等離子表面處理機(jī)是一種利用等離子體在表面上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)，可以改變材料表面的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)表面的改性、功能化和涂覆等目的。本文將詳細(xì)介紹等離子表面處理機(jī)在表面發(fā)生的反應(yīng)。
等離子體的生成和作用
等離子表面處理機(jī)是通過(guò)產(chǎn)生等離子體來(lái)實(shí)現(xiàn)表面處理的。等離子體是一種高能量、高反應(yīng)性的物質(zhì)，可以在表面上激發(fā)化學(xué)反應(yīng)。等離子體的生成方式有多種，如輝光放電、微波放電、射頻放電等。在等離子體的作用下，表面化學(xué)鍵的斷裂和形成，表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能可以得到改變。
表面反應(yīng)的類型
等離子表面處理機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種表面反應(yīng)，包括化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)和生物反應(yīng)等。其中，化學(xué)反應(yīng)是常見(jiàn)的一種表面反應(yīng)類型，可以實(shí)現(xiàn)表面的功能化、改性和涂覆等目的。物理反應(yīng)則主要是通過(guò)等離子體的高能量作用，改變表面的物理性質(zhì)，如表面形貌、粗糙度等。生物反應(yīng)則是利用等離子體的高能量作用，破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞殺滅、消毒等目的。
表面反應(yīng)的機(jī)理
等離子表面處理機(jī)的表面反應(yīng)機(jī)理是復(fù)雜的，涉及多種物理和化學(xué)過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，等離子體的高能量作用可以激發(fā)表面化學(xué)鍵的斷裂和形成，從而改變表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。具體來(lái)說(shuō)，等離子體可以將表面的化學(xué)鍵斷裂成自由基、離子或原子等活性物質(zhì)，然后與外部的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵。另外，等離子體還可以通過(guò)表面的物理作用，改變表面的形貌和粗糙度，從而改變表面的物理性質(zhì)。
表面反應(yīng)的應(yīng)用
等離子表面處理機(jī)的表面反應(yīng)具有廣泛的應(yīng)用，包括材料改性、涂覆、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。其中，材料改性是常見(jiàn)的應(yīng)用之一，可以通過(guò)等離子表面處理機(jī)實(shí)現(xiàn)材料表面的功能化、涂覆、防腐等目的。涂覆則是利用等離子體在表面上形成涂層，實(shí)現(xiàn)表面的保護(hù)和改性。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域則是利用等離子體的高能量作用，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞殺滅、消毒、生物材料表面的改性等目的。環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域則是利用等離子表面處理機(jī)實(shí)現(xiàn)廢水、廢氣的處理和凈化。
總之，等離子表面處理機(jī)是一種利用等離子體在表面上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)，可以改變材料表面的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)表面的改性、功能化和涂覆等目的。等離子表面處理機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種表面反應(yīng)類型，包括化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)和生物反應(yīng)等。表面反應(yīng)的機(jī)理是復(fù)雜的，涉及多種物理和化學(xué)過(guò)程。等離子表面處理機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括材料改性、涂覆、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。
等離子設(shè)備相比傳統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于以下幾個(gè)方面：
1.清潔有效
等離子體能量密度大，反應(yīng)速度快，可以有效清除污染物，如空氣中的細(xì)菌、病毒、甲醛、苯等有害物質(zhì)，水中的金屬離子、難降解有機(jī)物等，不會(huì)留下二次污染物。此外，等離子體還可以分解有機(jī)廢氣，在化工行業(yè)、食品加工廠、油漆涂料產(chǎn)品等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。
2.一體化設(shè)計(jì)
現(xiàn)代等離子設(shè)備通常采用一體化設(shè)計(jì)，可以將發(fā)電、制氫、催化裂化、氧化脫硫、高溫處理等過(guò)程集成在一起，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化控制和在線監(jiān)測(cè)，大大提高了生產(chǎn)效率和安全性。
3.節(jié)能環(huán)保
等離子技術(shù)是一種清潔的、低碳的新型能源技術(shù)，與傳統(tǒng)燃燒技術(shù)相比，其反應(yīng)速率快，能量轉(zhuǎn)換率高，在產(chǎn)生能量時(shí)幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何污染物，是一種非常環(huán)保的能源選擇，在未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中具有重要地位。
4.多功能性
等離子設(shè)備可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如，它可以用于核聚變能源領(lǐng)域，是未來(lái)人類解決能源危機(jī)有希望的一種方案；還可以用于太陽(yáng)能熱發(fā)電和光伏技術(shù)上，可以又很好的解決太陽(yáng)能用電中的技術(shù)難題；在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，等離子體可以成為治療腫瘤和其他疾病的重要手段；同時(shí)，等離子體還可以用于激光熔凝、表面改性、新材料開(kāi)發(fā)等方面。等離子噴涂的基礎(chǔ)發(fā)展了新的技術(shù)
1.真空等離子噴涂（又叫低壓等離子噴涂）
真空等離子噴涂是在氣氛可控的，4～40Kpa的密封室內(nèi)進(jìn)行噴涂的技術(shù)。
因?yàn)楣ぷ鳉怏w等離子化后，是在低壓氣氛中邊膨脹體積邊噴出的，所以噴流速度是超音速的，而且非常適合于對(duì)氧化高度敏感的材料。
2.水穩(wěn)等離子噴涂
前面說(shuō)的等離子噴涂的工作介質(zhì)都是氣體，而這種方法的工作介質(zhì)不是氣而是水，它是一種高功率或高速等離子噴涂的方法，其工作原理是：
噴槍內(nèi)通入高壓水流，并在槍筒內(nèi)壁形成渦流，這時(shí)，在槍體后部的陰極和槍體前部的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極間產(chǎn)生直流電弧，使槍筒內(nèi)壁表面的一部分蒸發(fā)、分解，變成等離子態(tài)，產(chǎn)生連續(xù)的等離子弧。由于旋轉(zhuǎn)渦流水的聚束作用，其能量密度提高，燃燒穩(wěn)定，因此，可噴涂高熔點(diǎn)材料，特別是氧化物陶瓷，噴涂效率非常高
3.氣穩(wěn)等離子噴涂
氣穩(wěn)等離子噴涂的原理是由等離子噴槍（等離子弧發(fā)生器）產(chǎn)生等離子射流（電弧焰流）。噴槍的電極（陰極）和噴嘴（陽(yáng)極）分別接整流電源的正、負(fù)極，向噴槍供給工作氣體（Ar、N2等），通過(guò)高頻火花引燃電弧。電弧將氣體加熱到很高的溫度，使氣體電離，在熱收縮效應(yīng)、自磁收縮效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)的作用下，電弧被壓縮，產(chǎn)生非轉(zhuǎn)移性等離子弧。高溫等離子氣體從噴嘴噴出后，體積迅速膨脹，形成高溫高速等離子射流。送分氣流推動(dòng)粉末進(jìn)入等離子射流后，被迅速加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并將等離子射流加速，形成飛翔基材的噴涂離子束，陸續(xù)撞擊到經(jīng)預(yù)處理的基材表面，形成涂層。大氣等離子噴涂用氬氣、氮?dú)?、氫氣作為等離子氣。
