等離子處理設(shè)備是一種高技術(shù)的設(shè)備，能夠在微觀尺度上進(jìn)行清洗和表面改性。其原理是借助于等離子體反應(yīng)生成活性氣體，并使這些氣體與待處理物表面發(fā)生碰撞作用，從而實(shí)現(xiàn)對物體表面的清洗和改性。以下將詳細(xì)介紹等離子處理設(shè)備的原理。
一、等離子狀態(tài)
等離子狀態(tài)是常見物質(zhì)狀態(tài)之一，類似于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)以及波動(dòng)態(tài)。等離子體是由氣體或者液體中的分子或原子組成的高溫、高能帶電粒子集合體，其特點(diǎn)之一是其具有自激勵(lì)性質(zhì)，即在一定情況下，它們能夠釋放出足夠的能量來促使更多原子或分子進(jìn)入等離子態(tài)。
二、等離子處理設(shè)備的基本原理
等離子處理設(shè)備利用等離子變化能夠產(chǎn)生的大量質(zhì)子、氧離子、氮離子、硅離子等帶異性質(zhì)的粒子，并加速這些粒子，將它們引導(dǎo)到待處理物表面，這些粒子與物體表面的原子或者分子碰撞后，會(huì)釋放出巨大的能量，這個(gè)過程稱為離子表面交互反應(yīng)過程。這些反應(yīng)產(chǎn)生的碰撞粒子的能量所激發(fā)物體表面分子的原子層具有不同的效應(yīng)，如化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)和結(jié)構(gòu)變化等。
三、等離子處理設(shè)備的操作過程
等離子處理設(shè)備由等離子發(fā)生器、等離子噴霧裝置、真空泵系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。其工作流程包括以下幾個(gè)步驟：
1.真空抽除：將待處理物置于等離子處理室中，開啟泵系統(tǒng)，將氣體排出，形成真空環(huán)境。
2.等離子振蕩：通過高頻電源產(chǎn)生感應(yīng)電場，將氣體激勵(lì)起來，從而產(chǎn)生等離子體。
3.等離子擴(kuò)散：等離子體向外擴(kuò)散，與待處理物接觸并發(fā)生離子表面交互反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對物體的清洗和改性。
4.進(jìn)料：對待處理的物體進(jìn)行進(jìn)料，并使其暴露在等離子體前緣處。
5.等離子處理：對待處理的物體進(jìn)行等離子表面交互反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)清洗和改性的目的。
6.結(jié)束處理：當(dāng)處理完成后，要將氣體排出，并關(guān)閉設(shè)備。
四、等離子處理設(shè)備的應(yīng)用
等離子處理設(shè)備已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。在電子行業(yè)中，它被用于微電子制造和集成電路清洗；在醫(yī)療行業(yè)中，它被用于殺菌和消毒；在化學(xué)工藝中，它被用于表面噴涂和材料改性；在環(huán)保治理中，它被用于廢水處理和氣態(tài)污染物處理。其利用等離子技術(shù)，既能達(dá)到有效、環(huán)保的處理效果，又不會(huì)對待處理物體造成損傷，成為一種非常有前途的清洗和改性的方法。
綜上所述，等離子處理設(shè)備通過產(chǎn)生等離子體反應(yīng)生成活性氣體，實(shí)現(xiàn)對物體表面的清洗和改性。該技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在電子、醫(yī)療、化學(xué)、環(huán)保等領(lǐng)域都有著重要的作用。等離子噴涂工藝流程
在等離子噴涂過程中，影響涂層質(zhì)量的工藝參數(shù)很多，主要有：
①等離子氣體：氣體的選擇原則主要根據(jù)是可用性和經(jīng)濟(jì)性，N2氣便宜，且離子焰熱焓高，傳熱快，利于粉末的加熱和熔化，但對于易發(fā)生氮化反應(yīng)的粉末或基體則不可采用。Ar氣電離電位較低，等離子弧穩(wěn)定且易于引燃，弧焰較短，適于小件或薄件的噴涂，此外Ar氣還有很好的保護(hù)作用，但Ar氣的熱焓低，價(jià)格昂貴。
氣體流量大小直接影響等離子焰流的熱焓和流速，從而影響噴涂效率，涂層氣孔率和結(jié)合力等。流量過高，則氣體會(huì)從等離子射流中帶走有用的熱，并使噴涂粒子的速度升高，減少了噴涂粒子在等離子火焰中的“滯留”時(shí)間，導(dǎo)致粒子達(dá)不到變形所必要的半熔化或塑性狀態(tài)，結(jié)果是涂層粘接強(qiáng)度、密度和硬度都較差，沉積速率也會(huì)顯著降低；相反，則會(huì)使電弧電壓值不適當(dāng)，并大大降低噴射粒子的速度。極端情況下，會(huì)引起噴涂材料過熱，造成噴涂材料過度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在噴嘴或粉末噴口聚集，然后以較大球狀沉積到涂層中，形成大的空穴。
②電弧的功率：電弧功率太高，電弧溫度升高，更多的氣體將轉(zhuǎn)變成為等離子體，在大功率、低工作氣體流量的情況下，幾乎全部工作氣體都轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚缘攘Ｗ恿?，等粒子火焰溫度也很高，這可能使一些噴涂材料氣化并引起涂層成分改變，噴涂材料的蒸汽在基體與涂層之間或涂層的疊層之間凝聚引起粘接不良。此外還可能使噴嘴和電極燒蝕。
而電弧功率太低，則得到部分離子氣體和溫度較低的等離子火焰，又會(huì)引起粒子加熱不足，涂層的粘結(jié)強(qiáng)度，硬度和沉積效率較低。
③供粉：供粉速度必須與輸入功率相適應(yīng)，過大，會(huì)出現(xiàn)生粉（未熔化），導(dǎo)致噴涂效率降低；過低，粉末氧化嚴(yán)重，并造成基體過熱。
送料位置也會(huì)影響涂層結(jié)構(gòu)和噴涂效率，一般來說，粉末必須送至焰心才能使粉末獲得好的加熱和高的速度。
④噴涂距離和噴涂角：噴槍到工件的距離影響噴涂粒子和基體撞擊時(shí)的速度和溫度，涂層的特征和噴涂材料對噴涂距離很敏感。
噴涂距離過大，粉粒的溫度和速度均將下降，結(jié)合力、氣孔、噴涂效率都會(huì)明顯下降；過小，會(huì)使基體溫升過高，基體和涂層氧化，影響涂層的結(jié)合。在機(jī)體溫升允許的情況下，噴距適當(dāng)小些為好。
噴涂角：指的是焰流軸線與被噴涂工件表面之間的角度。該角小于45度時(shí)，由于“陰影效應(yīng)”的影響，涂層結(jié)構(gòu)會(huì)惡化形成空穴，導(dǎo)致涂層疏松。
⑤噴槍與工件的相對運(yùn)動(dòng)速度
噴槍的移動(dòng)速度應(yīng)保證涂層平坦，不出線噴涂脊背的痕跡。也就是說，每個(gè)行程的寬度之間應(yīng)充分搭疊，在滿足上述要求前提下，噴涂操作時(shí)，一般采用較高的噴槍移動(dòng)速度，這樣可防止產(chǎn)生局部熱點(diǎn)和表面氧化。
⑥基體溫度控制
較理想的噴涂工件是在噴涂前把工件預(yù)熱到噴涂過程要達(dá)到的溫度，然后在噴涂過程中對工件采用噴氣冷卻的措施，使其保持原來的溫度。等離子處理在現(xiàn)在的市場應(yīng)用范圍
（1）等離子處理在橡塑行業(yè)產(chǎn)品上的作用機(jī)理
我們在工業(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)粘接困難的問題，這是因?yàn)榫郾TFE等橡膠塑料材料是沒有極性的，這些材料在未經(jīng)過表面處理的狀態(tài)下進(jìn)行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至不進(jìn)行。
有些工藝用一些化學(xué)藥劑對這些橡塑表面進(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)藥劑對橡塑材料原有的優(yōu)良性能也有影響。
利用等離子處理對這些材料進(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，如圖2所示。應(yīng)用等離子技術(shù)對橡塑表面處理，其操作簡單，處理前后沒有有害物質(zhì)產(chǎn)生，處理效果好，效率高，運(yùn)行成本低。
（2）等離子處理在橡膠、塑料行業(yè)的應(yīng)用
等離子表面處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括橡膠、復(fù)合材料、玻璃、布料、金屬等，涉及各行各業(yè)，這篇文章中我們主要介紹其在橡膠、塑料領(lǐng)域一些行業(yè)的具體應(yīng)用。
（3）等離子處理在汽車行業(yè)的應(yīng)用
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)用也越來越被廣泛認(rèn)同。
