低溫等離子清洗技術(shù)處理發(fā)動(dòng)機涂膠面

目前,在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機領(lǐng)域,油底殼與曲軸箱、曲軸箱與缸體等密封面通常采用硅膠密封,這些硅膠密封面常因殘留有機物(如珩磨油、切削液、清洗液等)造成硅膠的附著(zhù)力不足,從而導致密封失效,發(fā)動(dòng)機漏油。目前的常規工藝為涂膠前對涂膠面進(jìn)行人工擦拭,而人工擦拭存在諸多缺點(diǎn),無(wú)法達到清潔的要求。等離子清洗技術(shù)的應用能夠很好地解決這些問(wèn)題,目前已經(jīng)應用到光學(xué)行業(yè)、航空工業(yè)、半導體業(yè)等領(lǐng)域,并成為關(guān)鍵技術(shù),變得越來(lái)越重要。

等離子清洗原理

等離子體

等離子體是物質(zhì)的第4種形態(tài),當氣態(tài)物質(zhì)溫度不斷上升,將會(huì )發(fā)生電離,當電離達到一定程度后,物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生根本變化,物質(zhì)的這種形態(tài)我們稱(chēng)之為物質(zhì)的第四態(tài),即等離子態(tài)。

在等離子體中主要存在以下幾種物質(zhì):電子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和原子團(自由基)、離子(離子態(tài)原子、離子態(tài)分子)、分子解離反應過(guò)程中生成的紫外線(xiàn)、未反應的原子、分子等,但物質(zhì)在總體上仍保持電中性狀態(tài),如圖1所示。

等離子體

圖 1 等離子體組成

等離子清洗機理

等離子體根據溫度可以分為高溫等離子體和低溫等離子體,高溫等離子體對物質(zhì)表面的作用太過(guò)強烈,因此基本不會(huì )用于清洗領(lǐng)域;而低溫等離子體,其放電過(guò)程中雖然電子溫度很高,但是其他重粒子溫度較低(具有低溫特性),因此整體呈低溫狀態(tài);低溫等離子體內富含大量活性粒子,如氣體離子、電子、激發(fā)態(tài)原子、分子、自由基等,這些活性粒子可以在極短時(shí)間內與有機化合物發(fā)生化學(xué)反應和物理反應,將有機物分解,因此可以將等離子技術(shù)應用到清洗領(lǐng)域。

等離子清洗發(fā)動(dòng)機涂膠面上的應用發(fā)動(dòng)機涂膠面殘留的有機物薄膜,通常為碳氫氧化合物(CXHYOZ);等離子清洗的過(guò)程如下:將壓縮空氣電離成低溫等離子體,通過(guò)噴槍噴射到涂膠表面,利用等離子體(主要利用壓縮空氣中的氧氣作為反應氣體)對有機物的分解作用,將涂膠表面殘留的有機物進(jìn)行分解,以達到清潔目的。

反應過(guò)程主要有兩種:第一種化學(xué)反應,將壓縮空氣電離后獲得大量氧等離子體;氧等離子體與有機物作用,把有機物(CXHYOZ)分解成二氧化碳和水,如圖2所示。第二種是物理反應,壓縮空氣電離成等離子體后,等離子體內的高能粒子以高能量、高速度轟擊涂膠面表面,使分子分解。

圖 2 化學(xué)反應過(guò)程

在等離子清洗后,想測試油底殼表面處理的結果,通常用水滴角或達因值來(lái)衡量,測試結果如下:

水滴角越小,說(shuō)明固體表面(油底殼涂膠面)的潤濕性能越好,表示該表面的清潔程度越好,利于硅膠密封;水滴角越大,說(shuō)明固體表面(油底殼涂膠面)的潤濕性能越差,表示該表面的清潔程度越差,不利于硅膠密封。如圖8所示,油底殼涂膠面在使用等離子處理前,水滴角檢測結果為78.699°;如圖9所示,等離子處理后,水滴角檢測結果為19.649°,提升效果非常明顯。對標國際案例,水滴角達到20°左右說(shuō)明涂膠面表面清潔程度已經(jīng)很好,不會(huì )因硅膠附著(zhù)力不足導致漏油。

等離子處理前后對比

通過(guò)使用等離子束對油底殼涂膠表面進(jìn)行處理,以去除涂膠表面上的有機化合物;經(jīng)過(guò)驗證,等離子處理后,水滴角從78.699°提升至19.649°,達因值從32提升到50,大幅度提升了涂膠表面的清潔程度,從而提升了涂膠表面硅膠的附著(zhù)力,保證了質(zhì)量,消除涂膠面的漏油風(fēng)險。