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发布时间：2015-11-17
本刊记者 张春壮
“蓝天大道上彩云在追，我们的梦想在歌声中飞……”伴随着《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006年—2020年）》将大型飞机国产化项目确定为我国“未来15年力争取得突破的16个重大科技专项”之一。为了让中国的蓝天梦想早日实现，多少中华儿女正通过各种方式投入到这场浩大的工程中去，谱写着一首奋斗协作之歌。
在这一伟大的征途中，有这样一支特殊的队伍，它的人员构成比较复杂，既有中国的也有外国的，既有公司的也有高校的。领头的是一个外表温婉内心却不失刚强的女子，她叫卫国英——中国计量学院材料科学与工程学院教授、党支部书记，浙江省新世纪“151”人才（第三层次），浙江省高校优秀共产党员。
“针对中国现状，消化吸收再创新是提升我国表面处理行业竞争力的必需之路。”话如其人，柔中带刚，刚中有柔。卫国英，以她娇小身躯里巨大的能量带领着她的团队往环保表面处理研究跻身国际领先行列的道路上奋力行进。
师夷长技以自强
——齐力协作迸发别样火花
这是一个饱含奋发和协作精神的故事。
众所周知，大飞机制造是一项极其复杂的系统工程，涉及多学科交叉的方方面面，而材料只是其中重要的一部分。
在众多的新型材料中，铝合金由于轻质、高塑性等特点成为大飞机结构件的主要材料，广泛应用于飞机的叶片、发动机、连接件、机翼和机身的制造。但是，因为铝合金耐磨性差，腐蚀电位较负，极易腐蚀，必须对其进行表面氧化处理，以提高铝合金航空件的耐腐蚀能力。这已经成为行业的共识。
在中国，目前采用传统的铬酸阳极氧化对铝合金航空件进行表面处理，这一方法虽然能使航空件耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高，但在环保上却存在很大的缺陷：一方面这一方法中用到的六价铬对操作人员危害性大且对环境不友好；同时对铬酸废液处理，过程繁琐，成本大。
能不能开发出一种新型的环境污染少、表面处理成本低的铝合金表面氧化技术？这是目前大飞机项目中的一个重要的研究课题，也是卫国英和她的研究团队致力于解决的难题。要知道，中国有广阔的金属表面处理市场，但一直较为缺乏先进的环保生产技术。如何打破这一被动局面，卫国英和她的团队想到了“师夷长技以自强”。
在位于中国西北部的德国，素来以理学、工程技术发达而闻名于世。与此同时，德国在环保表面处理的研发与产业化领域处于国际领先地位。能不能在德国寻找到合适的技术引进对象，从而把他们先进的设备和技术引为己用？经过细致、全面的考察，卫国英和她的团队最终锁定两个国际合作对象——德国ZEH金属表面处理有限公司和德国Aalen技术经济大学。前者是拥有世界先进的金属环保阳极氧化技术，专为奔驰、保时捷等国际知名企业提供铝合金产品的阳极氧化表面处理；后者在材料表面处理方面具有雄厚的研发力量和先进的研发与检测设备，在环保添加剂、金属阳极氧化等领域的研发处于国际领先水平，特别在开发金属表面环保清洗剂及废水回用方面具有明显的优势。有了这两家单位的技术支持，卫国英和她的研究团队如虎添翼。
这是一次难得的国际通力协作。合作各方以诚信、互信为原则，以提高航空铝合金件环保表面处理技术，降低表面处理行业的污染及排放，保护人类生态环境为共同目标。
这是一次优势互补，强强联合的合作。中国计量学院利用自身人才培养与环保添加剂的研发优势、德国ZEH金属表面处理有限公司的环保阳极氧化技术与产业化优势及Aalen技术经济大学在环保前处理剂、环保表面处理方面的研发优势，注重由项目合作到“项目—人才—基地”相结合培育，多主题共同参与，推进并完善“产学研用”的合作模式。
这是一次分工明确、权责分明的合作。项目承担方中国计量学院负责技术的引进、消化吸收与再创新、人才的培养及项目的组织实施；德国ZEH金属表面处理有限公司与德国Aalen技术经济大学将提供无铬环保阳极氧化表面处理技术、环保清洗剂的回用技术；项目协作单位杭州坚迪金属表面技术有限公司将为项目的中试提供帮助；上海飞机制造有限公司负责试样的检测与规范的编制。合作各方的组织、优势互补，迸发出别样火花……
但不管怎么合作，项目负责人卫国英内心都遵从一个原则：通过共同合作并进的方式，将国外先进技术转化、升华为自身的能力技术，走国产化的道路。
在这一思想的指导下，项目通过引进、消化、吸收德国合作双方在无铬环保铝合金阳极氧化技术和环保前处理技术方面的优势，并与我方开发的无铬封闭剂与添加剂技术相结合，实现无铬环保铝合金阳极氧化技术的国产化。目的是从源头上控制污染，降低铝合金阳极氧化废水处理费用，改变我国表面处理行业高污染的现状。在此基础上，建立国产大飞机航空件环保表面处理工艺规范，为制订环保无铬铝合金阳极氧化航空标准提高重要的参考。项目合作开发的成果获得应用后，将能够与国际两大飞机制造寡头空客和波音所采用的硫酸、硼酸阳极氧化技术形成竞争之势，打破国际上对我国高端表面氧化技术的封锁，提升我大飞机铝合金表面处理的国际竞争力。
众人拾柴火焰高
——跨越攻克重重难关
卫国英所带领的这支特殊的团队齐聚了各方精良，虽然是强强联合，但他们需要面临的难题不小也不少。项目一开始就遇上三个“拦路虎”——（1）铝合金航空件环保清洗剂回用技术；（2）环保阳极氧化国产化技术；（3）无铬封闭剂的封闭效果的重复性问题。
正如上文说到的，目前我国铝合金航空件阳极氧化主要是采用铬酸阳极氧化与六价铬溶液封闭技术，以获得高抗腐蚀性的铝合金氧化层（中性盐雾试验336小时无锈蚀）和氧化膜层与油漆之间良好的结合力（航空10级标准），但这一方法在环保上存在有“硬伤”：环境污染严重，还危害操作人员健康；且废水处理成本昂贵。合作前，中方采用自主研发的酒石酸阳极氧化得到的氧化膜层疏松，抗腐蚀性能差（中性盐雾实验120小时无锈蚀）、氧化层与油漆的结合力差，油漆容易脱落；氧化膜层厚度不均匀等。
通过引进德国先进技术，这一系列的问题得以迎刃而解——合作后，采用酒石酸阳极氧化对操作人员和环境均无污染，废水处理成本低，且可实现废水回用；合作后酸阳极氧化得到的氧化膜层细致紧密，抗腐蚀性能强，中性盐雾实验达336小时无锈蚀，氧化层与油漆的结合力达航空最高级标准；膜层厚度均匀。
利用手中掌握的“科学利器”，卫国英和她的团队巧妙地解决了面临的各种难题。以他们研发铝合金航空件环保阳极氧化技术，制定铝合金酒石酸阳极氧化工艺规范与操作流程为例，为了更好地控制酒石酸阳极氧化膜的生长，他们采用FESEM、TEM扫描技术及电化学测试方法，通过研究酒石酸浓度、氧化电流密度、阳极氧化时间、温度等因素对阳极氧化膜厚度、孔径及组织结构的影响，建立了系统的“氧化液组成—阳极氧化条件—微结构控制”关联机制。
为了提高铝合金阳极氧化膜的疲劳寿命，他们一方面采用X射线衍射技术、FESEM扫描技术、电化学扫描隧道显微技术，研究阳极氧化条件及氧化液组成对氧化膜的溶解性、致密性及微观应力的类型影响；另一方面改变氧化条件和氧化液组成，降低微孔内溶液对氧化膜的溶解，减小微孔附近产生的应力集中，抑制局部缺陷的扩大，提高铝合金氧化膜的疲劳寿命。
为了进一步优化铝合金阳极氧化膜封闭液组成及工艺，提高阳极氧化膜的抗腐蚀性，他们分别采用稀土盐（铈盐、镧盐）封闭技术，采用溶胶热力学研究方法和动力学理论与扫描电镜技术相结合的方法和优化封闭液配方，使得封闭后的铝合金阳极氧化膜具有自修复能力和更高的耐腐蚀性能。
众人拾柴火焰高，凭借各方所长，沉着应战，卫国英和她的团队换来的是喜人的成果：酒石酸阳极氧化膜中性盐雾试验满足美国ASTM B117标准；膜层结合力达到航空最高级10级；氧化膜层与漆层的结合力满足上海飞机制造有限公司ZPS 04500-06600C标准；疲劳试验按照美国航空ASTM E466-07标准测试，氧化后膜层疲劳强度无下降；膜重满足ASTM B137-95标准，拉伸试验满足HB—5143-1996标准。
巾帼不让须眉
——温婉女子的刚强音
管中窥豹，可见一斑。一个成功的项目背后包含着多少人辛勤的付出，而卫国英，作为这支团队的领头人，展露出她“别样的风采”。
混杂在同事和学生当中，很少有人能够将她娇小的身躯和她身上所担负的重任联系在一起。这位1977年出生的女博士，毕业于四川大学化学学院。2004年，她加盟西子湖畔，钱塘江边的中国计量学院，开始走上一名温婉女子“精思国计，细量民生”的教研人生路。
作为一名“园丁”，她是温和的。她可以把学生当作自己的孩子，教他们知识以外，也教他们做事、做人；她可以作为一名倾听者，陪学生笑陪学生哭……
作为一名科研者，她既有坚韧刚强的一面，也有细腻周全的一面。自从研以来，她先后主持国家自然科学基金和浙江省科技计划重点项目，均获不错的成果。2006年获浙江省科学技术奖二等奖（排名第二）。目前在研的除了有2项国家自然科学基金，还有3项企业横向课题。研究搬下高阁走向应用是她作为一名科研者一直致力的梦想。也正是带着这一梦想，她投入到无铬环保铝合金阳极氧化技术国产化的项目与工程中去。也正是这一实践，尽显她亦柔亦刚的风采。
她是坚韧刚强的。国际合作开展前，她就为自己在相关领域打下了坚实的基础。如曾经与杭州东方表面处理公司合作研发了“Zn-Ni合金无铬钝化工艺”，改变了传统六价铬钝化高污染工艺，钝化后的试样盐雾试验可达200小时以上，超过国际水平；与浙江明泉工业涂装有限公司合作完成了“环保电镀设备的研发”。项目投产后，年产值达到1500万元。项目开发设备安全、环保，完全符合现代环保社会需求。对技术的全面理解和掌控使得她在统筹全局的过程中应付自如。
她是细腻周全的。国际合作需要处理和面对的事情千头万绪，但她仍可以以一名女子特有的细腻来周全四周的纷繁复杂。项目开始前，她先后于2007年-2010年三次赴德国ZEH金属表面处理有限公司与德国Aalen技术经济大学就有关环保表面添加剂的研发与应用进行学术与技术交流；通过深入地了解和沟通，项目开展时，大到合作的目标，具体至合作的内容，细致到合作的方式方法甚至之后的成果和知识产权的归属等问题都做了清晰明了的规定。避免了国际间合作常常存在的权责不分明的情况，也保证了技术的国产化。
值得一提的是，项目完成后，除了相关技术实现国产化之外，通过项目在浙江乃至全国的表面处理企业进行技术指导及环保表面处理技术方面的技术培训，为浙江省相关工业提供表面处理工程师技术培训课程和劳动安全专业人员技术培训课程，培养了一批环保表面处理的专业人才。这，是卫国英作为一名师者，一名学科带头人感到最高兴的。
与此同时，还有一个让卫国英感到欣慰的事情：项目开发的相关技术将拓展至其它铝合金制品的表面处理，如动车铝合金件、高档化妆品瓶盖等。项目承担方将与项目协作单位杭州坚迪金属表面技术有限公司等相关企业联合，争取在2016年前实现铝合金环保阳极氧化技术的产业化。以建成年产2000万件的表面处理生产线计算，将实现年销售收入8000万美元，实现利润2000万美元，上缴税金1600万美元，出口创汇3500万美元。“研究走下高阁润泽老百姓”，她将实现自己从事科研最初的梦想。
多年艰辛，笑揽风云。点燃青春，吐露芳华。卫国英，用她的美丽、智慧和坚韧，带领她的团队奏响了一曲来自温婉女子的协作强音。
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