等離子清洗的應(yīng)用，起源于20世紀(jì)初，隨著高科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其應(yīng)用越來(lái)越廣，目前已在眾多高科技領(lǐng)域中，居于關(guān)鍵技術(shù)的地位。等離子清洗技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)文明影響zui大，首推電子資訊工業(yè)，尤其是半導(dǎo)體業(yè)與光電工業(yè)。
等離子清洗已應(yīng)用于各種電子元件的制造，可以確信，沒(méi)有等離子清洗技術(shù)，就沒(méi)有今日這么發(fā)達(dá)的電子、資訊和通訊產(chǎn)業(yè)。此外，等離子清洗技術(shù)也應(yīng)用在光學(xué)工業(yè)、機(jī)械與航天工業(yè)、高分子工業(yè)、污染防治工業(yè)和量測(cè)工業(yè)上，而且是產(chǎn)品提升的關(guān)鍵技術(shù)，比如說(shuō)光學(xué)元件的鍍膜、延長(zhǎng)模具或加工工具壽命的抗磨耗層，復(fù)合材料的中間層、織布或隱性鏡片的表面處理、微感測(cè)器的制造，超微機(jī)械的加工技術(shù)、人工關(guān)節(jié)、骨骼或心臟瓣膜的抗摩耗層等皆需等離子技術(shù)的進(jìn)步，才能開(kāi)發(fā)完成。
等離子技術(shù)是一新興的領(lǐng)域，該領(lǐng)域結(jié)合等離子物理、等離子化學(xué)和氣固相界面的化學(xué)反應(yīng)，此為典型的高科技產(chǎn)業(yè)，需跨多種領(lǐng)域，包括化工、材料和電機(jī)，因此將極具挑戰(zhàn)性，也充滿(mǎn)機(jī)會(huì)，由于半導(dǎo)體和光電材料在未來(lái)得快速成長(zhǎng)，此方面應(yīng)用需求將越來(lái)越大。
等離子體清洗的機(jī)理
1、什么是等離子體
等離子體是物質(zhì)的一種存在狀態(tài)，通常物質(zhì)以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)3種狀態(tài)存在，但在一些特殊的情況下可以以第四種狀態(tài)存在，如太陽(yáng)表面的物質(zhì)和地球大氣中電離層中的物質(zhì)。這類(lèi)物質(zhì)所處的狀態(tài)稱(chēng)為等離子體狀態(tài)，又稱(chēng)為物質(zhì)的第四態(tài)。
等離子體中存在下列物質(zhì):處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子;處于激活狀態(tài)的中性原子、分子、原子團(tuán)(自由基);離子化的原子、分子;分子解離反應(yīng)過(guò)程中生成的紫外線(xiàn);未反應(yīng)的分子、原子等，但物質(zhì)在總體上仍保持電中性狀態(tài)。
2、等離子體的產(chǎn)生
在清洗工藝中應(yīng)用的等離子體，一般都采用人工方法獲得。
最早是在1927年，當(dāng)水銀蒸氣在高壓電場(chǎng)中的放電時(shí)由科研人員發(fā)現(xiàn)等離子體。后來(lái)發(fā)現(xiàn)通過(guò)多種形式，如電弧放電、輝光放電、激光、火焰或者沖擊波等，都可以使處于低氣壓狀態(tài)的氣體物質(zhì)轉(zhuǎn)變成等離子體狀態(tài)。如在高頻電場(chǎng)中處于低氣壓狀態(tài)的氧氣、氮?dú)狻⒓淄椤⑺魵獾葰怏w分子在輝光放電的情況下，可以分解出加速運(yùn)動(dòng)的原子和分子，這樣產(chǎn)生的電子和解離成點(diǎn)有正、負(fù)電荷的原子和分子。
這樣產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中加速時(shí)會(huì)獲得高能量，并與周?chē)姆肿踊蛟影l(fā)生碰撞，結(jié)果使分子和原子中又激發(fā)出電子，而本身又處于激發(fā)狀態(tài)或離子狀態(tài)，這時(shí)物質(zhì)存在的狀態(tài)即為等離子體狀態(tài)。
3、等離子體清洗的機(jī)理
由于等離子體中的電子、離子和自由基等活性粒子的存在，其本身很容易與固體表面發(fā)生反應(yīng)。等離子體清洗主要是依靠等離子體中活性粒子的“活化作用”達(dá)到去除物體表面污漬的目的。
就反應(yīng)機(jī)理來(lái)看，等離子體清洗通常包括以下過(guò)程:無(wú)機(jī)氣體被激發(fā)為等離子態(tài);氣相物質(zhì)被吸附在固體表面;被吸附基團(tuán)與固體表面分子反應(yīng)生成產(chǎn)物分子;產(chǎn)物分子解析形成氣相;反應(yīng)殘余物脫離表面。
等離子體清洗技術(shù)的最大特點(diǎn)是不分處理對(duì)象的基材類(lèi)型，均可進(jìn)行處理，對(duì)金屬、半導(dǎo)體、氧化物和大多數(shù)高分子材料，如聚丙烯、聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烷、環(huán)氧、甚至聚四氟乙烯等都能很好地處理，并可實(shí)現(xiàn)整體和局部以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗。
等離子體清洗還具有以下幾個(gè)特點(diǎn):容易采用數(shù)控技術(shù)，自動(dòng)化程度高;具有高精度的控制裝置，時(shí)間控制的精度很高;正確的等離子體清洗不會(huì)在表面產(chǎn)生損傷層，表面質(zhì)量得到保證;由于是在真空中進(jìn)行，不污染環(huán)境，保證清洗表面不被二次污染。
4、反應(yīng)類(lèi)型分類(lèi)
等離子體與固體表面發(fā)生反應(yīng)可以分為物理反應(yīng)(離子轟擊)和化學(xué)反應(yīng)。
物理反應(yīng)機(jī)制是活性粒子轟擊待清洗表面，使污染物脫離表面zui終被真空泵吸走;化學(xué)反應(yīng)機(jī)制是各種活性的粒子和污染物反應(yīng)生成易揮發(fā)性的物質(zhì)，再由真空泵吸走揮發(fā)性的物質(zhì)。
以物理反應(yīng)為主的等離子體清洗，其優(yōu)點(diǎn)在于本身不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，清潔表面不會(huì)留下任何的氧化物，可以保持被清洗物的化學(xué)純凈性;缺點(diǎn)就是對(duì)表面產(chǎn)生了很大的損害，會(huì)產(chǎn)生很大的熱效應(yīng)，對(duì)被清洗表面的各種不同物質(zhì)選擇性差，腐蝕速度較低。
以化學(xué)反應(yīng)為主的等離子體清洗的優(yōu)點(diǎn)是清洗速度較高、選擇性好、對(duì)清除有機(jī)污染物比較有效，缺點(diǎn)是會(huì)在表面產(chǎn)生氧化物。和物理反應(yīng)相比較，化學(xué)反應(yīng)的缺點(diǎn)不易克服。
并且兩種反應(yīng)機(jī)制對(duì)表面微觀(guān)形貌造成的影響有顯著不同，物理反應(yīng)能夠使表面在分子級(jí)范圍內(nèi)變得更加“粗糙”，從而改變表面的粘接特性。
還有一種等離子體清洗是表面反應(yīng)機(jī)制中物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)都起重要作用，即反應(yīng)離子腐蝕或反應(yīng)離子束腐蝕，兩種清洗可以互相促進(jìn)，離子轟擊使被清洗表面產(chǎn)生損傷削弱其化學(xué)鍵或者形成原子態(tài)，容易吸收反應(yīng)劑，離子碰撞使被清洗物加熱，使之更容易產(chǎn)生反應(yīng);其效果是既有較好的選擇性、清洗率、均勻性，又有較好的方向性。
典型的等離子體物理清洗工藝是氬氣等離子體清洗。氬氣本身是惰性氣體，等離子體的氬氣不和表面發(fā)生反應(yīng)，而是通過(guò)離子轟擊使表面清潔。典型的等離子體化學(xué)清洗工藝是氧氣等離子體清洗。通過(guò)等離子體產(chǎn)生的氧自由基非常活潑，容易與碳?xì)浠衔锇l(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳和水等易揮發(fā)物，從而去除表面的污染物。
? 5、等離子清洗常見(jiàn)應(yīng)用
在橡塑行業(yè)
我們?cè)诠I(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)一些橡膠塑料件在進(jìn)行表面連接的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)粘接困難的問(wèn)題，這是因?yàn)榫郾TFE等橡膠塑料材料是沒(méi)有極性的，這些材料在未經(jīng)過(guò)表面處理的狀態(tài)下進(jìn)行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至無(wú)法進(jìn)行。有些工藝用一些化學(xué)藥劑對(duì)這些橡塑表面進(jìn)行處理，這樣能改變材料的粘接效果，但這種方法不易掌握，化學(xué)藥劑本身具有毒性，操作非常麻煩，成本也較高，而且化學(xué)藥劑對(duì)橡塑材料原有的優(yōu)良性能也有影響。利用等離子技術(shù)對(duì)這些材料進(jìn)行表面處理，在高速高能量的等離子體的轟擊下，這些材料結(jié)構(gòu)表面得以最大化，同時(shí)在材料表面形成一個(gè)活性層，這樣橡膠、塑料就能夠進(jìn)行印刷、粘合、涂覆等操作。應(yīng)用等離子技術(shù)對(duì)橡塑表面處理，其操作簡(jiǎn)單，處理前后沒(méi)有有害物質(zhì)產(chǎn)生，處理效果好，效率高，運(yùn)行成本低。
在汽車(chē)行業(yè)
1.點(diǎn)火線(xiàn)圈
隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，其各方面性能要求越來(lái)越高。點(diǎn)火線(xiàn)圈有提升動(dòng)力，最明顯的效果是提升行駛時(shí)的中低速扭距;消除積碳，更好的保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命;減少或消除發(fā)動(dòng)機(jī)的共振;燃油充分燃燒，減少排放等諸多功能。要使點(diǎn)火線(xiàn)圈充分發(fā)揮它的作用，其質(zhì)量、可靠度、使用壽命等要求必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但是點(diǎn)火線(xiàn)圈生產(chǎn)工藝尚存在很大的問(wèn)題——點(diǎn)火線(xiàn)圈骨架外澆注環(huán)氧樹(shù)脂后，由于骨架在出模具前表面含大量的揮發(fā)性油污，導(dǎo)致骨架與環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合面粘合不牢靠，成品使用中，點(diǎn)火瞬間溫度升高，會(huì)在結(jié)合面微小的縫隙中產(chǎn)生氣泡，損壞點(diǎn)火線(xiàn)圈，嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象。點(diǎn)火線(xiàn)圈骨架使用等離子處理后，不僅可去除表面的難揮發(fā)性油污，而且可大大提高骨架表面活性，即能提高骨架與環(huán)氧樹(shù)脂的粘合強(qiáng)度，避免產(chǎn)生氣泡，同時(shí)可提高繞線(xiàn)后漆包線(xiàn)與骨架觸點(diǎn)的焊接強(qiáng)度。這樣一來(lái)點(diǎn)火線(xiàn)圈在生產(chǎn)過(guò)程中各方面性能得到明顯改善，提高了可靠度和使用壽命。
2.發(fā)動(dòng)機(jī)油封片
發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸油封起防止發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油從發(fā)動(dòng)機(jī)中滲漏和防止異物進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的作用。曲軸油封是發(fā)動(dòng)機(jī)的零件之一,在高溫下與機(jī)油相接觸，因此需要采用耐熱性和耐油性?xún)?yōu)良的材料。高檔轎車(chē)普遍使用聚四氟乙烯材料，隨著汽車(chē)性能要求的不斷提高，越來(lái)越多的廠(chǎng)家也已逐步使用該材料，其應(yīng)用前景非常廣泛。聚四氟乙烯材料各方面性能優(yōu)異，耐高溫，耐腐蝕、不粘、自潤(rùn)滑、優(yōu)良的介電性能、很低的摩擦系數(shù)，但未經(jīng)處理的PTFE材料表面活性差，其一端與金屬之間的粘接非常困難，產(chǎn)品無(wú)法滿(mǎn)足質(zhì)量要求。為了解決這一技術(shù)上的難題，就要設(shè)法改變PTFE(聚四氟乙烯)與金屬粘接的表面性能，而不能影響另一面的性能。工業(yè)中用萊鈉溶液處理雖然能在一定程度上提高粘接效果，但是卻改變了原有PTFE的性能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，用等離子體轟擊需粘接的PTFE表面后，其表面活性明顯增強(qiáng)，與金屬之間的粘接牢固可靠，滿(mǎn)足了工藝的要求，而另一面保持原有的性能，其應(yīng)用也越來(lái)越被廣泛認(rèn)同。
3.汽車(chē)行業(yè)其他方面的應(yīng)用
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的性能要求越來(lái)越高，如汽車(chē)的外觀(guān)、操作舒適性可靠性、使用耐久性等要求也不斷提高。為了滿(mǎn)足消費(fèi)者的要求，各汽車(chē)廠(chǎng)家在生產(chǎn)汽車(chē)時(shí)更注重細(xì)節(jié)方面的優(yōu)化改進(jìn)，如進(jìn)行(1)儀表板在柔性聚氨酯(PU)涂覆前處理(2)控制面板在粘合前處理(3)內(nèi)部PP零件植縟前處理(4)汽車(chē)門(mén)窗密封件的處理以前未經(jīng)任何處理儀表盤(pán)或控制面板涂覆效果非常差，不耐磨，容易掉漆等現(xiàn)象，用化學(xué)方法處理雖然能改變涂覆的效果，但同時(shí)也改變了儀表盤(pán)等基材的性能，使得其強(qiáng)度有所降低。很多廠(chǎng)家已經(jīng)使用等離子技術(shù)來(lái)處理這些基材，通過(guò)等離子體轟擊，材料表面微觀(guān)層面活性增強(qiáng)，能明顯改善涂覆效果。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得知，用等離子清洗機(jī)處理不同材料需要選用不同工藝參數(shù)，才能達(dá)到更好的活化效果。
在電子行業(yè)
1.硬盤(pán)塑料件
科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)的不斷進(jìn)步，電腦硬盤(pán)的各項(xiàng)性能也不斷提高，其容量越來(lái)越大，碟片數(shù)量隨之增多，轉(zhuǎn)速也高達(dá)7200轉(zhuǎn)/分，這對(duì)硬盤(pán)結(jié)構(gòu)的要求也越來(lái)越高，硬盤(pán)內(nèi)部部件之間連接效果直接影響硬盤(pán)的穩(wěn)定性、工作可靠性、使用壽命，這些因素直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的安全性。為了確保硬盤(pán)的質(zhì)量，知名硬盤(pán)生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)內(nèi)部塑料件在粘接前均進(jìn)行各種處理，應(yīng)用較多的是等離子處理技術(shù)，使用該技術(shù)能有效清潔塑料件表面油污，并能增加其表面活性，即能提高硬盤(pán)部件的粘接效果。實(shí)驗(yàn)表明，硬盤(pán)中使用等離子處理過(guò)的塑料件在使用過(guò)程中持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間顯著增加，可靠性及抗碰撞性能有明顯的改善。
2.耳機(jī)聽(tīng)筒
耳機(jī)中的線(xiàn)圈在信號(hào)電流的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)振膜不停的振動(dòng)，線(xiàn)圈和振膜以及振膜與耳機(jī)殼體之間的粘接效果直接影響耳機(jī)的聲音效果和使用壽命，如果它們之間出現(xiàn)脫落就會(huì)產(chǎn)生破音，嚴(yán)重影響耳機(jī)的音效和壽命。振膜的厚度非常薄，要提高其粘接效果，使用化學(xué)方法處理，直接影響振膜的材質(zhì)，從而影響音效。眾多廠(chǎng)家正準(zhǔn)備使用新技術(shù)來(lái)對(duì)振膜進(jìn)行處理，等離子處理就是其中之一，該技術(shù)能有效提高粘接效果，滿(mǎn)足需求，且不改變振膜的材質(zhì)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，用等離子清洗機(jī)處理生產(chǎn)的耳機(jī)，各部分之間的粘接效果明顯改善，在長(zhǎng)時(shí)間高音測(cè)試下也不會(huì)有破音等現(xiàn)象發(fā)生，使用壽命也有很大的提高。
3.手機(jī)外殼
手機(jī)的種類(lèi)繁多，外觀(guān)更是多彩多樣，其顏色鮮艷，Logo醒目，但使用手機(jī)的人都知道，手機(jī)在使用一段時(shí)間后，其外殼容易掉漆，甚至Logo也變得模糊不清，嚴(yán)重影響手機(jī)的外觀(guān)形象。知名手機(jī)品牌廠(chǎng)家為了尋找解決這些問(wèn)題的方法，曾使用化學(xué)藥劑對(duì)手機(jī)塑料外殼進(jìn)行處理，其印刷粘接的效果有所改善，但這是降低手機(jī)外殼的硬度為代價(jià)，為了尋求更好的解決方案，等離子技術(shù)脫穎而出。等離子表面處理技術(shù)不僅可以清洗外殼在注塑時(shí)留下的油污，更能最大程度的活化塑料外殼表面，增強(qiáng)其印刷、涂覆等粘接效果，使得外殼上涂層與基體之間非常牢固地連接，涂覆效果非常均勻，外觀(guān)更加亮麗，并且耐磨性大大增強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)出現(xiàn)磨漆現(xiàn)象 。
在國(guó)防行業(yè)
1.航空航天電連接器
電連接器中的絕緣體與封線(xiàn)體之間的粘接效果一直影響著國(guó)產(chǎn)電連接器的發(fā)展，尤其在航空航天中對(duì)電連接器的要求更苛刻，未經(jīng)表面處理的絕緣體與封線(xiàn)體之間的粘接效果非常差，即使使用專(zhuān)用配方的膠，其粘接效果也達(dá)不到要求;另外，如果絕緣體和封線(xiàn)體之間粘接不緊密，就可能會(huì)產(chǎn)生漏電，使得電連接器的耐壓值提不上去。國(guó)內(nèi)指定生產(chǎn)航空電連接器的廠(chǎng)家，經(jīng)過(guò)技術(shù)研究攻關(guān)，正逐步應(yīng)用推廣等離子清洗技術(shù)清洗連接件表面，通過(guò)等離子清洗，不僅能去除表面油污，而且可增強(qiáng)其表面活性，這樣在粘接時(shí)，在連接件上涂膠非常容易且非常的均勻，使得粘接效果明顯改善。經(jīng)國(guó)內(nèi)多個(gè)生產(chǎn)大廠(chǎng)使用測(cè)試，用等離子處理后的電連接器，其抗拉能力成數(shù)倍增加，耐壓值有顯著提高。
2.凱夫拉處理
凱夫拉材料是一種芳綸復(fù)合材料，這種新型材料密度低、強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫、易于加工和成型，而受到人們的重視。由于“凱夫拉”材料堅(jiān)韌耐磨、剛?cè)嵯酀?jì)，具有刀搶不入的特殊本領(lǐng)，在軍事上被稱(chēng)之為“裝甲衛(wèi)士”。凱夫拉成型后需要與其他部件進(jìn)行粘接，但該材料是疏水材料，不易涂膠，要獲得好的粘接效果需要對(duì)其進(jìn)行表面處理，主要運(yùn)用等離子對(duì)其進(jìn)行表面活化處理。處理過(guò)的凱夫拉表面活性增強(qiáng)，粘接效果有明顯的改善，通過(guò)等離子處理工藝參數(shù)的不斷優(yōu)化，其效果會(huì)進(jìn)一步提高，應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣。
在紡織纖維行業(yè)
無(wú)紡布的優(yōu)越性能使其應(yīng)用范圍非常廣泛，在醫(yī)療衛(wèi)生、家庭裝飾、服裝、工業(yè)、農(nóng)業(yè)中均有應(yīng)用。根據(jù)不同需要，無(wú)紡布在生產(chǎn)制作過(guò)程中要在表面進(jìn)行阻燃處理、燒毛處理、潑水處理、止滑處理、抗靜電處理、涂層處理、抗菌防臭處理、印花處理、無(wú)紡布與各種紡織品的針刺復(fù)合處理，以及無(wú)紡布與各種材料(塑料、膠膜、紡織品等)粘合等，為了達(dá)到非常好的印花、粘合等效果，需要對(duì)無(wú)紡布基體進(jìn)行表面處理。等離子卷筒型清洗機(jī)是專(zhuān)門(mén)用于無(wú)紡布電纜等細(xì)長(zhǎng)件的表面處理，該機(jī)處理效果好、效率高，適合大批量生產(chǎn)加工。
塑料、玻璃和陶瓷的表面活化和清潔?
塑料、玻璃、陶瓷與聚丙烯、PTFE一樣是沒(méi)有極性的，因此這些材料在印刷、粘合、涂覆前要進(jìn)行處理。同時(shí)，玻璃和陶瓷表面的輕微金屬污染也可以用等離子方法清潔。等離子處理與灼燒處理相比不會(huì)損害樣品。同時(shí)還可以十分均勻地處理整個(gè)表面，不會(huì)產(chǎn)生有毒煙氣，中空和帶縫隙的樣品也可以處理。?
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對(duì)消費(fèi)品的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，等離子清洗技術(shù)隨之逐步進(jìn)入生活消費(fèi)品生產(chǎn)行業(yè)中；另外，科技的不斷發(fā)展，各種技術(shù)問(wèn)題的不斷提出，新材料的不斷涌現(xiàn)，越來(lái)越多的科研機(jī)構(gòu)已認(rèn)識(shí)到等離子技術(shù)的重要性，并投入大量資金進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，等離子技術(shù)在其中發(fā)揮了非常大的作用。我們深信等離子技術(shù)應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣；技術(shù)的成熟，成本的降低，其應(yīng)用會(huì)更加普及