应用原理-上海茂虹等离子技术有限公司

01低温等离子体技术应用背景

近年来，由于工业上广泛采用了高分子新材料和粘结新工艺,因此出现了材料之间粘结不牢问题。为了解决这一问题，一些厂商尝试通过提高胶黏剂的附着力方法或者通过火焰、化学溶剂腐蚀方式来提高材料表面附着力这些方法来解决这一难题。但是这些技术的使用不仅未取得良好的效果，而且还带来了设备故障和环保等新的问题。为此低温等离子体表面处理技术应运而生，这一技术为客户提供了一种更安全、节能、环保表面处理解决方案，全面解决材料之间粘结不牢问题。目前，低温等离子体技术已在材料、微电子、化工、机械及环保等众多学科领域中得到较广泛地应用，并已初步形成一个崭新的等离子体工业
02低温等离子体分类
等离子体目前主要按等离子体火焰的温度来分类：
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  超高温等离子体：温度相当于108~109 K完全电离的等离子体火焰。主要应用范围为受控热核聚变
- 02
  高温等离子体：温度为几千度的等离子体火焰。等离子体中的电子温度和离子温度均达到几千度，因此等离子体总体温度为几千度。目前电弧等离子体焊机所产生的等离子体火焰为高温等离子体火焰，目前主要应用范围为等离子金属喷涂、切割和焊接等。
- 03
  低温等离子体：温度为90~200度左右等离子体火焰。由于等离子体中电子温度很高，但离子和原子温度较低，且电子由于质量过于微小，能量传递效率极低，因此等离子体火焰温度低。如低温等离子体表面处理设备产生的等离子体火焰为低温火焰，目前主要应用范围为材料表面处理、表面活化、清洗等。
03低温等离子体产生原理和材料表面改性原理

目前一般采用电离空气的方式来获得等离子体。即给气体施加一个交变电场，气体在电场提供的能量下由气态转变为等离子状态。由于等离子体具有1-10eV的高能粒子和大量的活性组分的性质。当其高能粒子和活性组分粒子与其它分子撞击时，能够与材料表面发生物理和化学反应，从而实现清洁、改性、活化等目的。使材料表面的附着力大大提升。
04低温等离子体处理优点
与传统表面处理工艺相比，低温等离子技术对材料表面处理的优点包括：
- 不会改变被处理材料基体固有性能，改性的作用仅仅发生在其表面，约几十个纳米深度；
- 全程干燥和实时在线处理工艺，无需化学溶解剂和水，不产生污染，节约能源、环保高效；
- 可处理对象范围广、效果好，如金属、陶瓷、硅材料、玻璃、高分子材料等均有良好的处理效果；
- 工艺简单、操作方便、生产可控性强、产品一致性好
- 健康环保，对操作人员身体无伤害
05材料表面处理效果常用测定方法

在工业性实践中，材料表面能的测定是通过达因笔或达因液来进行测定。即用已知不同表面能量达因笔或达因液在拟测的材料上刷上约100mm长的墨条，并观察其90%以上的墨条边在2秒钟内是否发生收缩并形成墨滴，如有，则换低一级表面能的墨再刷墨条，进行同样的观察，直至不收缩和出现墨滴，此测试墨的表面能即相对应为该材料的表面能。目前测定手段的测定表面能最高达因值为72达因。但如果材料表面处理后得附着力能达到50达因以上的，在不改变胶黏剂的情况下，就能取得较好的粘结效果了。

左图为达因液测试结果说明：

标识1为处理达到要求。达因液在材料表面连续均匀的分布，有没网状或断续分布。材料的表面张力是在或高于达因液的达因水平之上；

标识2为处理没有达到要求。达因液在材料表面呈现断续的分布，材料的表面张力远低于达因液的达因水平；

标识3为达因液在材料表面有部分网状分布或边缘有部分收缩，材料表面张力则略低于达因液的水平。
06低温等离子处理前后效果对比图

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