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大氣等離子清洗機(jī)


等離子清洗技術(shù)的應(yīng)用源于20世紀(jì)初，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電子、紡織、塑料、航空、醫(yī)療以及汽車行業(yè)等領(lǐng)域，效果矚目。該技術(shù)與高能耗、高污染的濕法化學(xué)清洗工藝相比，具有無污染且無需干燥處理的優(yōu)點(diǎn)。
 
按照氣壓分類，等離子清洗技術(shù)又分為低壓（真空）等離子體和大氣(常壓)等離子清洗技術(shù)，真空等離子清洗機(jī)常在真空室中進(jìn)行，由于要使用真空系統(tǒng)，設(shè)備投資費(fèi)用高、被清洗工件受空間限制，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模連續(xù)處理，而大氣等離子清洗機(jī)使表面處理變得簡單、方便，因而開發(fā)大氣常壓等離子體清洗新技術(shù)和設(shè)備近年來己成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
 

等離子清洗的目的

通過等離子體清洗，材料表面發(fā)生多種物理、化學(xué)變化，或產(chǎn)生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入極性基團(tuán)，使親水性、粘結(jié)性、可染色性、生物相容性及電性能分別得到改善。在適宜的工藝條件下清洗材料表面，使其形態(tài)發(fā)生顯著變化，并引入多種自由基團(tuán)，使表面由非極性、難粘性轉(zhuǎn)為有一定極性、易粘性和親水性，有利于粘結(jié)、涂覆和印刷。

等離子清洗前后對比

等離子清洗前后水滴角對比
等離子清洗前后達(dá)因值對比
等離子清洗前后水滴角對比
等離子清洗前后潤濕性能對比
 

大氣等離子清洗機(jī)工作原理

射流大氣等離子清洗機(jī)由三個(gè)部分組成：供氣系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、等離子體噴槍。其中供氣系統(tǒng)通過空氣壓縮機(jī)來提供大流量的氣體，也可根據(jù)需求連接氣瓶。電源系統(tǒng)與AC220V電源連接，功率可調(diào)。大氣等離子體噴槍的原理如圖1所示，為滿足不同處理表面的要求配有不同類型的噴頭（如圖2所示）。
大氣等離子清洗機(jī)噴槍結(jié)構(gòu)示意圖
圖一 大氣等離子清洗機(jī)噴槍原理示意圖
不同類型大氣等離子清洗機(jī)噴槍
圖二 不同類型等離子噴槍
 
射流大氣常壓等離子體是使用電弧放電的方式來激發(fā)等離子體的。工作時(shí)，在電極上施加高壓，通入工作氣體后，兩極間產(chǎn)生較強(qiáng)的電流（幾安到幾十安），兩電極間的氣體被電離成等離子體，在強(qiáng)大的氣流作用下，迅速移動(dòng)、噴出，形成射流等離子體。

大氣等離子清洗機(jī)清洗原理

等離子體中存在以下物質(zhì)處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子處于激發(fā)狀態(tài)的中性原子、分子、原子團(tuán)自由基離子化的原子、分子分子解離反應(yīng)過程中生成的輻射光線未反應(yīng)的分子、原子等。在基體表面的有機(jī)物、氧化物等污垢逐步活化分解，最終蒸發(fā)或脫離工件表面的過程。就反應(yīng)機(jī)理來說，等離子體清洗通常包括以下過程工作氣體被激發(fā)為等離子態(tài)氣相激發(fā)態(tài)物質(zhì)被吸附在固體表面被吸附粒子基團(tuán)與固體表面污染物反應(yīng)生成產(chǎn)物分子產(chǎn)物分子解析形成氣相反應(yīng)殘余物脫離表面。
 

大氣等離子清洗機(jī)的類型

大氣等離子清洗機(jī)常見有兩種類型，大氣旋噴等離子清洗機(jī)（如圖3左邊），大氣直噴等離子清洗機(jī)（如圖3右邊），兩者的主要區(qū)別是一次清洗的范圍（下圖4展示了兩種等離子火焰寬度對比，大氣直噴等離子清洗機(jī)清洗寬度在10mm左右，大氣旋噴等離子清洗機(jī)清洗寬度在30-80mm之間），旋噴的較直噴的清洗范圍要大很多，因此直噴類型的大氣等離子清洗機(jī)適合線狀小面積清洗，大氣旋噴等離子清洗機(jī)適合面狀大面積清洗。
 大氣等離子清洗機(jī)
圖三左大氣旋噴等離子清洗機(jī)，右大氣直噴等離子清洗機(jī)
兩種大氣等離子清洗機(jī)火焰寬度對比
圖四 兩種大氣等離子清洗機(jī)火焰寬度對比
 
除此之外大氣等離子清洗機(jī)還可以集成在各式自動(dòng)化設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。最常見類型的是大氣等離子清洗機(jī)搭配三軸運(yùn)動(dòng)平臺（如圖5左所示）。另外對于清洗形狀較為復(fù)雜的工件也可以搭配機(jī)械手使用（如圖5右所示）。
大氣等離子清洗機(jī)
圖五 左三軸平臺+大氣等離子清洗機(jī)，右機(jī)械手+大氣等離子清洗機(jī)

大氣等離子清洗機(jī)常見應(yīng)用

大氣等離子清洗機(jī)常見應(yīng)用
噴墨、印刷、噴碼印字前處理，提高油墨附著力
新能源鋰電池電芯清洗提高藍(lán)膜粘接性能，改善極耳焊接性能
高分子塑膠表面活化，改善粘接性能
汽車保險(xiǎn)杠、密封條處理提高表面浸潤性能，提升粘接品質(zhì)
玻璃表面有機(jī)物清洗，提高浸潤性能，提升后續(xù)鍍膜層附著力
 

大氣等離子清洗機(jī)清洗效果影響因素

清洗功率、清洗速度、清洗距離、清洗時(shí)間及工作氣體類型是決定大氣等離子清洗機(jī)清洗效果的主要因素。清洗距離和清洗速度對清洗效果影響較大，較小清洗距離和較小清洗速度產(chǎn)生的清洗效果更佳。
 

大氣等離子清洗機(jī)相較于真空等離子清洗機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)對比

由于大氣等離子清洗機(jī)無需真空腔體，又能與計(jì)算機(jī)控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化清洗，既擺脫工件幾何尺寸和空間位置的限制，又能實(shí)現(xiàn)有選擇地清洗基體指定表面區(qū)域。對于產(chǎn)量大、需要 in-line 處理、平面型工件及面積較大的工件可以采用大氣等離子清洗機(jī)。大氣等離子清洗機(jī)雖擺脫了真空腔的限制，但其清洗效力較弱，因此對于產(chǎn)品品質(zhì)要求較高、需要使用特殊氣體、產(chǎn)品單價(jià)較高、產(chǎn)品形狀較復(fù)雜(3D)、或需要批量處理的工件，可以采用真空等離子清洗機(jī)。
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