[发明专利]一种大气薄液膜环境下涂层老化失效评价方法

说明书

本发明属于大气薄液膜环境下涂层老化失效研究技术领域，涉及一种大气薄液膜环境下涂层老化失效评价方法。本发明是采用32位ARM和高速ADDA转换器，研制了一款低功耗的8通道涂层老化在线监测仪器，该涂层老化在线监测仪主要用于测量飞机涂层的保护性能，可实现开路电位、恒电位极化和交流阻抗谱等多种测试方法，为了测量暴露在大气环境中的涂层老化状态，研制了一款基于同材质的三电极阻抗监测探头，可实现大气中涂层老化状态的在线测试。

技术领域

本发明属于大气薄液膜环境下涂层老化失效研究技术领域，涉及一种大气薄液膜环境下涂层老化失效评价方法。

背景技术

飞行器在服役过程中通常会遭受苛刻的外界条件，主要有紫外照射、盐雾侵蚀、高低温和干湿交替气候老化，致使飞机表面的涂层防护性能下降，产生粉化、脆化、粘附性降低、光泽度下降、起泡等，使涂层老化，造成涂层基质金属发生腐蚀，从而影响飞机整体性能，降低飞行器服役寿命或引起飞机安全故障。因此，对飞行器表面涂层性能进行监测，提出性能评价参数，并提前预判和诊断涂层整体防护性能，对延长飞机使用寿命、增强飞行器安全保障有重要意义。

对于涂层性能评价近年来发展起多种现代分析测试技术，尤其以电化学方法为主，这些电化学方法能从宏观和微观角度来快速评价涂层防护性能。根据电化学测试结果反映的是涂层全面还是局部行为特征，可以将电化学测试方法分为宏观电化学和微区电化学两类评价方法。其中宏观电化学方法主要包括直流电化学极化、交流阻抗、电化学噪声等，其测试结果反映的是涂层整体防护性能的平均特性；微区电化学方法主要有局部电化学阻抗(LEIS)、扫描开尔文探针(SKP)、扫描振动参比电极(SVET)、扫描参比电极(SRET)、扫描电化学显微镜(SECM)、原子力显微镜(AFM)等，这些方法主要是针对涂层局部或微观变化进行表征，可用于涂层缺陷发展过程的精细化描述。但是对于飞行器在实际环境体系服役，考虑到以上测试技术的操作复杂性或监测的环境局限性，只能在试验室环境下进行涂层老化的监测评价，因此需要一种可以应用于服役环境中的涂层老化监测仪，并能在大气环境中对涂层老化进行监测，且能快速评价涂层性能。基于此种要求，开发研制一款涂层老化监测传感器，并实现大气薄液膜环境下涂层老化失效评价。

发明内容

本发明的目的是：本发明所要解决的技术问题是大气薄液膜环境下涂层的老化失效评价技术，其核心是采用32位ARM和高速ADDA转换器，研制了一款低功耗的8通道涂层老化在线监测仪器，该涂层老化在线监测仪主要用于测量飞机涂层的保护性能，可实现开路电位、恒电位极化和交流阻抗谱等多种测试方法。

本发明的技术方案：一种大气薄液膜环境下涂层老化失效评价方法，其特征在于，包括以下步骤：采用涂层老化失效监测传感系统测试涂层中阻抗的变化，基于涂层老化率与涂层含水率、涂层阻抗和涂层介电常数等表征量的关系，建立涂层老化分级标准，分析飞机涂层失效状态，确定涂层老化率的报修阀值。

所述涂层老化失效监测传感系统包括，激励与控制系统、探头系统、信号处理与分析系统；将激励与控制系统、探头系统安装在飞机上，通过探头系统对涂层介电常数变化的敏感性测试涂层中阻抗的变化进行测量及监测，采用电化学阻抗技术实现空气薄液膜环境下涂层老化失效快速评价，用一个小幅正弦波信号叠加到一个直流电位上，通过恒电位仪施加到被测体系，同步测量极化电位以及响应电流，再利用相关积分算法即可计算出被测电极体系的复数阻抗，再将监测数据存储在激励与控制系统，通过无线模式将数据传输至远程的信号处理与分析系统。

所述激励与控制系统具有临时存储数据的功能，飞机在执行任务时，可关闭无线传输及信号处理与分析系统，飞机执行完任务回到基地后，再打开无线传输及信号处理与分析系统，将当天的数据传输至电脑数据库中。

所述大气环境下涂层薄液膜的电化学阻抗监测基本作用原理：有机涂层在阻抗测试过程中，有很多不同的等效电路图用于阻抗图谱的拟合，阻抗模值Z的计算公式如方程(1)