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氫、氮、氧、氬和氦氣體在等離子清洗中的作用及氣體選配

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-04-25

等離子清洗簡稱干法清洗，是設(shè)備利用射頻等離子源的激發(fā)，使工藝氣體激發(fā)成為離子態(tài)，期間會產(chǎn)生多種活性組分，一部分活性粒子轟擊在被清洗表面進(jìn)行物理清洗，另一部分活性粒子與被清洗表面接觸發(fā)生復(fù)雜的理化反應(yīng)，通過真空泵將反應(yīng)產(chǎn)生的污染物排走，達(dá)到清洗效果。通過等離子清洗可以有效清除被清洗表面污染物與清洗材質(zhì)表面的污染物、改善表面狀態(tài)、增加材料的粘附性能、提高材料表面的浸潤性能。

在清洗物體前首先要對清洗的物體和污物進(jìn)行分析，然后進(jìn)行氣體的選配。依據(jù)等離子的作用原理可將選配氣體分為兩類，一類是氫氣和氧氣等反應(yīng)性氣體，其中氫氣主要應(yīng)用于清洗金屬表面的氧化物，發(fā)生還原反應(yīng)。氧氣主要應(yīng)用于清洗物體表面的有機物，發(fā)生氧化反應(yīng)。另一類是氬氣、氦氣和氮氣等非反應(yīng)性氣體，氮等離子處理能提高材料的硬度和耐磨性。氬氣和氦氣性質(zhì)穩(wěn)定，并且放電電壓低（氬原子的電離能E為15.57eV）易形成亞穩(wěn)態(tài)的原子，一方面利用其高能粒子的物理作用清洗易被氧化或還原的物件,Ar+轟擊污物形成揮發(fā)性污物被真空泵抽走，避免了表面材料發(fā)生反應(yīng)；另一方面利用氬氣易形成亞穩(wěn)態(tài)的原子，再與氧氣氫氣分子碰撞時發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)換和再結(jié)合，形成氧氫活性原子作用于物體表面。它降低了電離和活化氧氫的電壓和能量，使得產(chǎn)生活性粒子更多更容易，反應(yīng)過程如下：

Ar*+X→Ar+X2*
e+X2*→e+X+X*

氫氣、氧氣、氬氣三種氣體等離子清洗三種原理

對于不同類型表面常用的氣體選配方法見表1。

表1不同類型表面常用氣體選配方法

在清洗表面氧化物時用純氫雖然效率高，但這里主要考慮放電的穩(wěn)定性和安全，在應(yīng)用時選用氬氫混合較為合適，另外對于材料易氧化或易還原的材料也可以采用顛倒氧氣和氬氫氣體的清洗順序來達(dá)到清洗徹底的目的。

在等離子清洗中，一般可將活化氣體分為兩類：一類為由惰性氣體產(chǎn)生的等離子體（如Ar，N等）；另一類為由反應(yīng)性氣體產(chǎn)生的等離子體（如O，H，氟氣體等）。正確的工藝氣體選擇是等離子清洗成功的第一步，只有了解了各種等離子清洗工藝氣體的作用才能知道氣體該如何選配。