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转瓶等离子清洗机可以有效清除残留在材料表面的有机污染物

点击次数:318 发布时间:2019-02-20

   转瓶等离子清洗机的关键是低温等离子体的应用,它主要依赖于高温、高频、高能等外界条件产生,是一种电中性、高能量、全部或部分离子化的气态物质。低温等离子体的能量约为几十电子伏特,其中所包含的离子、电子、自由基等活性粒子以及紫外线等辐射线很容易与固体表面的污染物分子发生反应而使其脱离,进而可起到清洗的作用。同时由于低温等离子体的能量远低于高能射线,因此此技术只涉及材料表面,对材料基体性能不产生影响。

 
  转瓶等离子清洗机是一种干式工艺,由于采用电能催化反应,可以提供一个低温环境,同时排除了湿式化学清洗所产生的危险和废液,安全、可靠、环保。简而言之,等离子体清洗技术结合了等离子体物理、等离子体化学和气固两相界面反应,可以有效清除残留在材料表面的有机污染物,并保证材料的表面及本体特性不受影响,目前被考虑为传统湿法清洗的主要替代技术。
 
  更重要的是,转瓶等离子清洗机技术不分处理对象的基材类型,对半导体、金属和大多数高分子材料均有很好的处理效果,并且能够实现整体、局部以及复杂结构的清洗。此工艺容易实现自动化与数字化流程,可装配高精度的控制装置,控制时间,具备记忆功能等。正是由于等离子体清洗工艺拥有操作简单、精密可控等显著优势,目前已在电子电气、材料表面改性与活化等多个行业普遍应用。同时可以预见,这种优越的技术也将被复合材料领域所认可并广泛采用。
 
  转瓶等离子清洗机技术概述
 
  1、机理分析
 
  等离子体主要是通过气体放电产生,其中包含电子、离子、自由基以及紫外线等高能量物质,具有活化材料表面的作用。例如,电子质量小、移动速度快,可以先一步到达材料表面并使其带有负电荷,同时对材料表面产生撞击作用,可促使表面吸附的气体分子解吸或分解,也有利于引发化学反应;材料表面带有负电荷时,带正电荷的离子会加速向其冲击,所产生的溅射作用会将表面附着的颗粒性物质除去;等离子体中自由基的存在对清洗作用具有非常重要的意义,由于自由基易与物体表面发生化学连锁反应,产生新的自由基或进一步分解,后可能会分解成挥发性的小分子;而紫外线具有很强的光能和穿透能力,可透过材料表面深达数微米而产生作用,使表面附着物质的分子键断裂分解。
 
  简单描述了等离子体清洗的作用原理。主要是通过等离子体作用于材料表面使其产生一系列的物理、化学变化,利用其中所包含的活性粒子和高能射线,与表面有机污染物分子发生反应、碰撞形成小分子挥发性物质,从表面移除,实现清洁效果。可见,转瓶等离子清洗机技术具有工艺简单、节能、安全环保等显著优点。
 
  2、清洗类型
 
  根据反应类型不同,等离子体清洗技术可分为两类:等离子体物理清洗,即借助活性粒子和高能射线轰击而使污染物脱离;等离子体化学清洗,即通过活性粒子与杂质分子反应而使污染物挥发脱离。
 
  (1)激发频率对等离子体的清洗类型具有一定影响。例如,超声等离子体(激发频率,40kHz)发生的反应多为物理反应;微波等离子体(激发频率,2.45GHz)发生的反应多为化学反应;而射频等离子体(激发频率,13.56MHz)则涉及到物理、化学双重反应类型。
 
  (2)工作气体种类对等离子体清洗类型也具有一定影响。例如,惰性气体Ar2、N2 等被激发产生的等离子体主要用于物理清洗,借助轰击作用使材料表面清洁;而反应性气体O2、H2 等被激发产生的等离子体则主要用于化学清洗,借助活泼自由基与污染物(多为碳氢化合物)发生化学反应,产生一氧化碳、二氧化碳、水等小分子,从材料表面移除。
 
  (3)等离子体清洗类型对清洗效果具有一定的影响。等离子体物理清洗可使材料表面的粗糙度增加,有助于提高材料表面的附着力;等离子体化学清洗可以显著增加材料表面的含氧、含氮以及其他类型的活性基团,有助于改善材料的表面浸润性。
 
  3、效果与特点
 
  与传统的溶剂清洗不同,转瓶等离子清洗机是依靠其中所包含高能物质的“活化作用”达到清洗材料表面的目的,清洗效果彻底,是一种剥离式清洗。其清洗优势主要体现在以下几个方面:
 
  (1)清洗后的材料表面基本没有残留物,并且可以通过选择、搭配不同的等离子体清洗类型,产生不同的清洗效果,满足后续处理工艺对材料表面特性的多种需求;
 
  (2)由于等离子体的方向性不强,因此方便清洗带有凹陷、空洞、褶皱等复杂结构的物件,适用性较强;
 
  (3)可处理多种基材,对待清洗物件的要求较低,因此特别适合清洗不耐热和溶剂的基体材料;
 
  (4)清洗过后无需干燥或其他工序,无废液产生,同时其工作气体排放无毒害,安全环保;
 
  (5)操作简便、易控、快捷,转瓶等离子清洗机对真空度要求不高或可直接采用大气压等离子体清洗工艺,同时此工艺避免了大量溶剂的使用,因此成本较低。

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