随着航空工业的发展, 精细化生产意识逐渐提高, 需开展先进清洗技术的研究工作以代替传统的溶剂清洗工艺, 进一步保证产品的清洗效果, 并间接提高产品的使用寿命及外观质量, 同时可减少或避免溶剂挥发对人体造成的伤害。从等离子体清洗的原理分析, 该清洗方法可推广应用于航空产品的涂装前处理、胶接类产品的表面清理以及复合材料制造等多个方面。

1 对铝合金蒙皮口盖的处理

航空制造业蒙皮口盖使用铝合金制造, 为了增强其密封性能, 口盖压合部位采用丁腈橡胶硫化工艺制造胶圈。但橡胶硫化后常会溢出多余的胶料, 污染待涂装表面, 造成涂装后涂层附着力降低, 涂层涂覆后极易脱落。而常规的清洗方式无法彻底清除胶料产生的污染, 因而会影响口盖的正常使用。采用等离子体清洗后再进行涂装, 图层附着力较常规清洗有明显提高, 并且符合航空涂装的标准要求。

2 航空航天电连接器

航空航天领域对电连接器的要求非常苛刻, 未经表面处理的绝缘体与封线体之间的粘接效果很差, 即使使用专用配方的胶, 其粘接效果也达不到要求;另外, 如果绝缘体和封线体之间粘接不紧密, 就可能会产生漏电现象, 造成电连接器的耐压值提不上去。因此, 国产电连接器的发展受到严重影响。

目前国内指定生产航空电连接器的厂家正在逐步推广应用等离子体清洗技术清洗连接件表面, 通过等离子体清洗, 不仅能去除表面油污, 而且可增强其表面活性, 使连接件上的涂胶非常容易且非常均匀, 粘接效果明显改善。经国内多个生产大厂使用测试, 用等离子体清洗处理后的电连接器, 其抗拉能力成数倍增加, 耐压值有显著提高。

3 复合材料制造过程

高性能连续纤维 (如碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维等) 增强热固性、热塑性树脂基复合材料具有质轻高强、性能稳定等优点, 已被广泛应用于航空、航天、军事等领域, 成为必不可少的材料。但是这些增强纤维通常存在表面光滑、化学活性低的缺点, 使纤维与树脂基体间不易建立物理锚合及化学键合等作用, 造成复合材料的界面结合力较差, 从而影响了复合材料的综合性能。此外, 商业化的纤维材料表面会存在一层有机涂层以及微尘等污染物, 主要来源于纤维制备、上浆、运输及储藏等过程, 会影响到复合材料的界面粘结性能。因此, 纤维材料在增强树脂基体制备复合材料之前, 需要采用等离子体等处理手段对其表面进行清洗、刻蚀, 去除有机涂层和污染物的同时在纤维表面引入极性或活性基团, 并形成一些活性中心, 可以进一步引发接枝、交联等反应, 利用清洗、刻蚀、活化、接枝、交联等的综合作用改善纤维表面的物理和化学状态, 进而实现加强纤维与树脂基体之间相互作用的目的。

4 对芳纶制件的表面清理

芳纶材料密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型, 在航空制造业中有十分广泛的应用。对于某些应用场合, 芳纶在成型之后还需与其他部件进行粘接, 但该材料表面光滑且呈化学惰性, 其制件表面不易涂胶。因此需对其进行表面处理以获得良好的粘接效果, 目前主要运用的表面活化处理手段为等离子体改性技术。经过处理的凯夫拉表面活性增强, 粘接效果有明显的改善, 通过等离子体处理工艺参数的不断优化, 其效果会进一步提高, 应用的范围也越来越广。

另外, 芳纶纤维复合材料在制造后其表面需涂覆环氧清漆及底漆封闭, 防止材料因吸潮而引起失效。在复合材料制造加工中, 其表面需涂抹脱模剂以使制件与模具顺利分离, 然而加工后脱模剂会残留在制件表面, 无法采用常规的清洗方式经济、有效地去除, 导致涂装后涂层附着力差, 涂层极易脱落, 影响制件的使用。因此可考虑采用等离子体清洗技术经济、有效地去除脱模剂污染物。

5 在其他方面的应用

等离子体清洗技术在航空制造业当中还可以有更多的应用场合, 例如:1) 门窗密封件的处理, 提高密封性能;2) 仪表板涂覆前的处理, 防止掉漆等现象;3) 控制面板在粘合前的处理, 增加粘结强度;4) 精密零件的清洗, 清除机械加工之后其表面所残留的油类污染物。

等离子清洗机应用前景分析

等离子体清洗可以处理各种材料, 容易采用数控技术, 自动化程度高, 具有高精度的控制装置, 处理效果可控, 使成品率大幅度提高, 但成本却反而降低。只要等离子体的能量控制合适, 正确的等离子体清洗不会在材料表面产生损伤层, 表面质量可以得到保证, 轻度的表面损伤可能还会很好地增强材料表面的附着力。等离子体清洗技术解决了传统湿法清洗工艺中大量消耗水与化学品的问题, 绿色环保, 安全健康, 社会效益无法估量。我们深信等离子技术应用范围会越来越广, 不久以后, 等离子体清洗设备和工艺就会以其在环保和效益等方面的优势逐步取代湿法清洗工艺。随着等离子体清洗技术的成熟, 成本的降低, 其在航空制造领域中的应用也会更加普及。