Системы лакокрасочных покрытий

Для защиты и декоративной отделки самолетов, вертолетов, всех видов автомобильной техники применяются различные системы покрытий.

Системой покрытий называют сочетание последовательно нанесенных слоев лакокрасочных материалов различного назначения (грунтовка, эмаль, шпатлевка).

Система, а не одно покрытие применяется потому, что невозможно в одном материале сочетать многообразные свойства, какими должны обладать покрытия, например, высокую адгезию, хорошие защитные свойства, длительную атмосферостойкость и высокие декоративные качества. Только нанесением различных лакокрасочных материалов возможно получить покрытие, удовлетворяющее заданным требованиям.

Применение той или иной системы покрытий для внешних поверхностей обшивки самолетов или вертолетов зависит от назначения конструкции, декоративных требований, режима работы и условий эксплуатации.

При окраске внешних поверхностей пассажирских самолетов и автомобилей необходимо, чтобы покрытия, кроме обычных предъявляемых к ним требований (защита от коррозии), способствовали улучшению внешнего вида. Для этих целей они должны обладать большим глянцем, красивым внешним видом и хорошо подобранной цветовой схемой окраски.

Обшивка сверхзвуковых самолетов в результате трения воздуха с поверхностью обшивки нагревается примерно на 140 °С выше окружающего воздуха при скорости полета 2400 ... 2500 км/ч. Для таких самолетов нужны покрытия, обладающие достаточной теплостойкостью и устойчивостью к сдвигу в полете (если в полете на больших скоростях покрытие от нагрева сильно размягчается, то оно сдвигается воздушным потоком).

К защите самолетов морской авиации предъявляются другие требования. Эти самолеты длительное время подвергаются воздействию морской воды и атмосферы, насыщенной морскими солями. Следовательно, для защиты таких самолетов необходимы системы покрытий, обладающие большой водонепроницаемостью и высокими защитными свойствами.

Повышенные требования к противокоррозионной защите также предъявляются к самолетам и вертолетам сельскохозяйственной авиации, поскольку в процессе обработки полей они подвергаются воздействию различных ядохимикатов, разрушающих лакокрасочные покрытия и способствующих возникновению значительной коррозии.

В коррозионном отношении внешняя поверхность ЛА различна. Это объясняется тем, что поверхность образуется из материалов с неодинаковой коррозионной стойкостью: плакированным обшивочными листами, обладающими сравнительно хорошей коррозионной стойкостью, крупногабаритными панелями, плитами, штамповками для крыла и фюзеляжа, значительно менее коррозионно-стойкими (они не плакированы).

Самолетные и вертолетные конструкции из алюминиевых сплавов включают многие детали из магниевых сплавов, различных марок стали и других металлов, различающихся между собой коррозионной стойкостью, а также неметаллические детали. Кроме того, детали работают в различных условиях и при различных температурах.

Вследствие указанных и других причин противокоррозионная защита отдельных поверхностей самолетов производится различными системами покрытий, отличающимися как по защитным свойствам, так и стойкости к нагреву. Однако в декоративном отношении наружное и отделочное покрытие по всей поверхности остается общим.

Все детали внешнего контура (обшивочные листы, прессованные панели, поковки, штамповки, литые детали) перед грунтованием подвергаются анодному окислению (анодированию) в серной кислоте с последующим наполнением в растворе бихромата калия. Эта операция позволяет повысить защитные свойства анодной пленки, кроме того, к такой поверхности адгезия лакокрасочных покрытий выше, чем в случае уплотнения (наполнения) в воде. В воде уплотняются главным образом те детали, которые после анодирования лакируются.

Конструктор, выбирая покрытия для своего изделия, исходит главным образом из его назначения и условий эксплуатации.

Системы лакокрасочных покрытий можно разделить на два вида: для защиты и декоративной отделки наружных поверхностей изделий и для защиты внутренних поверхностей планера и деталей внутреннего набора.

Как правило, для наружных поверхностей применяют эмалевые системы, состоящие из грунтовки, покрывных эмалей и только в отдельных случаях применяется местная шпатлевка.

При всем многообразии имеющихся конструкций самолетов и вертолетов внешние поверхности всех изделий могут быть защищены с помощью следующих систем лакокрасочных покрытий: перхлорвиниловой, акриловой, эпоксидной, полиуретановой и лаковой.

Основные свойства указанных систем покрытия рассматриваются ниже.

Перхлорвиниловая система применяется преимущественно для окраски транспортных, сельскохозяйственных и морских самолетов, а также вертолетов различного назначения. Перхлорвиниловая система покрытий обладает высокими защитными свойствами, хорошей атмосферостойкостью и удовлетворительной светостойкостью. Покрытие не размягчается при попадании на него бензина, керосина и минерального масла, но оно не стойко к синтетическим маслам. Покрытие легко поддается очистке от загрязнений.

Существенными недостатками перхлорвиниловых покрытий является плохое сцепление с металлическими поверхностями и ограниченная термостойкость. Они могут работать длительно при температуре не выше 80... 85 °С.

Перхлорвиниловые покрытия имеют хорошую адгезию к ряду грунтовок. На наружные поверхности самолетов и вертолетов их наносят главным образом на акриловые грунтовки. Это объясняется тем, что эти грунтовки быстро высыхают, имеют хорошую адгезию почти ко всем металлам и сплавам, применяемым в авиационных конструкциях. В системе с перхлорвиниловыми эмалями акриловые грунтовки обладают высокими защитными свойствами, благодаря чему они применяются не только для защиты плакированных обшивочных листов, но и прессованных панелей и других деталей, выходящих на наружную поверхность из неплакированных и литейных сплавов, обладающих меньшей коррозионной стойкостью, чем плакированные обшивочные листы. Эти системы также наносятся на детали из различных марок алюминиевых сплавов, сваренных точечной, роликовой или другими видами сварки, с последующим химическим оксидированием.

Как правило, перхлорвиниловые системы покрытий состоят из двух слоев грунтовки и двух слоев перхлорвиниловой эмали. В качестве первого слоя на внешние поверхности обшивочных листов, панелей, поковок, штамповок и других деталей, так называемых деталей внешнего контура, до сборки наносят чаще всего один слой акриловой грунтовки, а на внутренние поверхности – фенольномасляную и сушат их при повышенной температуре. Различные грунтовки применяют в этом случае потому, что наносимые после сборки изделий системы покрытий обладают к акриловым грунтовкам более высокой адгезией, чем к фенольномасляной. Сушка акриловой грунтовки при повышенной температуре повышает ее бензостойкость. Бензостойкость для первого слоя грунтовки очень важна, поскольку перед окончательной окраской изделий возникает необходимость в обезжиривании бензином или уайт-спиритом загрунтованной поверхности.

Кроме того, после горячей сушки возрастают адгезия, твердость и прочность грунтовочного слоя, что способствует лучшему сохранению его в процессе сборки агрегатов и узлов.

После сборки изделий наносится второй слой акриловой грунтовки и перхлорвиниловая эмаль. С целью увеличения защитных свойств систем покрытий во второй слой грунтовки и первый слой эмали вводится 1,5 ... 2 % алюминиевой пудры ПАП-2. Чтобы не ухудшить адгезию, в первый слой акриловых грунтовок алюминиевая пудра не вводится.

В тех случаях, когда детали перед грунтованием анодировать или химически оксидировать невозможно, в качестве первого слоя применяют фосфатирующую грунтовку. Это позволяет увеличить адгезию и защитные свойства системы покрытий.

Перхлорвиниловые покрытия не стойки к синтетическим маслам и гидравлическим жидкостям типа НГЖ-4, при попадании которых на покрытия последние разрушаются. Поэтому на участки поверхности обшивки, на которые такие масла и жидкости могут попадать, наносится система покрытий, состоящая из грунтовки и двух слоев эпоксидной или полиуретановой эмали. Эпоксидная система обладает достаточной стойкостью к ряду синтетических масел, а полиуретановая — к указанным маслам и к гидравлическим жидкостям типа НГЖ-4.

Акриловая система применяется для окраски внешних поверхностей пассажирских самолетов различных конструкций. Она состоит из двух слоев акриловой грунтовки и двух слоев акриловой эмали. Эмали быстро высыхают и образуют покрытие с красивым внешним видом и хорошей атмосферо- и светостойкостью. В системе с акриловыми грунтовками они обладают хорошими защитными свойствами в отношении плакированных и неплакированных, а также литейных алюминиевых сплавов, предварительно анодированных или химически оксидированных.

Покрытия стойки к воздействию бензина, керосина, но не стойки к синтетическим маслам. Внутренние поверхности обшивочных листов, панелей и деталей внешнего контура защищают так же, как и в перхлорвиниловои системе.

После сборки изделий и подготовки к дальнейшей окраске наносится второй слой акриловой грунтовки с введением алюминиевой пудры и два слоя акриловой эмали. В тех случаях, когда перед грунтованием анодировать или химически оксидировать детали невозможно, то для увеличения адгезии и защитных свойств в качестве первого слоя применяют фосфатирующую грунтовку горячей сушки. Горячая сушка улучшает адгезию и водостойкость грунтовки. Водостойкость необходима при подготовке деталей или агрегатов к дальнейшей окраске. Обычно в этих случаях возникает необходимость в обезжиривании, т.е. в промывке 3-процентным водным раствором нейтрального калийного мыла с последующей протиркой хлопчатобумажными салфетками, смоченными бензином с антистатической присадкой "Сигбол". Акриловая система покрытий может длительно эксплуатироваться при температуре до 180 ... 200 С.

Эпоксидная система покрытий обладает высокими защитными свойствами, стойка к воздействию ядохимикатов, бензина, керосина и минеральных масел. Покрытия отличаются большой механической прочностью, они легко поддаются очистке от загрязнений. Недостатком покрытий является меление в атмосферных условиях, что способствует ухудшению их внешнего вида в декоративном отношении. Защитные же свойства остаются высокими.

Порядок нанесения отдельных слоев грунтовки и эмали такой же, как и для перхлорвиниловои системы. Если детали из алюминиевого сплава не анодируют в серной кислоте, а химически оксидируют, то может применяться система на основе эпоксидно-полиамидной грунтовки и эпоксидной эмали. Применение такой системы возможно, потому что эпоксидная грунтовка к оксидной пленке, полученной методом химического оксидирования, имеет хорошую адгезию, в отличие от пленки, полученной анодным окислением (анодированием), к которой эпоксидная грунтовка имеет слабую адгезию. В тех случаях, когда перед грунтованием анодировать или химически оксидировать детали невозможно, для увеличения адгезии и защитных свойств наносят фосфатирующую грунтовку.

Внутренние поверхности обшивочных листов, панелей и деталей внешнего контура защищают так же, как для перхлорвиниловой системы.

Полиуретановая система покрытий внешних поверхностей самолетов и вертолетов обладает весьма ценными качествами. Она отличается хорошей атмосферо- и светостойкостью, высокими механическими свойствами (большой твердостью, стойкостью к истиранию и т.д.). Покрытия также устойчивы к воздействию синтетических масел, ядохимикатов и гидрожидкостей типа НГЖ-4.

Благодаря указанным и другим свойствам покрытия в течение ряда лет сохраняют хороший декоративный вид. Они устойчивы к загрязнению, а в случае загрязнений легко поддаются очистке.

К недостаткам полиуретановой системы покрытий следует отнести повышенную токсичность эмалей в процессе их нанесения, а также необходимость выдерживания нанесенных покрытий в цехе в течение 42 ... 72 ч до вывоза окрашенных ЛА на аэродром. После полного отверждения покрытия становятся нетоксичными.

Детали различного назначения, работающие внутри самолетов и вертолетов, обычно называют деталями внутреннего набора. К ним относятся: стрингеры, лонжероны, шпангоуты, нервюры, трубопроводы, поковки, штамповки, патрубки противообледенительной системы и системы наддува, детали кухонного оборудования, перегородки и др.