等离子表面处理工艺是一种以等离子体反应为基础的表面加工技术，它可以有效地改善材料的表面性能和功能。该技术已经被广泛应用于制造业、航空航天、生物医学等领域。
1.等离子体介绍
在等离子态下，原子或分子失去或获得一个或多个电子，形成了正电离子和自由电子。这些带电的粒子不仅具有高速度和高温度，还具有较强的化学反应活性。因此，在等离子体环境下，可以进行很多难以实现的化学反应。
2.等离子表面处理的基本原理
等离子表面处理工艺本质上是在材料表面产生气体等离子体，并将等离子体与材料表面发生作用，从而实现表面的改性和功能化。等离子体通过用高频电场或射频电场电离气体形成，然后将其推入靶材溅射工件表面或离子束撞击，当等离子体与工件表面相互作用时，会引起表面反应，例如增加表面能量，延长表面寿命等。
3.等离子表面处理的工艺流程
等离子表面处理的工艺流程主要包括预处理、干燥、清洁和处理。首先，需要对工件进行预处理，通常采用化学法或物理法去除表面油污和杂质。其次，需要将工件送入真空室，通过真空排气抽取其中的空气和水分，这可以减小气体阻力以提高工作效率；然后将气体注入，同时加上外加电场，使得气体产生等离子，从而在被处理材料表面形成较大的束。较大的束可以提供更好的剪切和轧制特性，重新分布自由电子和化学反应，从而实现表面改性。处理完成后，工件还需要进行后处理，以保证表面质量和手感。
4.等离子表面处理的优势
等离子表面处理作为一种高技术表面处理方式，在材料表面改性和功能化方面具有非常明显的优势，包括：
(1) 处理速度快：等离子体在超高温下能产生完整的反应所需时间，处理速度远远快于传统的表面处理方法。
(2) 可精准控制：等离子表面处理可通过调整电场、气体注入、压力等参数对工作件进行合理控制。
(3) 对特殊材料处理效果高：传统表面加工技术往往无法在硬度、耐磨性和强韧度等特殊材料上产生足够的效果，而等离子表面处理可以很好地解决这些问题。
(4) 低温且无污染：等离子表面处理过程中温度较低，能有效降低处理时工件的温度。此外，当它们变成粒子或表面原子后不会因为治愈而形成环境污染。
5.等离子表面处理的应用
由于等离子表面处理加工技术具有的多种优势，所以在各个领域都有广泛的应用。例如，飞机零部件、晶体的裂纹快速修复、单晶切割技术、汽车制造等。 近年来，在医疗行业，等离子表面处理也被广泛应用于植入物的制造和修理中。等离子喷涂的基础发展了新的技术
1.真空等离子喷涂（又叫低压等离子喷涂）
真空等离子喷涂是在气氛可控的，4～40Kpa的密封室内进行喷涂的技术。
因为工作气体等离子化后，是在低压气氛中边膨胀体积边喷出的，所以喷流速度是超音速的，而且非常适合于对氧化高度敏感的材料。
2.水稳等离子喷涂
前面说的等离子喷涂的工作介质都是气体，而这种方法的工作介质不是气而是水，它是一种高功率或高速等离子喷涂的方法，其工作原理是：
喷枪内通入高压水流，并在枪筒内壁形成涡流，这时，在枪体后部的阴极和枪体前部的旋转阳极间产生直流电弧，使枪筒内壁表面的一部分蒸发、分解，变成等离子态，产生连续的等离子弧。由于旋转涡流水的聚束作用，其能量密度提高，燃烧稳定，因此，可喷涂高熔点材料，特别是氧化物陶瓷，喷涂效率非常高
3.气稳等离子喷涂
气稳等离子喷涂的原理是由等离子喷枪（等离子弧发生器）产生等离子射流（电弧焰流）。喷枪的电极（阴极）和喷嘴（阳极）分别接整流电源的正、负极，向喷枪供给工作气体（Ar、N2等），通过高频火花引燃电弧。电弧将气体加热到很高的温度，使气体电离，在热收缩效应、自磁收缩效应和机械效应的作用下，电弧被压缩，产生非转移性等离子弧。高温等离子气体从喷嘴喷出后，体积迅速膨胀，形成高温高速等离子射流。送分气流推动粉末进入等离子射流后，被迅速加热到熔融或半熔融状态，并将等离子射流加速，形成飞翔基材的喷涂离子束，陆续撞击到经预处理的基材表面，形成涂层。大气等离子喷涂用氩气、氮气、氢气作为等离子气。等离子处理技术广泛用于材料的表面处理，是一种有效、环保、节能的处理方法。等离子体是由高温电离气体产生的一种充满电荷的状态，可以通过几乎任何非金属的表面进行化学修饰和物理改性，实现对表面性质的调控。等离子处理后，多久有效与样品性质、处理条件以及后续环境等因素有关。
样品性质
不同的材料具有不同的表面化学反应活性、内部结构以及物理性质，其对等离子处理的响应也会有区别。例如，聚合物、陶瓷、玻璃、金属等材料对等离子处理的敏感度和稳定性不同。而且，即使是同一种材料，在不同的材料加工工艺、生产方式或者来自不同来源的供应商可能都会影响到处理后样品的有效性。
处理条件
等离子处理的成本较高，尤其是在大规模生产领域中，处理时间和处理气体种类、浓度等因素都会对处理效果造成影响。比如说，在相同处理下，使用不同的气体和功率密度处理相同材料的结果可能会不一样。 在优化等离子处理工艺时，需要考虑维持较长时间的稳定操作条件，并防止过量电离和表面氧化。
后续环境
材料的使用环境对其性能具有重要影响。在实际应用中，光、潮湿、高温、低温或化学介质等都可能导致等离子处理效果的退化或失效。例如，等离子处理的特殊表面活性可能会因为自然环境暴露而渐渐减弱。 因此，在等离子处理后多久有效这个问题上，还要看考虑使用的时间和条件。
总之，等离子处理的效果受到众多因素的影响，没有明确的答案。因此，在实践中，需要进行多次实验，在合适的控制下观测等离子体处理后的材料的性质变化是否达到预期。而且等离子处理技术目前依然处于发展初期，需要开展更深入的研究和商业应用，以提有效率和稳定性，为其在各种领域应用打下基础。
