[发明专利]促进金属零件和复合材料之间电导的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于促进金属零件和复合材料之间电导的方法。

背景技术

在飞行器中使用雷击防护和电磁效应(EME)管理系统以阻止燃料箱内或附近的电弧或火花，以及对飞行器的其他零件的电损伤。这样的系统不仅消散雷击攻击，它们提供电屏蔽，接地和浪涌抑制。

过去，大部分飞行器由很好地导电的铝组成。然而，现代飞行器使用先进的复合材料，诸如碳纤维增强的聚合物(CFRP)，其导电是很差的。因此，必须设计导电路径供这样的材料使用以输送电流。

期望的是，以低成本和低重量影响提供利用复合材料的这些问题的任何解决方案。例如，当前实践是使用含有复合材料的套筒式紧固件。然而，对于购买和使用，套筒式紧固件非常昂贵，并且在安装和修理期间涉及许多检查。

而且，在CFRP结构中使用金属紧固件还常常涉及使用密封剂和密封帽，例如，对机翼的雷击防护。密封剂的广泛使用不仅增加成本和工厂流程时间，还证明是不受顾客欢迎的。

将优选的是使用含有复合材料的间隙配合紧固件。然而，间隙配合紧固件通常为复合材料中的钻孔提供差的电接触，其导致电弧和火花。

过去，导电油漆已经被提出作为提高复合材料的外表面的导电率的方式。然而，以前尝试使用负载颗粒的油漆已经失败，这是由于它们中度的导电率和它们应用的困难。

已经提出的另一解决方案是使用液态金属(即，在室温下或附近为液态)来填充常规紧固件和复合材料中的孔之间的空隙。然而，液态金属趋向于与钛和其他结构金属形成脆的金属间化合物，其可严重地降低紧固件的机械性质。

那么，需要的是促进金属零件和复合材料之间——特别是在紧固的接头处或系统将电结合至主结构的地方——的电导的解决方案。

发明内容

为了克服上面描述的现有技术中的限制，以及为了克服在阅读和理解本说明书后将变得清楚的其他限制，本发明公开了用于促进金属零件和复合材料之间电导的方法、装置和制造的制品。

在一个实施方式中，利用包括导电材料的粘着层涂覆复合体，并且当金属零件连接至复合体时，将金属零件电连接至粘着层的导电材料。复合体是由复合材料组成的飞行器或其他交通工具的结构，该复合材料由碳纤维增强的聚合物(CFRP)形成，金属零件是紧固件或是套筒、垫圈或放置在紧固件和复合体之间的界面处的其他元件，并且电连接至层的导电材料的金属零件形成雷击防护系统、电磁效应管理系统或接地系统的部分。

粘着层包括导电油墨或导电油漆中至少一种，其中导电油墨或导电油漆由多个颗粒组成，在配方中多个颗粒包括铜或银中至少一种，配方包括低温烧结剂。使用丝网印刷、喷墨印刷、凹雕、干膜转印、金属化或电镀中至少一种将导电油墨或导电油漆施加在复合体上。

导电油墨或导电油漆还可以包括钛，其中钛通过将碳纤维的薄表面层转化为碳化钛(TiC)而促进对复合体的碳纤维的粘合，并且颗粒在TiC上面形成较厚的粘附层。

涂覆复合体的粘着层在不有害地影响复合体的温度下固化。在一个实施方式中，该温度在大约100℃和大约200℃之间。

当粘着层施加至复合体中的孔内时，通过烘焙、快速辐射加热或激光加热中至少一种执行粘着层的原位固化。当金属零件插入孔时，还可以通过电感应加热执行粘着层的原位固化。

附图说明

现在参考附图，其中贯穿全文，同样的参考标记代表对应的部件：

图1是根据一个实施方式图解结构的横截面视图。

图2是根据一个实施方式图解粘着层如何施加至复合体的横截面视图。

图3是根据一个实施方式图解如何固化粘着层的横截面视图。

图4是根据一个实施方式图解制造方法的流程图。

图5是根据一些实施方式的飞行器的示意性说明。

图6是根据一些实施方式图解飞行器制造和运营方法的流程图。

具体实施方式

在下面的优选实施方式的描述中，参考附图，其形成其部分，并且其中通过图解本发明可以实施的具体实施方式显示。应当理解，可以利用其他实施方式并且可以进行结构变化而不背离本发明的范围。

结构描述

在一个实施方式中，促进金属零件和复合材料之间的电导。金属零件和复合材料被用于飞行器和航空与航天运输工具、结构和应用中，和因此促进的电导提高雷击防护系统、电磁效应管理系统或接地系统的功能。