等離子清洗的應用，起源于20世紀初，隨著高科技產業的快速發展，其應用越來越廣，目前已在眾多高科技領域中，居于關鍵技術的地位。等離子清洗技術對產業經濟和人類文明影響zui大，首推電子資訊工業，尤其是半導體業與光電工業。

等離子清洗已應用于各種電子元件的制造，可以確信，沒有等離子清洗技術，就沒有今日這么發達的電子、資訊和通訊產業。此外，等離子清洗技術也應用在光學工業、機械與航天工業、高分子工業、污染防治工業和量測工業上，而且是產品提升的關鍵技術，比如說光學元件的鍍膜、延長模具或加工工具壽命的抗磨耗層，復合材料的中間層、織布或隱性鏡片的表面處理、微感測器的制造，超微機械的加工技術、人工關節、骨骼或心臟瓣膜的抗摩耗層等皆需等離子技術的進步，才能開發完成。

等離子技術是一新興的領域，該領域結合等離子物理、等離子化學和氣固相界面的化學反應，此為典型的高科技產業，需跨多種領域，包括化工、材料和電機，因此將極具挑戰性，也充滿機會，由于半導體和光電材料在未來得快速成長，此方面應用需求將越來越大。

等離子體清洗的機理

1、什么是等離子體

等離子體是物質的一種存在狀態，通常物質以固態、液態、氣態3種狀態存在，但在一些特殊的情況下可以以第四種狀態存在，如太陽表面的物質和地球大氣中電離層中的物質。這類物質所處的狀態稱為等離子體狀態，又稱為物質的第四態。

等離子體中存在下列物質:處于高速運動狀態的電子;處于激活狀態的中性原子、分子、原子團(自由基);離子化的原子、分子;分子解離反應過程中生成的紫外線;未反應的分子、原子等，但物質在總體上仍保持電中性狀態。

2、等離子體的產生

在清洗工藝中應用的等離子體，一般都采用人工方法獲得。

最早是在1927年，當水銀蒸氣在高壓電場中的放電時由科研人員發現等離子體。后來發現通過多種形式，如電弧放電、輝光放電、激光、火焰或者沖擊波等，都可以使處于低氣壓狀態的氣體物質轉變成等離子體狀態。如在高頻電場中處于低氣壓狀態的氧氣、氮氣、甲烷、水蒸氣等氣體分子在輝光放電的情況下，可以分解出加速運動的原子和分子，這樣產生的電子和解離成點有正、負電荷的原子和分子。

這樣產生的電子在電場中加速時會獲得高能量，并與周圍的分子或原子發生碰撞，結果使分子和原子中又激發出電子，而本身又處于激發狀態或離子狀態，這時物質存在的狀態即為等離子體狀態。

3、等離子體清洗的機理

由于等離子體中的電子、離子和自由基等活性粒子的存在，其本身很容易與固體表面發生反應。等離子體清洗主要是依靠等離子體中活性粒子的“活化作用”達到去除物體表面污漬的目的。

就反應機理來看，等離子體清洗通常包括以下過程:無機氣體被激發為等離子態;氣相物質被吸附在固體表面;被吸附基團與固體表面分子反應生成產物分子;產物分子解析形成氣相;反應殘余物脫離表面。

等離子體清洗技術的最大特點是不分處理對象的基材類型，均可進行處理，對金屬、半導體、氧化物和大多數高分子材料，如聚丙烯、聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烷、環氧、甚至聚四氟乙烯等都能很好地處理，并可實現整體和局部以及復雜結構的清洗。

等離子體清洗還具有以下幾個特點:容易采用數控技術，自動化程度高;具有高精度的控制裝置，時間控制的精度很高;正確的等離子體清洗不會在表面產生損傷層，表面質量得到保證;由于是在真空中進行，不污染環境，保證清洗表面不被二次污染。

4、反應類型分類

等離子體與固體表面發生反應可以分為物理反應(離子轟擊)和化學反應。

物理反應機制是活性粒子轟擊待清洗表面，使污染物脫離表面zui終被真空泵吸走;化學反應機制是各種活性的粒子和污染物反應生成易揮發性的物質，再由真空泵吸走揮發性的物質。

以物理反應為主的等離子體清洗，其優點在于本身不發生化學反應，清潔表面不會留下任何的氧化物，可以保持被清洗物的化學純凈性;缺點就是對表面產生了很大的損害，會產生很大的熱效應，對被清洗表面的各種不同物質選擇性差，腐蝕速度較低。

以化學反應為主的等離子體清洗的優點是清洗速度較高、選擇性好、對清除有機污染物比較有效，缺點是會在表面產生氧化物。和物理反應相比較，化學反應的缺點不易克服。

并且兩種反應機制對表面微觀形貌造成的影響有顯著不同，物理反應能夠使表面在分子級范圍內變得更加“粗糙”，從而改變表面的粘接特性。

還有一種等離子體清洗是表面反應機制中物理反應和化學反應都起重要作用，即反應離子腐蝕或反應離子束腐蝕，兩種清洗可以互相促進，離子轟擊使被清洗表面產生損傷削弱其化學鍵或者形成原子態，容易吸收反應劑，離子碰撞使被清洗物加熱，使之更容易產生反應;其效果是既有較好的選擇性、清洗率、均勻性，又有較好的方向性。

典型的等離子體物理清洗工藝是氬氣等離子體清洗。氬氣本身是惰性氣體，等離子體的氬氣不和表面發生反應，而是通過離子轟擊使表面清潔。典型的等離子體化學清洗工藝是氧氣等離子體清洗。通過等離子體產生的氧自由基非?；顫姡菀着c碳氫化合物發生反應，產生二氧化碳、一氧化碳和水等易揮發物，從而去除表面的污染物。

? 5、等離子清洗常見應用

在橡塑行業

我們在工業應用中發現一些橡膠塑料件在進行表面連接的時候會出現粘接困難的問題，這是因為聚丙烯、PTFE等橡膠塑料材料是沒有極性的，這些材料在未經過表面處理的狀態下進行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至無法進行。有些工藝用一些化學藥劑對這些橡塑表面進行處理，這樣能改變材料的粘接效果，但這種方法不易掌握，化學藥劑本身具有毒性，操作非常麻煩，成本也較高，而且化學藥劑對橡塑材料原有的優良性能也有影響。利用等離子技術對這些材料進行表面處理，在高速高能量的等離子體的轟擊下，這些材料結構表面得以最大化，同時在材料表面形成一個活性層，這樣橡膠、塑料就能夠進行印刷、粘合、涂覆等操作。應用等離子技術對橡塑表面處理，其操作簡單，處理前后沒有有害物質產生，處理效果好，效率高，運行成本低。

在汽車行業

1.點火線圈

隨著汽車行業的發展，其各方面性能要求越來越高。點火線圈有提升動力，最明顯的效果是提升行駛時的中低速扭距;消除積碳，更好的保護發動機，延長發動機的壽命;減少或消除發動機的共振;燃油充分燃燒，減少排放等諸多功能。要使點火線圈充分發揮它的作用，其質量、可靠度、使用壽命等要求必須達到標準，但是點火線圈生產工藝尚存在很大的問題——點火線圈骨架外澆注環氧樹脂后，由于骨架在出模具前表面含大量的揮發性油污，導致骨架與環氧樹脂結合面粘合不牢靠，成品使用中，點火瞬間溫度升高，會在結合面微小的縫隙中產生氣泡，損壞點火線圈，嚴重的還會發生爆炸現象。點火線圈骨架使用等離子處理后，不僅可去除表面的難揮發性油污，而且可大大提高骨架表面活性，即能提高骨架與環氧樹脂的粘合強度，避免產生氣泡，同時可提高繞線后漆包線與骨架觸點的焊接強度。這樣一來點火線圈在生產過程中各方面性能得到明顯改善，提高了可靠度和使用壽命。

2.發動機油封片

發動機曲軸油封起防止發動機機油從發動機中滲漏和防止異物進入發動機內部的作用。曲軸油封是發動機的零件之一,在高溫下與機油相接觸，因此需要采用耐熱性和耐油性優良的材料。高檔轎車普遍使用聚四氟乙烯材料，隨著汽車性能要求的不斷提高，越來越多的廠家也已逐步使用該材料，其應用前景非常廣泛。聚四氟乙烯材料各方面性能優異，耐高溫，耐腐蝕、不粘、自潤滑、優良的介電性能、很低的摩擦系數，但未經處理的PTFE材料表面活性差，其一端與金屬之間的粘接非常困難，產品無法滿足質量要求。為了解決這一技術上的難題，就要設法改變PTFE(聚四氟乙烯)與金屬粘接的表面性能，而不能影響另一面的性能。工業中用萊鈉溶液處理雖然能在一定程度上提高粘接效果，但是卻改變了原有PTFE的性能。經實驗證明，用等離子體轟擊需粘接的PTFE表面后，其表面活性明顯增強，與金屬之間的粘接牢固可靠，滿足了工藝的要求，而另一面保持原有的性能，其應用也越來越被廣泛認同。

3.汽車行業其他方面的應用

隨著經濟的發展，消費者對汽車的性能要求越來越高，如汽車的外觀、操作舒適性可靠性、使用耐久性等要求也不斷提高。為了滿足消費者的要求，各汽車廠家在生產汽車時更注重細節方面的優化改進，如進行(1)儀表板在柔性聚氨酯(PU)涂覆前處理(2)控制面板在粘合前處理(3)內部PP零件植縟前處理(4)汽車門窗密封件的處理以前未經任何處理儀表盤或控制面板涂覆效果非常差，不耐磨，容易掉漆等現象，用化學方法處理雖然能改變涂覆的效果，但同時也改變了儀表盤等基材的性能，使得其強度有所降低。很多廠家已經使用等離子技術來處理這些基材，通過等離子體轟擊，材料表面微觀層面活性增強，能明顯改善涂覆效果。根據實驗得知，用等離子清洗機處理不同材料需要選用不同工藝參數，才能達到更好的活化效果。

在電子行業

1.硬盤塑料件

科學的發展，技術的不斷進步，電腦硬盤的各項性能也不斷提高，其容量越來越大，碟片數量隨之增多，轉速也高達7200轉/分，這對硬盤結構的要求也越來越高，硬盤內部部件之間連接效果直接影響硬盤的穩定性、工作可靠性、使用壽命，這些因素直接關系到數據的安全性。為了確保硬盤的質量，知名硬盤生產廠家對內部塑料件在粘接前均進行各種處理，應用較多的是等離子處理技術，使用該技術能有效清潔塑料件表面油污，并能增加其表面活性，即能提高硬盤部件的粘接效果。實驗表明，硬盤中使用等離子處理過的塑料件在使用過程中持續穩定運行時間顯著增加，可靠性及抗碰撞性能有明顯的改善。

2.耳機聽筒

耳機中的線圈在信號電流的驅動下帶動振膜不停的振動，線圈和振膜以及振膜與耳機殼體之間的粘接效果直接影響耳機的聲音效果和使用壽命，如果它們之間出現脫落就會產生破音，嚴重影響耳機的音效和壽命。振膜的厚度非常薄，要提高其粘接效果，使用化學方法處理，直接影響振膜的材質，從而影響音效。眾多廠家正準備使用新技術來對振膜進行處理，等離子處理就是其中之一，該技術能有效提高粘接效果，滿足需求，且不改變振膜的材質。經實驗，用等離子清洗機處理生產的耳機，各部分之間的粘接效果明顯改善，在長時間高音測試下也不會有破音等現象發生，使用壽命也有很大的提高。

3.手機外殼

手機的種類繁多，外觀更是多彩多樣，其顏色鮮艷，Logo醒目，但使用手機的人都知道，手機在使用一段時間后，其外殼容易掉漆，甚至Logo也變得模糊不清，嚴重影響手機的外觀形象。知名手機品牌廠家為了尋找解決這些問題的方法，曾使用化學藥劑對手機塑料外殼進行處理，其印刷粘接的效果有所改善，但這是降低手機外殼的硬度為代價，為了尋求更好的解決方案，等離子技術脫穎而出。等離子表面處理技術不僅可以清洗外殼在注塑時留下的油污，更能最大程度的活化塑料外殼表面，增強其印刷、涂覆等粘接效果，使得外殼上涂層與基體之間非常牢固地連接，涂覆效果非常均勻，外觀更加亮麗，并且耐磨性大大增強，長時間使用也不會出現磨漆現象 。

在國防行業

1.航空航天電連接器

電連接器中的絕緣體與封線體之間的粘接效果一直影響著國產電連接器的發展，尤其在航空航天中對電連接器的要求更苛刻，未經表面處理的絕緣體與封線體之間的粘接效果非常差，即使使用專用配方的膠，其粘接效果也達不到要求;另外，如果絕緣體和封線體之間粘接不緊密，就可能會產生漏電，使得電連接器的耐壓值提不上去。國內指定生產航空電連接器的廠家，經過技術研究攻關，正逐步應用推廣等離子清洗技術清洗連接件表面，通過等離子清洗，不僅能去除表面油污，而且可增強其表面活性，這樣在粘接時，在連接件上涂膠非常容易且非常的均勻，使得粘接效果明顯改善。經國內多個生產大廠使用測試，用等離子處理后的電連接器，其抗拉能力成數倍增加，耐壓值有顯著提高。

2.凱夫拉處理

凱夫拉材料是一種芳綸復合材料，這種新型材料密度低、強度高、韌性好、耐高溫、易于加工和成型，而受到人們的重視。由于“凱夫拉”材料堅韌耐磨、剛柔相濟，具有刀搶不入的特殊本領，在軍事上被稱之為“裝甲衛士”。凱夫拉成型后需要與其他部件進行粘接，但該材料是疏水材料，不易涂膠，要獲得好的粘接效果需要對其進行表面處理，主要運用等離子對其進行表面活化處理。處理過的凱夫拉表面活性增強，粘接效果有明顯的改善，通過等離子處理工藝參數的不斷優化，其效果會進一步提高，應用的范圍也越來越廣。

在紡織纖維行業

無紡布的優越性能使其應用范圍非常廣泛，在醫療衛生、家庭裝飾、服裝、工業、農業中均有應用。根據不同需要，無紡布在生產制作過程中要在表面進行阻燃處理、燒毛處理、潑水處理、止滑處理、抗靜電處理、涂層處理、抗菌防臭處理、印花處理、無紡布與各種紡織品的針刺復合處理，以及無紡布與各種材料(塑料、膠膜、紡織品等)粘合等，為了達到非常好的印花、粘合等效果，需要對無紡布基體進行表面處理。等離子卷筒型清洗機是專門用于無紡布電纜等細長件的表面處理，該機處理效果好、效率高，適合大批量生產加工。

塑料、玻璃和陶瓷的表面活化和清潔?

塑料、玻璃、陶瓷與聚丙烯、PTFE一樣是沒有極性的，因此這些材料在印刷、粘合、涂覆前要進行處理。同時，玻璃和陶瓷表面的輕微金屬污染也可以用等離子方法清潔。等離子處理與灼燒處理相比不會損害樣品。同時還可以十分均勻地處理整個表面，不會產生有毒煙氣，中空和帶縫隙的樣品也可以處理。?

經濟的發展，人們的生活水平不斷提高，對消費品的質量要求也越來越高，等離子清洗技術隨之逐步進入生活消費品生產行業中；另外，科技的不斷發展，各種技術問題的不斷提出，新材料的不斷涌現，越來越多的科研機構已認識到等離子技術的重要性，并投入大量資金進行技術攻關，等離子技術在其中發揮了非常大的作用。我們深信等離子技術應用范圍會越來越廣；技術的成熟，成本的降低，其應用會更加普及