复合材料涂漆经验浅谈

王熙娴、王顺、牛丽娜

[内容摘要]本文介绍了复合材料表面准备的不同材料，以及表面准备的手段和表面准备对后续涂漆质量的影响。

关键词 复合材料 涂漆 缺陷

0 引言

随着复合材料技术水平的发展，复合材料产品在航空航天领域的应用日益广泛。由于复合材料具有比刚度和比强度高、密度小、耐腐蚀、耐疲劳等优点，在飞机机体材料中的应用量逐步增加，复合材料制件已成为飞机零件的主要组成部分^［1］。复合材料零、组件的涂漆任务也变得越来越重，涂漆呈现出的问题也越来越突出，基体表面质量差、涂漆工序长以及施工环境要求高等因素，直接影响到最终的涂漆质量。如何保证复材零、组件涂漆后的表面质量，已成为涂漆行业非常重要的事情。

1 复合材料表面缺陷定义及填料定义

小凹陷-小凹陷是一种可以用表面填料或针孔填料处理的表面缺陷。典型深度不超过0.0508mm。

针孔-从涂层贯穿到零件表面的小孔穴，微小孔类的表面缺陷，通常直径约为0.254mm（或更小）。

凹坑-塑料零件表面上的浅坑或凹陷，通常直径大于0.254mm。

针孔填料-针孔填料用于填充针孔，可以在大面积上涂敷，但过量的必须去除并且仅在表面缺陷内保留针孔填料。

凹坑填料-用于填充由于太大或太深而不能采用针孔填料或表面填料填充的针孔和局部缺陷。这些材料少量使用并且仅用于局部缺陷。

表面填料-用于填补浅的（一般小于0.0508mm）表面缺陷（空隙、真空、小凹陷、树脂缺乏区）。表面填料也可以用作针孔填料。当用作针孔填料时，应进行手工涂抹，目的是将表面填料压入到表面缺陷中。复材表面多余的表面填料应被打磨去除，仅在表面缺陷内留有固化的表面填料。

2 复合材料表面缺陷接受标准

可接受的缺陷：

表面上“白点”区域：直径小于0.254mm的针孔不限数量及位置；

凹坑：深度应小于0.5mm；

小凹陷：不限数量及位置

复材制造过程中的连续性凹陷：不限数量及位置；

不可接受缺陷：深度超过0.5mm。

小结：

对于涂漆工序无法填充的缺陷，如复材“缺肉”、划伤、超过0.5mm深的凹坑等，必须及时联系复材厂进行修复。无法判断的缺陷应及时与复材厂进行沟通，确保零件问题快速处理。

3 复合材料涂漆常见缺陷的填充

复合材料涂漆前表面准备时使用的填充材料主要有以下三种，针孔填料、凹坑填料、表面填料。

其中，针孔填料是用在填充针孔，可以在大面积上涂敷，但过量的必须去除并且仅在表面缺陷内保留针孔填料，连续的针孔填料层会损害后续漆层结合力或耐裂纹性，典型的针孔填料是28C1。

凹坑填料是用于填充由于太大或太深的缺陷，凹坑填料可以在更大区域涂敷填料，但必须去除多余填料，只在表面缺陷中保留填料，典型的凹坑填料是EC-3501。

表面填料是用于填补浅的表面缺陷，如空隙、真空、小凹陷、树脂缺乏区等，通过喷涂的方式形成一层表面填料膜层，随后通过打磨方法获得一个光滑、均匀的表面，典型的表面填料是09W001。但某些机型上，对于外表面大多数蒙皮、壁板类零件，图纸要求不允许使用表面填料。

4 复合材料涂漆过程控制要点分析

4.1 涂漆前打磨

复合材料所有表面最初应轻轻打磨，主要目的是使零件表面轻微粗糙，同时去除表面脱模剂，增强随后涂料的结合力。强力打磨会暴露或损伤纤维，引起零件拒收。

如果复材表面脱模剂严重，应考虑使用专门清洗脱模剂的溶剂进行脱模剂的去除。

使用正确的打磨方式，避免不正确的打磨操作损伤纤维。

4.2判断零件表面缺陷类型并填充

在有凹坑的位置，使用腻子刀将EC-3501用力压入凹坑，立即从不同方向清扫表面使得表面光滑并去除多余的混合物。EC-3501易固化，涂敷时应小面积局部刮涂，刮涂后的清扫应及时，若涂敷了过多的EC-3501会影响打磨。且凹坑填料干膜厚度过大可能造成涂层裂纹。

填充针孔填料时，可以使用擦布、磨垫等工具以打圈的手法涂抹28-C-1，干燥后可以使用擦布或磨垫去除。不能使用溶剂擦除针孔填料，因在接触溶剂时会去除针孔填料。在擦之前可用压缩空气吹掉疏松的针孔填料，在涂漆前用清洁粘性布揩掉灰尘。连续的针孔填料层对随后的漆膜附着力有害，不得将填孔填料材料在表面连续涂敷。

对于深色复合材料，去除28-C-1后可结合强光手电对表面进行观察，可以清楚看出不同直径大小的缺陷，在明显比针孔直径大的表面坑和凹陷上填充坑填料。使用丁酮将28C1擦去，而后涂敷EC-3501。

零件可能需要使用表面填料。表面填料典型的用法将表面填料喷涂在大范围的表面上，固化，然后打磨平整在复材表面形成一层连续的表面填料层。表面填料喷涂时，可能会因为喷嘴口径过大导致表面填料涂敷过厚、产生桔皮，影响后续漆层外观质量。正确的做法是薄薄喷涂表面填料，打磨多余材料保持原始板面轮廓。用150粒度或更细的砂纸干打磨至要求的粗糙度，或用400粒度或更细的砂纸带水湿打磨保持基体表面湿润；用溶剂或水去除打磨残余物。最终擦拭之前用压缩空气辅助去除残余物。外涂前，用粘性布C-60去除打磨后表面的灰尘。

4.3表面准备后的检查

表面准备完成后，应先进行一遍检查，确保表面缺陷都已处理完成，再进行喷漆。但由于一些小缺陷不易暴露，可以考虑在表面薄喷一层底漆，暴露缺陷后，将该区域底漆打磨掉再使用合适的填料进行填充。表面填料填充后，涂敷表面填料的表面外观均匀光滑，没有流淌、流挂、针孔、表面凹坑、树脂缺乏和其它小的凹陷。涂敷表面填料后基体上的原始图案如蜂窝芯格、纤维编织或可见的层间起伏是可以接受。

4.4涂漆

施工方法可采用喷涂、刷涂和辊涂(滚涂)等方法，采用喷涂方法容易获得更好的涂层性能。涂敷环境必须干净并有防灰尘措施。零件上无缺陷(坑、微泡等)，零件必须彻底的干燥。

涂敷之前，漆料应有充分的诱导时间;向喷枪的容器中加入混合的涂料前，涂料应通过过滤设备过滤混合的涂料。

涂漆时，复合材料零(组)件尽可能悬空，稳定摆放，喷枪应一直保持与零件垂直，并始终保持相同的距离，喷枪移动时也要保持相同的速度。喷涂方法应遵循宁可喷两遍薄的，不喷一次厚的原则。可同时对多个零件进行循环喷涂或刻意增加两次喷涂的间隔时间，使漆膜用手触摸粘手但是手上没有漆时为宜。涂漆时，可通过在零件表面上50％搭叠喷涂至要求的厚度。以确保最终得到的漆膜应是无凹坑、流淌、桔皮、颗粒等缺陷，表面光滑，光泽度好。

涂漆后若环境不佳，建议将零、组件停在喷漆室表干，待其表面漆膜达到不粘手的状态时，再进行加温干燥，这是由于加温时，烘箱内的灰尘会被抽风扬起，若漆膜未达到表干状态，则灰尘会吸附到上面形成颗粒、夹杂，一旦喷完的面漆上有颗粒、夹杂，则打磨修复后容易形成色差，特别是光亮面漆返工修复时，色差明显会严重影响最终涂漆质量。

参考文献

[1]汪浚浚，董永祺，复合材料制品达到A级表面精度的技术措施[J]，纤维复合材料，2003(01):40-41；

[2]周新模，涂装质量控制[J]，航空工艺，2000(01):48-52；

[3]张瑞,王春英,孙世超，结构件涂装中的屏蔽措施[J]，电镀与涂饰,2007(10):52-53+56；

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