中国科学家十年磨一剑 打造嫦娥五号“防腐外衣

中国青年报？中青报记者邱晨辉

北京时间12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回者成功登陆内蒙古四子王旗规划区，标志着首次为我国完成了外星天体采样返回任务。在任务成功的背后，一项名为腐蚀防治的关键技术引起了人们的关注。

神舟、天宫、嫦娥等知名飞船都需要考虑所用材料的耐腐蚀性能。航天材料的腐蚀因素较为复杂，包括地面储存环境中的大气腐蚀、近地轨道附近原子氧的侵蚀、宇宙射线对涂层材料的破坏、空间交变温度的影响等。 “嫦娥五号”探测器所用镁合金天线接收器外壳和本次发射任务所用长征五号运载火箭镁惯性单元支架的腐蚀防治核心技术均由中国自主研发。科学院。由科研团队开发。

据项目负责人介绍，中国科学院沉阳分院院长国家金属腐蚀控制工程技术研究中心主任、中国科学院金属研究所研究员韩恩厚介绍，他带领的科研团队攻克了传统镁合金防护的难题。涂层不能同时满足防腐和导电的问题，开发了镁合金表面具有防腐和导电功能的一体化涂层。层，用于2010年“嫦娥三号”，并致力于技术的不断改进，十年磨砺剑，为中国探月工程保驾护航。

韩恩厚告诉记者，镁合金由于比重极轻，资源丰富，被认为是一种很有前途的材料。减轻重量对航天器来说非常重要，甚至以克为单位。为了实现减重，航天器中大量使用轻合金。镁合金已成为常用的减重材料，但容易腐蚀。这一直是影响其规模应用的关键技术瓶颈。

2010年4月，韩恩厚团队首次接触“嫦娥三号”项目。

当时，该团队已经具备了一定的镁合金导电涂层相关工艺技术储备。韩恩厚的学生宋英伟，现任中国科学院金属研究所镁合金保护组组长。在他攻读博士学位期间研究期间，主要对AZ91镁合金化学镀和纳米化学复合镀进行了三年的研究。 , 致密且紧密结合的导电涂层与镁基体。但当时的工艺还处于实验室阶段，还没有生产大尺寸、复杂结构的镁合金产品的经验。

中科院金属研究所韩恩厚研究员、单大勇研究员与航天企业合作项目，正式开启该技术的航天应用之旅。

韩恩厚告诉记者，在攻读硕士学位期间，他与腐蚀防治有着不解之缘。现在他在这个领域已经积累了30多年。他的科研生涯基本与腐蚀科学与工程有关，也希望通过腐蚀防治技术服务于国家重大项目的实施。

早在“神舟五号”发射试验阶段，韩恩厚和单大勇就已经了解到镁合金在航空航天应用中存在的问题，即镁合金基体会在大气的表面。天然氧化膜，但这种膜缺陷多，不致密，起不到保护作用。

“如何实现镁合金的表面导电性和优异的电磁屏蔽效果是一个大问题。”韩恩厚表示，采用导电金属镀层是解决这一问题的有效措施，但仍需综合考虑工程材料的复杂结构、镀层的结合力、导电层的电偶腐蚀风险等因素。金属涂层。

根据他的说法，由于镁合金的化学活性很高，常用的金属镀层有镍、铜、铬等。一方面，镁的物理性能和这些金属镀层有很大的不同，导致涂层的附着力差，另一方面，这些金属涂层都是阴极涂层。一旦镀层出现细小的缺陷，在腐蚀介质的作用下，会引起严重的电偶腐蚀，镁基体与无镀层的情况相比，会很快失效。腐蚀速度要高得多。

“处理不当会导致部件加速失效。因此，镁合金表面的金属涂层有很大的腐蚀风险。要求涂层具有良好的附着力，无缺陷。这也是对研究人员来说是一个巨大的挑战。”韩恩厚说道。

他带领科研团队，通过不断的实践尝试和生产工艺的优化，找到了解决方案。他决定采用化学镀镍的表面处理技术，最终在镁合金表面沉积了一层附着力和耐久性都很好的涂层。腐蚀，导电金属镀层。

与前三次发射的嫦娥系列不同，“嫦娥五号”任务更重、规模更大、难度更大、需要解决的科学问题也更多。

在“嫦娥五号”之前，中国的探月探测器都是在西昌卫星发射中心发射的，但基于发射效率、安全性和运输便利性的考虑，“嫦娥五号”启动 选址于海南文昌。这种环境变化给镁合金表面涂层带来了新的挑战。文昌航天发射场地处具有“高温、高湿、高盐”特点的热带海洋性气候区。 ，这种恶劣的环境会加速材料的腐蚀失效过程。

韩恩厚团队从镀液成分、前处理状态、化学镀工艺步骤和后处理参数等方面进行了大量系统的尝试和优化，对特殊部位进行了细化处理。如凹槽和孔隙。针对性改进，最终研制出适应新环境的镁合金防腐导电涂料。

文章来源：《腐蚀科学与防护技术》 网址: http://www.fskxyfhjszz.cn/zonghexinwen/2021/0816/895.html