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Neue Ober�ächen aus dem Plasma-Verfahren

Emp�ndliche Substrate schonend beschichtenEin spezielles Plasma-Plating-Verfahren erlaubt durch einen modifzierten Spritzprozess auch die

Bearbeitung emp�ndlicher Sto�e. Dadurch können auch besonders wärmeemp�ndliche Substrate wie

Papier oder Kunststo� beschichtet werden.

Durch das neu entwickelte Plasma-Plating-Verfahren von Inocon ge-

lingt es beispielsweise, eine über tau-send Grad heiße Metallbeschichtung auf Papier aufzubringen, ohne dieses zu verbrennen. Oder auch Kunststo�e, die üblicherweise ab 100 °C zu schmel-zen beginnen, werden mit weit über tausend Grad heißem Keramikpulver beschichtet. Für diese Prozesse zeich-nen sich mittlerweile Erklärungsmo-delle ab: Das Niedertemperaturplasma könnte für diese E�ekte verantwortlich sein, das mit rund 14 % der Beschich-tungsenergie klassischer Spritzverfah-ren auskommt, andererseits die extre-men Feinheit der Metallpulver und die Beschichtungsgeschwindigkeit mit bis zu 500 mm pro Sekunde. Diese Fakto-ren helfen, das zu beschichtende Werk-stück zu schonen.

Gasstrom mit Metallpulver als SpritzzusatzBei dem Plasma-Plating-Verfahren wird Gleichspannung zwischen einer Wolf-ramelektrode und der Düse angelegt. Zur Zündung des Plasmas wird das Edelgas Argon eingesetzt (geeignet sind jedoch unter bestimmten Voraussetzungen auch

Wassersto� und Helium). Nach der Zün-dung des Brenners wird seitlich der so-genannte Spritzzusatz – feinste Metall-pulverpartikel mit einer Korngröße zwi-schen 4 und 20 µm – zugeführt. Dieser wird an- oder aufgeschmolzen, im Gas-strom in Form von Spritzpartikeln be-schleunigt und so auf die Ober�äche des Werkstücks geschleudert.

Weil die An- beziehungsweise Auf-schmelzung des Metallpulvers ein Nied-rig-Energie-Plasmastrahl erledigt, wer-den die Werksto�ober�ächen nicht ange-schmolzen und nur in geringem Ausmaß erhitzt. Dadurch können auch emp�ndli-che Substrate wie Glas, Holz, Papier oder Kunststo� beschichtet werden. Die Haf-tung auf den Werksto�en erfolgt haupt-sächlich durch eine mechanische Ver-klammerung an der Oberf läche des Werkstücks, da die Metallpartikel beim Au�re�en ab�achen. Die Beschichtung kann auch in mehreren Schichten aufge-bracht werden.

Geringe Porosität und HomogenitätMöglich ist das, weil beim Niedrig-temperaturplasma die Beschichtungs-energien unter 5 KW liegen, klassische

Spritzverfahren aber mit Energien über 35 KW arbeiten. Traditionelle Verfah-ren würden aufgrund höherer thermi-scher und physischer Belastungen das zu bearbeitende Material beschädigen oder gar vernichten.

Generell zeichnen sich mit dem Plasma-Plating-Verfahren erzeug-te Beschichtungen durch eine gerin-ge Porosität, hohe Anbindung an das Werkstück, Rissfreiheit und homo-gene Mikrostruktur aus. Maßgeblich für die Qualität der Beschichtung sind die Temperatur und Geschwindigkeit, mit welcher die Metallpartikel auf die Ober�äche des Werkstücks au�re�en.

Polymer-Beschichtungen im VisierWährend ursprünglich die grundsätz-liche Ausrichtung die Aufbringung von Leiterbahnen auf nichtmetallische Werksto�e war (beziehungsweise die Beschichtung metallischer, nichtme-tallischer und oxidkeramischer Werk-sto�e), erö�nen sich mittlerweile wei-tere Anwendungsmöglichkeiten. Erste Versuche mit Polymerpulvern zeigten positive Ergebnisse.

Das größte Anwendungspoten-zial für die Plasma-Plating-Technolo-gie liegt in der Elektronik-, Lu�- und Raumfahrt industrie, im Anlagen- und Maschinenbau sowie in der Energie-erzeugung. Neben der elektrischen Leit-fähigkeit erö�nen sich dort durch die Reib- und Gleiteigenschaften der Be-schichtungen neue Anwendungs gebiete.

Auch eine Anwendung in der Gal-vanotechnik ist denkbar. Somit soll das Plasma-Plating-Verfahren eine bil-ligere, schnellere und umweltfreund-lichere Alternative zu traditionellen

Bei einem neuen Beschichtungsverfahren lassen sich neue Schichtvarianten realisieren, wie in diesem Beispiel die Metallisierung von Mobilfunkantennen auf Kunststo�trägern

DÜNNE SCHICHTEN J O U R N A L F Ü R O B E R F L Ä C H E N T E C H N I K

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Kontakt:Inocon Technologie GmbH, A-Attnang-Puchheim,Tel. +43 7674 62526, inocon@inocon.at, www.inocon.at

Beschichtungskopf in Betrieb: Dem Plasmastrahl wird feinstes Metallpulver beigemengt. So gelingt es, eine über tausend Grad heiße Metallbeschichtung auf Papier aufzubringen, ohne dieses zu verbrennen

Galvanisierungs-Verfahren darstel-len. Aktuell gibt es sehr konkrete Ko-operationsprojekte mit erfolgreich er-stellten Mustern, die in der Langzeite-valuierung sind.

Geeignet ist die Plasma-Technolo-gie auch, um Ober�ächen zu reinigen, zu desin�zieren oder für eine weitere Bearbeitung aufzurauen, um die dar-auf folgende Beschichtung zu erleich-tern. In etwa der Häl�e der Beschich-

tungsverfahren ist eine derartige Akti-vierung des Werkstücks nötig.

Unter dem Titel Plasmaha�schich-ten startet Inocon im Juni ein For-schungsprojekt mit der technischen Universität Graz. Auch dabei spielt die Aktivierung von Werksto�en eine we-sentliche Rolle. Das Ziel des Projek-tes ist es, belastbare Verbindungen von bisher schwer aneinander zu fügenden Materialen zu erzielen. So sollen etwa

Stahl und Aluminium, die zuvor mit ei-ner Zinkschicht versehen wurden, sta-bil und dauerha� verlötet werden. Vor allem geht es darum, diese Schichten, die nur zwischen 10 µm und 50 µm dünn sind, möglichst solide und kom-pakt zu gestalten.

Leiterplatte auf Polyamid hergestellt mit Deposition Mask (schwarze Fläche)

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