涂覆用于航天器或航空器的纤维复合物部件的方法及由该方法制备的纤维复合物部件技术

本发明专利技术涉及一种涂覆用于航天器或航空器的纤维复合物部件（１）的方法。根据所述方法，预处理纤维复合物部件（１）的表面层（８）的至少一些区域以形成粘合层（１），所述表面层与已经引入所述纤维复合物部件（１）中的纤维（３）之间具有间隔，用于保护该纤维；然后将至少一层功能性层（１７，１８）施加于所形成的粘合层（１３）。相应的纤维复合物部件（１）包含至少一层施加于粘合层（１３）的功能性层（１７，１８）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涂覆用于航天器或航空器的纤维复合物部件的方法及由该 方法制备的纤维复合物部件本专利技术涉及涂覆用于航天器或航空器的纤维复合物部件的方法以及由该种方法 制备的纤维复合物部件。迄今为止，金属在航空器的使用寿命期间在其机械和工艺特性及其长期行为方 面特别出众，因而金属仍被广泛地用于航空器构造中的结构组件。然而，这些金属不能 最佳地满足目前对重量最优化的要求。因此，已经开发和优化了各种其他的复合材料， 使得当始终施用轻量结构原则时这些材料满足航空中的常规高安全性要求。玻璃纤维塑 料材料和尤其是碳纤维增强塑料材料被用于这一目的。尽管本专利技术及其针对的问题可施用于任何纤维复合物部件，但下文中其将根据 碳纤维塑料材料部件(也称作纤维复合物部件)详细描述，例如，航空器的机身、机翼或 方向舵单元。纤维复合材料广泛地用于航天器构造中。例如，通过将基体(例如环氧树脂) 引入至纤维半成品中随后固化的真空注入工艺(vacuum ^fusion process)来生产它们。相 比于其它已知的用于制备纤维复合物部件的工艺，例如预浸渍工艺(prepreg process)，由 于注入工艺允许使用更经济的纤维半成品，因此可节省成本。然而，除了与轻重量结合的高强度之外，纤维复合材料也具有不足的表面特 性。尤其是，低的耐磨和耐腐蚀性以及缺乏导电性是这种情况的例子。航天器或航空器的全部应用领域都可能要求对复合材料或复合部件的表面进行 全部或部分改性。目前，金属或金属织物，例如被粘合地结合于或层压于碳增强材料以对其表面 特性进行改性。也使用不同的方法，例如粘合结合，有时也使用金属螺接或铆接、绝缘 材料或绝缘层。但是难以获得综合的各种性能改性。在金属的情况下，通过大规模的热喷涂工艺在各种方面满足了该种要求。原则 上，该技术也可转用于纤维复合物部件的涂覆。为了制备待涂覆的表面，通常采用对其 喷砂。DE 10037212A1描述了塑料材料表面，其包含纤维增强的塑料材料表面，该表 面具有热喷涂涂层，首先通过热喷涂工艺施加粘附表面，然后也是通过热喷涂工艺在其 上施加功能性涂层。还给出了用于涂覆运动装备，尤其是高尔夫球杆的方法。DE 102005008487A1公开了经涂覆的主体(尤其是辊)以及用于制备这种主体的 方法，该主体由碳纤维增强的塑料材料制成。通过热喷涂工艺，这种辊(尤其是用于造 纸机和印刷机的辊)涂布有增粘涂层(adhesion promoting coat)，然后涂布有耐磨涂层。DE 19747384A1描述了具有由热喷涂形成的涂层的复合主体的生产，例如用于 陶瓷管的气密和真空密封涂层。上述公开物不涉及用于航天器或航空器的纤维复合物部件的涂层的安全性要 求。在本文中，也不涉及损坏该纤维的风险，这种损坏的风险与这种主体没有特别的相 关性，但是与例如航空结构部件相关。在这种背景下，本专利技术的目的在于提供一种涂覆用于航天器或航空器的纤维复 合物部件的方法以及相应的纤维复合物部件，以消除或显著地减少上述缺陷。根据本专利技术，所述目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。该目的还通过 具有权利要求13所述的特征的纤维复合物部件实现。相应地，提供一种涂覆用于航天器或航空器的纤维复合物部件的方法，其包括 如下方法步骤。首先，通过预处理纤维复合物部件的至少部分表面层以形成粘合层。所 述表面层中形成有底涂层(primercoat)，所述表面层与引入所述纤维复合物部件中的纤维 之间具有间隔，用于保护该纤维。至少一层功能性涂层随后施加于所形成的底涂层上。此外，制备了具有至少一层功能性涂层的纤维复合物部件。将所述至少一层功 能性涂层施加于由预处理所述纤维复合物部件的至少部分表面层而形成的底涂层上，该 表面层与引入所述纤维复合物部件中的纤维之间具有间隔，用于保护该纤维。形成本专利技术的基础的构思在于，纤维复合物部件的表面层被至少部分地预处理 以形成用于施加至少一层功能性涂层的底涂层，该表面层与引入所述纤维复合物部件中 的纤维之间具有间隔，用于保护该纤维。在所述纤维与施加或形成的底涂层之间没有接 触。以这种方式，本专利技术尤其具有优于在
技术介绍
中所述的方法的如下优点可避 免对纤维复合物部件的纤维的损坏，同时可满足对重量最优化的要求。可以形成各种涂层来改进众多材料的纤维复合物部件，以实现大范围的纤维复 合物部件在航空器构造中的应用。尤其是可实现下述特性及其组合，例如耐磨保护、 耐腐蚀保护、导电性、电磁辐射屏蔽、绝热、耐化学影响、电绝缘。此外，可制备以规定方式构建的表面，例如纳米结构和/或仿鱼皮表面。有益的实施方案和本专利技术的改进提供于从属权利要求中。在所述预处理中，可除去任何种类的杂质和油脂。此外，可使用化学处理、激 光束加工、冷辐射或其他合适技术。在所述预处理中，底涂层可被制备为具有含粗糙表面的表面形貌。结果是增加 了粘附表面。该表面形貌可形成有带侧凹的孔洞。其可通过例如激光束处理制备，其可 为球状气泡，例如在十分之一的区域形成于涂层中，该气泡破裂并因此形成侧凹。在另一个实施方案中，底涂层通过在对所述表面层进行预处理的步骤中施加至 少一层树脂/粘合剂涂层而形成。如果需要的话，以这种方式可增加表面层的厚度。例 如所述树脂/粘合剂涂层可作为薄层而施加。因此，也可能形成较厚的底涂层或一层在 另一层之上的多层底涂层，而不对纤维造成损害。假设其固化机理满足后续的施加功能 性涂层的要求和组件的要求，则所有的树脂或粘合剂都是合适的。所述树脂/粘合剂涂层可包括具有颗粒的树脂/粘合剂物质，在施加树脂/粘合 剂涂层之前将该颗粒混入树脂/粘合剂物质中。也可在施加了树脂/粘合剂涂层之后将 该颗粒施加并结合于树脂/粘合剂涂层中。例如，可将颗粒洒到以所述方式施加的树脂/ 粘合剂涂层上。然后颗粒通过树脂/粘合剂涂层的粘合特性粘合于树脂/粘合剂涂层， 也可以例如将颗粒插入或压入所述树脂/粘合剂涂层中。也可以是将颗粒与树脂/粘合 剂物质预混合及随后施加颗粒的组合。任何种类的树脂和/或粘合剂都是合适的。根据需要，实施部分或完全固化至可满足后续喷涂要求和部件要求的固化程度。可以粉末形式获得的全部材料(金属、陶 瓷、氧化物、碳化物等)都可以用作混合材料。该步骤的特征在于其非常简单的工艺， 这样就导致非常经济且低成本的方案。在另一实施方案中，优选所述预处理实现了单独颗粒的施加，以形成至少部分 封闭的底涂层。结果是，增加了粘附的表面，且改进了待施加的功能性涂层的粘附。尤 其优选所述单独颗粒通过热喷涂工艺施加。任何适用于热喷涂的材料(例如，金属、陶 瓷、氧化物、碳化物、热塑性树脂等)可用作颗粒材料。例如，颗粒粒径的范围可为1 100 μ m，但也可使用纳米颗粒。热喷涂工艺可为高速火焰喷涂。连同底涂层一起，以该方式预处理的表面层形成了在其上可施加任何期望的功 能性涂层的基底。对应于现有技术喷涂工艺和材料也可用于这种情况。以该方式，例 如可改进如下的功能隔音、耐磨保护、耐腐蚀保护、紧急运行特性(emergency running properties) >滚动阻力、材料应用、导电性、绝热性、绝缘性等。由纤维增强材料制成的部件可完全或部分地用所期望的功能性涂层涂覆。此 外，原则上可使用任何热喷涂工艺。在另一个实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
涂覆用于航天器或航空器的纤维复合物部件（１）的方法，包括如下步骤：　　（ｉ）预处理所述纤维复合物部件（１）的至少部分表面层（８）以形成底涂层（１３），所述表面层与引入所述纤维复合物部件（１）中的纤维（３）之间具有间隔，用于保护该纤维；以及（ｉｉ）将至少一层功能性涂层（１７，１８）施加于所形成的底涂层（１３），所述至少一层功能性涂层（１７，１８）作为用于闪电保护的金属涂层通过热喷涂工艺施加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得克内珀，克劳斯J艾森门格尔，
申请(专利权)人：空中客车运营有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]