无取向硅钢作为制造各类电机铁芯的核心材料，其需求量和性能要求不断提高。铁损是制约硅钢使用性能的主要因素，为了达到低铁损、高磁感的目的，硅钢表面涂覆绝缘涂层可阻碍叠片间直接接触，有效降低涡流损耗，从而降低铁损，提升节能效果。表面预处理是保证涂层力学性能和结合强度的关键。目前硅钢表面预处理多采用酸洗、碱洗及氮氢混合退火，以去除油污与氧化物。酸、碱化学处理伴随废液处理难题，环境友好性差。

等离子体清洗是利用高频辉光将反应气体激活为活性粒子实现材料表面清洗。等离子体中的离子和自由基通过电场加速后与材料表面相互作用，质量较重的正离子经过电场加速获得较高动能，撞击到材料表面后，将一部分原子或分子溅射脱离基材表面，达到去除杂质、引入羧基和羟基等亲水基团的目的。等离子体清洗具有高精度、高选择性和方向性，适用于微纳米尺度的加工。等离子体清洗无高温热损伤，可精准作用于硅钢表面，是硅钢绿色表面改性的理想方法，为未来在工业生产线的应用奠定了技术基础。

固体表面对液体分子有吸附作用，通常用润湿角θ表征液体对固体表面浸润及附着能力。根据杨氏方程

式中：σgs是气体和固体界面张力；σls是液体和固体界面张力；σgl是气体和液体界面张力。当θ<90°时，定义为亲水；当θ>90°时，定义为疏水。

杨氏方程仅适用于光滑且均匀的表面，但表面润湿性受表面能、表面粗糙度和表面微纳结构的共同影响。因此Wenzel对杨氏方程进行了修改，引入粗糙度因子r描述微结构表面的润湿现象，即

其中，r>1。由此得出，增大粗糙度会使亲水表面更亲水，疏水表面更疏水。

除表面粗糙度外，涂液的含水量、无机物组分也会影响其润湿性，因此可通过对表面清洗除杂质、增大粗糙度等方式提高表面润湿性能。

通过等离子体清洗对硅钢表面进行改性处理，可以改善硅钢表面的粗糙度和活性，提高其润湿性，使涂层能更好地贴合于硅钢表面，进而提升硅钢与涂层的结合强度，提高其服役寿命和绝缘性能，为解决传统化学清洗工艺存在的问题提供新的技术路径。

硅钢等离子体清洗前后粗糙度分析

图1为2种试样经AFM扫描获得的表面形貌。2种试样的表面粗糙度分别为6.63nm、8.67nm。结果表明，等离子体清洗处理可显著提高硅钢的表面粗糙度。与未经等离子体清洗试样相比，等离子清洗后试样的表面粗糙度提升了30.77%。等离子体中的氩离子在基体负偏压作用下高能撞击硅钢表面，使部分原子被溅射脱离硅钢表面，形成均匀的微观凹凸结构，增大了表面粗糙度。

图1 等离子清洗前后硅钢表面AFM形貌 a等离子清洗前 b等离子清洗后

硅钢等离子体清洗前后润湿角分析

采用接触角测量仪分别测定3种试样在去离子水、环保镀液、自黏结镀液3种体系中的润湿角。3种试样对去离子水、环保镀液和自黏结镀液3种液体的润湿角测试结果如表1所示。等离子体清洗对硅钢表面润湿性的影响较大。未刻蚀试样对自黏结镀液的润湿角为83.31°，润湿性较差，直接涂覆易出现涂层不均、结合不牢等问题。

经等离子体清洗后，试样表面的润湿角显著降低，对去离子水的润湿角从54.34°降至5.17°，接近超亲水状态；对环保镀液的润湿角从34.00°降至21.79°；对自黏结镀液的润湿角从83.31°降至72.91°。等离子体清洗后，硅钢表面润湿性提升是表面粗糙度增大、疏水官能团去除、亲水官能团引入三者协同作用的结果。一方面，表面粗糙度增大，使亲水表面进一步降低润湿角，提升液体的铺展能力；另一方面，等离子体清洗去除了Fe—O疏水官能团，同时引入羟基亲水官能团，显著提高了硅钢表面亲水性能，使液体在表面更易铺展，润湿角大幅减小。此外，清洗后的表面能状态可有效改善涂液原子团聚性、分子缔合状态与界面相容性，抑制镀液在基材表面发生团聚、缩孔与成珠，促进镀液均匀分散与连续铺展，进一步强化整体润湿效果，使不同镀液均表现出更优异的润湿与附着行为。

综上所述：等离子体清洗可实现无取向硅钢表面改性，通过高能离子均匀轰击，使硅钢表面粗糙度提升，同时等离子体清洗可高效去除硅钢表面Fe—O疏水官能团及杂质，引入羟基等亲水官能团，显著提升表面洁净度与化学活性。等离子体清洗可显著改善硅钢润湿性与可涂覆性，为涂层的均匀铺展与界面结合提供保障。