数控等离子切割机原理(等离子清洗机技术原理)

Posted 2023-05-27

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数控等离子切割机原理(等离子清洗机技术原理)

等离子清洗机技术原理

一、等离子清洗机工作原理

二、平板式(电容耦合)等离子清洗机系统原理(KHz/MHz)

三、外置电极式(感应耦合)等离子清洗机系统原理(MHz/GHz)

四、等离子清洗机处理周期

五、气体等离子化原理

氩气：Ar →Ar++ e-

氧气：O2→O+ + O+ + 2e-

等离子清洗机应用

一、金属表面去油及清洗

　　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：

1.1灰化表面有机层

　　－表面会受到物理轰击和化学处理（氧下图）

　　－在真空和瞬时高温状态下，污染物部分蒸发

　　－污染物在高能量离子的冲击下被击碎并被真空泵抽出

　　－紫外辐射破坏污染物

　　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。

1.2氧化物去除

　　金属氧化物会与处理气体发生化学反应（下图）

　　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。

1.3焊接

　　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。

1.4键合

　　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。

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提高粘合强度。

三、刻蚀和灰化

聚四氟(PTFE)刻蚀

　　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）
　　　　　

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。
　　　　　

聚四氟(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PP等。

四、塑料、玻璃和陶瓷的表面活化和清洗

　　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。

　　· 不需要用化学溶剂进行预处理

　　· 所有的塑料都能应用

　　· 具有环保意义

　　· 占用很小工作空间

　　· 成本低廉

　　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。

五、等离子涂镀

聚合
　　　　

　　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

　　· 防水涂镀—环己物

　　· 类似PTFE材质的涂镀---含氟处理气体

　　· 亲水涂镀---乙烯醋酸