等離子處理技術(shù)廣泛用于材料的表面處理，是一種有效、環(huán)保、節(jié)能的處理方法。等離子體是由高溫電離氣體產(chǎn)生的一種充滿電荷的狀態(tài)，可以通過幾乎任何非金屬的表面進(jìn)行化學(xué)修飾和物理改性，實(shí)現(xiàn)對(duì)表面性質(zhì)的調(diào)控。等離子處理后，多久有效與樣品性質(zhì)、處理?xiàng)l件以及后續(xù)環(huán)境等因素有關(guān)。
樣品性質(zhì)
不同的材料具有不同的表面化學(xué)反應(yīng)活性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及物理性質(zhì)，其對(duì)等離子處理的響應(yīng)也會(huì)有區(qū)別。例如，聚合物、陶瓷、玻璃、金屬等材料對(duì)等離子處理的敏感度和穩(wěn)定性不同。而且，即使是同一種材料，在不同的材料加工工藝、生產(chǎn)方式或者來自不同來源的供應(yīng)商可能都會(huì)影響到處理后樣品的有效性。
處理?xiàng)l件
等離子處理的成本較高，尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域中，處理時(shí)間和處理氣體種類、濃度等因素都會(huì)對(duì)處理效果造成影響。比如說，在相同處理下，使用不同的氣體和功率密度處理相同材料的結(jié)果可能會(huì)不一樣。 在優(yōu)化等離子處理工藝時(shí)，需要考慮維持較長時(shí)間的穩(wěn)定操作條件，并防止過量電離和表面氧化。
后續(xù)環(huán)境
材料的使用環(huán)境對(duì)其性能具有重要影響。在實(shí)際應(yīng)用中，光、潮濕、高溫、低溫或化學(xué)介質(zhì)等都可能導(dǎo)致等離子處理效果的退化或失效。例如，等離子處理的特殊表面活性可能會(huì)因?yàn)樽匀画h(huán)境暴露而漸漸減弱。 因此，在等離子處理后多久有效這個(gè)問題上，還要看考慮使用的時(shí)間和條件。
總之，等離子處理的效果受到眾多因素的影響，沒有明確的答案。因此，在實(shí)踐中，需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，在合適的控制下觀測(cè)等離子體處理后的材料的性質(zhì)變化是否達(dá)到預(yù)期。而且等離子處理技術(shù)目前依然處于發(fā)展初期，需要開展更深入的研究和商業(yè)應(yīng)用，以提有效率和穩(wěn)定性，為其在各種領(lǐng)域應(yīng)用打下基礎(chǔ)。關(guān)于等離子表面處理機(jī)在表面發(fā)生的反應(yīng)，需要先了解等離子體的概念。等離子體是一種高能量的物質(zhì)狀態(tài)，由帶正電荷的離子和帶負(fù)電荷的電子組成。等離子體可以通過加熱、電離、激光等方式產(chǎn)生，具有高能量、高速度、高溫度等特點(diǎn)，可以對(duì)表面進(jìn)行處理。
等離子表面處理機(jī)利用等離子體對(duì)表面進(jìn)行處理，主要包括以下幾種反應(yīng)：
1.離子轟擊反應(yīng)：等離子體中的離子具有高能量，可以對(duì)表面進(jìn)行轟擊，使表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，氮離子轟擊金屬表面可以形成氮化物層，提高金屬的硬度和耐磨性。
2.化學(xué)反應(yīng)：等離子體中的離子和分子可以與表面的原子或分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化合物。例如，氧離子可以與金屬表面的氧化物反應(yīng)，形成金屬氧化物層，提高金屬的耐腐蝕性。
3.氧化還原反應(yīng)：等離子體中的離子和分子可以與表面的原子或分子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，改變表面的化學(xué)性質(zhì)。例如，氧離子可以將金屬表面的氧化物還原成金屬，提高金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。
4.晶格缺陷修復(fù)：等離子體中的離子和分子可以填補(bǔ)表面的晶格缺陷，提高表面的結(jié)晶度和機(jī)械性能。例如，氮離子可以填補(bǔ)金屬表面的晶格缺陷，提高金屬的強(qiáng)度和韌性。
以上是等離子表面處理機(jī)在表面發(fā)生的一些常見反應(yīng)，不同的反應(yīng)會(huì)對(duì)表面產(chǎn)生不同的影響。在使用等離子表面處理機(jī)時(shí)，需要根據(jù)具體的材料和處理要求選擇合適的處理參數(shù)和反應(yīng)方式，以達(dá)到佳的處理效果。等離子噴涂工藝流程
在等離子噴涂過程中，影響涂層質(zhì)量的工藝參數(shù)很多，主要有：
①等離子氣體：氣體的選擇原則主要根據(jù)是可用性和經(jīng)濟(jì)性，N2氣便宜，且離子焰熱焓高，傳熱快，利于粉末的加熱和熔化，但對(duì)于易發(fā)生氮化反應(yīng)的粉末或基體則不可采用。Ar氣電離電位較低，等離子弧穩(wěn)定且易于引燃，弧焰較短，適于小件或薄件的噴涂，此外Ar氣還有很好的保護(hù)作用，但Ar氣的熱焓低，價(jià)格昂貴。
氣體流量大小直接影響等離子焰流的熱焓和流速，從而影響噴涂效率，涂層氣孔率和結(jié)合力等。流量過高，則氣體會(huì)從等離子射流中帶走有用的熱，并使噴涂粒子的速度升高，減少了噴涂粒子在等離子火焰中的“滯留”時(shí)間，導(dǎo)致粒子達(dá)不到變形所必要的半熔化或塑性狀態(tài)，結(jié)果是涂層粘接強(qiáng)度、密度和硬度都較差，沉積速率也會(huì)顯著降低；相反，則會(huì)使電弧電壓值不適當(dāng)，并大大降低噴射粒子的速度。極端情況下，會(huì)引起噴涂材料過熱，造成噴涂材料過度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在噴嘴或粉末噴口聚集，然后以較大球狀沉積到涂層中，形成大的空穴。
②電弧的功率：電弧功率太高，電弧溫度升高，更多的氣體將轉(zhuǎn)變成為等離子體，在大功率、低工作氣體流量的情況下，幾乎全部工作氣體都轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚缘攘Ｗ恿?，等粒子火焰溫度也很高，這可能使一些噴涂材料氣化并引起涂層成分改變，噴涂材料的蒸汽在基體與涂層之間或涂層的疊層之間凝聚引起粘接不良。此外還可能使噴嘴和電極燒蝕。
而電弧功率太低，則得到部分離子氣體和溫度較低的等離子火焰，又會(huì)引起粒子加熱不足，涂層的粘結(jié)強(qiáng)度，硬度和沉積效率較低。
③供粉：供粉速度必須與輸入功率相適應(yīng)，過大，會(huì)出現(xiàn)生粉（未熔化），導(dǎo)致噴涂效率降低；過低，粉末氧化嚴(yán)重，并造成基體過熱。
送料位置也會(huì)影響涂層結(jié)構(gòu)和噴涂效率，一般來說，粉末必須送至焰心才能使粉末獲得好的加熱和高的速度。
④噴涂距離和噴涂角：噴槍到工件的距離影響噴涂粒子和基體撞擊時(shí)的速度和溫度，涂層的特征和噴涂材料對(duì)噴涂距離很敏感。
噴涂距離過大，粉粒的溫度和速度均將下降，結(jié)合力、氣孔、噴涂效率都會(huì)明顯下降；過小，會(huì)使基體溫升過高，基體和涂層氧化，影響涂層的結(jié)合。在機(jī)體溫升允許的情況下，噴距適當(dāng)小些為好。
噴涂角：指的是焰流軸線與被噴涂工件表面之間的角度。該角小于45度時(shí)，由于“陰影效應(yīng)”的影響，涂層結(jié)構(gòu)會(huì)惡化形成空穴，導(dǎo)致涂層疏松。
⑤噴槍與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度
噴槍的移動(dòng)速度應(yīng)保證涂層平坦，不出線噴涂脊背的痕跡。也就是說，每個(gè)行程的寬度之間應(yīng)充分搭疊，在滿足上述要求前提下，噴涂操作時(shí)，一般采用較高的噴槍移動(dòng)速度，這樣可防止產(chǎn)生局部熱點(diǎn)和表面氧化。
⑥基體溫度控制
較理想的噴涂工件是在噴涂前把工件預(yù)熱到噴涂過程要達(dá)到的溫度，然后在噴涂過程中對(duì)工件采用噴氣冷卻的措施，使其保持原來的溫度。
