超声波清洗器是涂层沉积前防止微观污染的关键最后一道屏障。在镁合金的预处理过程中，它利用丙酮和异丙醇等溶剂中的空化效应，去除机械清洗无法触及的油脂、抛光碎屑和杂质。此步骤对于创建先进涂层技术所需的原始表面轮廓至关重要。
核心要点 通过空化作用产生高压波，超声波清洗可去除影响附着力的微观污染物。这确保了镁合金基材与后续的原子层沉积（ALD）或物理气相沉积（PVD）层形成牢固、均匀的结合。
去污机理
空化效应
清洗器通过液体介质传输高频声波来工作。这个过程会产生空化气泡——微小的空隙，它们会快速形成并破裂。
当这些气泡在镁合金表面附近破裂时，会产生高压波。这些波有效地清除顽固的污染物，如研磨碎屑和微小的灰尘颗粒。
溶剂协同作用
空化作用的物理冲击与特定溶剂的化学作用相结合。对于镁合金，丙酮和异丙醇是标准选择。
这些溶剂可以溶解油脂、油污和残留的切削液等有机污染物。同时，超声波的搅动可以防止这些溶解的杂质重新沉积在样品上。
为什么表面纯度不容妥协
消除抛光残留物
镁合金通常在清洗前进行机械抛光。这个机械过程不可避免地会留下微观碎屑和抛光剂。
超声波清洗对于去除这些特定残留物是必需的。如果没有这种深度清洁，用于机械互锁的“粗糙”表面实际上会被松散的颗粒物堵塞。
增强结合强度
此预处理的主要目标是确保后续涂层层（特别是原子层沉积（ALD）或物理气相沉积（PVD））的成功。
无油污和颗粒的表面确保了基材与涂层之间的最大接触面积。这直接转化为更高的结合强度，并防止涂层过早失效。
促进成核
涂层的正确化学生长需要清洁度。表面污染物会干扰氧化物层或涂层材料的成核和生长。
如果表面不均匀，涂层可能会出现针孔或薄弱点，因为杂质干扰了沉积过程。
避免常见陷阱
污染物清除不彻底
仅依靠机械擦拭或冲洗通常是不够的。这些方法可以去除可见的污垢，但经常会留下超声波空化作用本可以去除的薄油膜或微小灰尘。
溶剂污染
尽管超声波机理很强大，但溶剂的质量也很重要。使用脏污或饱和的溶剂会导致污染物重新分布，而不是被清除。
工艺时间
清洗周期的持续时间必须足以清除顽固颗粒。仓促完成此阶段可能会留下污染的“阴影”，导致最终产品出现局部附着力失效。
为您的目标做出正确选择
为确保您的镁合金涂层达到预期性能，请根据您的具体要求定制清洁方法：
- 如果您的主要重点是机械耐久性（PVD/ALD）：优先使用丙酮进行超声波清洗，以彻底清除抛光碎屑，因为这直接关系到最终涂层的结合强度。
- 如果您的主要重点是实验可重复性：确保在超声波浴中使用高纯度异丙醇，以消除可能改变表面化学性质和成核模式的痕量油污和指纹。
涂层只有与其粘附的表面一样坚固；超声波清洗可确保该基础牢固。
总结表：
| 特征 | 预处理中的作用 | 对镁合金的好处 |
|---|---|---|
| 机理 | 超声波空化 | 去除微观碎屑和抛光残留物 |
| 溶剂 | 丙酮和异丙醇 | 溶解有机油脂并防止再沉积 |
| 表面影响 | 深度去污 | 创建用于机械互锁的原始轮廓 |
| 涂层结果 | 成核支持 | 防止针孔并确保均匀层生长 |
| 粘合 | 附着力增强 | 最大化接触面积以获得卓越的涂层强度 |
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参考文献
- Marcin Staszuk, Antonín Kříž. Investigations of TiO₂, Ti/TiO₂, and Ti/TiO₂/Ti/TiO₂ coatings produced by ALD and PVD methods on Mg-(Li)-Al-RE alloys substrates. DOI: 10.24425/bpasts.2021.137549
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
