氩氢混合气(等离子表面处理机6种常用气体作用)

Posted 2023-05-30

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等离子表面处理机常用的处理气体为︰空气、氧气、氩气、氩氢混合气体、CF4等。

　　在利用等离子表面处理机清洗物体前先要对清洗的物体和污物进行分析，然后进行气体的选配。

　　等离子表面处理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。等离子表面处理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。

　　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。

　　工件表面的污染物，如油脂、助焊剂、感光膜、脱模剂、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表面，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，他们的穿透和渗透力很强，可以进行复杂结构的处理，包括细管和盲孔。

　　另一类是等离子表面处理机通氩气、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。

　　一方面等离子表面处理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。

　　等离子表面处理机在清洗表面氧化物是用纯氢虽然效率高，但这里主要考虑放电的稳定性和安全，在等离子表面处理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表面处理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。

　　氩气：物理轰击是氩气清洗的机理。氩气是有效的物理等离子体清洗气体,原因在于它原子的尺寸大。可以用很大的力量轰击样品表面。

　　氧气：化学工艺中等离子体与样品表面上的化合物反应。例如有机污染物可以有效地用氧气等离子去掉这里氧气等离子与污染物反应，产生二氧化碳、一氧化碳和水。

　　一般地说，化学反应清除有机污染物效果更好。氧气是等离子清洗常用的活性气体，属于物理+化学的处理方式，电离后产生的离子体能够对表面进行物理轰击，形成粗糙表面。

　　同时高活性的氧离子能够与被断键后的分子链发生化学反应形成活性基团的亲水表面，达到表面活化的目的。

　　氢气：氢气可供去除金属表面氧化物使用。它经常与氩气混合使用，以提高去除速度。氢气与氧气的区别主要是反应后形成的活性基团不同，同时氢气具有还原性，可用于金属表面的微观氧化层去除且不易对表面敏感有机层造成损坏。

　　真空等离子状态下氢等离子呈红色，与氩等离子类似，要相同的放电环境下比氩等离子颜色略深。

　　氮气：氮气电离形成的等离子体能够与部分分子结构发生键合反应，所以也是一种活性气体，但相对于氧气和氢气而言，其粒子比较重。

　　通常情况下，在等离子表面处理机应用中，会把此气体界定在活性气体氧气、氢气与惰性气体氩气之间的一种气体。在清洗活化的同时能够达到一定轰击、刻蚀的效果。

　　同时能够防止部分金属表面出现氧化。氮气与其他气体组合形成的等离子体通常会被应用于一些特殊材料的处理。

　　真空等离子状态下氮等离子也是呈红色，在相同的放电环境下，氮等离子会比氩等离子和氢等离子更亮一些。