Oberflächenverunreinigungen auf Nickel-Chrom-Legierungen stellen eine häufige Herausforderung in Fertigungsprozessen dar, die zuverlässige Verbindungen, Beschichtungen, Bedruckungen oder Schweißungen erfordern. Öle, Walzrückstände, organische Verunreinigungen und Oxidschichten können die Oberflächenenergie erheblich reduzieren und so zu schlechter Haftung und inkonsistenter Produktqualität führen. Ein führender Hersteller von Nickel-Chrom-Legierungsblechen und -walzen suchte daher nach einer effizienten Inline-Reinigungslösung, die hohe Produktionsgeschwindigkeiten ermöglicht und gleichzeitig eine gleichbleibende Behandlungsqualität gewährleistet.
Um dieser Herausforderung zu begegnen, implementierte Keylink ein fortschrittliches System zur Oberflächenbehandlung mit atmosphärischem Plasma, das mit einem speziell entwickelten rotierenden Plasmabrenner (H₂O) ausgestattet ist.2 Desoxidations-Plasmabrenner). Der rotierende Brenner verfügt über eine Plasmaflamme mit einem Durchmesser von 40 mm und gewährleistet so eine gleichmäßige Behandlung der Materialoberfläche. Für Anwendungen mit größeren Behandlungsflächen sind Plasmabrenner mit Behandlungsbreiten bis zu 100 mm erhältlich.
Das Verfahren wurde für eine Nickel-Chrom-Legierung mit der Zusammensetzung 75% Ni, 16% Cr, 4,5% Al und 0,5% Ti und einer Materialdicke von 0,3 mm entwickelt. Dabei wird ein kontrolliertes Prozessgasgemisch aus 5% H₂ verwendet.2 und 95% N2 , Das Plasmasystem entfernte effektiv Oberflächenverunreinigungen und aktivierte gleichzeitig die Metalloberfläche.
Ein einzelner rotierender Plasmabrenner erreichte Bearbeitungsgeschwindigkeiten von 2 m/min bis 50 m/min, abhängig vom gewählten Gasgemisch und der erforderlichen Reinigungsintensität. Das berührungslose Atmosphärendruckplasmaverfahren machte nasschemische Reinigungsverfahren überflüssig, reduzierte die Umweltbelastung und vereinfachte die Produktionsabläufe. Das System ließ sich ohne größere Umbauten problemlos in bestehende Rolle-zu-Rolle-Produktionslinien integrieren.
Für Kunden mit noch höherem Durchsatzbedarf können zusätzliche Plasmabrenner vertikal angeordnet werden. Durch den Einsatz von zwei oder drei Plasmabrennern lassen sich Bearbeitungsgeschwindigkeiten von über 100 m/min bei gleichzeitig exzellenter Reinigungsleistung und Behandlungsgleichmäßigkeit erzielen.
Die Wirksamkeit der Plasmabehandlung wurde durch Kontaktwinkelmessungen verifiziert. Vor der Behandlung wies die Oberfläche der Nickel-Chrom-Legierung einen Kontaktwinkel von ≥ 91,9° auf, was auf eine geringe Oberflächenenergie und erhebliche Verunreinigungen hindeutet. Nach der Plasmabehandlung sank der Kontaktwinkel auf ≤ 12,8°, was eine deutliche Verbesserung der Benetzbarkeit und Reinheit der Oberfläche belegt.
Diese deutliche Verbesserung der Oberflächenenergie ermöglichte eine optimierte Haftung in nachfolgenden Fertigungsprozessen. Kunden berichteten von einer verbesserten Beschichtungskonsistenz, höherer Haftfestigkeit, geringeren Fehlerraten und einer höheren Prozesssicherheit. Darüber hinaus entfielen beim Trockenplasmaverfahren Verbrauchschemikalien, und der Wartungsaufwand wurde im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungsmethoden reduziert.
Das Projekt demonstriert, wie die Atmosphärenplasma-Technologie von Keylink eine hocheffektive Lösung zur Entfernung von Oberflächenverunreinigungen von Nickel-Chrom-Legierungen bietet und gleichzeitig die Anforderungen moderner Hochgeschwindigkeitsfertigung erfüllt. Durch die Kombination fortschrittlicher Plasmachemie, innovativer Rotationsbrennerkonstruktion und skalierbarer Prozessfähigkeit erzielt Keylink überlegene Ergebnisse bei der Oberflächenvorbereitung für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.
