等離子表面處理工藝是一種以等離子體反應(yīng)為基礎(chǔ)的表面加工技術(shù)，它可以有效地改善材料的表面性能和功能。該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
1.等離子體介紹
在等離子態(tài)下，原子或分子失去或獲得一個(gè)或多個(gè)電子，形成了正電離子和自由電子。這些帶電的粒子不僅具有高速度和高溫度，還具有較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。因此，在等離子體環(huán)境下，可以進(jìn)行很多難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)。
2.等離子表面處理的基本原理
等離子表面處理工藝本質(zhì)上是在材料表面產(chǎn)生氣體等離子體，并將等離子體與材料表面發(fā)生作用，從而實(shí)現(xiàn)表面的改性和功能化。等離子體通過(guò)用高頻電場(chǎng)或射頻電場(chǎng)電離氣體形成，然后將其推入靶材濺射工件表面或離子束撞擊，當(dāng)?shù)入x子體與工件表面相互作用時(shí)，會(huì)引起表面反應(yīng)，例如增加表面能量，延長(zhǎng)表面壽命等。
3.等離子表面處理的工藝流程
等離子表面處理的工藝流程主要包括預(yù)處理、干燥、清潔和處理。首先，需要對(duì)工件進(jìn)行預(yù)處理，通常采用化學(xué)法或物理法去除表面油污和雜質(zhì)。其次，需要將工件送入真空室，通過(guò)真空排氣抽取其中的空氣和水分，這可以減小氣體阻力以提高工作效率；然后將氣體注入，同時(shí)加上外加電場(chǎng)，使得氣體產(chǎn)生等離子，從而在被處理材料表面形成較大的束。較大的束可以提供更好的剪切和軋制特性，重新分布自由電子和化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)表面改性。處理完成后，工件還需要進(jìn)行后處理，以保證表面質(zhì)量和手感。
4.等離子表面處理的優(yōu)勢(shì)
等離子表面處理作為一種高技術(shù)表面處理方式，在材料表面改性和功能化方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，包括：
(1) 處理速度快：等離子體在超高溫下能產(chǎn)生完整的反應(yīng)所需時(shí)間，處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)的表面處理方法。
(2) 可精準(zhǔn)控制：等離子表面處理可通過(guò)調(diào)整電場(chǎng)、氣體注入、壓力等參數(shù)對(duì)工作件進(jìn)行合理控制。
(3) 對(duì)特殊材料處理效果高：傳統(tǒng)表面加工技術(shù)往往無(wú)法在硬度、耐磨性和強(qiáng)韌度等特殊材料上產(chǎn)生足夠的效果，而等離子表面處理可以很好地解決這些問(wèn)題。
(4) 低溫且無(wú)污染：等離子表面處理過(guò)程中溫度較低，能有效降低處理時(shí)工件的溫度。此外，當(dāng)它們變成粒子或表面原子后不會(huì)因?yàn)橹斡纬森h(huán)境污染。
5.等離子表面處理的應(yīng)用
由于等離子表面處理加工技術(shù)具有的多種優(yōu)勢(shì)，所以在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如，飛機(jī)零部件、晶體的裂紋快速修復(fù)、單晶切割技術(shù)、汽車(chē)制造等。 近年來(lái)，在醫(yī)療行業(yè)，等離子表面處理也被廣泛應(yīng)用于植入物的制造和修理中。
綜上所述，等離子表面處理技術(shù)是一項(xiàng)有效益、低溫、低污染的新型材料加工技術(shù)。它擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，如精準(zhǔn)控制、作用適應(yīng)范圍廣和流程完整等。未來(lái)，等離子表面處理技術(shù)將會(huì)得到更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。
