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不锈钢等离子表面处理

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-04-03
等离子体清洗技术已经在电子、纺织、塑料、航空、医疗以及汽车行业等领域得到了广泛应用,并取得了引人瞩目的效果。此技术不同于高能耗、高污染的湿法化学清洗工艺,它的无污染干式清洗特点已受广泛认可。作为一种快速发展并日趋成熟的应用技术,其在冶金行业,特别是针对钢铁产品的研究正在不断深入。
 
等离子体表面处理属于气固相干式反应体系,具有不引入其他物质、不污染环境、能够有效地改善聚合物表面的亲水和疏水性能、大幅度提高金属-金属、金属-聚合物之间的结合牢固度等优点,因而被广泛用于金属表面的涂装、防腐等领域。N2、O2等反应性气体的等离子体可在316L不锈钢材料表面形成亲水基团,改善材料的润湿性能。
不锈钢等离子表面处理前后表面能对比
不锈钢等离子表面处理前后表面能对比
 
材料表面的润湿性直接取决于其表面自由能,而表面自由能又与材料表面的化学组成、粗糙度密切相关。从分子热力学角度来讲,表面张力包括色散分量和极性分量,前者对应于分子之间的长程范德华力,存在于一切分子之间;后者则对应于极性分子之间的短程作用力,包括静电力和氢键等。
 
Ar等离子体通过清洗、刻蚀作用提高了不锈钢材料表面的自由能和润湿性。除了清洗、刻蚀作用外,经N2等离子体处理后,在不锈钢表面引入含氮极性基团,界面的垂直方向上氢键和偶极-偶极间的相互作用,表面张力的极性分量大大增强,从而有效地改善了不锈钢表面的润湿性。等离子体处理对316L不锈钢表面铺展润湿性能影响的机理如图所示。
 316 L不锈钢基体等离子表面处理润湿性能提高的机理
 316 L不锈钢基体等离子表面处理润湿性能提高的机理
 
除了去除不锈钢表面油污与氧化物获得洁净的表面外,经等离子体处理后还能控制材料表面性质,以提高其耐磨、耐腐、黏附等性能,这在许多应用中起到了重要的作用。

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