초록
차세대 항공기소재로 관심을 가지고 있는 Al 7075/CFRP 적층 복합재인 CARALL(CARbon ALuminum Laminates)하이브리드 복합소재 제조를 위한 중요조건중의 하나인 Al 표면처리조건과 경화방법에 대해 조사하였다. 항공기용 Al 전처리 중 대표적인 것으로 증기탈지, 크롬산 양극산화 피막처리, 황산-중크롬산 나트륨 에칭처리 및 인산 양극산화 피막처리공정이 있다. 본 실험에서는 상기 전처리 공정을 모두 항공 규격에 준해서 실시하여 Lap shear 및 Bell peel strength를 비교함으로써 효과적인 접착강도를 나타내는 표면처리 공정을 찾아내고, 시편의 자연표면상태를 그대로 관찰할 수 있는 AFM(Atomic Force Microscope)장비를 이용하여 각 전처리 시편의 표면형상을 측정함으로써 표면형상과 접착강도와의 상관관계를 고찰 하였다. 그리고 Al 표면처리와 별도로 Al과 접착제 및 탄소섬유 프리프레그를 동시에 경화시키는 방법과 탄소섬유 프리프레그를 미리 경화시킨후 다시 Al과 탄소섬유 라미네이트를 접착필름을 이용하여 재 접착시키는 이차 경화법을 적용하여 상호 접착강도 및 물성을 비교하였다. 또한 이차경화법에서의 오토클레이브 압력 변화와 DMA(Dynamic Mechanical Analysis) 장비를 이용한 접착필름의 유리전이온도($T_g$) 측정을 통해 효과적인 공정압력 및 접착내구성 유지에 필요한 최소 경화시간을 파악하였다. 상기 결과로부터 정밀 치수관리가 필요하며 고접착강도, 내구성 항공기 부품을 제작하기 위한 알루미늄 표면처리 공정과 복합재 경화공정 조건을 제시하고자 하였다.
A study has been made to establish an optimum condition in the surface treatment and curing method that is important for the fabrication of Al 7075/CFRP laminates. PAA(Phosphoric Acid Anodizing) provided a good adhesive strength and FPL(Sulfuric / Sodium Dichromate Acid Etching) had a similar adhesive strength with PAA. On the other hand, the poor adhesive strength was shown on vapor degrease and CAA(Chromic Acid Anodizing). By using the atomic force microscope(AFM), it was found that the PAA oxide surface obviously had a greater degree of microroughness as compared to vapor degrease, CAA and FPL treated surfaces. These results support the concept of a mechanical interlocking of the adhesive with-in the oxide pores as the predominant adhesion mechanism. In curing methods, the adhesive strength of co-curing method was higher than that of secondary curing method. With respect to stability of specimen shape, the secondary curing method was better than co-curing method. DMA(Dynamic Mechanical Analysis) test revealed $T_g$ in curing times over 60 min is nearly same, so it is estimated they will have similar degree of curing and joint durability in using FM300M adhesive film.