等离子清洗机气体通入的作用

在利用等离子清洗机清洗物体前首先要对清洗的物体和污物进行分析,然后进行气体的选配。等离子清洗机中气体通入一般来说有两个目的,依据等离子的作用原理可将选配气体分为两类,一类是氢气和氧气等反应性气体,其中氢气主要应用于清洗金属表面的氧化物,发生还原反应。等离子清洗机通氧气主要应用于清洗物体表面的有机物,发生氧化反应。

另一类是等离子清洗机通氩气、氦气和氮气等非反应性气体,氮等离子处理能提高材料的硬度和耐磨性。氩气和氦气性质稳定,并且放电电压低(氩原子的电离能E为15.57 eV)易形成亚稳态的原子,一方面等离子清洗机利用其高能粒子的物理作用清洗易被氧化或还原的物件, Ar+轰击污物形成挥发性污物被真空泵抽走,避免了表面材料发生反应;另一方面利用氩气易形成亚稳态的原子,再与氧气氢气分子碰撞时发生电荷的转换和再结合,形成氧氢活性原子作用于物体表面。

等离子清洗机在清洗表面氧化物时用纯氢虽然效率高,但这里主要考虑放电的稳定性和安全,在等离子清洗机应用时选用氩氢混合较为合适,另外对于材料易氧化或易还原的材料等离子清洗机也可以采用颠倒氧气和氩氢气体的清洗顺序来达到清洗彻底的目的。

常见的等离子清洗机中气体应用的实例

一、金属表面去油及清洁

金属表面常常会有油脂、油污等有机物及氧化层,在进行溅射、油漆、粘合、健合、焊接、铜焊和PVD、CVD涂覆前,需要用等离子处理来得到完全洁净和无氧化层的表面。 在这种情况下的等离子处理会产生以下效果:

氧化物去除

金属氧化物会与处理气体发生化学反应

这种处理要采用氢气或者氢气与氩气的混合物。有时也采用两步处理工艺。第一步先用氧气氧化表面5分钟,第二步用氢气和氩气的混合物去除氧化层。也可以同时用几种气体进行处理。

二、等离子刻蚀

在等离子刻蚀过程中,通过处理气体的作用,被刻蚀物会变成气相(例如在使用氟气对硅刻蚀时,下图)。处理气体和基体物质被真空泵抽出,表面连续被新鲜的处理气体覆盖。不希望被刻蚀部分要使用材料覆盖起来(例如半导体行业用铬做覆盖材料)。

等离子方法也用于刻蚀塑料表面,通过氧气可以灰化填充混合物,同时得到分布分析情况。刻蚀方法在塑料印刷和粘合时作为预处理手段是十分重要的,如POM 、PPS和PTFE。等离子处理可以大大地增加粘合润湿面积。

三、刻蚀和灰化

PTFE刻蚀

PTFE在未做处理的情况下不能印刷或粘合。众所周知,使用活跃的碱性金属可以增强粘合能力,但是这种方法不容易掌握,同时溶液是有毒的。使用等离子方法不仅仅保护环境,还能达到更好效果。

等离子结构可以使表面最大化,同时在表面形成一个活性层,这样塑料就能够进行粘合、印刷操作。

PTFE混合物的刻蚀

PTFE混合物的刻蚀必须十分仔细地进行,以免填充物被过度暴露,从而削弱粘合力。

处理气体可以是氧气、氢气和氩气。可以应用于PE、PTFE、TPE、POM、ABS和丙烯。

四、塑料、玻璃和陶瓷的表面活化和清洁

塑料、玻璃、陶瓷与聚丙烯、PTFE一样是没有极性的,因此这些材料在印刷、粘合、涂覆前要进行处理。同时,玻璃和陶瓷表面的轻微金属污染也可以用等离子方法清洁。等离子处理与灼烧处理相比不会损害样品。同时还可以十分均匀地处理整个表面,不会产生有毒烟气,中空和带缝隙的样品也可以处理。

常用的等离子清洗机处理气体为:空气、氧气、氩气、氩氢混合气体、CF4等

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