隨著航空工業的發展, 精細化生產意識逐漸提高, 需開展先進清洗技術的研究工作以代替傳統的溶劑清洗工藝, 進一步保證產品的清洗效果, 并間接提高產品的使用壽命及外觀質量, 同時可減少或避免溶劑揮發對人體造成的傷害。從等離子體清洗的原理分析, 該清洗方法可推廣應用于航空產品的涂裝前處理、膠接類產品的表面清理以及復合材料制造等多個方面。

1 對鋁合金蒙皮口蓋的處理

航空制造業蒙皮口蓋使用鋁合金制造, 為了增強其密封性能, 口蓋壓合部位采用丁腈橡膠硫化工藝制造膠圈。但橡膠硫化后常會溢出多余的膠料, 污染待涂裝表面, 造成涂裝后涂層附著力降低, 涂層涂覆后極易脫落。而常規的清洗方式無法徹底清除膠料產生的污染, 因而會影響口蓋的正常使用。采用等離子體清洗后再進行涂裝, 圖層附著力較常規清洗有明顯提高, 并且符合航空涂裝的標準要求。

2 航空航天電連接器

航空航天領域對電連接器的要求非常苛刻, 未經表面處理的絕緣體與封線體之間的粘接效果很差, 即使使用專用配方的膠, 其粘接效果也達不到要求;另外, 如果絕緣體和封線體之間粘接不緊密, 就可能會產生漏電現象, 造成電連接器的耐壓值提不上去。因此, 國產電連接器的發展受到嚴重影響。

目前國內指定生產航空電連接器的廠家正在逐步推廣應用等離子體清洗技術清洗連接件表面, 通過等離子體清洗, 不僅能去除表面油污, 而且可增強其表面活性, 使連接件上的涂膠非常容易且非常均勻, 粘接效果明顯改善。經國內多個生產大廠使用測試, 用等離子體清洗處理后的電連接器, 其抗拉能力成數倍增加, 耐壓值有顯著提高。

3 復合材料制造過程

高性能連續纖維 (如碳纖維、芳綸纖維、PBO纖維等) 增強熱固性、熱塑性樹脂基復合材料具有質輕高強、性能穩定等優點, 已被廣泛應用于航空、航天、軍事等領域, 成為必不可少的材料。但是這些增強纖維通常存在表面光滑、化學活性低的缺點, 使纖維與樹脂基體間不易建立物理錨合及化學鍵合等作用, 造成復合材料的界面結合力較差, 從而影響了復合材料的綜合性能。此外, 商業化的纖維材料表面會存在一層有機涂層以及微塵等污染物, 主要來源于纖維制備、上漿、運輸及儲藏等過程, 會影響到復合材料的界面粘結性能。因此, 纖維材料在增強樹脂基體制備復合材料之前, 需要采用等離子體等處理手段對其表面進行清洗、刻蝕, 去除有機涂層和污染物的同時在纖維表面引入極性或活性基團, 并形成一些活性中心, 可以進一步引發接枝、交聯等反應, 利用清洗、刻蝕、活化、接枝、交聯等的綜合作用改善纖維表面的物理和化學狀態, 進而實現加強纖維與樹脂基體之間相互作用的目的。

4 對芳綸制件的表面清理

芳綸材料密度低、強度高、韌性好、耐高溫、易于加工和成型, 在航空制造業中有十分廣泛的應用。對于某些應用場合, 芳綸在成型之后還需與其他部件進行粘接, 但該材料表面光滑且呈化學惰性, 其制件表面不易涂膠。因此需對其進行表面處理以獲得良好的粘接效果, 目前主要運用的表面活化處理手段為等離子體改性技術。經過處理的凱夫拉表面活性增強, 粘接效果有明顯的改善, 通過等離子體處理工藝參數的不斷優化, 其效果會進一步提高, 應用的范圍也越來越廣。

另外, 芳綸纖維復合材料在制造后其表面需涂覆環氧清漆及底漆封閉, 防止材料因吸潮而引起失效。在復合材料制造加工中, 其表面需涂抹脫模劑以使制件與模具順利分離, 然而加工后脫模劑會殘留在制件表面, 無法采用常規的清洗方式經濟、有效地去除, 導致涂裝后涂層附著力差, 涂層極易脫落, 影響制件的使用。因此可考慮采用等離子體清洗技術經濟、有效地去除脫模劑污染物。

5 在其他方面的應用

等離子體清洗技術在航空制造業當中還可以有更多的應用場合, 例如:1) 門窗密封件的處理, 提高密封性能;2) 儀表板涂覆前的處理, 防止掉漆等現象;3) 控制面板在粘合前的處理, 增加粘結強度;4) 精密零件的清洗, 清除機械加工之后其表面所殘留的油類污染物。

等離子清洗機應用前景分析

等離子體清洗可以處理各種材料, 容易采用數控技術, 自動化程度高, 具有高精度的控制裝置, 處理效果可控, 使成品率大幅度提高, 但成本卻反而降低。只要等離子體的能量控制合適, 正確的等離子體清洗不會在材料表面產生損傷層, 表面質量可以得到保證, 輕度的表面損傷可能還會很好地增強材料表面的附著力。等離子體清洗技術解決了傳統濕法清洗工藝中大量消耗水與化學品的問題, 綠色環保, 安全健康, 社會效益無法估量。我們深信等離子技術應用范圍會越來越廣, 不久以后, 等離子體清洗設備和工藝就會以其在環保和效益等方面的優勢逐步取代濕法清洗工藝。隨著等離子體清洗技術的成熟, 成本的降低, 其在航空制造領域中的應用也會更加普及。