专利名称：具有防腐作用的嵌片的制作方法
技术领域：
本发明涉及油漆替代膜，尤其是嵌片形式的防腐表面涂层。该嵌片优选包括一个保护膜，它优选为一种弹性体作为外涂层，背面衬以蒸汽隔绝层粘附到像飞机外表之类的基材上。
背景技术：
长期以来，涂漆是将涂料施用到表面(尤其是具有复合曲率的表面)上所选用的方法。涂漆工艺通常可控、可靠、简单而且通用。油漆可包括能赋予表面以所需物理性能，如光泽、颜色、反射率、或其组合性能的各种添加剂。涂漆工艺是人们所熟识的，而且即使在表面具有复杂曲率的情况下，也能得到性质均匀的优质涂层。遗憾的是，涂漆法不符合现在严格的环境要求，因为它们使用颜料时需用挥发性溶剂、或由于颜料本身的缘故。因此，需要一种对环境影响较小的方法来替代该涂漆法。另外，尽管涂漆工艺非常明确、众所周知而且很通用，但它仍是一种“技术”，师傅生产的产品要优于学徒或生手生产的产品，而又不能够解释为什么或教别人如何操作。
涂漆表面有时耐久性差，达不到有质量意识的用户的要求。在涂漆之前，必须处理和清洗表面。在通常需要使用喷台的涂布过程中，必须控制涂布部件周围的环境。涂层还易被损坏，产生裂纹或刮痕。局部损伤可能需要进行大面积的修复，例如，要对整个板面进行重涂。
喷雾法本身浪费油漆，且由于操作中涉及这种“技术”而不可预测。不适当的操作只有在喷涂完成之后才能检测出来，而且即使对于小的故障来说，为了修复缺陷往往要进行大面积返工。
在美国专利4986496中，Marentic等人描述了一种为了减少飞机摩擦而用于飞机气流控制表面的减阻制品，它是具有表面纹理可贴合的片材(贴片材料)。由于基础载体薄膜的性能与油漆一样，这种材料在贴到曲面上时不会出现裂纹、气泡或皱纹。Marentic的贴片材料是平整的，因此可伸展成预定的简单曲率。如果伸展材料在一段时间之后发生收缩，那么这种伸展作用就出现问题，即在相邻贴片之间暴露出空隙，因此各种气候条件会侵蚀贴片表面间的界面。在伸展中出现的问题往往将Marentic贴片的应用局限于在曲率变化缓慢的表面上。在此将该专利作为参考并入本发明。
美国专利5660667(Davis)也描述了嵌片(即，贴片)，将其作为参考文献引入本发明。具有复合曲率的嵌片可完整、无气泡、无皱纹地覆盖在复合曲率表面上，而没有明显的伸展。Davis是这样使用这些嵌片的
(a)分析和测绘所要包覆表面的高斯曲率，以确定出具有等高斯曲率的曲线；
(b)在表面上确定出短程线，使具有等高斯曲率的曲线和短程线在表面上形成测绘坐标；
(c)分析在不同高斯曲率的相邻区域的嵌片之间进行协调所需的延伸性；
(d)用一组模具生产每种高斯曲率的贴片；
(e)在表面上确定出由等高斯曲率曲线构成的方格，使短程线相交；和
(f)沿着匹配的等高斯曲率曲线，将一个具体的高斯曲率的嵌片贴到表面上，这样可在该表面上得到可与常规涂层媲美的完整的、无气泡的、无皱纹的覆盖层，同时减少所有嵌片的伸展作用以得到完整的涂层。
确定方格的过程包括自然地标出各曲线、用光学模板将它们显示出来、或简单地将它们标在该表面的三维数字数据模型上。
Davis法认为，具有相同高斯曲率的各表面可相应地通过拓扑学进行绘制。例如，假设表面的高斯曲率为5英尺-2，那么在例如可以是球体的5英尺-2主曲率模具上可模塑出曲率为5英尺-2的嵌片，而不是在表面上进行“喷溅”模塑来制造嵌片。由主模制成的嵌片在实际表面上无气泡且无皱纹。
表面通常必须是防腐蚀的。这种保护通常包括比较昂贵的表面处理或底漆(即，铬酸盐底漆或转化涂层)，这是由于其中有各种化学品，并与施用的时间有关。这些传统的涂层较重，尤其在与其它表面涂层结合使用的时候，这些其它表面涂层必须涂覆到防腐涂层之上以产生颜色、光泽、改进的表面耐久性、耐磨性、及其综合性能、或其它性能。而用于常规防腐涂层的化学品通常是有害的物质。
在当今的商业和军事航天技术应用中，嵌片具有相当重要的价值。Lockheed Martin和3M正在对无漆飞机技术进行飞行试验。这些嵌片(象本发明的嵌片)可节省生产成本、降低承载需求、和飞机重量，同时具有明显的环境优点。Lockheed Martin嵌片详细描述在以下论文中“Paintless aircrafttechnology(无漆飞机技术)”，Aero.Eng’g，1997年11月，17页，将其作为参考文献引入本发明。商业航空公司，如Western Pacific航空公司使用嵌片把它们的交通工具作为飞行的广告牌。我们要找到能够替代常规的军用或商用的航空油漆体系的耐久性嵌片，以降低储存周期成本、提高性能、和保护下表面不受腐蚀。
发明的概述
本发明通过一排具有蒸汽隔绝层的嵌片与表面涂层的结合使用来产生防腐作用。这些嵌片可提供合适的防腐作用以完全省略常规的表面防腐处理，这样可降低重量和减少环境问题。或者，通过嵌片防腐与对环境不敏感但性能较差的无铬酸盐转化涂层的结合使用，可替代对环境敏感的传统防腐技术(即，铬酸盐转化涂层和底漆)。
在树脂复合材料结构中，金属表面上或金属紧固零件周围的腐蚀产生了氧化作用，因此降低了表面的性能且通常容易影响结构完整性。要抑制腐蚀或确保不发生腐蚀，需要进行劳动密集因而昂贵的养护工作。更可靠的防腐体系将会在商业和军事航天技术中得到广泛认可。
除了防腐，蒸汽隔绝层可有利于航天结构中限制水分透过该结构而进行传输。例如，通过复合蜂窝多层结构，蒸汽隔绝层嵌片包覆层可减缓或消除水分透过层压面板向蜂窝核中的迁移作用。
优选的嵌片是在下表面具有耐蚀性，因为它们具有中间蒸汽隔绝层。优选的嵌片具有1-8密耳的含氟弹性体或作为面饰层(通常2-6密耳)的其它聚合物膜，典型的约1-4密耳(一般为3密耳)厚的蒸汽隔绝层，和通常为压敏的或热活化的2密耳粘合剂。
精密涂层对于现代民用和军用飞机的空气动力学摩擦和其它方面都是很重要的，在制造时，喷涂法是较不可靠的工艺，因为它难以控制喷头和喷涂条件在制品间得到几乎相同的涂层。该喷涂法通常被忽略的一个变数是，在油漆所施用的交通工具中，各制品之间存在性质差异。这种差异是由剂量偏差的积累(即，由于组件中的每一部分在可允许控制限度内的差异而导致差异的积聚)所造成的。嵌片法可更好地控制涂层的制造，这样，通过将颜料、添加剂、和薄膜适当地分布在整个嵌片中，由此在表面上，可产生合适的光谱性能。如果嵌片同时具有防腐作用，则嵌片的效果进一步提高。在精密制造涂层以得到所需性能时的困难得到克服的同时，无需因为涂层不完美和不适当而刮擦整个制品，或只得进行昂贵的刮去涂层和重涂。
在使用嵌片时，可简单地通过切去受损部分，然后重新放入合适的新嵌片而对飞机表面的精密涂层进行小面积修复。而对于油漆，切去部分与原涂层之间在这种修复过程中不易进行喷涂修补。例如，整个板材通常需要用油漆进行重涂以修复小面积缺陷。喷涂、表面处理、掩盖或隔绝修复部分等操作减缓了重涂过程。
对于薄的嵌片，建议使用单或双转移保护纸比较方便。将一张保护纸压在要与制品接触和粘结的嵌片的表面上。该表面具有粘合剂或本身具有粘性可粘结到金属或复合材料的飞机表面上。可在定位时，和在适当定位之后进行剥离转移时，暴露表面用类似的保护纸进行增强和保护。标志信息和指令可涂在转移纸上以简化嵌片的施用。
因此，本发明涉及一种用于对表面进行基本上完整的、无气泡的、无皱纹的包覆的防腐嵌片。该嵌片具有蒸汽隔绝层以降低或消除水分向表面转移，且在蒸汽隔绝层的至少一个表面上具有用于将蒸汽隔绝层粘结到表面上的粘合剂。
本发明还涉及一种无漆包覆体系用于金属或复合材料的飞机部件和组件中用于替代常规的油漆，其中包括面饰层、与面饰层接触且基本上位于面饰层下方的蒸汽隔绝层、和用于将蒸汽隔绝层粘结到各部件上的粘合剂。
用可替换的、可密封的保护包覆层，本发明方法可替代金属或复合材料飞机部件或组件中的常规涂层，其中所述包覆层可通过阻止水分迁移而产生明显的防腐作用。该方法包括
(a)将蒸汽隔绝层的三角条切成适于覆盖部件的预定表面的多个嵌片；
(b)将这些三角形嵌片粘结到部件上，然后
(c)视情况可在这些嵌片之间的边缘接缝处进行密封，在部件和其环境之间得到连续的蒸汽隔绝层。
在裸露的金属层包覆(clad)Al 2024中，该蒸汽隔绝层可使相当于具有能满足军事要求的常规油漆、铬酸盐转化涂层、和硅酸盐底漆的部件，具有防腐作用。
本发明还涉及一种将基材上密封的相邻嵌片进行密封以得到基本上连续的蒸汽隔绝层的方法。首先，通过将基材上相邻的两个嵌片进行定位确定接缝，其中每个嵌片都包括由聚合物制成的蒸汽隔绝层。然后，将具有蒸汽隔绝层的密封嵌片置于接缝上，形成密封嵌片和定位嵌片之间的搭接。视情况可用聚合物将密封嵌片的边缘进行密封，使密封嵌片粘结到定位嵌片上。
在其它方面，本发明涉及一种用于基本上阻止飞机的某个部位发生腐蚀的方法，其中包括，将嵌片形式的蒸汽隔绝层贴到该部位上以消除水分向该部位传输。
附图的简要描述
图1是典型嵌片的平面示意图。
图2是图1嵌片的横截面示意图，其中包括位于接触表面和暴露表面上的保护纸。
图3和4是显示防腐作用的本发明蒸汽隔绝层的伯德(Bode)图。
图5是显示图3和4嵌片的破裂频率作为时间的函数。
图6是表示图3和4嵌片的电阻·面积作为时间函数的另一图。
图7是表示图3和4嵌片的恒相元件参数作为时间函数的另一图。
图8是表示图3和4嵌片的“n”参数作为时间函数的另一图。
图9和10是表示图3和4嵌片的介电常数作为时间函数的图。
图11是用嵌片包覆以得到无漆包覆层的飞机的等角投影图。
图12是图11飞机的机翼翼盒的分解图，表示典型嵌片的位置和方向。
图13是说明如何使用阻抗数据计算各种腐蚀参数的流程图。
图14是用于EIS分析的五元件电路模型。
图15是在本发明中用于EIS分析的串并联电路模型。
图16和17是对应于表1情形1的伯德图。
图18和19是对应于表1情形2的伯德图。
图20和21是对应于表1情形3的伯德图。
图22和23是具有实施例1所述优异防腐性能的本发明优选嵌片的伯德图。
图24和25是类似于图22和23但如实施例1所述进行湿式涂覆的另一优选嵌片的伯德图。
图26和27是聚氨酯对比嵌片的伯德图，如实施例1所述，表示没有蒸汽隔绝层作用的嵌片膜典型性能。
图28是在用于说明本发明嵌片优异性能的实施例1的嵌片试验中，破裂频率作为时间函数的图。
图29是在实施例1的嵌片试验中，电阻作为时间函数的图。
图30是在实施例1的嵌片试验中，恒定状态元件参数(CPE)作为时间函数的图。
图31是在实施例1的嵌片试验中，“n”参数作为时间函数的图。
图32是在实施例1的嵌片试验中，介电常数作为时间函数的图。
图33是在Alodine 600处理过的包覆金属2024 T3铝测试样品上，穿过军用标准聚氨酯油漆-环氧树脂底漆涂层体系的合缝的放大断面图，用于说明丝状腐蚀过程。
图34是在没有Alodine 600转化涂层或军用标准底漆的包覆金属2024 T3铝中，穿过本发明透明含氟聚合物嵌片的合缝的放大断面图，类似于图33，用于说明丝状腐蚀过程。
图35是在没有转化涂层或底漆的包覆金属2024 T3铝中，在类似于图34的测试样品中的合缝的放大平面图，用于说明在嵌片条件下的丝状腐蚀过程。
图36是对应于图33样品的测试样品中接缝的另一放大平面图，用于说明在常规军用标准涂层-底漆-转化涂层体系下的丝状腐蚀过程。
图37是在盐喷雾条件下，在用Alodine 600转化涂层和MIL-P-85582底漆保护的包覆金属2024 T3铝上，本发明嵌片所产生的防腐作用的另一放大平面图。
图38是在95°F和pH6.5-7.2下，在5％NaCl雾中暴露2000小时之后，如实施例33的测试样品上的接缝的另一放大平面图。
图39是在如图38样品的盐雾条件下，在2000小时之后，用本发明灰色嵌片包覆裸露的包覆金属2024 T3铝的测试样品上的接缝的另一放大平面图。
图40是表示在粘结到基材上的嵌片的封边视图。
图41是表示本发明嵌片封边的典型搭接接合的另一视图。
图42是表示用于基材上嵌片间的封边的另一视图。
图43是表示在嵌片间斜端面接合封边的另一视图。
图44是表示使用带封和边封，在嵌片间端面接合上密封的另一视图。
图45是表示通过在去除了面饰层的蒸汽隔绝层上使用嵌片带进行的蒸汽隔绝层密封、以及该嵌片带的封边的另一断面图。
图46和47是在实施例2所述的聚氨酯涂布、环氧树脂涂底、转涂的包覆金属2024 T3铝样品上，进行盐雾试验的伯德图。
图48和49是在实施例2所述的盐雾试验中，本发明嵌片的伯德图。
图50是用于F-18龟背状截面的嵌片图案的等角投影图。
图51是使用计算机切割装置从嵌片片料上切出的三角图案的平面图。
图52是具有蒸汽隔绝层的嵌片的等角投影图，粘结到复合材料的蜂窝多层板上以减少水分通过面板向蜂窝芯迁移。
优选实施方案的详细描述
美国专利4986496介绍了用于覆盖气流控制表面的平整嵌片的制造方法，这种嵌片制造方法适用于本发明。美国专利5660667(Davis)描述了弯曲嵌片的制造方法，尤其是在宇航中常用的复合(即，混合)弯曲表面。通常将蒸汽隔绝层制备成片料，然后向该片料上辊涂面饰层和粘合剂。
嵌片10的外膜或面饰层20(图2)通常是有机树脂基材弹性复合材料，特别是约0.001-0.004英寸(1-4密耳)厚的含氟弹性体。蒸汽隔绝层30(特别是氟化三元共聚物、金属化聚合物，尤其是具有铝薄膜的金属化聚合物，或另一种含氟聚合物)、和作为单独层使用的合适粘合剂40，尤其是压敏或热活化粘合剂(特别是3M的966型粘合剂)实现了本发明优选嵌片的三层结构。该粘合剂通常为丙烯酸基物质、或橡胶状聚合物或共聚物。含氟弹性体应该柔韧、耐久、且耐候。
该粘合剂应该在蒸汽隔绝层与下方的基材之间产生足够的粘附性。此外，它应该吸水慢。
蒸汽隔绝层是本发明通过消除水分向金属表面的转移作用从而提高防腐性能的关键。该蒸汽隔绝层在野外应该具有较长适用期。它在至少高至250°F的热湿条件下应该具有稳定性。它应该是可撕碎的，这样可限制在使用过程中出现的撕裂和剥离的发展。如果需要进行检查或替换，它应该可用拉伸剥离而去除，但它在飞行时应该保持粘附态。
面饰层应该可提高蒸汽隔绝层的耐久性和硬度。它可通过分散碳纤维或石墨纤维，而赋予嵌片无漆包覆层以抗静电性能。该面饰层可通过使用合适的颜料而产生颜色和光泽。它应该是明显的，这样可将可去除的标记印在该面饰层上。它应该耐紫外线。本发明含氟弹性体以及我们所发现的其它物质可满足这些要求。
面饰层和蒸汽隔绝层的组合体应该耐久，而且在飞行过程中，在发生剥离时，应该可以撕裂和撕碎。
嵌片可用单或双转移保护纸(50，图2)进行保护以利于其施工。将一张保护纸压在要与制品接触和粘结的嵌片的表面上。该表面具有粘合剂或本身具有粘性，以便粘结到金属或复合材料的飞机表面上。对于非常薄的嵌片，面饰层的暴露表面也可具有类似的保护纸，以便在定位和转移时进行增强和保护。在适当定位之后才剥掉该保护纸。有关如何、何处、以及以何顺序施用嵌片的标记信息和指令，可印刷在转移纸上(或直接印刷在嵌片的面饰层上)，以便简化其布置和定位操作。
无漆覆盖层在航空中的优点包括(1)减少了在开始施用时以及剥去和替换时的有害物质和废物，(2)减轻了腐蚀作用，由此减少了对腐蚀检查、修复和替换的各种要求，(3)明显提高了飞机的使用期，和(4)明显节省了应用和养护时的循环使用成本。如图11所示，可在飞机110上，例如驾驶员座舱中同时进行各种养护，即检查、修复或替换嵌片。尽管曲率表示嵌片的尺寸和形状，但施用到上机翼外壳130的典型嵌片120可以是长方形的，如图12所示。为了替代油漆，嵌片可覆盖全部、基本上全部、或仅部分的要使用油漆的飞机表面。特别易于腐蚀的受热部分可能要进行传统的处理或除了一般嵌片之外的涂布。
三角形的面通常为二维的平板，其大小要适应三维表面，类似于棒球的切面。在安装过程中，需要进行修整，最后达到完全匹配。该三角形平面可根据它们在物体上的预定位置而具有不同的厚度。在经受高摩擦的区域或在冲击区的厚度较厚。
贴片和嵌片通常是制成柔软易弯的平整材料。这种材料易用到平整表面和简单弯曲表面，如圆柱体、圆锥体、和转角弯管上。只有当该材料可伸展或压缩而不起皱和撕裂时，才能覆盖具有复合曲率的复杂表面。如果该材料的弹性不够，可通过切割使其重叠、或劈离、以及加接缝的办法，这对于扩大标记平的嵌片或贴片的覆盖范围是有用的。如果该材料具有任何优选取向(例如，对于肋)，那么这种方法就会费时、浪费材料，使用就有问题。
假设一种材料有点弹性，据Davis介绍，高斯曲率(GC)的贴片适用于在某些高斯曲率范围内的表面。给定的复杂弯曲表面可用相应的高斯曲率范围分成几个区域。在每个区域中，可以使用单个的预模塑嵌片。用平的材料覆盖的表面时，每个区域对于特定高斯曲率范围有各种不同表面形状。
通常完全由平的(GC＝0)材料制造嵌片，并通过嵌片本身的伸展性和弹性来适应曲率。本发明嵌片主要由比较容易加工的含氟弹性体制成。在表面的曲率变化较大时，如Davis所介绍的模塑嵌片可能是理想的，但通常并不需要用它们。
本发明对用嵌片获得无漆覆盖层的研究涉及到对各种不同膜、涂层、和粘合剂的性能评估。本发明选择蒸汽隔绝层和耐湿性粘合剂用于本发明无漆覆盖层。评估了蒸汽隔绝层相对油漆明显提高防腐作用的能力。本发明假设，金属和其它表面的腐蚀作用可通过防止水分在表面上进行动力学传输。通过选择本发明蒸汽隔绝层，有可能防止或减缓飞机的内部腐蚀。它们还可减缓或防止水分穿过树脂复合材料层压面板102向下方蜂窝芯106的迁移作用，否则会导致重量增加。
本发明的评估试验包括，对接缝和未接缝板材进行标准的盐浸渍和盐雾试验。通过使用显微镜和电化学阻抗光谱学(EIS)，本发明将表面的变化作为受盐作用的函数。这些试验表明，在经历2000小时盐雾暴露时和之后，用粘结到表面上的蒸汽隔绝层包覆的板材具有突出的防腐作用(在表面上的变化可忽略)，而用作对比的油漆表面则发生了显著的腐蚀破坏。对于在MIL-P-85582(一种铬酸盐环氧树脂)底漆上具有这些嵌片的许多接缝试验板材，没有或很少在表面或接缝处观察到降解作用。相对化学处理或电化学处理的各种板材而言，本发明还在各种未处理铝上表现出无漆包覆层的优点，而且在用各种非铬酸盐底漆处理表面时，本发明还要测试嵌片的性能。这些试验表明，蒸汽隔绝层在表面防腐上具有优点。在保持防腐作用的前提下，完全可不使用底漆。
Davis介绍，平的材料在用于复合曲率表面时会发生起皱或撕裂，因为该材料不是可充分压缩和伸展的。尽管接缝或斜面移动法之类用于缝纫衣服的技术可在某种程度上仿形于复合曲率，但这些裁剪技术需要熟练技术人员进行复杂的设计才能得到无缝的、完整的、无气泡的和无皱纹的包覆层。这同样也浪费材料，而且不适用于具有独特不规整度的实际制品。也就是说，这种裁剪方法是假设相同标准类型的各种制品具有相同的表面轮廓。实际上，对于象飞机那样复杂的金属元件来说，每个飞机具有精细的但明显不同的表面曲率和特性。这些精细的变化要求进行单独的处理，而不是大规模生产。
如果选择按照Davis的建议制造弯曲嵌片，就需要一个接一个地评估表面曲率以确定出等高斯曲率线。另外，通过分析表面曲率，设计出具有合适尺寸和形状的平整三角形以包覆该表面(图51)。如果设计制品能够允许对各部件(如波音777飞机所采用的)的实体模型进行数字式预装配，那么这种分析在某种程度上可简化，但曲率仍可通过常规的激光坐标测量装置、摄影测绘仪或类似装置来确定。表面轮廓可用于确定出物体表面的实际曲率，而不是由数据得出的理论曲率。轮廓测量仪可能是进行精确包覆必不可少的。用于绘制轮廓的装置也可用于在物体表面上标记出等高斯曲率线和短程线，这样可用“按数字标颜色”的方法安装各个嵌片。“标记”是指，确定出每个嵌片的位置。这种标记可用投射光或用更传统的标记法(粉笔、铅笔、等)来进行。
表面分析可用于确定出包覆物体表面所需的嵌片三角形的尺寸和形状。它还可确定出哪个嵌片要由平整片料制成，以及哪个嵌片要模塑成复合曲率。本发明要确定关于使用三角形的次序，并将数目或其它指令涂覆在嵌片本身或保护纸之上以安排贴合工具箱中的三角形。弯曲表面可能要求弯曲嵌片、或相应曲率的小的平嵌片。每个嵌片的面积优选尽可能地大，同时嵌片要便于由单个工人处理。大面积的嵌片可降低成套工具的部件数目。本发明嵌片通常为2-4英尺宽和5-8英尺长，尽管尺寸和形状可根据嵌片所用的表面的形状和曲率而变化。图50给出了嵌片的一种图案，其中字母数字标记表示不同的三角形。本发明嵌片通常具有显著的伸展性，尤其是薄嵌片，这样它们可适应弯曲的表面。
高斯曲率是用于度量复合曲率的一种表面性能。这个问题通常是在微积分几何的教科书中进行讨论，而在工程技术领域中并不为人所熟知。要充分理解这一概念可以通过考虑一个数学平面，该平面在一个曲面上的一个特定点包括表面法向矢量。平面与弯曲表面相交形成的曲线通常称作法向曲线。如果该表面绕着由表面法线确定的轴线旋转，可得到无穷多的法向曲线。在某一特定方向上，可得到最大曲率。由微积分几何导出的意想不到的结果是，平面转90度时出现曲率最小的法向曲线。这两个曲率通常称作主曲率，并可通过一个简单的公式用它们来描述其它方向法线平面上的曲率。每个主曲率可用该处曲率半径的倒数来表示。高斯曲率简单地说是这两个主曲率的乘积。两个最基本的例子将有助于说明这一概念。对于圆柱形表面上的某一点来说，其一个主曲率为0(即，沿着纵向轴线方向在该表面上移动的轨迹是一条直线)。因为其中的一个主曲率为0的主曲率之间的乘积为0，因此高斯曲率也为0。对于由平的材料弯曲形成的所有其它表面来说，其高斯曲率也为0，因为这些形状可相互转化。
另一个简单的例子是球体。整个球面的高斯曲率等于半径的负二次方。马鞍形表面的高斯曲率为负值，因为其曲率中心位于该表面的不同侧面。在大多数情况下，高斯曲率可在整个表面上进行变化。另一个很好的比较普遍的例子是(橄榄球状)扁椭球，其两端的高斯曲率最大。
具有特定高斯曲率(GC)的贴片或嵌片可在对称模具，如球状(或对称马鞍状)模具中制造。如果嵌片或贴片是柔性的，那么在粘贴到具有相同GC的任何其它表面上时就不会出现起皱，即便该表面是弯曲的和不对称的。在这种情况下，该模塑材料可用在任何所需方向上而不是在特定方向上(如锯齿状部件所需的)的实际表面。如果该材料能够伸展(或压缩)，它就适用于包覆某些GC值范围内的表面。可以使用椭球状模具来制造具有一定梯度(即，GC上的一定变化)的过渡贴片。
预模塑嵌片可用于以复合曲率表面为特征的飞机上，并可替代油漆。尽管在商用飞机上具有价值，但该嵌片特别适用于需要改变伪装和其它低标记包覆层以适应交战的军事飞机。嵌片的商业价值还在于许多其它领域，如汽车、舰船、和其它商品。
Davis描述了具有等高斯曲率线的椭球模具，它从中心到两端具有对称图案。这些线在表面上是“直”线，并在椭球模具的横向上相互平行延伸。这些线对应于普通地图上的地球纬度线。标记在该表面上的短程线从椭球的一极向另一极以适度的曲线纵向延伸，类似于全球地图上的经度线。Davis嵌片以每个等GC线为中心，通常为菱形。本发明使用类似的绘图方案，以按照合适的位置和方向来定位本发明的平的三角形嵌片。
对本发明而言，短程线是在表面上延伸的两点之间的最短线。在球面上，短程线是连接两点的“大圈”的一部分。短程线的一个曲率矢量等于0，并具有与表面法线一致的主法线。
具有一个标称GC的Davis嵌片沿着相应的等GC线放置，而具有不同标称GC的嵌片则沿着其相应的等GC线放置。嵌片体通过伸展在不同曲率之间转变。物体的端部通常包覆成较大的杯形或郁金香花形。各种嵌片贴在一起以包覆整个表面，而不会出现皱纹、空隙或气泡。
等高斯曲率嵌片可在模具中制造，然后将嵌片放置在需要的表面的相应GC线上，将其转移到飞机、舰船、车辆或其它类似产品上。选择其它的嵌片，然后用类似方式进行放置以包覆整个表面。每个嵌片沿着一个特征主轴基本上具有一个高斯曲率，并具有由该主轴向外延伸的嵌片过渡指状部分或延伸部分。指状部分的高斯曲率是变化的，因为它们是延伸的，或者因为它们不是沿着短程线进行模塑的。
嵌片原来的大小取决于所包覆表面的曲率变化的程度。如果曲率的变化梯度较大，即GC在短距离内变化较大，就需要较小的片材。当然，GC为0的平整嵌片可用于圆柱体、平整表面、以及GC为0的任何其它表面。大小不同的一组模具可得到正高斯曲率嵌片。类似的马鞍形模具组可得到高斯曲率为负值的相应嵌片。
嵌片可用湿法或干法铺设，使用涂刷器、垫刀、橡胶辊、壁纸贴具、和类似的工具将贴膜放上和弄平。可用皮下注射器取出残余空气或水分以消除气泡。相接触的嵌片通常搭按1/4-1/2英寸或更多，但可以是对接。搭接的程度不仅受重量和成本因素的限制，而且由于嵌片可粘结到基材上比相互粘结更牢固。搭接在飞行中发生剥离的一个根源是因为嵌片间的粘附性较差。
如美国专利4986496所述，嵌片可具有表面图案，而且为了产生所需的颜色、光泽、反射率、或其它表面特性，还可包括增塑剂、增量剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂、染料、颜料、反射能力增强剂(如，碳化硅)、短切或连续纤维增强剂、或类似物。例如，短切纤维可改进韧性和抗静电性能。
一般来说，颜料为金属片、金属氧化物颗粒、或有机金属颗粒，而且通常为几种物质的混合物。合适的铝片颜料包括，得自Siberline ManufacturingCo.的Aquasil系列颜料。这些颜料可以是玻璃、云母、金属(如，得自Novamet的镍、钴、铜、青铜、和类似物)或得自Potters Industries，Inc的玻璃片、包银玻璃片、云母片、或类似物。这些薄片的特征尺寸通常为约17-55μm。在某些场合中，陶瓷颜料可能较为合适。当然，这些颜料可通过混合而产生所需的涂层特性。
Titanox 2020二氧化钛颜料可得自NL Industries。氧化铜或氧化铁颜料可得自Fischer Scientific。NANOTEK二氧化钛、氧化锌、或氧化铜颜料可得自Nanophase Technologies Corporation。这些颜料通常是球状的，其直径为约30纳米(对于NANOTEK颜料)至微米大小。
优选的颜料是基本上纯净的金属(具有合适的表面转化涂层)，其厚度为约1000埃±5-10％(即，900-1100埃，优选950-1050埃)。另外，这样颜料应该能够满足油漆颜料的各种常规要求。因此，这些颜料(也称作颗粒物或薄片)必须具有足够的厚度以产生不透明性，同时产生最小的边缘效应(散射)。因此，长度或宽度的特征尺寸为20-100μm，优选30-50μm。本发明标称特征尺寸的目标值为50μm×50μm×1000埃(即，1μm)。
具有所需厚度的纯金属膜可通过将金属溅射到2密耳厚的氟化乙烯丙烯(FEP)片料上而制成。按照常规用于制造食品或真空包装材料的加工步骤，制造这种膜产品。本发明方法可通过两个简单且迅速的浸渍步骤而从金属化膜中去除金属。首先，将金属化膜浸渍在苛性钠(碱性)浴中约15秒以松动金属。然后，将膜卷浸渍在稀酸溶液中约15秒以中和碱和分离金属。将颗粒从FEP上刷掉，然后将这些颗粒沉淀在酸溶液中，再进行过滤、清洗和干燥。
为了将金属从FEP上分离出来，一般将金属与反转圆柱状尼龙毛刷接触。有时仅使用超声波振动法，或结合使用刷擦法。对于刷子，优选得自Richards Brush Company的3英寸尼龙毛(0.01，直径)螺旋卷刷。
对于铝薄膜，优选使用7％重量的碳酸钠作为碱，但可以使用碳酸氢钠、碳酸钠/碳酸氢钠混合物、或稀释至pH约9.0的常规的碱金属或碱土金属氢氧化物。酸溶液优选为pH3.4-3.6的0.01-0.1N乙酸，但也可为磷酸或稀无机酸。
对于锗薄膜，优选使用2.5N的氢氧化钠作为碱、并使用乙酸或用超声波振动来替代酸溶液。
碱浸渍大约要15秒。在酸浸渍之前，将碱处理金属化膜暴露于空气约25秒。酸浸渍持续约15秒，然后将颗粒从FEP上刷掉。通过连续法中的几个操作来牵引金属化膜卷，这是本领域普通技术人员可以理解的。
用常规的pH或ORP仪来控制酸罐的pH值，并根据需要加入酸以保持所需的pH和氧化还原电位。
通过过滤、清洗和干燥从酸浴中回收出颗粒。测量这些颗粒的大小。然后，通过使用常规的铝处理，如铬酸阳极氧化、磷酸阳极氧化、铝表面化学处理剂(Alodine)处理(特别是使用Alodine 600或Alodine 1200)；波音的美国专利5298092、5378293、5411606、5415687、5468307、5472524、5487949和5551994中所描述的钴基转化涂布法；或溶胶涂布法，将这些颗粒进行转化涂布。如波音的美国专利申请08/742168“金属的溶胶涂布”或美国专利申请08/742169“改进的油漆粘附作用”所述，溶胶涂布法通过使用有机锆和有机硅烷的混合溶胶而在表面上产生溶胶-凝胶膜。将这些波音的专利和专利申请作为参考文献引入本发明。
不同的处理法可赋予薄片以不同的色调。铝表面化学处理剂(Alodine)可产生黄色或绿黄色。钴处理可产生蓝色。
溶胶涂料优选为有机金属化合物的混合物，其中锆共价键接到铝薄片上，同时有机硅烷的有机尾部与油漆粘合剂键接。在阳极氧化处理表面时，粘附性主要通过机械表面作用而产生。溶胶涂布可同时产生机械粘附性(表面微粗糙化)、以及通过化学亲和性、相容性和共价化学键而产生的粘附性。
面饰层在蒸汽隔绝层上形成保护膜，因此应该选择合适的材料以保持嵌片体系的防腐性能。对于本发明优选的蒸汽隔绝层，防腐性能可通过图3-10和22-32来说明。即便这些嵌片对于消除腐蚀不是最优的，但通过在常规保存养护过程中进行简单的包覆层替换和飞机的局部翻修(同时养护)，该嵌片包覆层应该可提高使用周期成本和养护效果。例如，可在飞机的一侧翻修发动机，同时可在飞机在另一侧，检查、修补和修复无漆包覆层，如图11所示。正常的油漆修复要求将飞机单独放置在喷台中，但不能同时进行其它的养护或检查。
优选的面饰层为含氟弹性体，尤其是得自CAAP Company的改性CAAPCOAT III型或IV型耐雨水和耐热的含氟弹性体，它适用于辊涂以产生合适的颜色并用前述的合适添加剂。优选的蒸汽隔绝层为得自3M的含氟聚合物，尤其是衍生自四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯(THV)的三元共聚物。金属化薄膜蒸汽隔绝层也可用于本发明，尤其是铝蒸汽沉积层。蒸汽隔绝层的作用是消除水蒸汽或其它腐蚀剂向表面的活性转移。优选的粘合剂为压敏丙烯酸系粘合剂，具体有得自3M的产品966或其它实验粘合剂。粘合剂在交通工具正常的运行过程中应当能将嵌片固定在表面上，但在对下表面的嵌片进行检查时，该粘合剂应该是可剥离的以进行替换而不会留下残余物。它应该具有低电解(离子传输)性能以产生最佳的防腐效果。常用于粘合剂中以提高粘性的添加剂可能会有损于防腐作用。嵌片有时可重新粘合到表面上，尤其是未覆盖部分较小时。
颜料和其它添加剂可加入面饰层、蒸汽隔绝层、或两者中。一般在暴露表面加入抗静电层。
嵌片之间在搭接接头和对接接头的缝隙可用得自面饰层的密封珠400(seal bead 400)将相邻嵌片粘结在一起而密封，如图40-45所示(搭接接头和对接接头，平整嵌片和锥形边嵌片)。图44和45表示使用密封胶带进行密封操作。在图45中，去除面饰层20，这样胶带可粘结到蒸汽隔绝层30上。
较厚的蒸汽隔绝层或多蒸汽隔绝层可能有助于保持完全防腐。蒸汽隔绝层通常约1-4密耳厚，一般为3密耳。较厚的膜增加重量，但嵌片通常比目前常用的多油漆涂层要轻。这些嵌花原来的重量大约与普通的、单涂层的、油漆-底漆涂层体系(如在MIL-P-25377环氧树脂底漆上的MIL-C-85285聚氨酯)相同至比它们稍重。
蒸汽隔绝层可包括位于一面或两面(一般来说，在邻近粘合剂的表面上，如果使用金属喷镀)上的金属化薄膜。这些隔绝层似乎可显著提高防腐作用，这也许是由于产生了保护膜，但更象是由于降低构成隔绝层的有机树脂膜的渗透性所造成的。
这些嵌片可消除在基材上对铬酸盐底漆的需求。例如，如果试验包覆金属2024 T3铝合金测试板，嵌片可产生与在2024铝上使用铬酸盐底漆和铬酸盐转化涂层相当的防腐效果。丝状腐蚀和盐雾试验的对比结果示于图33-39。在所有这些试验中，嵌片在防腐效果上与油漆毫不相同，通常要好于油漆。
据信，嵌片可用于大多数航空金属上，其中包括2024、6061、7075、和其它的铝合金；所有的钛合金；高强度(低碳)钢，如4130、4340、和9310；镍合金，如INCONEL 718；和用Dow转化涂层保护的镁合金。本发明试验针对2024和7075铝，它们是用于评估防腐作用的标准材料。此外，这些嵌片可用于复合材料的结构中。在碳纤维增强复合材料与金属结构的界面上，嵌片可通过减少电解质向金属表面的通道而降低原电池腐蚀。也就是说，这些嵌片可密封水分和飞机上的流体以避免与金属(导体)接触。
基材是金属覆盖层。它们可用化学转化涂料，尤其是alodine 600、1000或1200之类的铬酸盐转化涂料进行阳极氧化和处理。用非铬酸盐底漆进行的试验表明，防腐性能不均匀或不好，且该缺陷归因于非铬酸盐底漆。据推测，在这些试验中，底漆可吸引和捕获与金属表面接触的腐蚀剂。完全不使用底漆，可得到更好的结果。
标准的丝状腐蚀试验表明，在用嵌片包覆腐蚀部位之后，腐蚀并不是从其原始状态进行的。这意味着，腐蚀部件上的嵌片可阻止较小的腐蚀锈斑。
在Univ of Dayton进行嵌片的雨水腐蚀试验，结果发现，在使用短切纤维以提高其强度和耐撕性时，可得到最佳的封边效果。另外发现，这些嵌片可与标准涂层相媲美或比它好得多。这些嵌片在某些条件下可产生500mph的保护作用，这可与特殊的雨水腐蚀涂层相比。在几个测试样品中，可观察到面饰层与蒸汽隔绝层之间的脱层作用。搭接和对接具有比较完好性能。锥形边性能优于平整边。即使在不加入特殊腐蚀涂层的情况下，这些嵌片也可产生至少相当的保护作用。
在修补区域，需要与蒸汽隔绝层的形成对接，同时修薄面饰层。较薄的蒸汽隔绝层-面饰层膜可在蒸汽隔绝层上填充该修补区域，其中面饰层如图45所示进行选择性的修剪。这样，蒸汽隔绝层可跨越相邻蒸汽隔绝层的对接间隙，由此形成连续的蒸汽隔绝层。
这些嵌片的边优选为锥形的(图40、41和44)以改进空气动力学。
嵌片包覆层的修复要求切割嵌片，最好不要划伤下方的基材。为了切割嵌片，需要一个可控制深度的可调切割器。设定切割深度并保持该深度是一种挑战，尤其当工作深度是以密耳(0.001英寸)计的。本发明通过使用滚动切割器控制深度，它具有一个压在切口后的基材上的随动轮以设定切割深度。
使用电化学阻抗光谱(EIS)体系来进行试验，其中包括EG&G PrincetonResarch(PAR)273A型恒电位仪-恒电流仪、Schlumberge SI 1260型阻抗/增益-相分析仪、和个人计算机。然后使用开路电势(OCP)测量合适的性能。EIS测量所用的交流电压为15mV(对于非油漆样品)和15-40mV(对于油漆样品)，并在1.6E-2至1.0E+5Hz的频率范围内，用以十进位对数方式均匀间隔的5种频率进行测量。
另外，在PAR K0235型Flat Cells上测试样品，其中包括具有三个电极的玻璃圆柱体
●包铂的铌筛选计数器
●测试样品和
●Ag/AgCl/KCl参照电极(在中心玻璃井；Luggin探针，几乎延伸到测试
样品上的毛细管位于井的一侧)。测试面积为16平方厘米。对于每个样品，将5％的新氯化钠溶液灌入电池中。
对于每次操作，计算机将每种频率下阻抗的实部和虚部(分别为Z’和Z”)进行列表。通过这些数据，可计算出表示腐蚀作用的其它参数。图13是表示如何由阻抗数据计算所需参数的流程图。
例如，绝对阻抗|Z|(欧姆)可计算如下相移φ(度)计算如下。伯德图表示|Z|·A(欧姆·厘米2，其中A为样品面积，通常16厘米2)与作为输入频率函数的频率和相移的关系曲线。根据需要，本发明使用DeltaGraph软件来生成作为暴露时间函数的三维伯德图。
Boukamp等效电路分析(ECA)软件适合Z’和Z”数据。通常使用五元件电路模型(图14)。R1为溶液电阻，C4为包覆层的电容，且R4通常称作孔电阻，它表示可产生穿过包覆层至基材的电路短路的针孔缺陷或其它非均匀处。C2为双层电容，且R2为发生在包覆层以下，特别是在针孔缺陷或其它非均匀处的腐蚀过程的极化电阻。在腐蚀研究中，极化电阻与腐蚀过程的速率成反比；换句话说，极化电阻越高，腐蚀速率越低。
图15表示本发明所用的串并联(SP)电路模型。R值为电阻，Q值为恒相元件(constant phase elements，CPE)参数。R1表示溶液电阻。R2和Q2分别表示腐蚀过程的极化电阻和非理想双层电容。R3和Q3表示腐蚀产品或阳极氧化产品的电阻和非理想电容。R4和Q4表示底漆的电阻和电容。
恒相元件(CPE)的阻抗通过下式确定其中Q为CPE参数，
ω为角频率，且
n为相系数。
使用该定义，CPE的单位为mho·secn。
·当n＝0时，CPE参数单位为姆欧(mho)，它是电阻的倒数(即，R＝1/Q)。
·当0＜n＜1时，CPE单位为“CPE mho”(mho·secn)，它在SP模型中可看作非理想电容。
·当n＝1时，CPE单位为mho·sec(法拉弟)，它是电容的单位(即，C＝Q)。
为了验证SP模型，我们利用选择的R和C值，由SP模型和五元件模型得到三种情形的伯德图。对于溶液电阻，R1＝30欧姆·厘米2。对于破裂频率，f2＝(2pR2C2)-1且f4＝(2pR4C4)-1。这些情形汇总于表1。
表1
图16-21是在三种验证情形下，使用SP和五元件模型的伯德图。这些图表示本发明所选SP模型与更常见的五元件电路模型之间的总体上相符。在情形1中(图16和17)，腐蚀过程几乎被覆盖层所遮蔽。如果极化电阻R2较低或覆盖层电阻R4较大，覆盖层下的腐蚀过程可能就检测不出。这两种模型的伯德图基本上是相同的。破裂频率f2和f4相差4个数量级。在情形2中(图18和19)，在最低限覆盖层的存在下，耐腐蚀作用明显较高。同样，这两种模型的伯德图基本上是相同的。
只有在情形3(图20和21)中，两种模型之间出现不同；这种差异在相图(图21)中特别明显。Rs和Cs的数量级与另外两种情形是相同的；主要区别在于破裂频率f2和f4相互在一个数量级之内。如果破裂频率相似，R和C值就取决于所用的模型。在情形3下得到相似破裂频率的可能性较小，因为各种腐蚀过程、腐蚀产品、和覆盖层的破裂频率的范围较宽。因此，SP模型基本上相当于五元件电路模型。
SP模型可得到与常见的五元件模型类似的伯德图，同时SP模型可使底漆、嵌片、面饰层、腐蚀产品、和腐蚀过程专分成各个R和Q元件，这些元件易于用暴露时间进行标识、选分、和监控。另外，每个RiQi电路的破裂频率fRQ可用暴露时间进行监控。在本发明中，使用整数来标识电路元件，如1、2、3或4。破裂频率是不取决于表面积的一个重要内在性能。fRiQi得自ith并联RiQi电路的时间常数τRiQi，其中如果替换了合适的单位，那么τRiQi的单位为(ohm·mbo·secni)1/ni＝sec。由于
且ω=2πf，所以
可谨慎使用的通则是，1E+1至1E+5Hz范围内的fRiQi与阳极氧化、腐蚀产品、和有机涂层如底漆有关，而1E-2至1E+1Hz范围内的fRiQi与腐蚀过程有关。
一旦由ECA确定了嵌片和包覆体系的CPE，就可由以下公式计算出介电常数其中d为包覆层的厚度，ε0为自由空间的介电常数(8.85E-14法拉弟/厘米)。
分别将含氟聚合物(FP)嵌片和聚氨酯(PU)嵌片用到已经化学转化涂布了Alodine 600的包覆金属2024-T3 Al的3英寸×6英寸片材上。在施用之前，在片材的一端，在表面上划以“×”从×的中心点引线的长度为O.75英寸。将FP嵌片放在×划线之上以模拟受损区域PU嵌片并不这样做。
采用两种施工方法，将FP嵌片用到Alodine处理的表面上。在湿法中，用水稍微喷洒表面。然后将FP嵌片放在表面上。水可使得嵌片易于固定在表面上，并只要能够小心去除嵌片下方的水就可接受。否则，截留水分会产生气泡。用作基线的PU嵌片可通过干法进行施工。将嵌片放在包括划线的整个表面上，然后沿着边用含氟弹性体进行密封以防止盐溶液从边缘的渗漏。
图22-25表示本发明湿法和干法嵌片作为隔绝层和作为划线补缀的伯德图。这些图类似于图3-10中所列出的数据。阻抗(|Z|)随着频率的降低而升高，这归因于嵌片作为隔绝包覆层的电性能(即，电阻和电容)。近90度的负相(图23)表示嵌片的电容性能高。修补划线的作用与隔绝层相同。在经过53天暴露之后，阻抗基本上保持恒定，只是在非常低的频率下稍微降低。阻抗的保持作用表明，在试验过程中，嵌片下没有发生任何腐蚀。这些嵌片是目前防腐领域中所能得到的最好处理方式。
图24和25是本发明嵌片作为隔绝层和作为划线补缀进行湿法施工的伯德图。施工方法对嵌片作为隔绝层进行防腐没有明显影响。
图26和27是干法施工的对比聚氨酯嵌片的伯德图。在4天内，阻抗随着频率的降低而升高，这归因于嵌片的电性能。阻抗的平缓升高在约10Hz处开始降低。覆盖层的阻抗低于作为蒸汽隔绝层的本发明优选嵌片。同样，负相也下降较快。随着浸渍时间的继续，包覆层的阻抗连续降低。可观察到阻抗的第二次升高，这在相图中特别明显。例如，在51天内，相位降低至最低100Hz，升高至最高值，然后又降低至最低值。阻抗的第二次升高和最大相位归因于聚氨酯嵌片下方的腐蚀作用。
图28-32表示本发明嵌片的ECA结果(衍变得到的参数，图13)，其中包括破裂频率、电阻·面积、恒相元件和n参数。在图28中，本发明优选的含氟聚合物嵌片的破裂频率在1E-2附近，而对比聚氨酯嵌片的破裂频率为1E+2Hz。在包覆层下的腐蚀时的破裂频率为约5Hz。本发明优选的含氟聚合物嵌片具有较低的破裂频率，这归因于较高的耐腐蚀性。尽管这些数据比较分散，但破裂频率并不明显取决于时间。
在图29中，FP嵌片的电阻(通常称作孔电阻)为1E+11ohm·cm，这对于任何市售有机涂料来说都非常高；而且它并不取决于施工方法。对于本发明嵌片来说，电阻值1E+7ohm·cm更常见于市售有机涂料体系。耐腐蚀性较好的隔绝包覆层的电阻通常大于1E+7ohm·cm。本发明嵌片的电阻比市售有机涂料体系要大几个数量级，这表明防腐隔绝性能非常高。此外，包覆层下的腐蚀过程的极化电阻明显要高，这表明腐蚀进行得很慢，如果确实发生了腐蚀。
在图30和31中，恒相元件参数(CPE)非常小(1E-10CPE mho/cm2)，“n”参数接近1.0，它们表示嵌片的电容。1E-6至1E-9CPE mho/cm2的CPE值以及0.6-1.0的n参数代表发生在对比聚氨酯嵌片下方的腐蚀过程的非理想电容。聚氨酯对比嵌片的较大分散性是因为在高阻抗下难以将EIS数据消卷积。
图32描绘了嵌片的介电常数(DE)相对时间的图。嵌片的DE大小为2-3，这与Teflon大约相同。但嵌片的施用方式(湿法，或干法)对DE没有明显影响。聚氨酯对比嵌片的DE稍低于记录值4-8。本发明优选的嵌片在试验时间内，在浸渍于盐溶液的情况下相当稳定。实施例2
相对用于油漆商业飞机的常规涂层的情况，我们还试验了优选的嵌花。作为对比，在用Alodine 600(一种化学转化涂料)处理的3英寸×6英寸2024-T3包覆金属铝板上的BMS 10-79环氧树脂底层上，使用BMS 10-60聚氨酯面饰层。按照ASTM B117，将涂布的板材暴露于盐雾环境中。将板材周期性地取出以进行目测和EIS测试。
图46和47是油漆涂层作为最多24天时间的函数的伯德图。在5天的盐雾暴露之后，阻抗随着频率降低到约1Hz而升高。阻抗的升高开始衰减。在较长的暴露时间内，阻抗在较高的频率下开始衰减。隔绝包覆层的电阻随着暴露时间而降低。
图48和49是本发明嵌片在11天试验期内的伯德图。阻抗随着频率的降低而升高。阻抗保持恒定。接近90度的负相表示嵌片的电容性能。与油漆涂层相比，该嵌片明显更耐盐雾暴露，这表明在嵌片之下基本上没有任何腐蚀作用，因为嵌片本身就是蒸汽隔绝层。
尽管已经描述了优选的实施方案，但本领域熟练技术人员容易看出，可在不背离本发明主旨的情况下作出各种替换、改变和改进。因此，在该说明的基础上，可对权利要求进行充分解释，只要能够得到本领域普通技术人员已知的整个等效范围的支持。这些实施例只用于说明本发明而非用于限定。因此，只有根据相关的已有技术，才能对权利要求进行限定。
权利要求
1.一种用于对表面进行基本上完整的、无气泡的、无皱纹的包覆的防腐嵌片，包括蒸汽隔绝层 用于基本上减少或消除水分向表面的传输，以及在蒸汽隔绝层的至少一个表面上用于将蒸汽隔绝层粘结到表面上的粘合剂。
2根据权利要求1的嵌片，它在蒸汽隔绝层上还具有含氟弹性体面饰层。
3.根据权利要求1的嵌片，其中所述蒸汽隔绝层为含氟聚合物或金属化聚合物。
4.根据权利要求1的嵌片，通过模塑，它在一个轴线上具有基本上一个高斯曲率，而在横向轴线上具有变化的曲率。
5.根据权利要求3的嵌片，其中所述面饰层和蒸汽隔绝层为含氟聚合物，所述面饰层包括抗静电层。
6.一种使飞机表面具有防腐作用的方法，该方法包括下面的步骤
将嵌片施用到飞机表面上，所述嵌片具有蒸汽隔绝层以基本上减少或消除水分向表面上的传输。
7.由权利要求6的方法而得到的一种防腐表面。
8.一种在金属或复合材料的飞机部件或组件上用于替代常规油漆的包覆体系，其中包括
(a)在预定区域与部件或组件进行面接的蒸汽隔绝层；和
(b)在预定区域中用于将蒸汽隔绝层粘结到部件上的粘合剂。
9.根据权利要求8的体系，它还包括覆盖在蒸汽隔绝层上的面饰层，其中所述面饰层和所述蒸汽隔绝层的至少一层包含有效量的至少一种颜料以赋予所述体系至少一种预定的物理和化学性能。
10.用权利要求8的体系包覆的部件。
11.根据权利要求8的体系，它是嵌片形式的。
12.一种使用可替换的、可密封的保护性覆盖层替代金属或复合材料飞机部件或组件上的常规涂层的方法，该方法包括以下步骤
(a)将蒸汽隔绝层的三角条切成适于覆盖部件的预定表面的多个嵌片；然后
(b)将这些三角形片粘结到部件上；然后
(c)视情况可在这些嵌片之间的边缘接缝处进行密封，在部件与其环境之间得到连续的蒸汽隔绝层，
其中所述蒸汽隔绝层可在包覆金属Al 2024上产生与具有油漆、铬酸盐转化涂层、和铬酸盐底漆的部件相当的防腐作用。
13.根据权利要求12的方法，其中所述蒸汽隔绝层包括至少一层铺设在其上的有机基材树脂面饰层。
14.根据权利要求13的方法，其中所述面饰层、蒸汽隔绝层或两者包含颜料、增塑剂、增量剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂、染料、反射能力增强剂、纤维增强剂、或其混合物中的至少一种。
15.一种用于在飞机上保持表面覆盖层完整性的随时修补方法，其中包括以下步骤
检查和修复或替换位于飞机一部分的嵌片，同时在飞机的不同部分进行其它积存的养护检查、修理、或修复。
16.一种无漆包覆体系，其中包括
(a)具有表面的基材；
(b)表面上的粘合剂；
(c)基本上覆盖在粘合剂上表面的蒸汽隔绝层；和
(d)视情况可包括粘结到蒸汽隔绝层上的面饰层。
17.一种在基材上进行相邻嵌片密封的方法，其中包括以下步骤
将面饰层施用在相邻嵌片之间的缝隙处将嵌片相互接合起来。
18.一种用于在基材上密封相邻嵌片以得到基本上连续的蒸汽隔绝层的方法，其中包括以下步骤
(a)通过将彼此相邻基材上的两个嵌片进行定位确定出接缝，其中每个嵌片都包括由聚合物制成的蒸汽隔绝层；
(b)将具有蒸汽隔绝层的密封嵌片施用到接缝上，形成密封嵌片和定位嵌片之间的搭接；然后
(c)视情况可使用聚合物将密封嵌片的边缘进行密封，使密封嵌片粘结到定位嵌片上。
19.一种用于飞机某个部位上基本上阻止腐蚀的方法，其中包括以下步骤
将嵌片形式的蒸汽隔绝层施用到所述部位上以消除水分向该部位的传输。
20.一种用于降低水分向复合材料蜂窝多层板材的蜂窝芯内传输的方法，其中包括以下步骤
将蒸汽隔绝层粘结到所述板材的面板上以减少或消除水分向核芯传输。
全文摘要
越来越严格的环境保护限制使得传统的涂层施工方法(如喷漆)因挥发性溶剂和有害颜料而受到挑战。环境检查特别集中于常规的防腐表面处理,尤其是铬酸盐底漆和转化涂层。本发明使用嵌片(10)在基材上形成蒸汽隔绝层,从而达到防腐效果。本发明在一组具有不同高斯曲率的模具中能制造弯曲的嵌片,从而无需制造嵌片对象表面的“喷溅”模具。使用弯曲嵌片可减少隆起、皱痕或空隙,而用平整(平面)嵌片包覆复杂曲率表面时就经常出现这样一些缺陷。
文档编号C09J7/02GK1241202SQ9718085
公开日2000年1月12日 申请日期1997年12月19日 优先权日1997年12月19日
发明者戴恩·C·罗林斯, 丹尼斯·L·达尔 申请人:波音公司