1、NADCAP簡介

NADCAP(國家航空航天和國防合同方授信項目)是由美國航空航天和國防業巨頭與美國國防部?SAE(美國機動車工程師學會)等機構共同發起，由質量評審協會(PRI)管理的一個專門針對航空航天行業的特殊過程認證項目。獲得NADCAP認證是供應商打開航空市場，進入航空供應鏈的準入門檻之一。目前包括波音?空客?中國商飛?GE?羅·羅?賽峰?UTC?霍尼韋爾在內的50多家全球知名的航空主制造商都已經加入并參與到NADCAP項目之中。

NADCAP材料測試認證項目是NADCAP總計15項特殊過程認證項目中的一項重要內容，其可認證的材料試驗項目包括材料的化學成分分析?力學性能測試?金相分析?硬度測試?腐蝕試驗?試樣加工?差熱分析?焊縫評定等內容。

鋁合金是航空航天行業使用非常廣泛的一種材料，其耐腐蝕性能是材料在應用前重點考察的一項性能指標。ASTM G34-01(2013)是一個專門針對2系和7系鋁合金材料剝落腐蝕敏感性的加速試驗方法標準，在剝落腐蝕試驗中應用最為廣泛。該標準方法是使試樣在規定溫度?規定成分溶液中浸泡一段時間后，將試樣表面與標準腐蝕等級圖進行目視比較，以確定試樣的腐蝕敏感性。

近幾年來申請腐蝕試驗NADCAP認證的實驗室越來越多，對此筆者從試驗設備?試驗試劑和溶液?試樣制備?試驗過程和記錄?試驗報告等方面，重點闡述了剝落腐蝕試驗?特別是依據ASTM G34-01(2013)進行的2系和7系鋁合金剝落腐蝕試驗過程中應注意的一些技術要點，為初次申請該項目NADCAP認證的材料測試實驗室提供參考。

試驗設備

ASTM G34-01(2013)中對試驗設備并沒有提出非常明確的要求，但通過對試驗程序的要求分析可以知道，該試驗主要使用以下3類設備。

1 試驗倉及其附屬設備

試驗倉是在試驗過程中放置試樣和試驗溶液的裝置，其材料應為不與試樣和試驗溶液發生反應的惰性材料，一般為玻璃或塑料。玻璃燒杯是非常好的選擇，燒杯的大小根據試樣的大小進行選擇。在試驗倉底部還應有一些由玻璃或塑料等惰性材料制成的支架以放置試樣，試驗倉上還應蓋上蓋子以減少溶液的蒸發，蓋子應以一種較松的形式蓋在試驗倉上。

2 溶液配備器材

該試驗需要配置試驗溶液，因此需要一些溶液配備器材，包括電子天平(分辨率0.1g)?容量瓶(1000mL)?移液管(分辨率0.1mL)。需要注意的是，為準確配置試驗溶液，以上器材均需要經過計量校準并確認符合要求后才可使用。

3 恒溫發生設備

該標準要求，試驗過程中試驗溶液溫度應保持為(25±3)℃，即(77±5)°F，因此需要一個恒溫發生裝置以滿足要求。一般情況下恒溫水浴箱就可滿足要求，該設備也要經過計量校準并確認符合要求后才可使用。

此外，試驗還需要計時，不過其要求是以小時計算，精度要求并不高，因此手表或鬧鐘即可滿足要求。

試驗試劑和溶液

ASTM G34-01(2013)對該試驗所使用的試驗試劑?配置溶液用水和試驗溶液提出了一些明確要求，包括如下內容。

1 試驗試劑

試驗試劑有氯化鈉?硝酸鉀和硝酸，標準對試劑的等級明確要求為試劑級。試劑級是國外對試劑的分級，我國并沒有對化學試劑這樣進行分級，因此購置試劑時一定要確認其純度符合標準要求，一般情況下購置我國級別為“分析純級”的試劑可以滿足要求。

2 配置溶液用水

該試驗中配置溶液用水需使用蒸餾水或去離子水，其純度應滿足ASTM D1193-06(2011)中四級水的要求，如電導率不高于5μS·cm-1，對于該試驗可忽略四級水中對氯化物和鈉離子含量的要求。

3 試驗溶液

對于試驗溶液的組成標準有明確規定，配置步驟為：將234g氯化鈉和50g硝酸鉀溶于蒸餾水或去離子水中，然后添加6.3mL硝酸，再用蒸餾水或去離子水稀釋至1000mL，此溶液中含有4.0mol的氯化鈉?0.5mol的硝酸鉀和0.1mol的硝酸，pH 約為0.4。

試樣制備

試樣制備包括兩方面的內容，一是通過機械加工將試樣加工成標準要求的形狀和尺寸，二是對試樣安裝保護套以減少非試驗部分的腐蝕。

1 試樣機械加工

標準中對于試樣如何進行機械加工并沒有明確規定，但要求加工后的試樣試驗面尺寸應達到50mm×100mm或者類似大小；取樣時，試樣表面的包鋁層需要加工去除;當使用沖壓或者剪切方法制備試樣時，需要將試樣邊緣已經發生冷變形的金屬去掉，一般最少要去掉和試樣厚度相等的尺寸；當從擠壓件或者鍛件上取樣時，需要注意避開凸緣?肋板等晶粒不規則的區域，以避免試驗結果失真。加工后的試樣應使用合適的溶劑(如水?乙醇等)清洗試樣至表面無可見異物或油污。

2 試樣保護

為減少非試驗部分的腐蝕，應對試樣的非試驗面進行保護。比如可采用防水膠帶和環氧樹脂密封非試驗面，密封時應注意密封層應與試樣緊密結合以避免發生縫隙腐蝕，并且密封物不可含有可析出的?影響試樣表面腐蝕的離子及油類。

試驗過程和記錄

在試驗和數據記錄過程中應注意的技術細節主要有以下幾個方面。

1 應具有已知腐蝕等級的樣品

按照ASTM G34-01(2013)的要求，為了使試驗人員能夠及時發現試驗過程中的問題，實驗室需要具有已知中等剝落腐蝕敏感性的合金樣品，并且實驗室應定期對該樣品進行試驗，對比試驗結果與已知等級是否一致，以確認試驗過程是否存在問題。

2 溶液的要求

根據標準要求，試驗前要計算試樣的試驗表面積，目的是要配置足夠的試驗溶液，以確保試驗溶液的體積與試樣的試驗表面積之比達到10~30mL·cm-2；為保證試驗數據正確，每次試驗開始前要使用新的溶液；對于一次試驗，在試驗全過程中應使用同一種溶液，不能中途更換；在試驗過程中溶液的pH會由最初的0.4升高到3左右，這是腐蝕反應開始的正常現象，不要因此更換試驗溶液。

3 試樣的放置要求

試樣應全部浸入已恒溫(25±3)℃的試驗溶液中，并放置于容器底部由惰性材料制成的棒或支架上；試樣的主試驗面應朝上水平放置，以防止試樣表面腐蝕物的損失；銅質量分數低于0.25%和高于0.25%的不同材料不可同時放置在同一試驗倉內進行試驗。

4 試驗時間要求

一般情況下2系鋁合金試樣的浸泡時間最多為96h，7系鋁合金試樣的浸泡時間最多為48h；在試驗過程中還需要對試樣進行原位觀察，一般在試驗進行到5，24，48，72h的時候，若試樣已發生了最高等級的剝落腐蝕則可以終止試驗。

5 試樣腐蝕評級

試驗結束后，應在試樣還是潮濕狀態時馬上對照ASTM G34-01(2013)的要求對其進行評級，評級過程中為便于觀察和記錄試驗結果，可對試驗面進行拍照。若剝落腐蝕是發生在孤立的區域，則按照剝落最嚴重的區域進行評級；一個試樣最終的等級要按照整個試驗中觀察到的最差等級進行評定；若一個試樣的等級不易確定，則該試樣應該被評定為可能的等級中最差的等級；評級應對照ASTMG34-01(2013)圖譜進行，需要注意的是這個圖譜是指ASTMG34-01(2013)的附屬圖譜，不是指標準中的樣品腐蝕等級圖片，圖譜中的圖片分辨率更高?圖片更大?更易于進行試樣的腐蝕等級比較和評判。

6 試驗記錄

一個信息記錄充分的原始記錄是試驗具有可信性和可追溯性的重要保證，對于剝落腐蝕試驗，試樣尺寸和類型?試樣合金成分?狀態?牌號?編號?試驗過程中與標準的偏離?試樣邊緣的加工方式?試驗溶液的體積與試樣的試驗表面積之比?試驗結果都是必須記錄的信息。

結束語

依據ASTM G34-01(2013)進行剝落腐蝕試驗時，有很多技術細節需要注意，比如試驗設備?試驗試劑?試樣加工要求?試驗時間?試樣放置?腐蝕等級評定?試驗記錄等，只有把這些細節工作做好，使其完全滿足標準要求，才能順利通過國際航空航天領域最高水準的NADCAP認證。