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等离子体表面技术及应用.ppt

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产品介绍,等离子表面技术及应用演讲者:张景鑫,等离子表面技术原理及应用等离子清洗设备特点和优势我公司代理等离子产品介绍,等离子表面技术原理,1. 什么是等离子体等离子,即物质的第四态,是由部分电子被剥夺后的原子以及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气状物质。这种电离气体是由原子,分子,原子团,离子,电子组成。其作用在物体表面可以实现物体的超洁净清洗、物体表面活化、蚀刻 、精整以及等离子表面涂覆。,等离子表面技术原理,2. 如何人工方法获得等离子体用人工方法,如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离子体。通过人工放电方式也可出现不同的等离子体,主要有:辉光(荧光灯) 、弧光(电弧) 、电晕放电(高压线周围可以常常见到)。对于表面精密清洗,表面活化和改性,生物工程材料、塑料、纸张的表面加工,则大多采用以辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电等方式产生的低温等离子体。在高频电场中处于低气压状态的氧气、氮气、甲烷、水蒸气等气体分子在辉光放电的情况下,可以分解出加速运动的原子和分子,这样产生的电子和解离成带有正、负电荷的原子和分子。这样产生的电子在电场中加速时会获得高能量,并与周围的分子或原子发生碰撞,结果使分子和原子中又激发出电子,而本身又处于激发状态或离子状态,这时物质存在的状态即为等离子体状态。,等离子表面技术原理,3. 等离子体种类1) 高温等离子体和低温等离子体。在低压体气的场合产生的等离子体称为低温等离子体;气体处于高压状态并从外界获得大量能量,得到的等离子体称为高温等离子体。由于高温等离子体对物体表面的作用过于强强烈,因此在实际应用中很少使用,目前投入使用的只有低温等离子体。2) 活泼气体和不活泼气体等离子体。根据产生等离子体时应用的气体的化学性质不同划分。不活泼气体如氩气(Ar)、氮气(N2)、氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)等,活泼气体如氧气(O2)、氢气(H2)等,不同类型的气体在清洗过程中的反应机理是不同的,活泼气体的等离子体具有更强的化学反应活性。,等离子表面技术原理,4. 等离子体与物体表面作用等离子体和工件表面的化学反应和常规化学反应有很大不同,由于高速电子的轰击,很多在常温下很稳定的气体或蒸汽都可以以等离子体的形式和工件表面反应,产生许多奇特的、有用的效果:1) 清洗和刻蚀: 例如,在进行清洗时,工作气体往往用氧气,它被加速了的电子轰击成氧离子、自由基后,氧化性极强。工件表面的污物,如油脂、助焊剂、感光膜、脱膜剂、冲床油等,很快就会被氧化成二氧化碳和水,而被真空泵抽走,从而达到清洁表面,改善浸润性和粘结性的目的。低温等离子处理仅涉及材料的浅表面( 10nm),不会对材料主体的性质产生影响。由于等离子体清洗是在高真空下进行的,所以等离子体中的各种活性离子的自由程很长,他们的穿透和渗透能力很强,可以进行复杂结构的处理,包括细管和盲孔。,等离子表面技术原理,2) 引入官能基团:高分子材料用N2、NH3、O2、SO2等气体的等离子体处理, 可以改变表面的化学组成,引入相应新的官能基团: -NH2、-OH、-COOH、-SO3H 等.这些官能团可使聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚四氟乙烯等这些完全惰性的基材变成官能团材料,可以提高表面极性,浸润性,可粘结性,反应性,极大地提高了其使用价值。与氧等离子体相反,而经含氟气体的低温等离子体处理, 可在基材表面引入氟原子, 使基材具有憎水性。,等离子表面技术原理,3) 聚合: 很多乙烯基单体,如,乙烯、苯乙烯、都可以在等离子体条件下,不要其他任何催化剂和引发剂而在工件表面实现聚合,甚至甲烷,乙烷,苯这些在常规聚合条件下不能聚合的物质, 都可以在等离子体条件下在工件表面实现交联聚合。这种聚合层可以达到非常致密,并且和基材结合的非常结实。在国外塑料啤酒瓶和汽车油箱就采用等离子体聚合上这样一层致密层,用以防治微量的泄漏。 高分子的生物医学材料表面也可以通过这种致密层阻止塑料中的增塑剂等有毒物质向人体组织中扩散。光学元件常可用等离子体聚合方法在表面加上一层恰当的光学薄膜,以便提高光学元件的性能。,等离子表面技术原理,4) 等离子体的接枝: 就是通过等离子体前处理使高分子材料表面生成活性自由基,由此引发乙烯基单体在材料表面上聚合。等离子体还可以引发一些不规则的表面(如瓶子的内壁) 进行接枝反应。选择适当的接枝单体,控制恰当的接枝反应条件可改变材料的亲水或拒水性、粘附性、防腐、耐磨、导电性及渗透选择性及生物相容性等。因此等离子体接枝是极富创造性和应用前景的。,等离子表面技术的应用,表面清洗 在用等离子体清洗工件时,工作气体往往用氧气,它被轰击成氧离子、自由基后,氧化性极强。工件表面的污物,如油脂,助焊剂,感光膜,冲床油等,很快就会被氧化成二氧化碳和水,而被真空泵抽走,而达到清洁的目
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