大气压等离子清洗机铝合金表面清洗去除油污提高亲水性能

大气压等离子清洗机作为一种材料表面清洁和改性的设备，其研究和应用已经非常广泛，能够有效清除材料表面的有机污染物、油漆层或疏松氧化层，同时，能够优化材料界面处的物理、化学性能，并且不会对基底材料的结构和性能造成影响。铝合金具有密度低、力学性能好、抗腐蚀性能优良等特点，在航空航天、航海、交通运输等领域广泛使用。但铝合金在生产过程中产生的油污、表面氧化层会对其结构性能与使用性能造成影响，同时，一些需要重新喷涂漆层的铝合金器件，其表面的旧油漆层也会影响二次涂漆，所以，需要对这些铝合金表面的污染物、旧漆层等进行清除。目前，传统的处理方法主要有化学物质反应、机械处理（打磨、喷砂、高压水射流）、激光处理等，但运用这些方法在除去表面污染物、旧漆层的同时，会导致铝合金表面形貌、力学性能等发生改变。此外，这些处理方法还存在环境污染、废液废气处理成本增加、工艺过程复杂等缺点，因此，需要选择合理的清洗方式，在尽可能减少对基板材料损伤的同时，又能节约能源、保护环境。
近年来，等离子体清洗技术以其高效环保且不影响被处理物性能等特点，被广泛应用于材料处理、生物医疗等方面。其中，大气压等离子清洗技术在铝合金表面的清洗、改性等方面的研究应用越来越多。
大气压等离子体清洗技术
大气压等离子体
等离子体是物质的一种存在状态，是除了固态、液态、气态之外的物质第四态。等离子体中主要有电子、原子、分子、原子团（自由基）等，物质在总体上仍保持电中性状态。等离子体按照不同的方式有不同的分类。根据温度可分为两类，一类是高温等离子体，热力学温度在106~108K（1K=273.15+1℃），如太阳、受控热核聚变；另一类是低温等离子体，又可分为热等离子体和冷等离子体。热等离子体的热力学温度为103~105K，如高频放电、燃烧等；冷等离子体的热力学温度为102~105K，如电晕放电、介质阻挡放电等。
大气压等离子体即在大气压下产生的等离子体，是一种处于非热力学平衡状态的冷等离子体，产生方式有很多，比如介质阻挡放电、电晕放电等。广泛用于铝合金表面清洗的常压等离子体清洗方式为射流式等离子体，该方法一般是电源与阳极连接，喷头作为阴极，通入压缩气体，通过高压击穿，激发气体产生等离子体。
通常来说，等离子清洗过程中通入的工作气体主要有氧气、氮气、氩气及其混合气体、空气等，可根据清洗物的性质选择合适的气体。其中，空气中同时含有活泼气体（氧气）及不活泼气体（氮气），且获取方便，成本更低，是目前研究和使用最广泛的常压等离子体工作介质。
等离子清洗机理
大气压等离子体清洗主要是通过等离子体与材料表面油污、氧化层等产生的一系列物理、化学作用，利用其中含有的活性粒子和高能射线，与表面有机污染物发生反应、与氧化层等碰撞形成小分子物质，加之压缩气流的物理吹拂作用，使污染物从材料表面移除，达到清洁效果。
当工作介质为压缩空气时，在单一成分的有机油污清洗中，等离子体中的激发态活性氧原子起主要作用，是氧分子经高能电子的碰撞分解而来的，与有机污染物反应如下：CxHyOz+O*→H2O+CO2+CO
大气压等离子清洗机铝合金清洗应用
目前，大气压等离子体清洗在铝合金表面的研究应用主要有两大方面：一方面，是对铝合金基板进行表面活化改性；另一方面，是对铝合金表面进行清洗，除去表面的油污、旧漆层等。
大气压等离子清洗铝合金
铝合金表面污染物的去除
在等离子清洗过程中，等离子体作用于有机物中的C—H键，使油污分解，而生成的C—OH、C＝O等提升了铝合金表面的亲水性。
铝合金表面活化改性
经过等离子清洗后铝合金表面C元素减少，O、N元素增加，等离子体将铝合金表面的有机物去除，电离产生的氧自由基导致其亲水性提升。经等离子体处理后的铝合金表面的润湿性和黏附性更好。
大气压等离子清洗机可以用于各种材料的表面清洁与改性，通过使用不同种类的工作气体，也可以达到不同的清洗效果。等离子清洗铝合金表面可以有效去除油污等有机污染物，并能提升其表面亲水性能，使其粘附性能更好。24397