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1.1 基材表面質(zhì)量

1.3 涂裝工藝

2.1 試驗(yàn)材料

2.3 試驗(yàn)內(nèi)容

2.4.1 漆前處理試驗(yàn) 

（1）激光清洗試驗(yàn)為去除碳纖維基材表面灰塵等雜質(zhì)，同時(shí)提高粗糙 度，使用LCS 100型激光清洗機(jī)進(jìn)行基材表面處理。在同一碳纖維零部件上劃分區(qū)域，開展試驗(yàn)。結(jié)合激光清洗機(jī)可調(diào)整變量，制定試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

（2）手工打磨試驗(yàn)在開展激光清洗前處理試驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)碳纖維基 材還進(jìn)行了傳統(tǒng)的手工打磨后清洗處理，具體操作要 求如下： 

①使用防護(hù)工具或工裝對(duì)零部件非噴漆表面進(jìn)行 防護(hù)后，使用粗砂紙（120# ）對(duì)碳纖維表面進(jìn)行打磨； ②對(duì)圓弧及過渡部位進(jìn)行重點(diǎn)打磨。手工打磨采用交叉法，各方向打磨次數(shù)須≥3 道次，每方向打磨 完畢后，旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行另一方向的打磨。手工打磨至碳纖維表面輕微發(fā)白；③手工打磨完畢后，使用清洗劑清洗碳纖維表面。激光清洗及手動(dòng)打磨后，噴涂原環(huán)氧樹脂涂料，以確定最優(yōu)前處理方案。

 2.4.2 復(fù)合材料專用底漆涂裝試驗(yàn) 

在制定最優(yōu)前處理方案基礎(chǔ)上，分別于碳纖維標(biāo)準(zhǔn)試板及零部件表面噴涂復(fù)合材料專用底漆及底面漆涂層體系。噴涂復(fù)合材料專用底漆≥2 道，涂覆厚度 40~60 μm。涂覆底漆完畢后，于烘干設(shè)備內(nèi) 80 ℃×1.5 h 干燥，再涂丙烯酸聚氨酯面漆≥2 道，涂覆厚度 30~60 μm。底面漆涂覆后徹底干燥。

 2.4.3 裝備服役環(huán)境驗(yàn)證 

將涂覆了復(fù)合材料專用底漆及丙烯酸聚氨酯面漆的零部件，搭載于某型號(hào)地面裝備上，為更加準(zhǔn)確地表征涂層于裝備實(shí)際服役環(huán)境中的性能，特將零部件安裝于靠近地面位置處，使涂層經(jīng)受砂石飛濺、高強(qiáng)度振動(dòng)的沖擊，并通過在高溫、高濕、高海拔地區(qū)的 服役環(huán)境開展綜合性能驗(yàn)證考核。

按照表1參數(shù)，在同一件碳纖維零部件上進(jìn)行分區(qū)激光清洗。對(duì)比圖2 及圖3（a）可知，激光清洗后碳纖維表面顏色加深，但隨著激光功率及頻率的改變， 表面處理效果無明顯變化。在各分區(qū)平面位置使用劃格法測(cè)附著力≤1 級(jí)；圓弧過渡位置涂層發(fā)生較大面積脫落，附著力≥4 級(jí)。由此可知，激光清洗對(duì)平面的處理效果較好，噴涂環(huán)氧樹脂底漆及丙烯酸聚氨酯面漆的涂層體系附著力強(qiáng)；對(duì)圓弧及過渡部位的處理效果差。說明激光清洗效果可能受到零部件外形輪廓影響，因此在碳纖 維零部件上的推廣應(yīng)用有待進(jìn)一步試驗(yàn)。 

（2）手工打磨

碳纖維零部件經(jīng)手工打磨至表面發(fā)白，并用清洗劑去除浮粉及雜質(zhì)，如圖 4（a）所示。再噴涂環(huán)氧樹脂底漆及丙烯酸聚氨酯面漆，并使用劃格法測(cè)附著力，發(fā)現(xiàn)零部件平面位置處附著力≤1 級(jí)，如圖 4（b）所 示；圓弧過渡位置附著力≤3 級(jí)，如圖 4（c）所示。由此可知，相較于激光清洗，傳統(tǒng)的手工打磨方式更易操控，對(duì)圓弧過渡位置的清理、打磨作用更強(qiáng)，因此可以提高表面涂層的附著力。但底面漆涂層體系與圓弧位置的附著力仍有較大改善的空間。通過對(duì)比試驗(yàn)，確定以手工打磨后清洗作為前處理方式，在此基礎(chǔ)上開展復(fù)合材料專用底漆噴涂試驗(yàn)驗(yàn)證。

對(duì)圖 2 所示的碳纖維試板進(jìn)行手工打磨及清洗處理，并按照 2.4.2 中的要求，噴涂復(fù)合材料專用底漆及丙烯酸聚氨酯面漆。使用劃圈法測(cè)碳纖維試板底面漆涂層附著力≤1 級(jí)，如圖 5（a）所示；使用劃格法測(cè)底面漆間結(jié)合力≤1 級(jí)，如圖 5（b）所示。對(duì)涂覆底漆的碳纖維零部件進(jìn)行劃格法測(cè)附著力，平面位置處附著力為 0 級(jí)，如圖 5（c）所示；圓弧過渡位置處附著力 ≤1 級(jí)，如圖 5（d）所示。由此可知，涂覆了復(fù)合材料專用底漆的涂層較原涂層附著力有顯著提升，對(duì)比情況 如表 2 所示。

裝備搭載涂覆了復(fù)合材料專用底漆及丙烯酸聚氨酯面漆的零部件，完成了高溫、高濕、高海拔服役環(huán)境下500 km 的考核驗(yàn)證。碳纖維基材表面涂層完整、色澤均勻，無剝離、脫落等缺陷，如圖 6（a）所示。 對(duì)零部件圓弧位置使用劃格法測(cè)附著力≤1 級(jí)，如圖 6（b）所示。同批次開展對(duì)比試驗(yàn)的其他底面漆涂層體系（改性環(huán)氧樹脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆，前處理為手工打磨），在服役環(huán)境下發(fā)生了較大面積的脫落，如圖 6（c）所示。由此可知，通過漆前處理及涂裝工藝參數(shù)優(yōu)化，涂覆了復(fù)合材料專用底漆及丙烯酸聚氨酯面漆的涂層體系，不僅靜態(tài)檢測(cè)下附著力強(qiáng)，于裝備實(shí)際服役環(huán)境中也有良好的表現(xiàn)。

隨著航空航天領(lǐng)域、汽車制造業(yè)及國(guó)防工業(yè)對(duì)輕 量化高強(qiáng)度材料需求的與日俱增，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料以其高比強(qiáng)度、比剛度以及優(yōu)異的耐高溫、抗摩擦 與耐腐蝕等特性得到越來越多的應(yīng)用。某型地面裝 備零部件采用了碳纖維基材制造，在前期試驗(yàn)過程中發(fā)生了涂層大面積脫落問題。本研究通過一系列工 藝試驗(yàn)、性能檢測(cè)及裝備服役環(huán)境驗(yàn)證，成功解決了漆膜剝離、脫落的問題，使裝備順利通過試驗(yàn)考核。在開展試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，得出結(jié)論如下： 

（1）通過適當(dāng)?shù)钠崆疤幚恚ú捎昧耸止ご蚰シ?式），提升碳纖維基材表面粗糙度，可以增加涂料與基 材間的物理機(jī)械結(jié)合力，從而提升涂層附著力；

（2）根據(jù)碳纖維基材特性研制適配的底漆，在手 工打磨提升表面粗糙度的基礎(chǔ)上，底漆附著力可達(dá) 0 級(jí)，較原環(huán)氧樹脂涂層附著力 1 級(jí)有所提升； 

（3）優(yōu)化后的涂裝工藝為：手工打磨后清洗→噴 涂復(fù)合材料專用底漆→烘干（80 ℃×1.5 h）→噴涂丙烯酸聚氨酯面漆→烘干（80 ℃×1.5 h）→檢驗(yàn)。通過 工藝優(yōu)化，復(fù)合材料專用底漆與丙烯酸聚氨酯面漆間 結(jié)合力可達(dá) 1 級(jí)，復(fù)合涂層體系與碳纖維基材附著力 ≤1 級(jí)，裝備通過高溫、高海拔、高濕服役環(huán)境下 500 km 里程考核。

（4）隨著時(shí)代的發(fā)展，新型材料的研發(fā)及應(yīng)用層出不窮，這就要求在常規(guī)鋼鐵、鋁合金、鈦合金等金屬材料以及塑料等非金屬材料用涂料的基礎(chǔ)上，通過研發(fā)新型涂料，采用激光清洗、等離子清洗等先進(jìn)表面 改性手段，綜合提升基材與涂料結(jié)合力，是表面處理工作者應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)之一。