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等离子体原理及应用介绍：等离子体是气体分子在真空、放电等特殊场合下产生的物质。等离子体是物质的一种存在状态，通常物质以固态、业态、气态3种状态存在，但在一些特殊的情况下可以以第四中状态存在，如太阳表面的物质和地球大气中电离层中的物质。这类物质所处的状态称为等离子体状态，又称位物质的第四态。等离子体中存在下列物质：处于高速运动状态的电子；处于激活状态的中性原子、分子、原子团（自由基）；离子化的原子、分子；分子解离反应过程中生成的紫外线；未反应的分子、原子等，但物质在总体上仍保持电中性状态。
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等离子清洗机的应用：
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一、金属表面去油污并清洗
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; M! U' L+ \! a" h 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、键合、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：( d" w& l- T/ }7 N8 l1 V1 [% U) P0 {
1 {) e h+ ^; ^ ~; Z& I1.1灰化表面有机层5 C1 P/ r0 c6 E4 M% M
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－表面会受到物理轰击和化学处理（氧 下图）
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' ~/ }( g" o8 o! d' G－在真空和瞬时高温状态下，污染物部分蒸发
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% U: l _0 L$ a# t3 i5 E% p －污染物在高能量离子的冲击下被击碎并被真空泵抽出
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－紫外辐射破坏污染物! \2 }7 \: E/ @( I: c4 v" O
) a; R. R2 M% ? c9 c1 u 因为等离子处理每秒只能穿透几个纳米的厚度，所以污染层不能太厚。指纹也适用。7 X! W8 {2 R9 g) s6 n
6 w! L6 D; T: a3 d j1 ~1.2氧化物去除$ B+ U o! m3 o) Y) d# D
# Y% q) r0 {) w2 f 金属氧化物会与处理气体发生化学反应（下图）; T2 c l( H5 K P
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这种处理要采用氢气或者氢气与氩气的混合气体。有时也采用两步处理工艺。第一步先用氧气氧化表面，第二步用氢气和氩气的混合气体去除氧化层。也可以同时用几种气体进行处理。
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1.3焊接, e5 a9 v$ _$ u8 `3 {8 z4 ~0 b- p
9 R0 s. H' P8 p, W+ h/ Y9 g 通常，印刷线路板(PCB)在焊接前要用化学助焊剂处理。在焊接完成后这些化学物质必须采用等离子方法去除，否则会带来腐蚀等问题。$ J: h; V- k1 u( J% H+ `
4 m0 R- |3 v, ]; s1.4键合; q8 x: f! D2 \
3 E0 s9 F$ L% ?/ `/ {# [) F# e$ k 好的键合常常被电镀、粘合、焊接操作时的残留物削弱，这些残留物能够通过等离子方法有选择地去除。同时氧化层对键合的质量也是有害的，也需要进行等离子清洗。
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u0 i6 U; o: Z8 E& N- H2 l; c二、等离子刻蚀物的处理
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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）。$ v3 B; u/ |/ G8 r
/ V# T- B! M; J/ X. s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提高粘合强度。
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三、刻蚀和灰化处理) t0 O6 ~4 @( T& l! e0 \: I
/ [# `9 W' Q' Q+ y: k$ N聚四氟(PTFE)刻蚀4 y. y* j. B8 E5 k# a V( P' V
5 Q/ \: }/ I$ G7 z 聚四氟(PTFE)在未做处理的情况下不能印刷或粘合。众所周知，使用活跃的钠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。（下图）
* b2 w0 y1 h4 ? W4 f6 @ 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。8 W/ A" Y2 _' L; y/ p$ r1 y! r0 E1 o
聚四氟(PTFE)混合物的刻蚀! K& s: C/ U+ M; l+ }/ d
8 t! N/ g! M! T( W$ T' O- E 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。
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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PP等。; Z# `* a1 k: k" }# b4 C
) @6 M* T% X8 _7 T) d3 ^+ q* q四、塑料、玻璃和陶瓷的表面活化和清洗
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塑料、玻璃、陶瓷与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟(PTFE)等等一样是没有极性的，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洗。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。
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· 不需要用化学溶剂进行预处理
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· 所有的塑料都能应用
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0 _& `/ x/ D5 t. W6 t0 L · 具有环保意义
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8 h- k1 t' g3 L8 k · 占用很小工作空间
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· 成本低廉; s7 x% e6 S2 }# j
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等离子表面处理的效果可以简单地用滴水来验证，处理过的样品表面完全被水润湿。长时间的等离子处理（大于15分钟），材料表面不但被活化还会被刻蚀，刻蚀表面具有极小的表面接触角和最大润湿能力。
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+ v9 ^8 [* ^, c0 K2 [ C8 @0 [8 g- L五、等离子涂镀聚合+ H; ^ I. Y1 S) @2 y) M9 p9 c/ E
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在涂镀中两种气体同时进入反应舱，气体在等离子环境下会聚合。这种应用比活化和清洗的要求要严格一些。典型的应用是保护层的形成，应用于燃料容器、防刮表面、类似聚四氟(PTFE)材质的涂镀、防水镀层等。涂镀层非常薄，通常为几个微米，此时表面的疏水性非常好。常用的有3种情况6 O2 p) ?" I- \1 m
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· 防水涂镀—环己物8 v8 D+ m, e' X, E6 n
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· 类似PTFE材质的涂镀---含氟处理气体
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- f. u3 K% Z, z- K · 亲水涂镀---乙烯醋酸 |
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发表于 2012-2-23 13:21:08
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