等離子處理技術(shù)廣泛用于材料的表面處理,是一種有效、環(huán)保、節(jié)能的處理方法。等離子體是由高溫電離氣體產(chǎn)生的一種充滿電荷的狀態(tài),可以通過幾乎任何非金屬的表面進行化學修飾和物理改性,實現(xiàn)對表面性質(zhì)的調(diào)控。等離子處理后,多久有效與樣品性質(zhì)、處理條件以及后續(xù)環(huán)境等因素有關(guān)。
樣品性質(zhì)
不同的材料具有不同的表面化學反應(yīng)活性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及物理性質(zhì),其對等離子處理的響應(yīng)也會有區(qū)別。例如,聚合物、陶瓷、玻璃、金屬等材料對等離子處理的敏感度和穩(wěn)定性不同。而且,即使是同一種材料,在不同的材料加工工藝、生產(chǎn)方式或者來自不同來源的供應(yīng)商可能都會影響到處理后樣品的有效性。
處理條件
等離子處理的成本較高,尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域中,處理時間和處理氣體種類、濃度等因素都會對處理效果造成影響。比如說,在相同處理下,使用不同的氣體和功率密度處理相同材料的結(jié)果可能會不一樣。 在優(yōu)化等離子處理工藝時,需要考慮維持較長時間的穩(wěn)定操作條件,并防止過量電離和表面氧化。
后續(xù)環(huán)境
材料的使用環(huán)境對其性能具有重要影響。在實際應(yīng)用中,光、潮濕、高溫、低溫或化學介質(zhì)等都可能導致等離子處理效果的退化或失效。例如,等離子處理的特殊表面活性可能會因為自然環(huán)境暴露而漸漸減弱。 因此,在等離子處理后多久有效這個問題上,還要看考慮使用的時間和條件。
總之,等離子處理的效果受到眾多因素的影響,沒有明確的答案。因此,在實踐中,需要進行多次實驗,在合適的控制下觀測等離子體處理后的材料的性質(zhì)變化是否達到預期。而且等離子處理技術(shù)目前依然處于發(fā)展初期,需要開展更深入的研究和商業(yè)應(yīng)用,以提有效率和穩(wěn)定性,為其在各種領(lǐng)域應(yīng)用打下基礎(chǔ)。等離子表面處理工藝是一種以等離子體反應(yīng)為基礎(chǔ)的表面加工技術(shù),它可以有效地改善材料的表面性能和功能。該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、航空航天、生物醫(yī)學等領(lǐng)域。
1.等離子體介紹
在等離子態(tài)下,原子或分子失去或獲得一個或多個電子,形成了正電離子和自由電子。這些帶電的粒子不僅具有高速度和高溫度,還具有較強的化學反應(yīng)活性。因此,在等離子體環(huán)境下,可以進行很多難以實現(xiàn)的化學反應(yīng)。
2.等離子表面處理的基本原理
等離子表面處理工藝本質(zhì)上是在材料表面產(chǎn)生氣體等離子體,并將等離子體與材料表面發(fā)生作用,從而實現(xiàn)表面的改性和功能化。等離子體通過用高頻電場或射頻電場電離氣體形成,然后將其推入靶材濺射工件表面或離子束撞擊,當?shù)入x子體與工件表面相互作用時,會引起表面反應(yīng),例如增加表面能量,延長表面壽命等。
3.等離子表面處理的工藝流程
等離子表面處理的工藝流程主要包括預處理、干燥、清潔和處理。首先,需要對工件進行預處理,通常采用化學法或物理法去除表面油污和雜質(zhì)。其次,需要將工件送入真空室,通過真空排氣抽取其中的空氣和水分,這可以減小氣體阻力以提高工作效率;然后將氣體注入,同時加上外加電場,使得氣體產(chǎn)生等離子,從而在被處理材料表面形成較大的束。較大的束可以提供更好的剪切和軋制特性,重新分布自由電子和化學反應(yīng),從而實現(xiàn)表面改性。處理完成后,工件還需要進行后處理,以保證表面質(zhì)量和手感。
4.等離子表面處理的優(yōu)勢
等離子表面處理作為一種高技術(shù)表面處理方式,在材料表面改性和功能化方面具有非常明顯的優(yōu)勢,包括:
(1) 處理速度快:等離子體在超高溫下能產(chǎn)生完整的反應(yīng)所需時間,處理速度遠遠快于傳統(tǒng)的表面處理方法。
(2) 可精準控制:等離子表面處理可通過調(diào)整電場、氣體注入、壓力等參數(shù)對工作件進行合理控制。
(3) 對特殊材料處理效果高:傳統(tǒng)表面加工技術(shù)往往無法在硬度、耐磨性和強韌度等特殊材料上產(chǎn)生足夠的效果,而等離子表面處理可以很好地解決這些問題。
(4) 低溫且無污染:等離子表面處理過程中溫度較低,能有效降低處理時工件的溫度。此外,當它們變成粒子或表面原子后不會因為治愈而形成環(huán)境污染。
5.等離子表面處理的應(yīng)用
由于等離子表面處理加工技術(shù)具有的多種優(yōu)勢,所以在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如,飛機零部件、晶體的裂紋快速修復、單晶切割技術(shù)、汽車制造等。 近年來,在醫(yī)療行業(yè),等離子表面處理也被廣泛應(yīng)用于植入物的制造和修理中。等離子表面處理在對玻纖和PP上的優(yōu)劣對比
優(yōu)點:
1.玻纖增強以后,玻纖是耐高溫材料,因此,增強塑料的耐熱溫度比不加玻纖以前提高很多。
2.玻纖增強以后,由于玻纖的加入,限制了塑料的高分子鏈間的相互移動,因此,增強塑料的收縮率下降很多,剛性也大大提高。
3.玻纖增強以后,PP塑料不會應(yīng)力開裂,同時,PP的抗沖性能提高很多。
4.玻纖增強以后,玻纖是高強度材料,從而也大提了PP的強度,如:拉伸強度,壓縮強度,彎曲強度,提高很多。
5.玻纖增強以后,由于玻纖和其它助劑的加入,PP塑料的燃燒性能下降很多,阻燃變得困難。
缺點:
1.玻纖增強以后,由于玻纖的加入,PP不加玻纖前是透明,都會變成不透明的。
2.玻纖增強以后,PP的韌性降低,而脆性增加。
3.玻纖增強以后,由于玻纖的加入,PP的熔融粘度增大,流動性變差,注塑壓力比不加玻纖的要增加很多。
4.玻纖增強以后,由于玻纖的加入,PP材料流動性差,增強塑料的注塑溫度要比不加玻纖以前提高10℃-30℃。
5.玻纖增強以后,由于玻纖和助劑的加入,PP的吸濕性能大加強,原來純塑料不吸水的也會變得吸水,因此,注塑時都要進烘干。
6.玻纖增強以后,在注塑過程中,玻纖能進入塑料制品的表面,使得制品表面變得很粗糙,斑斑點點。為了取得較高的表面質(zhì)量,注塑時使用模溫機加熱模具,使得塑料高分子進入制品表面,但不能達到純塑料的外觀質(zhì)量。
7.玻纖增強以后,玻纖是硬度很高的材料,助劑高溫揮發(fā)后是腐蝕性很大的氣體,對注塑機的螺桿和注塑模具的磨損和腐蝕很大,因此,生產(chǎn)使用這類材料[1]的模具和注塑機時,要注意設(shè)備的表面防腐處理和表面硬度處理。