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類別:小型真(zhēn)空等離子(zǐ)表麵處理機
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【等離子清洗機應用及原理】
一(yī)、金屬表麵去油及(jí)清潔
金屬表麵常常會有油脂(zhī)、油汙等有機(jī)物及氧化層,在進行(háng)濺射、油漆、粘合、健合、焊接、銅焊和PVD、CVD塗覆前,需要用等離子處(chù)理來(lái)得到完全潔淨和無(wú)氧化層的表麵。 在這種情況下的(de)等離子處理會產生(shēng)以下效果:
1.1灰化表麵有機層(céng)
-表麵會受到化學轟擊(氧 下圖(tú))
-在真空和(hé)瞬時高溫狀態下,汙染(rǎn)物部分蒸發
-汙染物在高能量離子的衝擊下被擊碎並被真空帶出
-紫外輻射破壞汙染物
因為等離子處理每秒隻能穿透幾個納米的厚度,所(suǒ)以汙染層不能太厚。指紋也適用(yòng)。
1.2氧化物去除
金(jīn)屬氧化物會與處理氣體(tǐ)發(fā)生化學(xué)反應(下圖)
這種處理要采用氫氣或者(zhě)氫氣與氬氣的混合物。有時也采用兩步處理(lǐ)工藝。第(dì)一步先用氧氣氧化表麵5分鍾,第二步用(yòng)氫氣和氬氣的(de)混合物去除氧化層。也可以同時(shí)用幾種氣體(tǐ)進行處理。
1.3焊接
通常,印刷線路板(bǎn)在焊接前要用化(huà)學助焊劑處理。在焊接完(wán)成後這些化學物質必須采用等離子方法去除,否則(zé)會帶來腐(fǔ)蝕等問題。
1.4鍵(jiàn)合
好的鍵合常常被電鍍、粘合、焊接操作時的殘留物削弱,這些殘(cán)留物能夠通過等離子(zǐ)方法有選擇地去除。同時氧化層對鍵(jiàn)合的質量也是有害的,也需要進行等離子清潔。
二、等離子刻蝕
在等離子刻蝕過程中(zhōng),通(tōng)過處理(lǐ)氣體的作用,被刻(kè)蝕物會變成氣相(例如在使用氟氣對矽刻蝕時,下(xià)圖)。處理氣體和基(jī)體物質被真(zhēn)空泵抽出,表麵連續被新鮮的處理氣體覆蓋。不希(xī)望被刻蝕部分要使用材料覆(fù)蓋起來(例如半導體行(háng)業用鉻做覆蓋材料)。
等(děng)離(lí)子方法也用於刻蝕塑料表麵,通過氧氣(qì)可以灰化填(tián)充混(hún)合(hé)物,同時得(dé)到分布分析情況。刻(kè)蝕方法在塑料(liào)印刷和粘合時作為預(yù)處理手段是十分重要的,如POM 、PPS和PTFE。等離子(zǐ)處理(lǐ)可以大大(dà)地增加粘合潤濕麵積。
三、刻蝕和灰化
PTFE刻蝕
PTFE在未做處理的情況下不能印刷或粘(zhān)合。眾所周知,使用活(huó)躍的堿性金屬可以增強粘合能力,但是這種方(fāng)法不容易掌(zhǎng)握,同時溶液(yè)是有毒的。使用等離子方法不僅僅保護環(huán)境,還能達(dá)到更好效(xiào)果。(下圖(tú))
等離(lí)子結構可以使表麵最大化,同時在表麵形(xíng)成一個活性層,這樣塑料就(jiù)能夠進行粘合、印刷操作。
PTFE混合物的刻蝕
PTFE混合物的刻蝕必(bì)須十分仔細地進行,以免填充物被過度暴露,從而削弱粘合力。
處(chù)理氣體可以是氧氣、氫氣和氬氣。可以應用(yòng)於PE、PTFE、TPE、POM、ABS和丙烯。
四、塑料、玻璃和(hé)陶瓷的表(biǎo)麵活化和清潔
塑料、玻(bō)璃、陶瓷與聚丙烯、PTFE一樣(yàng)是沒有極性的,因此這些材(cái)料在印刷、粘合、塗覆前要進行處理。同時(shí),玻璃和陶瓷表麵的輕微金屬汙(wū)染也可(kě)以用等離子方法清潔。等離子處理與灼燒處理相比(bǐ)不會損害樣品。同時還可以十分均勻地處理整個表麵,不會產生有毒煙氣,中空和帶縫隙的樣品也可以處理。
· 不需要(yào)用溶劑進行預處理
· 所有的塑料都能應用
· 具有環保意義
· 占用很(hěn)小工作空間
· 成本低廉
等離子表麵處理的效果可以簡單地用水來驗證(zhèng),處理過的樣品表麵完全被水潤(rùn)濕。長時間的等離子處理(大於(yú)15分鍾(zhōng)),材料表麵不但被活化還(hái)會被刻蝕,刻蝕表麵(miàn)具有潤濕能力(lì)。常用的(de)處理氣體為:空氣、氧氣、氬氣、氬氫混合氣體、CF4等
五、等離子塗鍍
聚合
在塗鍍中兩種氣體同時進入反應艙,氣體在等離(lí)子(zǐ)環(huán)境下匯聚合。這(zhè)種應用比(bǐ)活化(huà)和清(qīng)潔(jié)的要求要嚴格一些。典(diǎn)型的應用是保護層的形成(chéng),應用於燃(rán)料容器、防刮表(biǎo)麵、類似PTFE材質的塗鍍、防水塗鍍等。塗鍍層非(fēi)常薄(báo),通常為幾個微米,此時表麵的親和力非常好(hǎo)。 常(cháng)用的有3種(zhǒng)情況
· 防水塗鍍—環己物
· 類似PTFE材(cái)質的塗(tú)鍍---含氟處理氣體
· 親水塗鍍---乙(yǐ)烯醋(cù)酸
小型等離(lí)子清洗機(jī)具有(yǒu)成本低廉、操作靈活的特點, 與動輒十幾(jǐ)萬美元的大型產品相比(bǐ)小型等離子清潔小型機具有(yǒu)以下優點:
1、可以更靈(líng)活地操作(zuò),簡便地改變處理氣體的種類和處理程序。
2、不會對人員(yuán)的身體造成任何傷害(hài)。
3、其成本對(duì)於等離子處理方法來說是微不足(zú)道的。
小型等離子設備廣泛(fàn)應(yīng)用於等離子清洗和表麵改性等場合。通過其處理,能夠改善材料的潤(rùn)濕能力,使多種(zhǒng)材料能夠進行塗覆、鍍等操作,增強粘(zhān)合力、鍵合力,同時去除有機汙染物、油汙或(huò)油(yóu)脂。
其具體應用(yòng)包括:
1、塑料、玻璃和陶瓷表麵活化
玻(bō)璃、陶瓷和塑料(如聚丙烯、PTFE等)基本上是沒有極性的,因此(cǐ)這些材料在進行粘(zhān)合、油(yóu)漆和塗覆之前(qián)要進行表麵活化處理(lǐ)。
2、金屬去油(yóu)及清(qīng)潔
金屬表麵常常會有油(yóu)脂、油汙等有機物及(jí)氧化(huà)層,在進行濺射、油漆、粘合、健合、焊接、銅(tóng)焊和PVD、CVD塗覆前,需要用等離子處(chù)理來得(dé)到完全潔淨和無(wú)氧化層的表麵(miàn)。
焊接操作前:通常印(yìn)刷線路板在焊接(jiē)前要用化學助焊劑處理。在焊接完成後這些(xiē)化學物質必須(xū)采用等離子(zǐ)方法去除,否則會帶來腐(fǔ)蝕(shí)等問題。
鍵合操(cāo)作前:好的鍵合常常被電(diàn)鍍、粘合、焊接操作時(shí)的殘留物削弱,這(zhè)些殘留物能夠通過等離子方法有選擇地去除。同時氧化層對鍵合的質量(liàng)也(yě)是有害的,也需要進行等離子清(qīng)潔。
特 點:
· 操作簡便、成本低廉
· 高效真空電極
· 氣體流量通過(guò)流量計和針閥實現精確控製
· 功率(lǜ)可在200W以(yǐ)內調節控製(完全(quán)能夠能夠滿足清潔(jié)需要,200W以上功率(lǜ)用於刻蝕)
· 自動阻抗匹配
· 自由設置參數:處理時間、功率、氣體、壓力
· 安(ān)全保護功能:真空觸發、艙門鎖
【等離子清洗器應用方式】
1. 等離子清洗
· 常規的清洗方法不能完全將材料表麵(miàn)薄膜去除(chú),而會留下一層很薄的(de)雜質層,而且溶劑清洗就是這類典型例子。
· 等(děng)離子清洗器使用就是通過等離子體對材料表麵的轟(hōng)擊,輕柔地和完全地對表麵(miàn)擦洗。
·等離子清洗將除去不可見的油膜、微小的鏽跡和其它由於用戶接觸室外暴露等(děng)等在表麵形成的這類汙物(wù),而且,等離子清洗不會在表麵留下殘(cán)餘物。
· 等離(lí)子清洗器能夠處理(lǐ)多種類型材料:包括塑料、金屬、陶瓷以及幾何形狀各異的表(biǎo)麵。
· 等離子清洗器(qì)的優點在於它不但能清洗掉表麵的汙物,而且(qiě)還能增強材料表麵的(de)粘(zhān)附性能。
2. 聚合物清洗
① 聚合物的表麵清洗
· 等離子消融作用通過高(gāo)能的電子(zǐ)和離子對材料表麵的轟(hōng)擊,機械地去除汙物層。
· 等離子表麵清洗可去除可能存在於某些加工過的聚合物的汙物層,不需要的(de)聚合物表麵(miàn)塗層(céng)和弱的邊界層(céng)
② 聚合物的表麵重組
· 等離子消(xiāo)融作用中使用的惰(duò)性氣體破壞了聚合物表麵的化學鍵從而導致聚合物表麵自由官能團的形成(chéng)。
· 聚合物表麵的自由官能團重新成鍵形成原始的聚合(hé)物(wù)結構,也能與在相同的聚合物(wù)鏈(liàn)上鄰近的(de)自由官能(néng)團成鍵(jiàn),或與在不同的聚合物鏈上附近的自由官能團成鏈。
· 聚合物(wù)表麵結構重(chóng)組能夠改進表麵的硬度和化學抗性。
③ 聚合(hé)物的表麵改(gǎi)性
· 等離子消融作用破壞了聚合物表麵的化學鍵(jiàn),從(cóng)而(ér)導(dǎo)致聚合(hé)物表麵 自由官能團的形成。
· 基於等離子過程氣體的(de)化學性質,這些表麵自由官能團與(yǔ)等離子中原子或(huò)化學基的連接(jiē)形成了新的聚合物功能組,代替舊的表麵聚合物功能組。
· 聚合物表麵改性能夠改(gǎi)變材料表麵的(de)化學性質,而材料整體性質不會改變。
④ 聚合物的表麵鍍膜
· 等離子鍍膜是通過過程氣體的聚合作用在材料基層表麵形成一(yī)層薄的等離子塗層。
· 如果被使(shǐ)用的生產氣體由複合分(fèn)子組成,如:甲烷、四氟化物、碳,那麽他們在等離子態將破(pò)裂,形成自由的官(guān)能單體,這(zhè)些官能單體(tǐ)將在聚合物表麵成鍵和(hé)重新化合在聚合物表麵鍍膜。
· 這種聚合物表麵塗(tú)層能明顯地改(gǎi)變表(biǎo)麵的滲透(tòu)性和磨擦性。
⒊ 生物材料
①. 消(xiāo)毒(dú)、殺菌:
· 等離子消毒處理在醫療設備的消毒殺菌上得到了許多認可。
· 等離子處理在醫療器具的同步清洗和消毒上有很大潛力。
· 等(děng)離子消毒殺菌特別適用於對高溫、化學物質、照(zhào)射、過敏的醫學器具(jù)或牙科移植物及設備的(de)清洗。
②. 粘附力的提高(gāo)
· 很多生物材料的介質表麵能量很低,使它很難有效地進行粘附和塗層。
· 等離子表麵活化導(dǎo)致表麵功能組的形(xíng)成,這些功能組將加強生物材料表麵能量和改善(shàn)界麵的粘附力。
③. 浸潤性
· 大多數未處理的生(shēng)物材料(liào)具有很弱的濕潤性 (親水性) 。
· 等離子表麵(miàn)處理可以增加或減少多種(zhǒng)不同的生物材料的親水(shuǐ)性。
· 通過等離子活化可使表(biǎo)麵親(qīn)水,通過等(děng)離子鍍膜,可使表麵憎水。
④. 低摩擦力和阻礙層
· 一(yī)些材料對酯和聚合物表麵的磨擦係數很高,如聚氨基甲酸酯(zhǐ)。
· 等離子塗層具有很小的摩擦係數,使生物材料表麵變得更光滑。
· 等離子塗層也(yě)能形成一個較密的阻礙層,來減少(shǎo)液體(tǐ)或氣體對生物材料的滲透性。