BEWERTUNG DER EFFIZIENZ DER PLASMABRENNERREINIGUNG
Question
Die Oberflächenbeschaffenheit ist einer der wichtigsten Parameter für die Gewährleistung der Haftung von Beschichtungen, unabhängig davon, ob sie im Trockenverfahren (PVD, PEVCD usw.) oder im Nassverfahren (Farbe, Lack, Sol-Gel usw.) aufgebracht werden.
Wie lassen sich Oberflächen unabhängig von ihrer Topografie effizient von Verunreinigungen befreien? Wie lässt sich das Ergebnis einer Reinigungsbehandlung überprüfen?
Expertise
In Zusammenarbeit mit IONICS hat Materia Nova Mikrowellen-Plasmabrenner für eine optimale Oberflächenvorbereitung vor der Beschichtung entwickelt. Durch die kombinierte Wirkung von Radikalen und geladenen Spezies im Plasma werden organische Verunreinigungen von der Oberfläche entfernt.
Um die Sauberkeit der Oberfläche zu überprüfen, setzt Materia Nova Techniken wie XPS oder ToF-SIMS ein, um den verbleibenden organischen Anteil auf der Oberfläche der Materialien zu messen (Bestimmung des Kohlenstoffgehalts).
In diesem Fall wird vor der Metallisierung einer nicht glatten Kupferoberfläche eine Brennerbehandlung durchgeführt. Vor der Reinigung zeigt die Rasterelektronenmikroskopie (REM) das Vorhandensein von organischen Verunreinigungen. Die verbesserte Oberflächenbeschaffenheit ist auf den Bildern nach der Plasmabrennerbehandlung deutlich zu erkennen.
Für eine noch höhere Präzision wird der Gehalt an organischen Rückständen mittels XPS (Röntgenphotoelektronen-Spektrophotometrie) geschätzt, was eine Quantifizierung des Kohlenstoffs auf der Oberfläche mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von 0,1 % ermöglicht. Mit dieser Technik, die die Oberflächenchemie über eine Dicke von etwa zehn Nanometern untersucht, können sehr kleine organische Rückstände nachgewiesen werden, die mit SEM-EDX (energiedispersive Röntgenspektroskopie) nicht nachweisbar sind. Unsere Erfahrung bei der Beschichtung zeigt, dass bereits wenige Nanometer organischer Rückstände die Haftung einer Beschichtung beeinträchtigen können.
In diesem Fall zeigt ein Vergleich des Kohlenstoffgehalts vor und nach der Behandlung, dass die organische Verunreinigung nach der Plasmabrennerreinigung erheblich abnimmt.
Lösung
Mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie in Verbindung mit der XPS-Analyse lässt sich der Restkohlenstoffgehalt einer Oberfläche sichtbar machen und quantifizieren.
Die Plasmabrennerbehandlung ist äußerst wirksam für die Reinigung selbst unregelmäßiger, durch organische Verbindungen verunreinigter Oberflächen. Die Oberflächenbeschaffenheit ist dann optimal, um eine gute Haftung der aufzubringenden Beschichtungen zu gewährleisten.
In schwierigeren Fällen kann ToF-SIMS eingesetzt werden, um die Sauberkeit der Oberfläche mit größerer Empfindlichkeit (im ppm-Bereich) zu prüfen und die Art der organischen Verunreinigungen wie Fettsäuren oder Mineralöle zu ermitteln.