清洗的本質

等離子體清洗是利用所包含的能量離子對表面輻照實現清洗,或是利用所包含的自由基激發表面的化學反應實現清洗。

在生產過程中,工件的表面很容易被污染。因偶極子漲落在氣體分子和表面之間引起的弱范德華力,會把氣體分子吸附到物體表面上,這種過程被稱為物理吸附。這種物理吸附是用焓值來描述。物體表面的吸附層可以采用適當的加熱方式去除掉。

外來分子通過化學吸附與物體表面形成鍵合,這是由于分子或原子與表面形成了使被吸附分子結構改變的化學鍵合。化學吸附作用所需能量和化學反應所需的能量在同一量級,即每個原子為0.5~5eV。化學吸附的焓值在200KJ/mol范圍。通過化學吸附作用形成的基團或者保留了其分子形態(化學輔助吸附),或者解離成了原子或自由基(化學游離吸附),通常需要很高的溫度或能量才能把形成的化學吸附層去除掉。

表面氧化是另一類過程,是指物體表面被刻蝕和失去光澤的過程。氧化的初始階段是氧化原子同表面足夠活潑的金屬原子結合,在許多物體的表面,先形成表面氧化層,然后形成鈍化的氧化膜,這層鈍化膜的厚度一般為2~3mm。但是,有一些物體表面在化學吸附的作用下直接就被氧化了。此外,有機油、液體、有機高分子薄膜、微觀粒子的沉積和微生物都會污染物體表面。

表面清潔可被定義為是一種去除吸附在表面的外來的非不可或缺材料的清潔過程,非不可或缺材料可能會對產品的工藝流程和性能造成負面影響。在先進制造領域,清洗是不可少的工藝步驟。在工業清洗中,要在盡可能少的花費和對環境影響盡可能小的前提下,將工件表面多余的材料去除掉。需要清洗的領域有金屬加工和機器運作、工件的表面改性、電子工業、珠寶表面、塑料和玻璃表面、光學器件和醫用器械的表面清潔等,每個領域的清洗程序都有特定的潔凈標準。

不同行業中的清洗過程都有各自特殊的要求,既有高精的要求也有最一般的要求。清洗對象的范圍是從一般消費品表面的清洗到分析表征級的精凈表面清洗。清洗的目的包括改善涂層 與表面的黏合性,提高噴漆和印刷產品的質量。在化學工業中,去除材料表面腐蝕層、表面有害材質,而除銹是另一類廣泛應用的清洗。在聚變設備中,超高真空的獲得以及粒子加速器中超高真空的獲得,關鍵依賴于對真空壁上許多單分子層吸附氣體的去除清洗,尤其是真空腔室壁上的水汽和氧。

傳統的清洗方法包括水清洗、洗滌劑或溶劑清洗、化學清洗和機械清洗。這些方法對于大量污垢的清除是最經濟實用的方法。清洗過程一般是物理作用和化學作用相互結合的結果。化學作用包括增溶作用、乳化作用、絡合作用、過濾和置換;物理作用包括高壓噴射、超聲分離以及離心作用清洗之前,從而保證清洗的高效性,并且節約能源。

等離子表面處理機