[发明专利]碳纤维复合材料胶接面预处理方法

说明书

本发明的碳纤维复合材料胶接面预处理方法采用准分子激光对碳纤维复合材料胶接面进行预处理；准分子激光直接将胶接面材料分子激发到电子态，直至打断材料分子的化学键，使胶接面产生蚀除现象而形成微观粗糙表面，同时，通过预处理过程中潜在的光效应改变碳纤维复合材料胶接面树脂基团活性及碳纤维表面特性，从而实现对碳纤维复合材料胶接面的预处理。本发明的碳纤维复合材料胶接面预处理方法提高了纤维复合材料胶接面表面预处理质量和工作效率。

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，具体涉及一种碳纤维复合材料胶接面预处理方法。

背景技术

为保证碳纤维复合材料胶接的强度和耐久性，必须对胶接接头进行表面预处理以增加胶黏剂与材料表面的粘接力。现有技术中，碳纤维复合材料胶接面表面预处理主要采用砂纸对表面进行手工打磨再用有机溶剂清洗的工艺。采用砂纸打磨，工作环境恶劣、打磨表面质量不均、表层纤维易损伤、工艺过程难以量化。砂纸打磨后的碳纤维复合材料表面会嵌入一些树脂基体的颗粒，一般的清洗工序很难将它们完全去除。这些嵌入的颗粒周围在振动、冷热交变或应力载荷条件下都会成为微裂纹的萌生区域，从而直接影响胶接的可靠性和寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维复合材料胶接面预处理方法，以提高纤维复合材料胶接面表面预处理质量和工作效率。

为了达到上述的目的，本发明提供一种碳纤维复合材料胶接面预处理方法，采用准分子激光对碳纤维复合材料胶接面进行预处理；准分子激光直接将胶接面材料分子激发到电子态，直至打断材料分子的化学键，使胶接面产生蚀除现象而形成微观粗糙表面，同时，通过预处理过程中潜在的光效应改变碳纤维复合材料胶接面树脂基团活性及碳纤维表面特性，从而实现对碳纤维复合材料胶接面的预处理。

上述碳纤维复合材料胶接面预处理方法，其中，所述准分子激光为波长为 193nm～351nm的紫外激光，该紫外激光发射的光子能量在3.5eV～11.5eV之间。

上述碳纤维复合材料胶接面预处理方法，其中，所述准分子激光的平均功率为30W～200W。

上述碳纤维复合材料胶接面预处理方法，其中，所述准分子激光的扫描速度为10mm/s～1000mm/s。

上述碳纤维复合材料胶接面预处理方法，其中，所述准分子激光采用线扫描方式或逐行扫描方式。

上述碳纤维复合材料胶接面预处理方法，其中，线扫描方式中，所述准分子激光的线形光斑的扫描方向与碳纤维复合材料最外层纤维方向呈0°或±45°。

上述碳纤维复合材料胶接面预处理方法，其中，所述碳纤维复合材料为碳纤维增强树脂基复合材料。

上述碳纤维复合材料胶接面预处理方法，其中，所述碳纤维复合材料胶接面预处理方法还包括，用准分子激光对碳纤维复合材料胶接面进行处理后，将碳纤维复合材料胶接面浸没在无水乙醇或丙酮溶剂中，超声清洗30min～60min，然后擦拭碳纤维复合材料胶接面并置于洁净处晾干。

与现有技术相比，本发明的技术有益效果是：

本发明的碳纤维复合材料胶接面预处理方法解决了传统的手工打磨过程中打磨参数无法量化、需要凭借操作人员经验、且效率低、劳动强度大等不足；该方法具有精度高、质量稳定性一致性好、能够实现自动化表面处理的特点，能够满足航天器结构地面装配的实际需求，还具备一定的技术移植性。

附图说明

本发明的碳纤维复合材料胶接面预处理方法由以下的实施例及附图给出。

图1是准分子激光器、准分子激光和碳纤维复合材料的组合示意图。

图2是本发明较佳实施例中逐行扫描方式的示意图。

图3是本发明较佳实施例中线扫描方式的示意图。