En todas las superficies se encuentra siempre una suciedad muy fina, no visible a simple vista. La eliminación de esta suciedad es casi siempre necesaria para el adecuado tratamiento posterior de la superficie con procesos como:

  • Pegado
  • Impresión
  • Pintar
  • Unión
  • Recubrimiento
  • Mordentado

La tecnología del plasma ofrece soluciones para cada tipo de suciedad, cada sustrato y cada tratamiento posterior. Se eliminan incluso los restos de contaminantes moleculares. Existen diferentes métodos de limpieza para cada una de las diferentes exigencias. Los principales son:

1. Eliminación de hidrocarburos en plasma de oxígeno

Microlimpieza: desengrasado en plasma de oxígeno

En casi todas las superficies se encuentran hidrocarburos como residuos de grasas, aceites o agentes separadores. Estas capas reducen drásticamente la adherencia de otros materiales en el tratamiento posterior de la superficie. Por eso, la eliminación química de hidrocarburos en plasma de oxígeno es un tratamiento estándar antes de toda pintura, impresión o pegado.

Las reacciones del plasma en este proceso de limpieza se muestran como ejemplo en el área de la «pequeña física de los plasmas».

Los iones, radicales y radiaciones UV actúan conjuntamente. La radiación UV altamente energética divide las macromoléculas. Los radicales de oxígeno, iones y radicales de hidrógeno divididos ocupan los extremos libres de las cadenas de polímeros en H2O y CO2.

Los productos de degradación de los hidrocarburos en el plasma a baja presión son gaseosos y se aspiran.

En las superficies de los polímeros comienza una activación por radicales de oxígeno paralela a la eliminación de la suciedad de la superficie. En el caso de los plásticos no polares, esta activación es imprescindible para una adherencia correcta. Por más detalles, consulte Activación de materiales.

Los aceites, grasas o agentes separadores que contienen aditivos, no se pueden eliminar siempre en el plasma de oxígeno sin dejar residuos. Se pueden formar óxidos sólidos que se adhieren al sustrato. Si fuese necesario, se pueden eliminar en procesos complementarios de limpieza que se realicen a continuación.

La limpieza en plasma de oxígeno funciona en prácticamente todos los materiales. Muchas veces se puede utilizar aire limpio y seco en lugar de oxígeno. La eliminación de hidrocarburos se debe realizar, por eso mismo, tanto en el plasma a baja presión como en el plasma a presión atmosférica.

2. Limpieza mecánica por microarenado

Plasma de argón

Un plasma especialmente sencillo es el plasma de gases nobles. Consta solo de iones, electrones y átomos de gas noble. Dado que el gas siempre es atómico, no hay radicales, y dado que los gases nobles no reaccionan químicamente, tampoco hay productos de la reacción. De todos modos, el plasma de argón es activo debido a la energía cinética de los iones pesados.

Limpieza

Por medio de la energía cinética de los iones bombardeados se extraen los átomos y la moléculas del recubrimiento, eliminándolo gradualmente.

El tratamiento es eficaz en casi todas las superficies y todo tipo de suciedad. El microarenado también permite eliminar casi todos los contaminantes que resisten el ataque químico.

Dado que los iones con carga positiva se aceleran sobre un electrodo con carga negativa, la excitación del plasma se produce en un reactor de placas paralelas.

Estructuración: mordentado físico

Los iones energizados no solo extraen fragmentos de la capa superficial sino también del material del sustrato. A escala molecular, esto provoca una estructuración creciente y el desbaste de la superficie. Al igual que en el caso del arenado o lijado, se produce un aumento de superficie —eventualmente también rebajes— que aumenta la adherencia de las capas posteriores.

Al contrario del efecto de mordentado químico, el efecto del microarenado en el plasma a baja presión no es isótropo, o sea uniforme en toda las superficies de la pieza, sino principalmente en el sentido del campo eléctrico, porque los iones se aceleran en ese sentido.

3. Reducción de las capas de óxido

Las capas de óxido se encuentran en muchas superficies. Solo unos pocos metales no presentan tendencia a la formación de óxido después de un período prolongado de almacenamiento. Sobre muchos metales se forman capas de óxido durante la limpieza con plasma de oxígeno. Estas capas de óxido interfieren con todos los pasos del tratamiento posterior:

  • Adherencia de los contactos eléctricos durante la unión, soldadura
  • Falso contacto eléctrico
  • Mala adherencia en el pegado, pintura

También sobre los no metales se encuentran depósitos sólidos de óxido que, algunas veces, se forman debido a la limpieza en el plasma de oxígeno. Las capas de óxido resisten frecuentemente cualquier ataque con disolventes convencionales. Su gran dureza hace que también suela ser difícil removerlas mecánicamente. Se eliminan en plasma de hidrógeno por reducción.

Oxidación

En el plasma de oxígeno o de aire se oxidan selectivamente capas de metal extremamente delgadas de unos pocos átomos de espesor. Estas capas invisibles se endurecen y protegen el metal del ataque químico y mecánico y de una oxidación posterior. Aseguran una superficie metálica brillante y duradera.

La oxidación superficial se realiza frecuentemente en plasma a presión atmosférica.

A menudo es necesario eliminar diversos tipos de suciedad de una superficie, por eso se aplica una secuencia de diferentes procesos de limpieza, tales como:

1. Eliminación de agentes separadores (hidrocarburos) en plasma de oxígeno
2. Limpieza ultrafina micromecánica mediante microarenado en plasma de argón

o bien:

1. Desengrase en plasma de oxígeno
2. Reducción de las capas de óxido en plasma de hidrógeno

Por otra parte, al continuar el proceso un tiempo mayor que el que consume la limpieza, se produce una activación de las superficies no polares por medio de los radicales de oxígeno tras la limpieza con oxígeno. Para más detalles, consulte Activación de materiales y en caso de acción más prolongada Mordentado de materiales como proceso posterior.

La limpieza con plasma tiene ventajas únicas con respecto a otros procedimientos de limpieza:

  • Limpia incluso dentro de las más finas ranuras y espacios intermedios
  • Limpia todas las superficies de las piezas en un solo paso, incluso el interior de los cuerpos huecos
  • Elimina los productos de desecho por medio de la aspiración y no deja residuos
  • No contiene limpiadores químicos que dañen las superficies sensibles a los disolventes
  • Elimina incluso los residuos finos moleculares
  • Permite (y es conveniente) la inmediata continuación del tratamiento No necesita evaporación ni eliminación de disolventes
  • No es necesario almacenar ni eliminar productos de limpieza peligrosos, nocivos para la salud y el medio ambiente
  • Muy bajos costes de proceso