當今,等離子處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于材料表面處理和改性方面。 它通常使用在氣體相反應(yīng)室中產(chǎn)生的高溫、高能量電離氣體等離子體來處理物質(zhì)表面。 等離子體是一種由高能離子、原子和自由基組成的高度活躍的氣態(tài)。
等離子體產(chǎn)生的方式有許多種,包括電弧放電、RF放電、微波放電、脈沖放電等。不同類型的等離子發(fā)生器會影響到等離子鍋爐的工作效率和特征,這也是一個非常重要的問題。
而將等離子體應(yīng)用于材料表面處理上,則可以通過等離子體的高能量作用于物質(zhì)表面來改變其化學和物理性質(zhì),即所謂的等離子處理。等離子處理可以使物料表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,進而提高其化學惰性、耐磨性、耐腐蝕性和界面附著性等性能。
等離子處理的機理主要來自于等離子體對表面的化學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)具有顯著的影響。 高能量等離子體中存在大量自由基、激發(fā)態(tài)原子和離子,這些活性物質(zhì)能夠與材料表面上的化學成分進行反應(yīng),并導致表層物質(zhì)發(fā)生化學變化。
例如,氧離子在等離子處理中可以被用來氧化表面,從而使表面生成一定厚度的金屬氧化物。 與此同時,離子轟擊和沉積可以導致表層物質(zhì)生長、縮短撞擊而導致失蹤, 鈍化表面原子并提高界面深度和耐久性。 等離子處理還可激活材料表面,促進其吸附和潤濕性能。
值得注意的是,等離子處理后多久有效受到許多因素的影響,包括表面材料的種類和形狀、等離子體處理參數(shù)和條件、環(huán)境濕度、溫度等。在實踐中, 大多數(shù)等離子處理數(shù)據(jù)都是通過定期測試表面性能的總體變化來確定其有效時間。
近年來,隨著等離子處理技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,已經(jīng)發(fā)展出了許多新型的等離子發(fā)生器和處理方法,如等離子共聚變(ICP)和微波氣體放電等離子體等。 這些新技術(shù)的應(yīng)用,為以后改進、提高等離子處理效果和表面材料性能提供了重要方法。
總之,等離子處理是一種主要通過改變物料表面結(jié)構(gòu)、形態(tài)和化學組成來增強其性能的表面工藝方法。 實際運用中,等離子處理的有效時間受到多個因素的影響。 等離子技術(shù)的進步也將不斷完善等離子處理技術(shù),并推動其更廣泛的應(yīng)用。等離子噴涂的基礎(chǔ)發(fā)展了新的技術(shù)
1.真空等離子噴涂(又叫低壓等離子噴涂)
真空等離子噴涂是在氣氛可控的,4~40Kpa的密封室內(nèi)進行噴涂的技術(shù)。
因為工作氣體等離子化后,是在低壓氣氛中邊膨脹體積邊噴出的,所以噴流速度是超音速的,而且非常適合于對氧化高度敏感的材料。
2.水穩(wěn)等離子噴涂
前面說的等離子噴涂的工作介質(zhì)都是氣體,而這種方法的工作介質(zhì)不是氣而是水,它是一種高功率或高速等離子噴涂的方法,其工作原理是:
噴槍內(nèi)通入高壓水流,并在槍筒內(nèi)壁形成渦流,這時,在槍體后部的陰極和槍體前部的旋轉(zhuǎn)陽極間產(chǎn)生直流電弧,使槍筒內(nèi)壁表面的一部分蒸發(fā)、分解,變成等離子態(tài),產(chǎn)生連續(xù)的等離子弧。由于旋轉(zhuǎn)渦流水的聚束作用,其能量密度提高,燃燒穩(wěn)定,因此,可噴涂高熔點材料,特別是氧化物陶瓷,噴涂效率非常高
3.氣穩(wěn)等離子噴涂
氣穩(wěn)等離子噴涂的原理是由等離子噴槍(等離子弧發(fā)生器)產(chǎn)生等離子射流(電弧焰流)。噴槍的電極(陰極)和噴嘴(陽極)分別接整流電源的正、負極,向噴槍供給工作氣體(Ar、N2等),通過高頻火花引燃電弧。電弧將氣體加熱到很高的溫度,使氣體電離,在熱收縮效應(yīng)、自磁收縮效應(yīng)和機械效應(yīng)的作用下,電弧被壓縮,產(chǎn)生非轉(zhuǎn)移性等離子弧。高溫等離子氣體從噴嘴噴出后,體積迅速膨脹,形成高溫高速等離子射流。送分氣流推動粉末進入等離子射流后,被迅速加熱到熔融或半熔融狀態(tài),并將等離子射流加速,形成飛翔基材的噴涂離子束,陸續(xù)撞擊到經(jīng)預處理的基材表面,形成涂層。大氣等離子噴涂用氬氣、氮氣、氫氣作為等離子氣。等離子處理設(shè)備的7個特點
1.噴射出的等離子體流為中性,不帶電 ,可以對各種高分子、金屬、半導體、橡膠、PCB電路板等材料進行表面處理。
2.等離子表面處理器處理后去除了碳化氫類污物,如油脂,輔助添加劑,有利于粘結(jié)、性能持久穩(wěn)定,保持時間長。
3.溫度低、適合運用于那些表面材料對溫度敏感的制品。
4.不需要箱體,可以直接安裝在生產(chǎn)線上,在線運行處理。相對與磨邊機的反向運行,大大提高了工作效率。
5.只消耗空氣和電,因此運行成本低,操作更安全。
6.干式方法處理無污染,無廢水,符合環(huán)保要求;并且替代了傳統(tǒng)的磨邊機,杜絕了紙粉紙毛對環(huán)境及設(shè)備的影響。
7.經(jīng)等離子表面處理器處理后,可采用普通膠水來粘盒,降低了生產(chǎn)成本。