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。
可靠的結合成分
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。