航太製造與維護複合材料之接著

碳纖維複合材料(CFRP)因其低重量、高強度的特性,成為現今航太材料的首選。複合材料在高分子的選用非常廣泛,最常見的有包括增韌環氧樹脂、聚醚醚酮(PEEK)、雙馬來酰亞胺(BMI)氰酸酯等。無論是哪一種材料,要將CFRP結構連接在一起,最好的方式便是透過接著劑黏貼。接著劑除了可以最大限度的將應力給分散,還能盡可能減少部件鑽孔的數量,以降低潛在的腐蝕風險,並保持表面之光滑。

表面處理在接著過程中扮演關鍵的角色,多年來,此道工序一直依賴於手工打磨的方式進行。然而,此方式過度仰賴操作員的手法,稍有不慎,很容易對接著效果產生負面效果。例如,當操作員過度打磨,可能會傷害基材,纖維脫落甚至影響測試數據的強度。

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可靠的結合成分

現在有更好的黏合方法

電漿現在被用來取代手工打磨,和動輒要數分鐘的打磨相比,電漿能在幾秒內完成表面處理,且不傷害樹脂或是底層的纖維。許多研究已經證實,可以透過此種方式處理並組裝航太元件。舉例來說,Aerospace Corp.的Zaldivar與其同仁,證實電漿處理能夠提高測試組件的斷裂強度與剪接強度達一倍以上。透過打磨的組別,其測試斷裂點發生在基材纖維與膠水間的介面失效。而透過電漿處理的組別,其斷裂面發生在膠層中間,斷裂面在兩個測試片上都留下了一層膠膜。這樣子的失效模式是好的,代表著澆水和基材表面不再是整個測試組合最弱的一個接點。

Surfx針對航太相關應用,推出一系列便於手動操作的智能電漿設備。Nutplate電漿清潔設備(NPC)和飛行器電漿清潔設備(APC)用於處理與安裝黏合式緊固件。手持式電漿設備則是用於處理已經與主結構件黏合完成之大型CFRP部件。

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Nutplate電漿清潔設備(NPC)

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飛行器電漿清潔設備(APC)

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黏合環氧複合材料的機械強度與表面處理方法之關係(Zaldivar, R. J., et. al, J. of Composite Materials, 44, 1435 (2010))

圖為黏合的環氧樹脂複合材料樣品,在不同的表面處理方式下(溶劑擦拭、打磨、電漿處理),經雙懸臂樑測試後各自不同的失效模式。(Zaldivar, R. J., et. al, J. of Composite Materials, 44, 1435 (2010))

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Surfx Technologies提供了市場上最好的氬氣電漿:高產能、均勻性佳、完備製程控制、高可靠度、高品質。我們的常壓式氬氣電漿對電磁敏感的電子元件完全無害,也適合用於連續式生產,針對表面進行清潔、活化以促進接著表現。我們的專業團隊會協助您,選擇最適合您的電漿解決方案。

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