等離子清洗機(jī)是利用等離子體內(nèi)的各種具有高能量的物質(zhì)的活化作用,將吸附在物體表面的污垢徹底剝離去除。
下面以氧氣等離子體去除物體表面油脂污垢為例,說明這些作用。從分析可以看出,等離子體對油脂污垢的作用,類似于使油脂污垢發(fā)生燃燒反應(yīng);但不同之處在于是在低溫情況下發(fā)生的“燃燒”。在氧氣等離子體中的氧原子自由基,激發(fā)態(tài)的氧氣分子,電子以及紫外線的共同作用下,油脂分子最終被氧化成水和二氧化碳分子,并從物體表面被清除??梢钥闯?,用等離子體清除油污的過程是一個(gè)使有機(jī)大分子逐步降解的過程,最終形成的是水喝二氧化碳等小分子,這些小分子以氣態(tài)形式被排除。等離子清洗的另一個(gè)特點(diǎn)是在清洗完成之后物體已被徹底干燥。經(jīng)過等離子體處理的物體表面往往形成許多新的活性基團(tuán),使物體表面發(fā)生“活化”而改變性能,可以大大改善物體表面的浸潤性能和黏著性能,這對許多材料是非常重要的。因此等離子清洗具有許多用溶劑進(jìn)行的濕法清洗所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
等離子清洗機(jī)由真空室,真空泵,高頻電源,電極,氣體導(dǎo)入系統(tǒng),工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。整個(gè)清洗過程大致如下;
被清洗的工件送入真空式并加以固定,啟動(dòng)運(yùn)行裝置,開始排氣,使真空室內(nèi)的真空程度達(dá)到10Pa左右的標(biāo)準(zhǔn)真空度。一般排氣時(shí)間大約需要幾分鐘。
向真空室內(nèi)引入等離子清洗用的氣體,并保持腔內(nèi)壓強(qiáng)穩(wěn)定。根據(jù)清洗材質(zhì)的不同,可分貝使用氧氣、氬氣、氫氣、氮?dú)狻⑺姆嫉葰怏w。
在真空室內(nèi)的電極與接地裝置之間施加高頻電壓,使氣體被擊穿,并通過輝光放電而發(fā)生等離子化和產(chǎn)生等離子體,讓在真空室產(chǎn)生的等離子體完全籠罩住被處理工件,開始清洗作業(yè),一般清洗處理持續(xù)幾十秒到幾十分鐘不等。
清洗完畢后切斷電源,并通過真空泵將氣體和氣化的污垢抽走排出。
與濕法清洗相比,等離子清洗的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
在經(jīng)過等離子清洗之后,被清洗物體已經(jīng)很干燥,不必再經(jīng)干燥處理即可送往下道工序。
不使用三氯乙烷等有害污染物,屬于有利于環(huán)保的綠色清洗方式、
用無線電波范圍的高頻產(chǎn)生的等離子體與激光等直射光線不同, 它的方向性不強(qiáng),因此它可以深入到物體的微細(xì)孔眼和凹陷的內(nèi)部并完成清洗任務(wù),所以不必過多考慮被清洗物體形狀的影響。而且對這些難清洗部位的清洗效果與用氟利昂清洗的效果相似甚至更好。
整個(gè)清洗工藝流程在幾分鐘內(nèi)即可完成,因此具有產(chǎn)率高的特點(diǎn)。
等離子清洗需要控制的真空度約在100Pa,這種真空度在工廠實(shí)際生產(chǎn)中很容易實(shí)現(xiàn)。這種裝置的設(shè)備成本不高,加上清洗過程不需使用價(jià)格較昂貴的有機(jī)溶劑,因此它的運(yùn)行成本要低于傳統(tǒng)的清洗工藝。
由于不需要對清洗液進(jìn)行運(yùn)輸,儲(chǔ)存,排放等處理措施,所以生產(chǎn)場地很容易保持清潔衛(wèi)生。
等離子體清洗的最大技術(shù)特點(diǎn)是,它不分處理對象,可處理不同的基材,無論是金屬,半導(dǎo)體、氧化物、還是高分子次材料(如聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚酯、環(huán)氧樹脂等高聚物)都可用等離子體很好地處理。因此特別適合不耐熱和不耐溶劑的基底材料。而且還可以有選擇地對材料的整體,局部或復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分清洗。
在完成清洗去污的同時(shí),還能改變材料的本身的表面性能,如提高表面的潤濕性能,改善膜的附著力等,這在許多應(yīng)用中都是非常重要的。