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類別:小型真空等離子表面處理機
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【等離子清洗機應用及原理】
一、金屬表面去油及清潔
金屬表(biao)面常(chang)常(chang)會有油脂、油污等有機物及氧(yang)化層,在進(jin)行濺射、油漆(qi)、粘合(he)、健(jian)合(he)、焊(han)接、銅焊(han)和(he)PVD、CVD涂覆前,需要用等離子處理來得(de)到完全(quan)潔凈和(he)無氧(yang)化層的表(biao)面。 在這種(zhong)情況下(xia)的等離子處理會產生以下(xia)效果:
1.1灰化表面有機層
-表面(mian)會(hui)受到(dao)化學轟擊(ji)(氧 下圖)
-在(zai)真空(kong)和瞬時高溫狀態下,污染(ran)物部分蒸發
-污(wu)染(ran)物在高能量離子的沖擊(ji)下被擊(ji)碎并被真空帶出
-紫外輻射破壞(huai)污染物
因為(wei)等離子處理(li)每秒只能穿透幾個納米(mi)的厚度(du),所以污(wu)染層不能太厚。指紋也(ye)適用。
1.2氧化物去除
金(jin)屬氧化物會與處理氣(qi)體(ti)發(fa)生(sheng)化學(xue)反應(下(xia)圖)
這種處理(li)要采用氫氣(qi)或者(zhe)氫氣(qi)與氬氣(qi)的(de)混合物(wu)。有(you)時也采用兩步處理(li)工藝。第一(yi)步先用氧氣(qi)氧化表面5分鐘,第二步用氫氣(qi)和氬氣(qi)的(de)混合物(wu)去(qu)除氧化層(ceng)。也可(ke)以同(tong)時用幾(ji)種氣(qi)體(ti)進行(xing)處理(li)。
1.3焊接
通常,印刷線路板(ban)在焊接(jie)前(qian)要用化(hua)學助焊劑處(chu)理(li)。在焊接(jie)完(wan)成后這些化(hua)學物質必須采用等離子方(fang)法去除,否(fou)則會帶來腐蝕等問題。
1.4鍵合
好的(de)鍵合常常被電鍍(du)、粘合、焊接(jie)操作時的(de)殘留物削弱,這些殘留物能夠通(tong)過等(deng)離(li)(li)子(zi)方(fang)法有(you)(you)選擇(ze)地去除。同時氧化(hua)層對鍵合的(de)質量(liang)也是有(you)(you)害的(de),也需要進行(xing)等(deng)離(li)(li)子(zi)清潔(jie)。
二、等離子刻蝕
在(zai)等(deng)離子刻(ke)(ke)蝕(shi)過程中,通(tong)過處理(li)氣體(ti)(ti)的作用(yong),被刻(ke)(ke)蝕(shi)物會變成氣相(例(li)如在(zai)使用(yong)氟氣對硅(gui)刻(ke)(ke)蝕(shi)時,下圖)。處理(li)氣體(ti)(ti)和基體(ti)(ti)物質被真空泵抽出,表面連續被新鮮的處理(li)氣體(ti)(ti)覆(fu)蓋(gai)。不希望(wang)被刻(ke)(ke)蝕(shi)部分要使用(yong)材料(liao)覆(fu)蓋(gai)起來(例(li)如半(ban)導體(ti)(ti)行業用(yong)鉻(ge)做覆(fu)蓋(gai)材料(liao))。
等(deng)離子(zi)方(fang)法(fa)也用于刻蝕(shi)塑料表面,通過氧氣可以(yi)灰化(hua)填(tian)充混合(he)物,同(tong)時得到(dao)分布分析情(qing)況。刻蝕(shi)方(fang)法(fa)在塑料印(yin)刷和粘合(he)時作為預處理手段(duan)是(shi)十(shi)分重要的,如POM 、PPS和PTFE。等(deng)離子(zi)處理可以(yi)大大地(di)增加粘合(he)潤(run)濕面積(ji)。
三、刻蝕和灰化
PTFE刻蝕
PTFE在未做(zuo)處理的情(qing)況(kuang)下(xia)不能(neng)印刷或粘(zhan)合(he)。眾所周(zhou)知,使用活躍的堿性金(jin)屬可(ke)以增強粘(zhan)合(he)能(neng)力,但(dan)是這種方(fang)法不容易掌握,同時溶液是有毒的。使用等離子(zi)方(fang)法不僅僅保護(hu)環(huan)境,還能(neng)達到更好(hao)效果。(下(xia)圖)
等(deng)離(li)子結構可以使表面最(zui)大(da)化,同時在表面形(xing)成一個活性層(ceng),這樣塑料就能夠進行粘合(he)、印刷操(cao)作。
PTFE混合物的刻蝕
PTFE混(hun)合(he)物的刻蝕必須十(shi)分仔細(xi)地進行(xing),以免填充物被過度(du)暴露,從(cong)而削(xue)弱粘合(he)力。
處理氣體可以(yi)是氧(yang)氣、氫氣和氬氣。可以(yi)應用于PE、PTFE、TPE、POM、ABS和丙(bing)烯。
四、塑料、玻璃和陶瓷的表面活化和清潔
塑料、玻(bo)璃、陶(tao)瓷(ci)與聚丙烯(xi)、PTFE一樣是沒(mei)有(you)極(ji)性的,因(yin)此這些材料在印刷、粘合、涂覆(fu)前要進行處(chu)(chu)理。同時(shi),玻(bo)璃和陶(tao)瓷(ci)表(biao)面(mian)的輕微金屬污染(ran)也可(ke)以(yi)用等離(li)子方法清潔。等離(li)子處(chu)(chu)理與灼燒(shao)處(chu)(chu)理相比不會損害樣品(pin)。同時(shi)還可(ke)以(yi)十分均勻地處(chu)(chu)理整(zheng)個表(biao)面(mian),不會產生有(you)毒煙氣,中空和帶縫隙(xi)的樣品(pin)也可(ke)以(yi)處(chu)(chu)理。
· 不需(xu)要(yao)用(yong)溶劑進行預處理(li)
· 所有(you)的塑料都能應用
· 具有環保(bao)意義(yi)
· 占用很小工作空(kong)間(jian)
· 成本低廉
等離子表面處理的效果可以簡單地用水來驗證,處理過的樣品表面完全被水潤濕。長時間的等離子處理(大于15分鐘),材料表面不但被活化還會被刻蝕,刻蝕表面具有潤濕能力。常用的處理氣體為:空氣、氧氣、氬氣、氬氫混合氣體、CF4等
五、等離子涂鍍
聚合
在(zai)涂鍍(du)中兩種氣(qi)體(ti)同(tong)時進入反應(ying)艙,氣(qi)體(ti)在(zai)等(deng)離子環(huan)境下匯聚合(he)。這種應(ying)用比活化和清潔的要求要嚴格一些。典型的應(ying)用是(shi)保護(hu)層的形成,應(ying)用于燃料(liao)容器(qi)、防(fang)刮表面(mian)(mian)、類似PTFE材質(zhi)的涂鍍(du)、防(fang)水涂鍍(du)等(deng)。涂鍍(du)層非常(chang)(chang)薄,通常(chang)(chang)為幾個微米,此時表面(mian)(mian)的親和力非常(chang)(chang)好(hao)。 常(chang)(chang)用的有(you)3種情況(kuang)
· 防水涂(tu)鍍—環己物(wu)
· 類似PTFE材質的涂鍍---含氟處(chu)理氣體
· 親水涂鍍---乙(yi)烯醋酸(suan)
小型(xing)等(deng)離(li)子清洗機具有成本低廉、操作(zuo)靈活的特(te)點, 與動輒十(shi)幾(ji)萬美(mei)元的大型(xing)產品相比小型(xing)等(deng)離(li)子清潔(jie)小型(xing)機具有以下優點:
1、可以更靈活(huo)地操作,簡便地改變處理氣體的種類和(he)處理程序(xu)。
2、不會對人員的身體造成任何傷害(hai)。
3、其成(cheng)本對(dui)于等離子(zi)處理方法來說是微(wei)不足道的。
小(xiao)型等(deng)離(li)子設備(bei)廣(guang)泛應(ying)用于(yu)等(deng)離(li)子清(qing)洗(xi)和表面(mian)改(gai)性等(deng)場合(he)。通(tong)過其處理,能(neng)夠改(gai)善材料的潤濕能(neng)力,使(shi)多種材料能(neng)夠進行涂(tu)覆(fu)、鍍等(deng)操作,增強粘合(he)力、鍵合(he)力,同(tong)時去除有機污(wu)染(ran)物、油污(wu)或油脂。
其具體應(ying)用包括(kuo):
1、塑料、玻(bo)璃和陶瓷表面活化
玻璃(li)、陶瓷和(he)塑料(如(ru)聚丙烯、PTFE等)基本(ben)上是沒有極性的(de),因此這些材料在進(jin)行(xing)粘合、油漆和(he)涂(tu)覆之前要進(jin)行(xing)表面活化處(chu)理。
2、金屬去油及清潔
金屬表面(mian)常常會有(you)油(you)(you)脂、油(you)(you)污等(deng)有(you)機物(wu)及氧(yang)化(hua)層(ceng),在(zai)進行濺射、油(you)(you)漆、粘合(he)、健合(he)、焊接、銅(tong)焊和PVD、CVD涂覆前,需要(yao)用等(deng)離(li)子處理來得到完全潔凈和無氧(yang)化(hua)層(ceng)的表面(mian)。
焊(han)接(jie)操作前:通常印刷線路(lu)板在焊(han)接(jie)前要用化學(xue)助焊(han)劑處理。在焊(han)接(jie)完成后這些化學(xue)物質必須采用等(deng)離(li)子方法去除,否則會帶來腐蝕等(deng)問題。
鍵合(he)操(cao)(cao)作前(qian):好的(de)(de)鍵合(he)常常被電鍍、粘合(he)、焊接(jie)操(cao)(cao)作時的(de)(de)殘(can)留物削弱(ruo),這些殘(can)留物能夠通過等(deng)離子(zi)方法有(you)選擇地去除。同時氧化層對鍵合(he)的(de)(de)質量也(ye)是有(you)害的(de)(de),也(ye)需要進行(xing)等(deng)離子(zi)清潔。
特(te) 點:
· 操作簡(jian)便、成本低(di)廉
· 高效真空電極
· 氣體流量通過(guo)流量計和針閥實現精確控制
· 功率可在(zai)200W以(yi)內調節控制(完(wan)全能夠(gou)能夠(gou)滿足清潔需要(yao),200W以(yi)上功率用于刻蝕)
· 自動阻(zu)抗匹配
· 自由設置參數:處理時間、功率、氣體、壓力
· 安(an)全保護(hu)功能:真空(kong)觸發、艙(cang)門(men)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面薄膜去除,而會留下一層很薄的雜質層,而且溶劑清洗就是這類典型例子。
· 等離子清洗器使用就是通過等離子體對材料表面的轟擊,輕柔地和完全地對表面擦洗。
·等離子清洗將除去不可見的油膜、微小的銹跡和其它由于用戶接觸室外暴露等等在表面形成的這類污物,而且,等離子清洗不會在表面留下殘余物。
· 等離子清洗器能夠處理多種類型材料:包括塑料、金屬、陶瓷以及幾何形狀各異的表面。
· 等離子清洗器的優點在于它不但能清洗掉表面的污物,而且還能增強材料表面的粘附性能。
2. 聚合物清洗
① 聚合物的表面清洗
· 等離子消融作用通過高能的電子和離子對材料表面的轟擊,機械地去除污物層。
· 等離子表面清洗可去除可能存在于某些加工過的聚合物的污物層,不需要的聚合物表面涂層和弱的邊界層
② 聚合物的表面重組
· 等離子消融作用中使用的惰性氣體破壞了聚合物表面的化學鍵從而導致聚合物表面自由官能團的形成。
· 聚合物表面的自由官能團重新成鍵形成原始的聚合物結構,也能與在相同的聚合物鏈上鄰近的自由官能團成鍵,或與在不同的聚合物鏈上附近的自由官能團成鏈。
· 聚合物表面結構重組能夠改進表面的硬度和化學抗性。
③ 聚合物的表面改性
· 等離子消(xiao)融作用破壞了聚合物表面的化學鍵,從而導致聚合物表面 自由官能(neng)團的形成。
· 基于等離子過程氣體的化學性質,這些表面自由官能團與等離子中原子或化學基的連接形成了新的聚合物功能組,代替舊的表面聚合物功能組。
· 聚合物表面改性能夠改變材料表面的化學性質,而材料整體性質不會改變。
④ 聚合物的表面鍍膜
· 等離子鍍膜是通過過程氣體的聚合作用在材料基層表面形成一層薄的等離子涂層。
· 如果被使用的生產氣體由復合分子組成,如:甲烷、四氟化物、碳,那么他們在等離子態將破裂,形成自由的官能單體,這些官能單體將在聚合物表面成鍵和重新化合在聚合物表面鍍膜。
· 這種聚合物表面涂層能明顯地改變表面的滲透性和磨擦性。
⒊ 生物材料
①. 消毒、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。
· 等離子消毒殺菌特別適用于對高溫、化學物質、照射、過敏的醫學器具或牙科移植物及設備的清洗。
②. 粘附力的提高
· 很多生物材料的介質表面能量很低,使它很難有效地進行粘附和涂層。
· 等離子表面活化導致表面功能組的形成,這些功能組將加強生物材料表面能量和改善界面的粘附力。
③. 浸潤性
· 大多數未處理的生物材料具有很弱的濕潤性 (親水性) 。
· 等離子表面處理可以增加或減少多種不同的生物材料的親水性。
· 通過等離子活化可使表面親水,通過等離子鍍膜,可使表面憎水。
④. 低摩擦力和阻礙層
· 一些材料對酯和聚合物表面的磨擦系數很高,如聚氨基甲酸酯。
· 等離子涂層具有很小的摩擦系數,使生物材料表面變得更光滑。
· 等離子涂層也能形成一個較密的阻礙層,來減少液體或氣體對生物材料的滲透性。