大氣壓等離子清洗機作為一種材料表面清潔和改性的設(shè)備，其研究和應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，能夠有效清除材料表面的有機污染物、油漆層或疏松氧化層，同時，能夠優(yōu)化材料界面處的物理、化學(xué)性能，并且不會對基底材料的結(jié)構(gòu)和性能造成影響。
鋁合金具有密度低、力學(xué)性能好、抗腐蝕性能優(yōu)良等特點，在航空航天、航海、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域廣泛使用。但鋁合金在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的油污、表面氧化層會對其結(jié)構(gòu)性能與使用性能造成影響，同時，一些需要重新噴涂漆層的鋁合金器件，其表面的舊油漆層也會影響二次涂漆，所以，需要對這些鋁合金表面的污染物、舊漆層等進行清除。目前，傳統(tǒng)的處理方法主要有化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)、機械處理（打磨、噴砂、高壓水射流）、激光處理等，但運用這些方法在除去表面污染物、舊漆層的同時，會導(dǎo)致鋁合金表面形貌、力學(xué)性能等發(fā)生改變。此外，這些處理方法還存在環(huán)境污染、廢液廢氣處理成本增加、工藝過程復(fù)雜等缺點，因此，需要選擇合理的清洗方式，在盡可能減少對基板材料損傷的同時，又能節(jié)約能源、保護環(huán)境。
近年來，等離子體清洗技術(shù)以其高效環(huán)保且不影響被處理物性能等特點，被廣泛應(yīng)用于材料處理、生物醫(yī)療等方面。其中，大氣壓等離子清洗技術(shù)在鋁合金表面的清洗、改性等方面的研究應(yīng)用越來越多。
大氣壓等離子體清洗技術(shù)
大氣壓等離子體
等離子體是物質(zhì)的一種存在狀態(tài)，是除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之外的物質(zhì)第四態(tài)。等離子體中主要有電子、原子、分子、原子團（自由基）等，物質(zhì)在總體上仍保持電中性狀態(tài)。等離子體按照不同的方式有不同的分類。根據(jù)溫度可分為兩類，一類是高溫等離子體，熱力學(xué)溫度在106~108K（1K=273.15+1℃），如太陽、受控?zé)岷司圩儯涣硪活愂?b>低溫等離子體，又可分為熱等離子體和冷等離子體。熱等離子體的熱力學(xué)溫度為103~105K，如高頻放電、燃燒等；冷等離子體的熱力學(xué)溫度為102~105K，如電暈放電、介質(zhì)阻擋放電等。
大氣壓等離子體即在大氣壓下產(chǎn)生的等離子體，是一種處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)的冷等離子體，產(chǎn)生方式有很多，比如介質(zhì)阻擋放電、電暈放電等。廣泛用于鋁合金表面清洗的常壓等離子體清洗方式為射流式等離子體，該方法一般是電源與陽極連接，噴頭作為陰極，通入壓縮氣體，通過高壓擊穿，激發(fā)氣體產(chǎn)生等離子體。
通常來說，等離子清洗過程中通入的工作氣體主要有氧氣、氮氣、氬氣及其混合氣體、空氣等，可根據(jù)清洗物的性質(zhì)選擇合適的氣體。其中，空氣中同時含有活潑氣體（氧氣）及不活潑氣體（氮氣），且獲取方便，成本更低，是目前研究和使用最廣泛的常壓等離子體工作介質(zhì)。
等離子清洗機理
大氣壓等離子體清洗主要是通過等離子體與材料表面油污、氧化層等產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)作用，利用其中含有的活性粒子和高能射線，與表面有機污染物發(fā)生反應(yīng)、與氧化層等碰撞形成小分子物質(zhì)，加之壓縮氣流的物理吹拂作用，使污染物從材料表面移除，達到清潔效果。
當工作介質(zhì)為壓縮空氣時，在單一成分的有機油污清洗中，等離子體中的激發(fā)態(tài)活性氧原子起主要作用，是氧分子經(jīng)高能電子的碰撞分解而來的，與有機污染物反應(yīng)如下：
CxHyOz+O*→H2O+CO2+CO
大氣壓等離子清洗機鋁合金清洗應(yīng)用
目前，大氣壓等離子體清洗在鋁合金表面的研究應(yīng)用主要有兩大方面：一方面，是對鋁合金基板進行表面活化改性；另一方面，是對鋁合金表面進行清洗，除去表面的油污、舊漆層等。
大氣壓等離子清洗鋁合金
鋁合金表面污染物的去除
在等離子清洗過程中，等離子體作用于有機物中的C—H鍵，使油污分解，而生成的C—OH、C＝O等提升了鋁合金表面的親水性。
鋁合金表面活化改性
經(jīng)過等離子清洗后鋁合金表面C元素減少，O、N元素增加，等離子體將鋁合金表面的有機物去除，電離產(chǎn)生的氧自由基導(dǎo)致其親水性提升。經(jīng)等離子體處理后的鋁合金表面的潤濕性和黏附性更好。
大氣壓等離子清洗機可以用于各種材料的表面清潔與改性，通過使用不同種類的工作氣體，也可以達到不同的清洗效果。等離子清洗鋁合金表面可以有效去除油污等有機污染物，并能提升其表面親水性能，使其粘附性能更好。
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