Przyjazny dla środowiska sposób ochrony podwozi samolotów ze stopów aluminium
Chęć zmniejszania masy własnej samolotów, a co za tym idzie ograniczania zużycia paliwa, skłoniła konstruktorów do zwrócenia się ku materiałom zapewniającym wysokie osiągi przy niskiej masie własnej, między innymi stopom aluminium. Największym wyzwaniem jest jednak zagwarantowanie, że te aluminiowe elementy będą w stanie wytrzymać znaczące tarcie oraz korozję, którym poddawane są części samolotów. Zwykle ochrona ich powierzchni polega na anodowaniu oraz pokrywaniu ich wieloma warstwami lakieru, jednak oba te procesy wykorzystują chrom sześciowartościowy (Cr(VI)). Biorąc pod uwagę fakt, że substancja ta jest znanym czynnikiem rakotwórczym, Unia Europejska dąży do ograniczenia stosowania substancji zawierających Cr(VI), w związku z czym konieczne jest opracowanie nowych rozwiązań. To właśnie z tego powodu uczestnicy finansowanego przez Unię Europejską projektu ECOLAND opracowują alternatywę dla procesów anodowania i lakierowania wykorzystujących szkodliwy pierwiastek. „Nasze rozwiązanie opiera się na technologii lakierowania anaforetycznego, czyli procesu zgodnego z założeniami unijnego rozporządzenia REACH”, wyjaśnia Jorge Rodriguez, dyrektor do spraw rozwoju biznesowego w sektorze lotniczym i kosmicznym w organizacji CIDETEC będącej głównym partnerem projektu ECOLAND. „Nowe rozwiązanie nie tylko gwarantuje pełną zgodność z nowymi przepisami, ale także pomaga w ograniczaniu emisji, obniżaniu kosztów eksploatacji oraz zwiększeniu odporności na korozję”.
Mniej znaczy więcej
Lakierowanie anaforetyczne jest rodzajem lakierowania elektroforetycznego, w ramach którego lakierowany przedmiot jest podłączony do obwodu elektrolitycznego i pełni funkcję anody. W wyniku takiego połączenia element ulega pokryciu ujemnie naładowanymi cząsteczkami lakieru. Lakierowanie anaforetyczne opiera się z kolei na nakładaniu organicznej powłoki organicznej anodowo poprzez zanurzenie z wykorzystaniem prądu elektrycznego. „Najważniejszą zaletą tej technologii jest to, że pozwala na pokrywanie elementów bez konieczności nałożenia podkładu”, dodaje Rodriguez. „Takie rozwiązanie pozwala na skrócenie czasu nakładania o połowę i umożliwia zastąpienie dwóch warstw, które normalnie zawierałyby Cr(VI), jedną”.
Badanie porównawcze
W ramach prac realizowanych w czasie trwania projektu ECOLAND, naukowcy przeprowadzili badania porównawcze dotyczące osiągów i możliwości dwóch systemów lakierowania anaforetycznego, które zastosowano na próbkach stopów aluminium serii 7000. Jednym z testowanych rozwiązań był anaforetyczny system nakładania żywicy epoksydowej z dużą zawartością pigmentu, natomiast drugie rozwiązanie stanowił system anaforetyczny nakładania koloidalnego poliuretanu. Pierwsze z wymienionych rozwiązań zostało zaakceptowane przez szereg spółek sektora lotniczego i kosmicznego, natomiast drugie jest lepiej dostosowane do wdrożenia w przemyśle. Działanie technologii zostało zweryfikowane w stosownym środowisku testowym, przy czym oba systemy nakładania powłok zostały zastosowane zarówno na panelach testowych, jak i na prototypach. Wyniki użycia obu systemów zostały również porównane z tradycyjnymi systemami wykorzystującymi procesy oparte na chromie sześciowartościowym. „W porównaniu z procesami wykorzystującymi chrom sześciowartościowy stosowanie naszych powłok pozwala na ograniczenie emisji o 40 %, zmniejszenie zużycia energii o 13 %, skrócenie czasu realizacji o 30 % i zwiększenie oszczędności o 21 %”, twierdzi Rodriguez.
Doskonała przyczepność i odporność
Według Rodrigueza, projekt doprowadził do skutecznego osiągnięcia 5. poziomu gotowości technologicznej przez rozwiązanie. „Rezultaty naszych prac pokazują, że zarówno system wykorzystujący pigment, jak i roztwór koloidalny zapewniają doskonałą przyczepność, odporność na zarysowania, erozję oraz środki chemiczne, a także możliwość lakierowania”, dodaje. „Oba warianty charakteryzują się również podobną odpornością na korozję oraz zjawiska zmęczeniowe jak surowiec”. Naukowcy prowadzą obecnie rozmowy z dostawcami środków chemicznych oraz realizują działania, które mają doprowadzić do osiągnięcia przez rozwiązanie 9. poziomu gotowości technologicznej. „Realizowany przez nas projekt stanowi jasny przykład tego, że dzięki przełomowym zmianom w procesie nakładania możemy wykluczyć z procesów przemysłowych substancje chemiczne wymienione w rozporządzeniu REACH”, podsumowuje Rodriguez.
Słowa kluczowe
ECOLAND, rozporządzenie REACH, stop aluminium, podwozie samolotu, samolot, malowanie elektroforetyczne
