|6分钟阅读

如何充分利用您的真空等离子体处理

真空等离子体是许多厂家记录的处理方法。这不仅是因为它是一项经过数十年的实践证明非常有用的传统技术,还因为它在创建需要粘接、涂覆、涂漆或打印的各种几何形状的化学反应表面时特别有效。

医疗设备制造、汽车建筑和航空航天等行业通常会结合不同的材料(例如,复合材料与金属、金属与聚合物、聚合物与其他具有不同化学成分的聚合物,或者甚至皮革到聚合物)。为了使它们恰当地粘合在一起,这些材料的表面的化学成分必须适用于粘合剂(或在某些情况下涂覆,涂料,油墨或涂料)。

许多广泛使用的聚合物非常有化学惰性,如果您将粘附到它们的任何东西,则需要改变这些物质表面的化学成分。这对于医疗装置中使用的许多聚合物尤其如此,因为它们的稳定性,多功能性和先天疏水性,并且可能是它们的抗微生物性质。确保这些材料在建造医疗设备时建立强债券的最佳方法之一是通过血浆处理来工程表面化学来实现。

Whether you’re an automotive OEM with large oven-sized plasma chambers or a medical device manufacturer treating tubing before coating or assembly in a tabletop station, the helpfulness of vacuum plasma needs to be understood and verified so it can be relied upon for your adhesion and cleaning process.

有几个需要密切关注和检查的关键领域,以便充分利用真空等离子体系统。

什么是等离子体治疗和它是如何工作的?

“等离子体”一词指的是电离气体(表面上是物质三种最常见状态:固体、液体和气体之外的第四种状态),它是1927年由诺贝尔奖获得者化学家和工程师引入世界的,欧文朗马尔。Langmuir正在将材料表面的化学操纵力带入制造。他的主要重点是真空现象,直接导致现代真空等离子体技术的出现后,后来用于基本上每个主要制造业的粘结表面。

要了解有关最大化真空等离子体系统的更多信息,请下载我们的电子书了解粘附问题来源:清单:制造商的粘附失效根本原因分析

真空等离子体处理的工作原理是将待修改的部件放在腔室中,通常是放在挂在电极之间的机架和托盘上。然后用真空泵抽真空,然后将工艺气体(通常是氧气、氩气或仅仅是干燥空气)引入腔室。电极之间的电场加速电子撞击其他气体分子。这些撞击会产生更多的自由电子和离子,以及各种其他的激发态和化学反应态。活性气体通过破坏表面前1-5层分子的分子键与表面相互作用。这样可以清除表面的有机杂质。它还会在表面产生化学反应点,从而提高油漆、涂料和粘合剂的附着力。这种处理也被称为低压等离子体,因为腔室的压力通常被拉至2-12毫巴(约为地球大气的千分之二)。在这个压力下,气体分子之间通常只有几毫米的距离。这个距离(称为平均自由路径)对形成真空等离子体很重要:它允许电子加速到足够高的速度,使气体(和表面)分子在碰撞时电离。

真空等离子体仪器与大气压力仪器形成对比。这些装置在流动气流中产生等离子体,该等离子体通过喷嘴朝向待处理的表面引导。这些可能非常方便连续加工,但治疗是视线,类似于媒体爆破或喷涂。另一方面,真空等离子体可以清洁和治疗复杂形状部分的任何位置,使等离子体气体可以扩散到。它类似于将压力垫圈与超声波清洁器进行比较:其中一个更好地用于连续清洁相对简单的部分,另一个是批处理,但进入所有隐藏的角落和缝隙。

重要的是要记住,等离子体所做的清洁并不完全是水浴或手动擦拭所做的清洁。如果表面有某种物质(如油或硅胶),等离子体将与该物质的表面相互作用,而不是操作者希望清洁的表面。如果有超过几个分子层的污染,用真空等离子体清洗可能需要很长时间。只要有足够的能量和时间,等离子体就可以从物体表面清除某些物质,但了解这种能量应该集中在哪里总是至关重要的。当你对表面过度处理时,会使表面挥发,造成无法反弹的损伤。

为了最有效地使用等离子体,您需要确切地了解您的表面看起来像进入治疗以及它看起来像出现的样子:在等离子体清洁之前应通过洗涤剂或溶剂预先清洁污染的表面。

了解血浆处理方式如何运作及其对粘附的影响是控制结果的第一步。但是,更精确地实现,您需要能够在治疗前后测量材料表面的表面清洁度。在他们进入腔室之前获得一个基线,然后在透过治疗后获得清洁和化学反应性的定量阅读,为您提供了彻底的表面变化的照片。

使用低压等离子体以及如何控制它

真空中的等离子体与放置在那里的材料表面的最上面的几个分子层相互作用。这是物理和化学一起帮助制造业,就像他们经常做的那样。这种特殊的科学合作使得这种治疗方法具有很多通用性。

等离子体作为一种清洁工具,可以将有机残留物分解为气相分子,并通过真空泵去除。表面的污染物分子随后被一组具有化学反应的分子所取代。所以这是一个去除污染物的过程,然后对残留的表面分子进行修饰,使其能够附着在涂层或粘合剂上。

等离子体通过使与所处理的材料的化学惰性表面激活有化学惰性的表面来激活表面。这就是大量低能量聚合物(表面不是化学反应性的聚合物)的表面使它们的表面变换成可粘合的东西,而无需调节散装材料本身的独特性质。这些聚合物包括热塑性塑料,如PEEK和聚乙烯,氟聚合物(如聚四氟乙烯和FEP,和许多其他聚合物共同医疗器械产业

由于其化学稳定性,含氟聚合物是用于粘合剂粘合的一些最困难的聚合物,并且称之为英雄措施以破坏其表面上极其强的化学键。一种方法是使用液体钠溶液,但如果气体包括氢气源以及氧气,也可以用真空等离子体进行在室。该方法可以是非常理想的,因为更常见的钠蚀刻替代方案可以是有毒的并且昂贵的(通常需要第三方进行蚀刻)。真空等离子体处理单元通常用于制造设施,成本相对较低。

真空等离子体不仅可以有效地清洁和激活表面,而且也是一种独特有效的方法,可以在表面沉积非常薄的涂层。等离子体可以在室内聚合气体,在被涂层材料的表面建立长链聚合物。这就产生了一种非常坚固和稳定的涂层。

最近的研究也显示出一个消毒和消毒能力使用真空等离子体工艺。血浆表明了对细菌灭活的有希望的结果,一些病毒和孢子孢子。与上述相关的研究正在寻求农业和食品服务行业的食品安全应用。

所有这些过程和改变材料表面的方法都需要不仅被理解而是测量和控制。对于在腔室中改变的化学性质敏感的定量过程控制是可以获得有效的清洁,治疗或涂覆过程的可行数据。

使用表面质量测量设备进行预防性维护

使用表面质量测量设备作为过程控制方法让您知道您的治疗过程有多有效。与所有质量控制方法一样,开发规范,指标和标准创造可预测的结果和更高质量的产品。在治疗前后的表面质量上放置了规范,让您有机会优化表面准备设备。

有许多过程参数需要优化以进行有效的等离子体处理。这些可以包括:

  • 室压力
  • 零件在腔室中的位置
  • 腔室中的零件数量(装载效果)
  • 治疗持续时间
  • 过程气体
  • 流速
  • 能量等级
  • 等离子体频率
  • 处理前的腔室清洁度

最后一个经常被忽视或被忽视。如果未清洁,腔室内的非预期物质可以沉积在表面上。通常,这需要常规擦拭含有醇或有时在涂布后在腔室中纯氧或氧+氟碳(例如CF4)循环。前面的这种维护可以导致脏电极不会放出所需的功率,并且可能不会给出预期的结果。还需要检查和维持室门密封,以确保在腔室中拉动真空的完整性。

There are many applications where plasma use in a vacuum chamber is the ideal method, but with the ever-changing landscape of materials, the versatility of the plasma units and the highly technical parameters that need to be dialed in, it’s crucial to have a way of ensuring that this technology is being used optimally every time. A quantitative data-driven specification needs to be developed for the materials according to its innate features and desired outcomes, as well as for the plasma unit itself, so cleanliness can be maintained all around.

有关如何构建达到最高水平的疗效和效率的治疗,涂层或粘附过程的更多信息,请将我们的电子书从产品开发到生产,以具有新的平滑度。干扰粘附和清洁度的化学污染物的来源并不总是来自您期望的地方。使用我们的指南发现如何使用您的治疗设备做建造的内容并弥合研发与生产之间的差距。立即下载电子书:如何将流程设计简化为医疗设备的生产。

如何将流程设计简化为医疗设备的生产

发表评论