Limpieza con plasma a presión atmosférica

Para la limpieza con plasma de las superficies solo se emplean aparatos de la serie "PlasmaBeam". Los aparatos del modelo Plasma APC500 no demuestran tener prácticamente ningún efecto limpiador. Por eso, casi no se mencionan aquí.

1. Estructura y principio de funcionamiento

2. ¿Cómo funciona la limpieza por medio del plasma atmosférico?

Un proceso importante de la tecnología de plasma para tratamiento de superficies es la limpieza con plasma. Por medio de reacciones químicas con los gases ionizados y del chorro de gas activo acelerado con aire comprimido se extraen las partículas de suciedad, pasan al estado gaseoso y se eliminan a través del efecto continuo del chorro de gas activo. Los niveles de limpieza que se obtienen de esta forma son relativamente altos.

En la reducción de óxido de cobre se expone el óxido de cobre a un plasma de mezcla de gas con hidrógeno y, de ese modo, se reduce químicamente el óxido y se forma vapor de agua. Estas mezclas de gases incluyen Ar/H2 o N2/H2 con un porcentaje máximo de H2 inferior al 5 %. Para el plasma a presión atmosférica, esto funciona únicamente con un consumo muy elevado de gas.

3. ¿Cuál es el efecto del plasma atmosférico en la limpieza?

3.1 Limpieza con plasma para metales

Algunos artículos que deben ser tratados están cubiertos de grasas, aceites, ceras y otros contaminantes orgánicos e inorgánicos (incluidas las capas de óxido).

Para determinadas aplicaciones puede ser necesario que las superficies estén absolutamente limpias y sin óxido, p. ej.: B

  • antes de la pulverización catódica
  • antes de la pintura
  • vor dem pegado
  • antes de la impresión
  • antes de recubrir con PVD y CVD
  • para aplicaciones médicas especiales
  • para sensores analíticos
  • antes de la unión
  • antes de soldar tarjetas de circuitos impresos
  • para interruptores, etc.

En estos casos, el plasma actúa de dos formas diferentes:

1. Elimina las capas orgánicas (impurezas con contenido de C)

  • P. ej.: el oxígeno y el aire las atacan químicamente
  • La sobrepresión las expulsa de la superficie.
  • Las partículas energizadas del plasma transforman los contaminantes en moléculas estables de menor tamaño y, de esa forma, se pueden extraer.

Los contaminantes solo pueden tener unas pocas micras de espesor, dado que el plasma solo es capaz de remover pocos nm por pasada.

Las grasas contienen compuestos de litio, por ejemplo. De ellas solo se pueden eliminar los componentes orgánicos . Lo mismo vale para las impresiones dactilares. Por eso, se recomienda el uso de guantes.

2. Reducción de óxidos

  • El metaloide reacciona químicamente con el gas del proceso. Como gas del proceso se utiliza una mezcla de hidrógeno con argón o nitrógeno. El efecto térmico del chorro de plasma puede dar lugar a una oxidación adicional. Por eso, se recomienda realizar los procesos dentro de una atmósfera de gas de protección (p. ej. N2 o Ar).

3.2 Limpieza con plasma para plásticos

En el tratamiento con plasma a presión atmosférica no se puede separar la limpieza con plasma de la activación con plasma.

Como gas de proceso se usa generalmente aire comprimido seco y sin aceite.

El principio es el mismo que el de la limpieza con plasma para metales.

3.3 Limpieza con plasma para vidrio y cerámica

La limpieza de vidrio y cerámica se realiza de la misma manera que la limpieza de metales. Como gas de proceso de la limpieza de vidrio se usa aire comprimido.

En términos generales, se puede decir que una limpieza se lleva a cabo la mayoría de las veces con aire comprimido .

Como parámetros importantes se deben tener en cuenta aquí la separación, la velocidad y también la repetición del proceso (el tratamiento múltiple es ventajoso).

4. ¿El chorro de plasma/chorro de gas activo es libre de potencial?

, el chorro de gas activo de PlasmaBeam tiene potencial eléctrico muy escaso o nulo. Por eso se aplica frecuentemente PlasmaBeam para la limpieza de componentes electrónicos.

Los aparatos del modelo Plasma APC500 se pueden usar para el tratamiento de materiales no conductores. El chorro de plasma de Plasma APC500 no es libre de potencial.

5. ¿Cuáles son los gases de escape que se generan en la limpieza con plasma?

Se generan losóxidos de nitrógenoNO y NO2. También es posible que se genere una cantidad reducida de gases de escape con contenido de carbono (CO2, CO), por supuesto.

6. ¿Cuál es el ancho del tratamiento con PlasmaBeam?

El ancho de tratamiento de una boquilla es de aprox. 8-12 mm. De todos modos, se debe comprobar el ancho de la limpieza antes de cada aplicación (p. ej.: medición del ángulo de contacto).

En el caso del uso de oxígeno puro (O2) o nitrógeno (N2), el ancho de tratamiento aumenta un poco.

7. ¿Qué velocidades de tratamiento se pueden alcanzar?

En comparación con los procesos de activación, la velocidad de limpieza solo es de unos pocos cm por segundo. Una limpieza efectiva requiere un aumento de temperatura de la superficie, que solo se puede alcanzar a baja velocidad.

8. ¿Cuál es la temperatura del chorro?

La temperatura media del chorro de plasma es de aprox. 200 – 250 °C. Con una configuración correcta de la separación y la velocidad, se alcanza una temperatura superficial de aprox. 70 – 80 °C. Esto permite aplicar esta técnica a todos los materiales de uso corriente (metales, cerámica, vidrio, plásticos, elastómeros).

9. ¿Cuál es la duración de la limpieza por medio del plasma atmosférico?

Lamentablemente, no se pueden dar valores seguros. La duración depende de las condiciones de almacenamiento, los parámetros del tratamiento y del grado de contaminación.

Ejemplos

  1. Atmósferas húmedas y temperaturas altas (más de 20 °C) reducen drásticamente la duración del tratamiento con plasma.
  2. Un tratamiento reiterado aumenta la duración del tratamiento.
  3. En general, tanto para superficies metálicas como para vidrio y cerámica es válida esta recomendación: El pegado, la impresión o la pintura se deben realizar dentro de la hora siguiente al tratamiento con plasma para poder alcanzar los valores máximos.
  4. Las siguientes duraciones del tratamiento con plasma son válidas para los plásticos:
  • PA (con o sin refuerzo de fibra de vidrio): 1 - 2 semanas
  • PP, PE: recomendamos realizar el tratamiento posterior en un plazo máximo de 1 a 2 días
  • PC: 2 - 5 días
  • ABS, PC/ABS: 2 - 5 días

Tenga en cuenta que se trata de valores aproximados. Según el fabricante, pueden aparecer diferencias significativas por la aplicación de aditivos o agentes separadores.

10. ¿Cuáles son las principales ventajas del tratamiento con plasma a presión atmosférica?

La tecnología PlasmaBeam es aplicable a procesos en línea, p. ej.: limpieza con plasma de materiales «sin fin», perfiles de metal, tubos antes del revestimiento, pegado, unión o pintura.

Esta tecnología es apta para ser usada con robots, es decir que las superficies de 2 o 3 dimensiones pueden escanearse con el chorro de plasma con ayuda de robots .

PlasmaBeam posibilita una limpieza local de la superficie sin enmascarar el resto del área, p. ej. limpieza de almohadillas de unión de Al, Au y Cu antes de unión de los cables (Wire-Bonding) sin tocar el resto de la superficie.

11. ¿Cuáles son las aplicaciones posibles?

Encontrará más información en Aplicaciones.

PlasmaBeam: El procesador de plasma es apto para ser usado con robots y se puede instalar en líneas automatizadas de producción existentes

Plasma atmosférico - PlasmaBeam

El sistema consta de tres unidades:

1. Unidad de alimentación:

  • conexión eléctrica
  • conexión de gas de proceso y gas de refrigeración
  • Generador de alta tensión
  • Bloque de medición de corriente
  • Bloque de control del gas
  • Panel frontal con controles

2. Líneas de suministro de gas y electricidad en tubo flexible

3. Generador de plasma: el electrodo central, el electrodo exterior y el aislador forman una zona de descarga

  • El generador de alta tensión transforma la tensión de la red en la alta tensión (hasta 10 kV) que es necesaria para la formación de la descarga eléctrica.
  • La tensión de alimentación y el gas del proceso se aportan a la zona de descarga a través de una tubería flexible.
  • El chorro de aire extrae de la zona de descarga las especies activas (i+, e-, r*) que se forman en el arco eléctrico. (procedimiento de chorro de plasma)
  • La corriente de gas activo se enfoca hacia la pieza que se va a tratar a través de la forma especial de la boquilla.
PlasmaAPC500: El procesador de plasma es apto para ser usado con robots y se puede instalar en líneas automatizadas de producción existentes

Plasma atmosférico - PlasmaAPC 500

El sistema consta de tres unidades:

1. Unidad de alimentación:

  • conexión eléctrica
  • Generador de alta tensión
  • Bloque de control (con microcontrolador)
  • Panel frontal con controles
  • Suministro de aire

2. Suministro de corriente y aire en tubo flexible

3. Generador de plasma:

Dos electrodos forman la zona de descarga

  • El generador de alta tensión genera una tensión de hasta 10 kV, que es necesaria para la generación de la descarga eléctrica.
  • La tensión de alimentación se aporta a través de una tubería flexible.
  • El chorro de aire guía el arco eléctrico fuera del área del electrodo. (procedimiento de arco deslizante)
  • El arco eléctrico entra en contacto directo con la superficie.
  • ¡Peligro alta tensión! No tocar el arco eléctrico ni los electrodos

El Plasma APC 500 se usa para superficies no conductoras

En la tecnología del plasma atmosférico se excita el gas por medio de alta tensión a la presión ambiente, de manera que se encienda un plasma. El plasma se extrae de la boquilla con aire comprimido. Se diferencian dos efectos del plasma:

Activación y limpieza ultrafina que se realizan por medio de partículas reactivas obtenidas en el chorro de plasma.

Además, las partículas adhesivas sueltas se eliminan de la superficie mediante chorro de gas activo acelerado con aire comprimido.

Los resultados del tratamiento se pueden alterar de diversas maneras por medio de la variación de los parámetros del proceso , tales como la velocidad de tratamiento y la distancia a la superficie del sustrato.

El procesador de plasma atmosférico PlasmaBeam se utiliza principalmente para el tratamiento local (limpieza, activación) de diversas superficies:

  • polímeros
  • metal
  • cerámica
  • vidrio
  • materiales híbridos

PlasmaBeam es apto para ser usado con robots y se puede instalar en líneas automatizadas de producción ya existentes sin gran esfuerzo.

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