐雾性更好，而且IVD镀铝层的导电性较铝涂层好。
1.3二硫化钼干膜润滑
二硫化钼干膜润滑的标准按AS5272或HS292或MIL-L-46010。二硫化钼干膜润滑剂由树脂(环氧树脂)、粉状固体润滑材料(二硫化钼)、黏结剂、添加剂和稀释剂等组成。二硫化钼干膜润滑的紧固件具有耐高低温、耐脱漆剂、耐腐蚀、耐液体介质、降低摩擦、减少磨损、提高承载能力、改变锁紧力等功能。
1.4十六醇润滑
十六醇润滑的标准按AS87132或HS305。常用的十六醇主要有两种溶解方式：一种是溶解在石油基溶剂中的十六醇，另一种是溶解在水基溶剂中的十六醇(用于特殊环境)。十六醇能起润滑、防干涉等作用，但在高于50℃的环境下易挥发。对于需要涂覆聚硫密封胶的部位(如油箱)，只能选用十六醇润滑的紧固件，而不能使用二硫化钼干膜润滑的紧固件，因为十六醇能用丙酮等溶剂清洗掉，而二硫化钼润滑膜很难去除，只能用热浓硫酸等强氧化剂去除，并且二硫化钼干膜与密封胶的附着不牢，容易导致漏油等事故。
2、国内外民用飞机钛合金紧固件表面处理的现状
2.1涂铝
我国钛合金紧固件涂铝工艺水平是当前制约国产钛合金紧固件进人民用飞机市场的一个重大阻碍，目前虽有国内制造企业已取得突破，但涂铝后的紧固件的耐脱漆剂、耐腐蚀性能仍不能满足规范要求，而国外主流民用飞机钛合金紧固件铝涂层厚度均匀，且附着力稳定，耐脱漆剂、耐腐蚀性能好，色泽明亮。
2.2离子气相沉积(IVD)镀铝
由于IVD镀铝的设备昂贵，而且镀覆时间长，效率低，目前国内外IVD镀铝的钛合金紧固件用量均较少，而大量使用的是涂铝的钛合金紧固件。
2.3二硫化钼干膜润滑
我国二硫化钼干膜润滑的紧固件易在螺纹部位或头下圆角部位发生膜层淤积的现象，而国外二硫化钼干膜润滑的紧固件涂层厚度均匀，且附着力稳定，耐腐蚀性好，色泽光亮。
2.4十六醇润滑
我国大多采用溶于石油基溶剂的十六醇，对紧固件润滑后，由于石油基溶剂易挥发，当紧固件贮存一段时间后，溶剂挥发，十六醇结晶析出，形成一个个小凸起，大大影响了润滑效果及紧固件的装配，而国外目前多采用溶于水基溶剂的十六醇，避免了此问题。
3、钛合金紧固件表面处理的验证方法
3.1涂铝的验证方法
对涂铝后的紧固件按表1的要求进行验证试验，试验结果应满足HS294中的要求。
3.2IVD镀铝的验证方法
对IVD镀铝紧固件的验证按表2的要求进行试验，试验结果应满足MIL—DTL一83488的要求。
3.3二硫化钼干膜润滑的验证方法
对二硫化钼干膜润滑的紧固件按表3的要求进行试验，试验结果应符合HS292的要求，但对制造商的干膜润滑验证方法和要求应按AS5272进行。
3.4十六醇润滑的验证方法
十六醇润滑前，需对十六醇和溶剂进行表4中的验证试验，试验结果应满足AS87132的要求；对十六醇润滑后的紧固件进行目视和触摸，零件应光滑，且应涂覆均匀，钉杆、锁紧槽、螺纹上没有凸起，零件应呈现为白色或浅色。
4、钛合金紧固件表面处理的发展趋势
(1)随着欧盟提出碳排放限制等民用航空环保要求，在飞机上防止有毒物(例如Cd6+)的产生也成为趋势，而传统的钢紧固件以表面镀镉为主。另外，当前能替代镀镉钢紧固件的涂铝钛紧固件中也含有cd6+的成分，因此研制仅含Cd3+或不含镉成分的铝涂层钛合金紧固件成为当前各大民用飞机钛合金紧固件生产商的主要研发方向；
(2)大量使用水基溶剂溶解十六醇，因为石油基溶剂在贮存过程中易挥发；
(3)对钛合金螺栓和环槽铆钉，由浸涂二硫化钼干膜润滑剂改为喷涂，可以提高涂层和钉杆的附着力。另外，通过控制溶液的喷涂速度、时间，以及采用电泳等工艺方式，提高涂层厚度的均匀性。
5、结语
当前民用飞机国产化的工作已经全面启动，而钛合金紧固件的国产化研制是重点，但表面处理工艺一直是一个困扰钛合金紧固件国产化的难点，我国在铝涂层原料的验证、配方、喷涂工艺的完善上还需要多方面长期的努力，还需大力提高二硫化钼干膜润滑的膜层均匀度，并尽快大量采用水基溶剂的十六醇润滑剂，解决十六醇润滑紧固件的贮存和长期使用问题。
参考文献
[1]紧固件连接设计手册[M].北京：国防工业出版社，1990.
[2]牛春匀.实用飞机复合材料结构设计与制造[M].北京：航空工业出版社.2008.
[3]钛及钛合金表面处理技术和应用[M].北京：国防工业出版社，2O10.
[4]金属腐蚀理论及腐蚀控制[M].北京：化学工业出版社，2009.
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