等离子表面处理机的工作原理

等离子体被称为“物质的第四态”。我们通常认知和接触的物质状态有三种:气态、液态和固态,同一种物质所含能量不同时,会在三种状态之间相互转换,最低能量状态是固态,固态吸收能量转化成液态,液态吸收能量转化成气态,气态是三个状态中能量最高的。气态物质吸收更多的能量,就会产生物质的第四态,也就是等离子体。等离子体呈电中性,由电子、离子、光子和中性粒子组成,其中电子和正离子的数量基本相等,但等离子体并是稳定的物质状态,当使其电离的能量消失,各种粒子会重新结合,形成原来的气态分子。

等离子体分为高温等离子体和低温等离子体,其中低温等离子体在工业中应用广泛。低温等离子体中存在着大量种类繁多的活性粒子,它们比通常的化学反应所产生的活性粒子活性更强、种类更多,这些活性粒子很容易和材料表面发生反应,因此常被用来对材料表面进行清洗或改性。等离子体有很多种产生方式,例如气体放电、光电离、激光等,不同的产生方式,等离子体的能量、密度等性质也不同,根据其不同性质在工业中应用于清洗、刻蚀、材料表面改性等。

等离子表面处理机的工作原理:

空间内部的等离子体与材料表面发生反应是等离子表面处理机的主要工作机理,其中反应大致可分为两种:一种是气体电离产生的自由基活性粒子与材料表面污染物发生化学反应;另一种是电离产生的正离子和电子轰击材料表面发生使污染物从材料表面脱落的物理反应。

低温等离子体表面处理的主要形式

表面刻蚀

在等离子体的作用下,材料表面的一些化学键发生断裂,形成小分子产物或被氧化成CO、CO2等,这些产物被抽气过程抽走,使材料表面变得凹凸不平,粗糙度增加。

等离子表面处理机的工作原理

表面活化

在等离子体作用下,处理表面出现部分活性原子、自由基和不饱和键,这些活性基团与等离子体中的活性粒子接触会反应生成新的活性基团。但是,带有活性基团的材料会受到氧的作用或分子链段运动的影响,使表面活性基团消失,因此经等离子体处理的材料表面活性具有一定的时效性。

等离子表面处理机的工作原理

表面接枝

在等离子体对材料表面改性中,由于等离子体中活性粒子对表面分子的作用,使表面分子链断裂产生新的自由基、双键等活性基团,随之发生表面交联、接枝等反应。

等离子表面处理机的工作原理

表面聚合

在使用有机氟、有机硅或有机金属等作为等离子体活性气体时,会在材料表面聚合产生一层沉积层,沉积层的存在有利于提高材料表面的粘接能力。

在低温等离子体对材料表面进行处理时,以上四种作用形式会同时出现。因此,可以根据低温等离子体所使用的气体,将其分为反应型低温等离子体和非反应型低温等离子。

等离子表面处理机的工作原理

反应型低温等离子体的表面处理原理

反应型等离子体是指等离子体中的活性粒子能与材料表面发生化学反应,从而引入大量的极性基团,使材料表面从非极性转向极性,表面张力提高,可粘接性增强。此外,难粘材料表面在等离子体的高速冲击下,分子链发生断裂交联,使表面分子的相对分子质量增大,改善了弱边界层的状况,也对表面粘接性能的提高起到了积极作用。反应型等离子体活性气体主要是O2、H2、NH3、CF4、空气等。

经过低温等离子体处理的材料表面活性显著提高,促使表面粘接性提高,具有更大的剥离强度。

非反应型低温等离子体表面处理原理

非反应型等离子体是指加入等离子体中的活性粒子是惰性气体,主要是N2 、Ar、He。惰性气体的轰击可以改变材料的表面结构,引起表面的交联和蚀刻作用,造成表面物理变化,从而明显地改善聚合物表面的接触角和表面能提高难粘材料的粘接性能。

以上就是东信高科关于等离子表面处理机的原理介绍的全部内容,等离子表面处理技术作为一种新型的材料表面改性方法,以其低能耗、污染小、处理时间短、效果明显的特点引起了人们的关注。在众多的改性方法中,低温等离子体处理是近年来发展较快的方法,它与其他方法相比有很多优点:首先它是一种干式工艺,省去了湿法化学处理工艺中所不可缺少的烘干,废水处理等工艺;若与其他干式工艺如放射线处理、电子束处理、电晕处理等相比,其独特之处在于它对材料的作用只发生在其表面几十至数千埃厚度范围内,既能改变材料表面性质又不改变本体性质。