Plazma

Pieprasījums pakalpojuma sniedzējam

Plazma

Tikai divu desmitgažu laikā plazmas procesi daudzās nozarēs un tehnoloģiju jomās ir kļuvuši par daudzpusīgu rīku rūpnieciskajām vajadzībām, kas piemērots plašam uzdevumu klāstam virsmu apstrādē, tīrīšanā un pārklāšanā, kā arī plastmasu aktivizēšanā, pusvadītāju struktūru ēvelēšanā un daudzās citās jomās.

Saskaņā ar definīciju plazma ir daļēji jonizēts gāzes stāvoklis, ko bieži dēvē arī par matērijas ceturto agregātstāvokli. Tādi dabas parādības kā, piemēram, zibens vai ziemeļblāzma (aurora borealis) ir dabā sastopamas plazmas. Tehniski tos var radīt, piemērojot elektriskos laukus.

Plazmas ir īpaši interesantas to fizikālo un ķīmisko īpašību dēļ. Tajās rodas augsti uzbudinātas daļiņas un radikāļi, kas var izraisīt ķīmiskas reakcijas, kuras normālos apstākļos nav iespējamas. Vienlaikus apstrādājamo detaļu temperatūru var uzturēt ļoti zemu.

Stipri paātrināti joni plazmā ļauj izmantot tādas metodes kā izsmidzināšana.

Pateicoties visām šīm fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, plazmai ir ārkārtīgi nozīmīga loma zinātnē un rūpnieciskajā tehnoloģijā.

Plazmas aktivizēšana

Plastmasas virsmu aktivizēšana ir īpašs plazmas tehnoloģijas pielietojums. Aktivizēšana šajā gadījumā nozīmē virsmas enerģijas palielināšanu, kas nodrošina uzlabotas saķeres īpašības un tādējādi arī mitruma uzsūkšanos. Piliena saskares leņķis uz plastmasas ir izplatīts saķeres spējas rādītājs.

Daudzos gadījumos polimēriem ir zema virsmas enerģija, proti, tie ir hidrofobi, kas, piemēram, var radīt problēmas, lietojot ūdens bāzes lakas. Tāpēc pirms krāsošanas vai apdrukāšanas tie ir jāmodificē. Plazma šim nolūkam ir izrādījusies ļoti efektīvs līdzeklis. Tādējādi plazmas aktivizēšana aizstāj parastos saistvielu aģentus.

Turklāt gandrīz nav ierobežojumu attiecībā uz detaļu ģeometriju un polimēra veidu, jo procesa laikā temperatūra būtiski nepieaug. Turklāt plastmasas topogrāfija paliek gandrīz nemainīga — tiek modificēti tikai virsējie monoslāņi.

Aktivizēšanas procesiem plazma parasti sastāv no skābekļa, bet dažreiz arī no slāpekļa vai amonjaka. Ja izmanto skābekli, polimērus ir iespējams modificēt tā, ka uz virsmas veidojas hidroksilgrupas, karboksilgrupas vai peroksīdgrupas. Savukārt, izmantojot slāpekli vai amonjaku, rodas amīnu vai imīnu grupas, kas noteiktos pielietojumos arī var būt interesantas. Šīs polārās hidrofilās grupas uzlabo virsmas mitruma uzsūkšanas spēju. Aktivizācijas procesu ilgums parasti ir tikai dažas sekundes. Pēc aktivizēšanas detaļas ir sagatavotas tūlītējai tālākai apstrādei, kas, iespējams, ir veicama pat tajā pašā plazmas sistēmā.

Tipiska šīs labi iedibinātās metodes pielietojuma joma ir plastmasas detaļu priekšapstrāde automobiļu ražošanā, piemēram, krāsotiem bamperiem.

Dažas priekšrocības īsumā

Process

Ļoti laba saķere
Labāka viendabība
Augsta procesa stabilitāte
Vienkārša procesa kontrole
Piemērots lietošanai ar temperatūras ietekmei jutīgiem materiāliem

Ekonomiskums

Nav atkritumu apglabāšanas izmaksu
Nav nepieciešams žāvēšanas process
Zems plazmas gāzu patēriņš
Nav nepieciešama saistviela

Ekoloģija

Nesatur šķīdinātājus
Nav bīstamu atkritumu
Integrēta vides saderība

Plazmas attīrīšana

Virsmu attīrīšana ir viena no iespējām, ko piedāvā plazmas tehnoloģija. Šim nolūkam tiek izmantotas dažādas plazmas ģenerēšanas metodes. Visbiežāk izmanto augstfrekvences maiņstrāvas (40 kHz vai 13,56 MHz) piemērošanu, kā arī mikroviļņu iedarbību. Tipiskie gāzu maisījumi satur skābekli, argonu un dažreiz ūdeņradi un tetrafluorogļūdeņradi (_CF4). Maisījums ir atkarīgs no konkrētajām attīrīšanas procesa prasībām, kas izriet no piesārņojuma veida un apstrādājamā materiāla.

Attiecībā uz attīrāmo materiālu ierobežojumu praktiski nav. Tādējādi var apstrādāt gan temperatūrai jutīgus plastmasas materiālus, gan metālu, stiklu un keramiku. Tomēr plazmas sistēma jebkurā gadījumā ir jāpielāgo konkrētajai uzdevumam.

Atkarībā no gāzu maisījuma plazma darbojas oksidējoši vai reducējoši. Oksidējošās plazmas ir piemērotas organisko piesārņojumu (eļļu, tauku) noņemšanai, savukārt reducējošās plazmas ir piemērotākas neorganisko nogulumu (piemēram, metālu oksīdu) noņemšanai.

Gandrīz jebkura virsma dažādu darba posmu laikā tiek piesārņota. Lai veiktu turpmākus apstrādes posmus, piemēram, krāsošanu, sacietēšanu vai hermētiķu uzklāšanu, detaļas ir jāattīra.
Plazmas tīrīšana ir labākais veids, kā iegūt absolūti tīras, tauku nesaturīgas virsmas.

Tradicionālās tīrīšanas metodes bieži vien ir mitrās ķīmiskās metodes, kurās tiek izmantoti ogļūdeņraži (OH), hlorogļūdeņraži (CHOH) vai ūdenī izšķīdināti agresīvi tīrīšanas līdzekļi. Visi šie līdzekļi rada vides problēmas gan lietošanas laikā, gan to iznīcināšanas brīdī. Atkritumu daudzumu samazina, izmantojot tā sauktos „End-of-pipe” risinājumus, kas rada papildu izmaksas.

Atšķirībā no mitrās ķīmijas plazmas tīrīšana atbilst integrētas vides aizsardzības prasībām.

Lai saprastu, kā darbojas plazmas attīrīšana, ir jāapskata mikroskopiski maza platība. Kas notiek tieši uz virsmas un pie tās?

Organisko piesārņojumu gadījumā plazmas gāzē ir skābeklis un argons. Tīrīšanas process ir divu procesu — fizikāla un ķīmiska — summa.

Fizikāli:
Ja detaļu novieto uz katoda vai pieslēdz to kā katodu, piemērotā elektriskā lauka ietekmē pozitīvie joni no plazmas tiek paātrināti tās virzienā. Saskaroties ar virsmu, joni ar tiešu impulsa pārnesi atdalītu atomus un molekulas no virsmas. Šo procesu varētu dēvēt par „biljardu ar atomiem”.

Ķīmiskais process:
Ekscitēts skābeklis un skābekļa joni, reaģējot ar ogļūdeņražiem, veido oglekļa dioksīdu un ūdeni. Precīza reakcijas vienādojuma izskatās šādi:

Tādējādi ogļūdeņraži tiek pārvērsti salīdzinoši nekaitīgos ķīmiskos savienojumos. Nepilnīgas sadegšanas produkti, ja tādi ir, var viegli tikt atdalīti no izplūdes gāzēm, izmantojot aktīvās ogles filtrus.

Plazmas attīrīšana piedāvā vairākas ievērojamas priekšrocības attiecībā uz procesu, ekonomiskumu, ekoloģiju un darba drošību:

Procesā

Augsts attaukošanas pakāpe
Augsta sadalīšanās spēja
Laba sagatavošana turpmākiem plazmas procesiem, piemēram, pārklāšanai
Augsta stabilitāte
Vienkārša procesa kontrole
Piemērots lietošanai ar temperatūras ziņā jutīgiem materiāliem

Ekonomiskums

Nav atkritumu apglabāšanas izmaksu
Nav nepieciešams žāvēšanas process
Zems plazmas gāzu patēriņš

Ekoloģija

Nesatur šķīdinātājus
Nav bīstamu atkritumu
Nelielas atkritumu apglabāšanas izmaksas
Integrēta vides aizsardzība

Pieprasījums pakalpojuma sniedzējam

Kategoriju
Piedāvājumus

Valsts
Vācija