抗腐蝕—武器裝備修煉“金剛不壞之身”
張璦敏 玥 凡
平日里，我們常常見(jiàn)到金屬材料生銹，卻習(xí)慣性地認(rèn)為諸如坦克、戰(zhàn)斗機(jī)、航空母艦等武器裝備生來(lái)就是天不怕地不怕的“銅頭鐵腦”。殊不知，這些“大家伙”在上演激情與力量的背后，更需要有一副“好身板”。
抗腐蝕一直是武器裝備保持長(zhǎng)久運(yùn)行必須解決的難題。日前，美國(guó)國(guó)防系統(tǒng)信息分析中心公布了美國(guó)海軍航空系統(tǒng)司令部正在研究富鋁底漆的消息，并指出這種材料一旦得到應(yīng)用，將對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)的抗腐蝕工作帶來(lái)重要影響。
“硬漢”也有柔弱一面
馳騁在大洋上的艦艇最怕什么？恐怕答案正是這些“鋼鐵硬漢”下面的一片汪洋。原來(lái)，海洋是地球上最大、最嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境。海上大溫差、高濕、高鹽霧等氣候條件大大加速了材料老化、腐蝕的進(jìn)程，海水、泥沙、油氣、海洋生物等也都是形形色色的腐蝕介質(zhì)。武器裝備長(zhǎng)期處于這樣的“煉獄”環(huán)境之中，都會(huì)產(chǎn)生不同程度的腐蝕。
腐蝕不僅會(huì)影響武器裝備的作戰(zhàn)性能，還會(huì)大大降低其使用年限。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，美軍每年因金屬銹蝕而報(bào)廢的軍事設(shè)備與材料占總裝備的5%以上，僅美國(guó)海軍每年因銹蝕問(wèn)題就要損失數(shù)十億美元，因腐蝕導(dǎo)致的維修作業(yè)致使美國(guó)海軍現(xiàn)役戰(zhàn)機(jī)平均每年有2個(gè)月處于不可用狀態(tài)。
如果說(shuō)“鋼鐵俠”們?cè)诤Ｉ弦妆桓g，那把它們放在陸地上總不會(huì)再這么“柔弱”了吧。事實(shí)上，坦克、裝甲戰(zhàn)車(chē)等“陸戰(zhàn)之王”時(shí)刻都在經(jīng)受著腐蝕的“折磨”。士兵們平時(shí)在給坦克“洗澡”保養(yǎng)的時(shí)候，就常常見(jiàn)到許多螺栓因“銹死”而被擰斷，甚至有些火炮的炮塔電機(jī)會(huì)因座圈銹蝕導(dǎo)致載荷過(guò)大，最終被燒毀。
即便是廣袤無(wú)垠的太空，也不是抗腐蝕的“世外桃源”。宇航員出艙行走都要穿著厚厚的宇航服，一個(gè)重要的原因就是復(fù)雜的太空環(huán)境里有著許多“無(wú)形殺手”，對(duì)航天器“外衣”、光機(jī)電系統(tǒng)等都是嚴(yán)峻考驗(yàn)。美國(guó)在對(duì)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)事故進(jìn)行調(diào)查后，雖然排除了航天器遭遇嚴(yán)重腐蝕的可能，但也提出了要采取長(zhǎng)期腐蝕檢測(cè)措施的議案。
可以說(shuō)，武器裝備所面臨的腐蝕無(wú)處不在。為了精心呵護(hù)武器裝備，腐蝕控制與防護(hù)已成為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。否則稍不注意，武器裝備的表面材料就可能出現(xiàn)銹蝕、斑點(diǎn)或凹坑，進(jìn)而大面積“毀容”。
各有各的“保養(yǎng)秘方”
正如人的皮膚經(jīng)歷風(fēng)吹日曬會(huì)出現(xiàn)損傷一樣，武器裝備的表面也會(huì)受到腐蝕。為有效應(yīng)對(duì)潛在的損失，戰(zhàn)斗機(jī)、艦船和航天器等武器裝備可謂“八仙過(guò)海，各顯神通”，在打贏(yíng)“抗腐蝕戰(zhàn)役”中各自拿出了“保養(yǎng)秘方”。
說(shuō)起戰(zhàn)斗機(jī)的保養(yǎng)，人們一定聽(tīng)說(shuō)過(guò)戰(zhàn)機(jī)“洗澡”的故事。通常情況下，戰(zhàn)機(jī)在沿海地區(qū)執(zhí)行完低空飛行任務(wù)后，都要及時(shí)返場(chǎng)“洗澡”，而且洗的還是“淋浴”，通過(guò)地面上噴水口噴出的水幕，用淡水把機(jī)身上下沖洗個(gè)遍。這么做的目的，就是防止大氣中的廢氣和氯鹽附著在機(jī)體表面，進(jìn)而對(duì)戰(zhàn)機(jī)造成腐蝕。美國(guó)空軍明確規(guī)定，在戰(zhàn)機(jī)降落后就必須及時(shí)進(jìn)行清洗作業(yè)，美軍還給這項(xiàng)作業(yè)起了個(gè)好聽(tīng)的名字，叫做“鳥(niǎo)浴”。
當(dāng)然，飛機(jī)的保養(yǎng)遠(yuǎn)不止“洗澡”這么簡(jiǎn)單，通常包含著多重工序，進(jìn)行多層涂裝，有時(shí)還需要實(shí)施“整容”手術(shù)。其中，最常見(jiàn)的“保養(yǎng)秘方”就是給飛機(jī)敷上一層“面膜”。一般而言，飛機(jī)各類(lèi)零部件在制造成型之后，大多要涂上底漆、面漆、防腐劑等多層涂料，最后還要給飛機(jī)加上外層涂裝。以美軍為例，F(xiàn)-14“雄貓”艦載戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身就采用高抗腐蝕涂層。美軍還使用聚硫化物密封劑用于減少機(jī)身表面和鏈條密封處的水浸入，比如含六價(jià)鉻的鉻酸鹽底漆等。包括F/A-18艦載戰(zhàn)斗機(jī)、C-130運(yùn)輸機(jī)、C-5運(yùn)輸機(jī)、F-16戰(zhàn)斗機(jī)、H-60直升機(jī)等軍機(jī)的大量底漆均含六價(jià)鉻。
航空母艦等艦船使用材料種類(lèi)繁多，工作環(huán)境復(fù)雜。艦船抗腐蝕主要依靠艦船涂料，除能提升防腐蝕能力外，還能有效助力艦船隱身。其中，航空母艦的飛行甲板涂料，不但要承受艦載機(jī)尾鉤的沖擊、阻攔索的研磨、飛機(jī)和車(chē)輛的碾壓，還要遭受潮濕鹽霧的海洋大氣環(huán)境侵蝕、甲板清潔劑與油污的腐蝕。因此，對(duì)于大型水面艦艇而言，抗腐蝕工作更是不能有絲毫馬虎。
未來(lái)更重“強(qiáng)身健體”
隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，提高武器裝備的抗腐蝕性也不再像“美容術(shù)”那么簡(jiǎn)單。采用表面防護(hù)以及再制造等技術(shù)可以有效防止或延緩腐蝕，包括高速電弧噴涂防腐技術(shù)、納米電刷鍍防腐技術(shù)、等離子噴涂防腐技術(shù)、非晶態(tài)合金化學(xué)鍍層防腐技術(shù)、納米防腐涂料及涂裝技術(shù)等新技術(shù)層出不窮。就拿最近幾年出場(chǎng)的隱身戰(zhàn)機(jī)來(lái)說(shuō)，都用上了隱身涂料這一最新“護(hù)膚品”。美國(guó)F-35“閃電”戰(zhàn)斗機(jī)使用的涂層更加結(jié)實(shí)耐用，再也不需要經(jīng)常“補(bǔ)妝”。
近年來(lái)，美國(guó)一直在防腐蝕涂料領(lǐng)域加以探索。美國(guó)海軍航空系統(tǒng)司令部正在研制的富鋁底漆，可用于對(duì)飛機(jī)的鋁和鋼零件進(jìn)行防護(hù)。這種富鋁底漆能進(jìn)一步提高整體防腐蝕性能，目前已經(jīng)在H-60直升機(jī)和C-130運(yùn)輸機(jī)上進(jìn)行了初步試驗(yàn)，未來(lái)極有可能對(duì)戰(zhàn)機(jī)的防腐蝕工作帶來(lái)變革性影響。此外，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局還針對(duì)艦載機(jī)高溫尾流噴射帶來(lái)的甲板變形問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)研發(fā)出耐高溫的抗沖擊防腐蝕涂料。
有人在涂層涂料上下功夫，也有人緊盯著材料性能不放，試圖在“強(qiáng)身健體”上做文章。俄羅斯的AK系列鎳鉻加鈦合金鋼，堪稱(chēng)世界上屈服強(qiáng)度最高的材料，同時(shí)也有不錯(cuò)的抗腐蝕能力，可用于艦船和潛艇制造。美國(guó)近期正在研究碳/碳復(fù)合材料，正是看上了其出色的耐高溫、耐熱沖擊和耐腐蝕性能。此外，石墨烯防腐涂料也逐漸出現(xiàn)在人們的視野中，目前已經(jīng)應(yīng)用于艦船、海上風(fēng)電塔筒等設(shè)備的防腐蝕，未來(lái)極有可能在武器裝備領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用。
未來(lái)，還有很多“黑科技”將助力人們提升抗腐蝕技術(shù)水平。超疏水表面具有防水性質(zhì)，可以阻斷水分與金屬材質(zhì)的接觸，進(jìn)而解決水面艦艇的氧化腐蝕難題。美國(guó)海軍還在研發(fā)一種新的涂料添加劑，旨在使軍用車(chē)輛的涂層具有自愈合功能，即便遭遇劃傷也能自動(dòng)修復(fù)，從而有效防止車(chē)輛銹蝕。
