等离子体清洗

任何的表面上都存在着极其细微的,肉眼无法辨识的脏污。为了确保能够使用以下工艺方法顺利对表面进行后续加工处理,必须首先将脏污去除:

  • 粘结
  • 印刷
  • 涂漆
  • 压焊
  • 涂层
  • 蚀刻

等离子体技术针对每种类型的脏污,每种基材和每种后续处理,均提供了解决方案。其还能够将分子型脏污残留物除去。针对具体情况的各种需求,提供了不同的清洗方法。最为重要的是:

1.在氧气等离子体中除去碳氢化合物

微清洗 - 氧气等离子体中的脱脂

作为油脂、油或者脱模剂的残留物,几乎所有的表面上都存在碳氢化合物。这些涂层大幅降低了表面后续处理时其他材料的粘附性。因此,进行任何涂漆、印刷或者粘合之前,在氧气等离子体中化学去除碳氢化合物已成为了一种标准处理方式。

在纯化工艺流程期间进行等离子反应,是“小型等离子体物理”的一个示例。

离子、自由基和紫外线辐射共同作用。高能量紫外线辐射分裂大分子。氧自由基、离子和分裂的氢自由基占据自由链端,并生成 H2O 和 CO2

碳氢化合物的降解产物在低压等离子体中为气态,并被抽吸出来。

聚合物表面上脏污发生降解的同时开始通过氧自由基进行活化。对于非极性塑料而言,进行这种活化处理才能够实现完美的粘附性。详情请参见材料活化

含有添加剂的油、油脂或者脱模剂无法在氧气等离子体中被完全去除(无任何残留)。在基材处可能会形成附着性固体氧化物。如果需要,可以在下游的附加清洗工艺流程中对其进行清洗。

在氧气等离子体中清洗几乎适用于所有材料。通常使用纯化的干燥空气,而不使用氧气。所以,既可以在低压等离子体中,也可以在常压等离子体中去除碳氢化合物。

2.通过微喷砂进行机械清洗

氩气等离子体

一种特别简单的等离子体是惰性气体等离子体。它仅由离子、电子和惰性气体原子。其原因在于,气体总是原子形态的,所以不会存在自由基,而惰性气体不会发生化学反应,所以不会存在任何反应产物。由于重离子动能的原因,所以氩气等离子体仍然处于活化状态。

清洗

离子撞击产生的动能去除涂层的原子和分子,这样就会不断进行降解。

该项处理方式几乎对所有表面均有效,也就是说,适合处理任何类型的脏污。通过微喷砂也可以去除几乎所有具有抗化学腐蚀性的脏污。

因为带正电荷的离子通过加速成为了带负电荷的电子,可以在一个平行板反应器中进行等离子体激发。

结构化 - 物理蚀刻

不仅仅能从表面涂层中,也能够从基材中将高能离子片段撞击出来。这导致了会以分子水平不断进行结构化和表面粗糙化。就如同进行喷砂处理或者研磨处理的时候,其会导致表面积的增加 - 可能会造成侧凹 - 这会增加随后所喷涂的涂层的粘附性。

与低压等离子体中的化学蚀刻效果相反,微喷砂的作用方式不具有各向同性,(各向同性是指在零部件的所有表面上均匀作用),而是主要沿着电场方向作用,这是因为离子是沿该方向发生加速的。

3.氧化层的还原

很多表面上都存在氧化层。只有少数金属在长期存放之后不易形成氧化物。在氧气等离子体中进行等离子清洗的时候,很多金属上会随即形成氧化层。氧化层会对所有的后续加工步骤造成影响:

  • 压焊、锡焊焊接时电触点的粘附性
  • 电接触不良
  • 粘结、喷漆涂层时粘附性不良

即使是非金属上也常常存在固体沉积物,这些沉积物是在氧气等离子体中进行清洗的时候形成的。氧化层通常能够抵抗所有传统溶剂所造成的腐蚀。由于其硬度较大,即使是采用机械方式通常也很难解决这个问题。在氢气等离子体中进行还原反应可以将其去除。

氧化

在氧气等离子体或者空气等离子体中还可以对极薄的、仅几个原子层厚度的金属涂层进行针对性的氧化。这些不可见的涂层硬化,并保护金属不受化学腐蚀和机械磨损,并防止其进一步氧化。其确保表面始终具有金属光泽。

表面氧化通常是在常压等离子体中进行的。

由于通常还必须除去表面上的各种类型的脏污,所以随后还采用了不同的清洗工艺,如:

1.在氧气等离子体中除去脱模剂(碳氢化合物)
2.通过在氩气等离子体中进行微喷砂进行微型机械精密清洗处理

或者:

1.在氧气等离子体中进行脱脂处理
2.在氢气等离子体中对氧化层进行还原

另一方面,通过氧自由基对非极性表面进行活化之后立即进行氧气纯化,这样会造成清洗处理的后续工艺流程会持续较长的时间。详情请参见材料的活化, 下游长期效应请参见 材料的蚀刻

等离子清洗相对于其他清洗方法具有其独特的优点:

  • 还可以在最为细小的间隙和裂缝中进行清洗
  • 一步式清洗所有零部件表面,即使是中空体的内部
  • 通过真空抽吸可以完全去除降解产物
  • 不会由于化学清洗剂造成溶剂敏感型表面受损
  • 还可以去除分子型细小残留物
  • 可立即进行后续加工处理(而且极为有益)。无需通风,也不用去除溶剂
  • 无需存放和回收处理危险性、危害环境的、危害健康的清洗剂
  • 工艺成本极低