Oberflächenaktivierung, partielle Metallschichten und. multifunktionale SiOx-Schichten. mittels Atmosphärendruckplasma

Transkript

1 Oberflächenaktivierung, partielle Metallschichten und multifunktionale SiOx-Schichten mittels Atmosphärendruckplasma

2 Standort INOCON Technologie GmbH Munich Vienna INOCON Technologie

3 Das Unternehmen der innovativen Verfahren Prozess/Produkt F&E Prozess/Produkt Gestaltung Konstruktion Fertigung/Montage Testlabor

4 Tätigkeitsbereich Plasma zum Aktivieren und Beschichten Plasma zum Schweißen und Löten Sondermaschinenbau/Automatisierungstechnik

5 Plasma zum Aktivieren und Beschichten Beschreibung System Corona Multi Arc Micro Cold Plasma InoCoat SilCoat Bild Prozesse Aktivierung Reinigung Aktivierung Reinigung Funktionsschichten Aktivierung Reinigung Funktionsschichten nm-beschichtungen Haftvermittler Barriere Schichten Antihaftschichten Substrat Nichtleitende Werkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Anwendung Große Flächen Atmosphärisch Luft-Plasma Kalter Lichtbogen Partielle Flächen Atmosphärisch Inertgas-Plasma Heißer Lichtbogen Partielle Flächen Atmosphärisch Große Flächen

6 Plasma zum Aktivieren und Beschichten Beschreibung System Corona Multi Arc Micro Cold Plasma InoCoat SilCoat Bild Prozesse Aktivierung Reinigung Aktivierung Reinigung Funktionsschichten Aktivierung Reinigung Funktionsschichten nm-beschichtungen Haftvermittler Barriere Schichten Antihaftschichten Substrat Nichtleitende Werkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Anwendung Große Flächen Atmosphärisch Luft-Plasma Kalter Lichtbogen Partielle Flächen Atmosphärisch Inertgas-Plasma Heißer Lichtbogen Partielle Flächen Atmosphärisch Große Flächen

7 Plasma Aktivierung und Reinigung Vorteile Oberflächenreinigung Oberflächenvorbehandlung Optimierte Oberflächenspannung Für verbesserte Klebeprozess Druckprozess Lackierprozess Kontaktierungsprozess Beschichtungsprozess Corona Multi-Arc Micro Cold Plasma

8 Plasma Aktivierung und Reinigung Aktivierter Bereich -> Optimierte Oberfläche Nicht aktivierter Bereich Nicht aktivierter Bereich

9 Einflüsse auf die Substratoberfläche Oberflächenrauheit Schmutzpartikel Grenzflächenstruktur Substrat

10 Einflusses des Plasmas Reinigung der Oberfläche entfernen von Schmutzteilchen und organischen Stoffen Entkeimung und Bakterienvernichtung Veränderung an der Oberfläche Vergrößerung der Oberfläche und der Rauhtiefe Generieren funktionaler Gruppen Anhaften von Hydroxylgruppen (OH) Einfachere chemische Verknüpfungen Aufbrechen von Molekülen und Molekülketten Aktivierung der Oberfläche Beeinflussung der Oberflächenenergie Erhöhung der Benetzbarkeit

11 Reinigung und Oberfläche Reinigung Feinst-Reinigung von verschmutzten Oberflächen Entfernen organischer Bestandteile an der Oberfläche mittels Ionenstroms bzw. Radikalen durch chemische Reaktion Oberflächenbeschaffenheit z.b. Lotusblüteneffekt oder aufgeraute Oberfläche für Klebeprozesse Durch Elektronen-/Atombeschuss Plasma Ist ein elektrisch leitendes Gas => =>freie Elektronen durch Ionisierung =>Aufspaltung der Moleküle in Atome

12 Funktionale Gruppen und Aktivierung Funktionale Gruppen Aktivierung und Benetzung Änderung der Oberflächenstruktur und deren Eigenschaften Einbetten reaktiver Gruppen in die oberste Grenzfläche (Atomlagenbereich), ohne dass das darunterliegende Material verändert wird Polarer Anteil - Dipolmoment Polar unpolar Mischform Wasser Butan Ethanol Ähnliches mit Ähnlichem zieht sich an. Ähnliches mit Ähnlichem zieht sich an Die OH-Gruppe ist in der Lage, Wasserstoffbrückenbindungenmit Wasser einzugehen. Sie erhöht damit die Hydrophilie- Wasserlöslichkeit -der Verbindung. Organische Alkylreste selbst sind nicht wasserlöslich, also hydrophob. Disperser Anteil Isteine temporäre und nicht permanente Schwankungen der Elektronendichte von unpolarenatomen/ Molekülen=> Londonsche Kraft Van-der-Waals-Kraft Wirkt ohne Ionen oder Wasserstoffbrückenbindung

13 Auswertung der Oberflächenenergie Kontaktwinkelmessung Gezielte Tropfenabscheidung von polaren und dispersen Flüssigkeiten, zur Bestimmung der Oberflächenenergie und der Benetzbarkeit Bilder: Fa. Krüss

14 Messwerte Lackieren~>54mN/m Kleben~>44mN/m Parameter: Prozessgas: Luft 20Nl/min Entfernung : 5-10 mm Prozessgeschw.: 100m/min

15 Messwerte IFT(s) s,d s,p Surface Energy Lackieren ~>54mN/m Kleben ~>44mN/m unbeh beh unbeh beh unbeh beh unbeh beh unbeh beh unbeh beh unbeh beh PP 3D PP Band PA Lack PPSU PVC ABS

16 Ergebnisse und Anwendungen unbehandelt behandelt

17 Plasma zum Aktivieren und Beschichten Beschreibung System Corona Multi Arc Micro Cold Plasma InoCoat SilCoat Bild Prozesse Aktivierung Reinigung Aktivierung Reinigung Funktionsschichten Aktivierung Reinigung Funktionsschichten nm-beschichtungen Haftvermittler Barriere Schichten Antihaftschichten Substrat Nichtleitende Werkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Anwendung Große Flächen Atmosphärisch Luft-Plasma Kalter Lichtbogen Partielle Flächen Atmosphärisch Inertgas-Plasma Heißer Lichtbogen Partielle Flächen Atmosphärisch Große Flächen

18 Plasma Beschichtung Vorteile In atmosphärischer Umgebung Geringe thermische Einflüsse am Substrat Partielle, sensitive Beschichtung Keine Flussmittel Keine negativen Umwelteinflüsse Funktionsschichten Kompakter, leichter Plasmajet Anwendungen Beschichtung von 3D-Teilen Cu, Snund Znz.B. als Leiterbahn auf Papier, Kunststoff, Glas, Metall, Graphit PCB Erzeugung Busbars auf Solarzellen Reibwerterhöhende Schichten Abrasionsbeständige Schichten Flussmittelauftragung

19 Beschichtungsprozess

20 Pulverabscheidung Plasma mit Pulver Substrat

21 Anwendungen Automotive E-Mobility Elektronik Allgemein Sn auf Cu-Gitter Cu auf Composite Cuauf Wafer Cuauf Glas Plasmagrip Snauf Cu Cu auf Kunststoff Cu/Sn auf Folie Cu auf Keramik Cu auf Graphit Cu auf Leiterplatte Sn auf Solarzelle

22 Video Sn auf Visitenkarte

23 Video Cuauf PA

24 Plasma zum Aktivieren und Beschichten Beschreibung System Corona Multi Arc Micro Cold Plasma InoCoat SilCoat Bild Prozesse Aktivierung Reinigung Aktivierung Reinigung Funktionsschichten Aktivierung Reinigung Funktionsschichten nm-beschichtungen Haftvermittler Barriere Schichten Antihaftschichten Substrat Nichtleitende Werkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Glas Metall Kunststoff Keramik Papier Verbundwerkstoffe Anwendung Große Flächen Atmosphärisch Luft-Plasma Kalter Lichtbogen Partielle Flächen Atmosphärisch Inertgas-Plasma Heißer Lichtbogen Partielle Flächen Atmosphärisch Große Flächen

25 SilCoat-Prozess Prozess Vorteile Atmosphärische Umgebung Keine kritischen chemischen Reaktionen Inline integrierbar Kostenreduzierend Dicke von 10nm bis 300nm Precursor Schaffung von neuen Schichten Multilagenaufbau Barriere Funktionen Haftschichten (hydrophil) Antihaft Eigenschaften (hydrophob) Transparente Schichten Flexible und duktile Schichten Transmissionsgrad verbessernd Korrosionsschutz Plasmapolykondensation

26 Schichtabscheidung

27 Auswertung und Anwendung Vakuum At mosphäre SiOx-Schicht größer 100nm unbehandelt SiOx-Schicht kleiner100nm Vakuum At mosphäre Mit SilCoat behandelt

28 Zusammenfassung Schichtvarianten Schichten im Nanometerbereich Haftvermittelnde Eigenschaften Antihafteigenschaften Barriereeigenschaften Leitfähige Schichten Korrosionsschutzschichten Antibakterielle Schichten Tribologische Schichten

29 Plasma zum Schweißen/Löten Ø 6,4mm Lichtbogenschweißverfahren kein Schutzgas erforderlich kein Pilotlichtbogen erforderlich Plasma vor der Düse => düsenferner Wirkfokus Kernpunkt Charakteristiken von Plasmatron Energieeinbringung: 10 6 W/cm² 3mm Kernstrahl Kaltgasmantel Wirkungsgrad: bis 80% Stromstärken: größer 500A Ø 0,5mm

30 Vorteile Großer Arbeitsbereich Hohe Schweißgeschwindigkeiten Ausgezeichnete Nahtoptik Gute Spaltüberbrückbarkeit Hohe Lastwechselfestigkeit Minimaler Verzug Geringe Sicherheitsanforderung Strombereich von 3A bis über 500A CrNi-Stahl typ. 6m/min Verzinkte Bleche löten typ. 3m/min Schweißvorgang absolut spritzerfrei Bis zu 1mm Wegen zähem feinkörnigem Schweißgefüge Wegen geringer Wärmeeinbringung Keine spezielle Einhausung nötig

31 Praktische Anwendungen Dachnaht Wasserkanal

32 Praktische Anwendungen Gelenkwelle Tankeinfüllstutzen Edelstahlauspuff Heitzstab aus Alu Türgriff Druckloser Dampfgarer Pin-Schweißen Getriebe

33 Equipmentübersicht InoCoat/SilCoat

34 Integration in eine Anlage

35 Sondermaschinenbau/Automatisierungstechnik Beschichtungszellen Schweißzellen Produktionsanlagen Automatisierungstechnik

36 Hauptkunden