Oct. 25, 2023
等離子體是通過(guò)電離氣體產(chǎn)生的中性離子、電子、光子組成的活性物質(zhì),能夠誘導(dǎo)不同物理現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)。等離子體是第四種物質(zhì)狀態(tài),在實(shí)驗(yàn)室條件下可以通過(guò)將外部能量源施加到中性氣體中產(chǎn)生,即氣體變得導(dǎo)電。在等離子體形成過(guò)程中,產(chǎn)生大量的離子和電子,正粒子和負(fù)粒子之間的總體比例使得產(chǎn)生的等離子體被認(rèn)為是中性的。根據(jù)電子與離子是否處于熱平衡狀態(tài),等離子體可分為熱等離子體和非熱等離子體,熱等離子體是電子與離子處于相同溫度的等離子體,需要較長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到熱平衡。另一方面,非熱等離子體,也稱(chēng)為低溫等離子體,其特征在于電子的溫度高于接近室溫。
等離子表面處理機(jī)所運(yùn)用的就是低溫等離子技術(shù),其處理溫度接近室溫。一般來(lái)說(shuō)等離子表面處理機(jī)根據(jù)產(chǎn)生等離子體的氣壓不同,分為常壓和真空兩大類(lèi)。其中真空等離子表面處理機(jī)的溫度范圍一般在30-100℃之間,常壓等離子表面處理機(jī)的溫度范圍在60-200℃的范圍之間。
等離子表面處理機(jī)的溫度并不是一成不變,會(huì)隨著工藝參數(shù)的變化而變化,下面是關(guān)于影響等離子表面處理機(jī)溫度的關(guān)鍵因素。
常壓等離子表面處理機(jī)的處理溫度影響因素
等離子體產(chǎn)生的本質(zhì)來(lái)自電子被電場(chǎng)或磁場(chǎng)激發(fā)出原子核外層,并伴隨大量的熱量產(chǎn)生,在作用于高分子材料表面改性的同時(shí),其熱效應(yīng)同樣不可忽視。通過(guò)紅外測(cè)溫儀測(cè)試了等離子體氣流作用至材料表面時(shí)的恒定溫度,并將此溫度作為等離子體氣流的溫度。等離子體氣流溫度與工作距離、氣壓的關(guān)系如圖1所示。隨氣流氣壓升高,等離子體氣流溫度降低。根據(jù)帕邢定律,氣壓升高后氣體的擊穿電壓增大,而等離子體設(shè)備輸入電壓恒定,故產(chǎn)生的等離子體量減少,等離子體濃度降低,因而溫度降低。另外,隨工作距離增大,等離子體氣流溫度降低。等離子體流中的各種成分在向樣板傳輸過(guò)程中會(huì)不斷劇烈運(yùn)動(dòng),彼此碰撞而導(dǎo)致電子與離子重新結(jié)合,等離子體濃度降低,進(jìn)而溫度降低。
圖1等離子表面處理氣流溫度與工作距離以及氣壓的關(guān)系
除此之外常壓等離子表面處理機(jī)的處理溫度,還與處理速度有關(guān),處理速度越快,表面的溫度相對(duì)就會(huì)越低。
真空式等離子表面處理機(jī)的溫度影響因素
在等離子表面處理過(guò)程中,被處理件在離子的物理轟擊作用下,溫度會(huì)逐漸升高,溫度通常與射頻功率、頻率、充氣速率和處理時(shí)間等相關(guān)。
處理時(shí)間
隨著處理時(shí)間的增加,處理溫度會(huì)有所增加,隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),之后溫度穩(wěn)定在這個(gè)水平不再升高。
下圖2為等離子表面處理時(shí)間與溫度的關(guān)系
處理功率
連續(xù)的高功率等離子體處理會(huì)產(chǎn)生一定的熱效應(yīng),從而增加設(shè)備的處理溫度。
了解等離子表面處理機(jī)的溫度,對(duì)于客戶判斷自己的材料是否適合等離子處理有一定的幫助,因?yàn)橛行┎牧咸幚頊囟冗^(guò)高會(huì)變形變色熱損傷,導(dǎo)致工件廢件。不同溫度下的處理效果也不盡相同,有些材料溫度高處理效果反而越好。等離子表面處理機(jī)的溫度也是影響處理效果的一個(gè)重要參數(shù),等離子表面處理機(jī)也可以通過(guò)加溫,和降溫來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。
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