Tratamento de superfície com plasma de estruturas em material compósito para a indústria aeronáutica

Abstract

Nesta dissertação foi estudado o tratamento de superfície com plasma de estruturas em material compósito para indústria aeronáutica. Os materiais compósitos tem despertado cada vez mais o interesse na sua aplicação por parte das indústrias de elevada evolução tecnológica pelas propriedades promissoras que apresentam. Um compósito pode ser constituído por diversas combinações de materiais tanto de matriz como de reforço, sendo neste caso de estudo, utilizados compósitos avançados de matriz polimérica, mais especificamente compósito de matriz polimérica reforçado com fibras de carbono (CFRP). Os polímeros são materiais que apresentam baixa energia superficial. Como o compósito conjuga as propriedades dos materiais que o constituem, vai possuir também baixa energia superficial. Como este material é utilizado para construção de elementos estruturais na indústria aeronáutica, há a necessidade de aplicação de um revestimento com funções protetoras e decorativas. Para este efeito, há a necessidade de boas propriedades adesivas, o que aponta para energias superficiais elevadas. Com a finalidade de aumentar a energia superficial do compósito em estudo, foi usado o elevado valor energético do plasma, ativando desta forma a superfície. Foram realizados vários tratamentos com plasma em várias amostras, algumas delas pintadas posteriormente ao plasma, para avaliação das propriedades. A caracterização das propriedades foi feita recorrendo a vários métodos de análise morfológica da superfície, assim como de avaliação da aderência do revestimento ao substrato. Os resultados obtidos da caracterização das propriedades do material após o tratamento são positivos, observou-se a melhoria das capacidades adesivas do revestimento ao substrato face à adesão na superfície sem tratamento com plasma.

In this dissertation, it was studied the surface treatment with plasma structures in composite materials for the aeronautics industry. Composite materials are being increasingly adopted in high technology industries as they offer promising features. A composite may consist of several combinations of both matrix and reinforcement materials. In this particular case study, it was used advanced composites of the Polymer matrix, or more specifically, Carbon Fiber Reinforced Polymer Matrix (CFRP). Polymers are materials that have low surface energy. Assuming composites conjugate the properties of all the materials in its constitution, the composite itself will also inherit low surface energy. As this material is used for the construction of structural elements in the aeronautical industry, it is required a coating with protective and decorative finalities. In this context, there is the need of good adhesive properties, which presupposes existing high surface energies. With the purpose of increasing the surface energy of the composite under study, it was used the high energy value of the plasma in order to activate the surface. Various plasma treatments were carried out in several samples, being some of those treatments done after the painting of the plasma, so it would be possible to evaluate its properties. The characterization of the properties was done using several methods of surface morphological analysis, as well as the evaluation of the adhesion from coating to the substrate. The results obtained from property characterization of the material after treatment were positive, being evident the improvement of the adhesive capacities from the coating to the substrate comparatively to the adhesion on the surface without plasma treatment.