Slutrapportering av ÅF Projekt nr : "Plasmabearbetning och behandling av invändiga ytor - förlängningsfasen"

Relevanta dokument
LASAL. Gaser, utrustning och tjänster som vässar din laser!

Inlämningsuppgift 2. Figur 2.2

2.2 Vatten strömmar från vänster till höger genom rörledningen i figuren nedan.

Användarmanual till GS-luftsolfångare

FIRESAFE FT Graphite CE 0957 ÖVERSIKT ÖVER GENOMFÖRINGAR OCH BRANDKLASSER

Kopparkapsel i KBS-3. Kopparkorrosion i in situ experimentet Minican

Installations Guide. Daylight LED

Hur en stoppar en handbollsplan i ett snapsglas. Emma Björk Nanostrukturerade material

Supertech Sverige AB

Kundts rör - ljudhastigheten i luft

AvantGuard Omdefinierar korrosionsskydd

0,22 m. 45 cm. 56 cm. 153 cm 115 cm. 204 cm. 52 cm. 38 cm. 93 cm 22 cm. 140 cm 93 cm. 325 cm

NP-balans Växtbehovsanpassade gödselmedel från biogasanläggningar

Korrosionsinstitutet. Swedish Corrosion Institute. Uppdragsgivare: Nicholas T Rolander Morbygden 44 SE Falun

Stålrör. Precisionsrör Form 220 och 370

TriomiX Blodvagga. Bruksanvisning

Monteringsoch installationsmanual.

Optiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material?

Föreläsare Michael Ventorp, SLU och HIR Värd för visning Jägersros anläggningschef Inge Persson

Stålrör Precisionsrör Form 500, 600, 800 och 1000

RCO SECURITY Läsare Porttelefoner. Dimensioner Montering

Wilma kommer ut från sitt luftkonditionerade hotellrum bildas genast kondens (imma) på hennes glasögon. Uppskatta

ALLOY 600 UNS N06600, , NiCr15Fe

Köldbryggor. Årets vintermode: Prickigt och rutigt. Frosten får inte fäste. Köldbryggan förbinder ute med inne

för M Skrivtid i hela (1,0 p) 3 cm man bryningsindex i glaset på ett 2. två spalter (3,0 p)

DRAFTLINE - RENGÖRING AV ÖLANLÄGGNING

4 rörelsemängd. en modell för gaser. Innehåll

Cu i rent vatten. Efter 6 månader. Experimentaluppställning

HUBER Flotationsanläggning HDF

Palladiummembranet. Permeationsmätningar. ToF-SIMS. SKB Korrosion av koppar i rent syrefritt vatten

Detaljplan för del av fastigheten Oknebäck 4:2

BRUKSANVISNING Calypso Trend

Bruksanvisning Klimatanläggning

H 9952 Epoxybaserat strukturlim

PGK. Rektangulärt kylbatteri för kallvatten

Försäljning genom. Service telefon

ICCG11 The 11th International Conference on Coatings on Glass and Plastics

Upp gifter. c. Hjälp Bengt att förklara varför det uppstår en stående våg.

Lufttryck i ballong laboration Mätteknik

MONTERING INFORMATION 7 Sidan 1 av UPPSTÄLLNING AV LJUDDÄMPAREN

4.2 Fastställ en referenslösning Kundvärde... 6

Utvärdering av uttorkning av fukt i betongväggar med aktiv elektroosmos.

Corrosion of Copper in oxygen free water Experimental set-up

PPU408 HT15. Aluminium. Lars Bark MdH/IDT

DRAFTLINE 15 - RENGÖRING AV ÖLANLÄGGNING

12 Systemspecifika regler Europabanan Generellt Standardbanor... 4

Fysik. Ämnesprov, läsår 2014/2015. Delprov B. Årskurs. Elevens namn och klass/grupp

BRUKSANVISNING Classic Trend

KARDBORRERONDELLER. 115 mm RKEO-V P 40, P 60 - P 150, P 240 0

a) Vi kan betrakta luften som ideal gas, så vi kan använda allmänna gaslagen: PV = mrt

Svar och anvisningar

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

NYHETER PÅ VÄG

1 Processer i kapseln som ger inre övertryck

Ytor och gränsskikt, Lektion 1 Ytspänning, kapillaritet, ytladdning

Montering & skötsel STÄNKPANEL MASSIVTRÄ

Luftförvärmare- Manual + Faktablad

Luddborttagning. Institutionen för produkt- och produktionsutveckling. Chalmers tekniska högskola Göteborg. Grupp E3.

PM Bussdepå - Gasutsläpp. Simulering av metanutsläpp Verkstad. 1. Förutsättningar

för M Skrivtid re (2,0 p) används för (2p) (3,0 p) vattenbad?

Arbets- och miljömedicin Lund

PROBLEM: DEt är svårt att hitta någon. LÖSNING: KuNSKapSfÖretaGet Som

Lågtemperaturkorrosion

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Vår galax Vintergatan sedd från sidan. Vår galax Vintergatan sedd uppifrån

Korrosion laboration 1KB201 Grundläggande Materialkemi

Kompensatorer BENÄMNING FLÄNSDIMENSIONER 265. Performance Trelleborg Slang & kopplingar - SVENSK/DANSK katalog N.2014/01SWDK från 01/01/2014

Modeller för att beskriva ojämn ventilationsfördelning i lungan

ANVÄNDARMANUAL MARKUS 10

Resistansen i en tråd

Montage, drift och underhåll TX 35A

Damminventering inom Avasund

BILAGA 1. Exempel på principer för framtida dagvattenavledning. Genomsläppliga beläggningar. Gröna tak

Installation-, drift- och skötselanvisning för Wavin certaro NS oljeavskiljare

AKRON BIO400/BIO400+ FLISPANNA

Welcome to the. world of Trelleborg. Kompensatorer TEGUFLEX TRELLEBORG FLUID HANDLING SOLUTIONS

SVETSNING I RF & PE FÖRELÄSNING 4

PremiSeal Figur 38 är ett prisvärt vridspjäll för många industriella tillämpningar, med mått enligt ISO-std

MaxiFlex Ultimate TM. prorange TM. MaxiFlex Ultimate

Nästa U-värde ( U w ) är räknat i storlek 1190x1190

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

TREC PTV anvisningar för uppgifter

Inhibitorer Kylvattenkonferens Solna 3/5 2017

Sioo impregnering. Effektivt träskydd perfekt för altanen, bryggan, panel m.m. Träskydd utan biocider och lösningsmedel

Vad behöver man ev. inhandla?

Instruktionsbok DeLaval propellerfläkt PFE

VARUINFORMATIONSBLAD

Boazuls rullmanschetter är ett komplett system för att åstadkomma och bibehålla blodtomhet i armar och ben vid operationer i blodtomt fält.

MaxiFlex. prorange TM. Elite TM. MaxiFlex Elite

Parmab Drivelement AB. Den flexibla kopplingen

KCC EA DS046:0822 AVFUKTARE DRIFT OCH SKÖTSELMANUAL

Smutsfilter med mikrobubbelavskiljning. ventim.se

Manual för att odla GANS (Gas At Nano State)

Kondensbildning på fönster med flera rutor

Kondensbildning på fönster med flera rutor

SKB Korrosion av koppar i rent syrefritt vatten

B) Du ska kunna förklara vad energiprincipen är. C) Du ska kunna vilka former av energi som elektricitet kan omvandlas till.

Cernit - Brännbar modellera

LAGERSKYDD. Lagerskydd. Garlock Guardian metalliska lagerskydd

Aktivt kol från rötslam

Transkript:

Slutrapportering av ÅF Projekt nr. 13-417: "Plasmabearbetning och behandling av invändiga ytor - förlängningsfasen" Motivation till projektet Resultaten från vårt projekt nr. 11-067, tidigare finansierat av Ångpanneföreningens Forskningsstiftelse, bekräftade stora möjligheter för tillämpningar av plasmabearbetning inom smala rör vid reducerat gastryck. Framgångsrika resultat erhölls också i aktivering av invändiga ytor genom atmosfärisk luftplasma. Bland ett antal olika beläggningar är de diamantliknande kolbeläggningarna (DLC) väldigt attraktiva. Det är på grund av deras exceptionella egenskaper. Den ettåriga förlängningen av det tidigare projektet inriktades på dessa filmer och optimering av relevanta beläggningsprocesser som är lämpliga för industriella applikationer. Projektresultat 1. Två plasmakällor testades i projektet: (a) måttligt tryck med hålkatod (ihålig katod) och (b) atmosfärstryck hybridkälla med hålkatod. Det har visat sig att filmer framställda genom atmosfärsplasma innehåller väsentligt mer mjuka grafitfaser än de vid reducerat gastryck. Det är därför bättre att använda reducerat gastryck mellan 0.1 och 0.5 Torr i hålkatoden i plasmasystemen. 2. Det har visat sig att DLC filmer kan avsättas genom hålkatodplasma från en gasblandning av argon och acetylen. Gasen medgavs genom hålkatoden. För att undvika oönskade partiklar i filmerna bör grafit alltid användas som katodmaterial. 3. Det har visat sig att för att få god kvalitet på DLC filmerna är det nödvändigt att använda en låg halt av acetylen i argonet, vanligtvis mindre än 1%. Detta är en mycket viktig fördel vid hålkatod plasmadeponering, eftersom oljan i vakuumpumparna inte försämras snabbt av kolväte-rika gaser och användningen av dyra pumpar inte är nödvändigt i laboratorieexperiment. 4. Eftersom de flesta analytiska instrument till analys av ytor kräver plana prover har en speciell kopparhållare utformats för tester av DLC nedfall i det inre röret med plana substrat, se figur 1. 5. Substrathållaren representerar ett rör med 20 mm diameter anordnat med fyra tangentiella positioner för plana rektangulära prover. Ytan av varje prov är 20 mm från den motstående ytan, se figur 2. Testproverna var från kisel och glas. Hålkatoden (HC) av grafit är i mitten av hållaren, se figur 2.

Cu holder Graphite HC Glass Figur 1 Figur 2 6. Vid lite högre radiofrekvent (rf) effekt kan katodtemperaturen stiga över 1000 C, se figur 3 a, b. Det observerades också att vid en rf-effekt av 200 W och högre kan hålkatodsplasmat överföras från en glödregim till en ljusbågeregim. Vid ljusbågen kan katoden producera mikrodroppar av grafit. Rf-effekten av cirka 100 W användes därför i de flesta experiment. Figur 3a: Rf effekt på100 W Figur 3b: Rf effekt på 200 W 7. Snittiden av deponeringsprocessen var 15 minuter för filmavsättning på plana substrat 20 mm nedanför katoden. För filmavsättning på substrat inne i den ihåliga hållaren var tiden förlängd till 30 minuter. I deponeringsprocessen med en låg rf-effekt på 100 W, med en gasblandning av 150 sccm Ar och 1 sccm C 2 H 2 och vid gastryck av 0,1 Torr var plasmadeponeringshastigheten av DLC filmer under katoden ca 0,1 µm/min. Deponeringstakten på sidoytorna inuti den ihåliga hållaren var ca 70 nm/min. Dessa värden kan ökas ordentligt vid högre effekter, men det kräver vidare optimering av gasens sammansättning, flödeshastighet och gastryck. Figur 4 visar successiv tillväxten av DLC filmtjockleken på glassubstrat i den ihåliga hållaren.

3 min 12 min 20 min 30 min Figur 4 8. DLC filmer på substrat 20 mm under hålkatoden har alltid axiell symmetrisk tjocklek med ett maximum i mitten av plasmaplym, som visas i figur 5. Filmer deponerade på n parallellt med hålkatoden i den ihåliga hållaren (se figur 4 ovan) har successivt minskande tjocklek med maximum nära utloppet av den ihåliga katoden, såsom visas i figur 6. Figur 5

(back) (side) (side) Glass (front) Figur 6 9. Morfologin av de deponerade DLC filmerna och innehållet av diamantbindningar studerades genom Ramanspektroskopi, röntgendiffraktion (XRD) och elektronmikroskopi. Analyserna utförs som en del av en doktorandstudie (doktorand Kaspars llins). Ramanspektrum av filmer, som visas ovan i figur 6, kan ses i figur 7. Detta är ett typiskt spektrum av standard DLC filmer. I det här fallet är det mix av a-c med nano-grafit. Intensity [a.u.] 700 500 300 1350 100 200 800 1200 1600 2000 800 1200 1600 2000 Wavenumber [cm - 1 1400 1580 Glass 1580 Figur 7 1000 800 1350 Wavenumber [cm - 1 Sammanfattning

Projektet har visat att: - Högkvalitativa DLC filmer kan sättas in i rörformiga substrat genom hålkatodplasmaassisterad CVD. - Atmosfärisk plasma är inte så väl lämpad som plasmat vid reducerat gastryck av storleksordning på 0,1 Torr. Det atmosfäriskt plasma i luft kan snarare användas för pre-rengöring och aktivering av substratytorna, som man fann i det föregående projektet. - Grafit är ett lämpligt material i den hålkatoden för att undvika oönskad förorening av filmen. - För högkvalitativa filmer krävs en överraskande låg halt av acetylen ( 1%) i argon. - En hög effekt kan orsaka en bågurladdning i hålkatoden och bildandet av mikropartiklar av karbon i filmen, som inte är önskvärt för vissa applikationer. Mikropartiklar är koncentrerade i mitten av plasmastrålen. Därför är filmer deponerade på substrat inuti den rörformiga hållaren mer "ren" från dessa partiklar än filmerna deponerade med plasmastrålen på substrat liggande mittemot hålkatoden. - Filmens beläggningshastighet vid givna försöksbetingelser var ca 100 nm/min. Det är realistiskt att kunna öka hastigheten upp till åtminstone 10 gånger. De flesta resultat som erhållits i detta projekt kommer att publiceras nästa år och användas senare i en doktorsavhandling. Dessutom de kommer att användas för ytterligare optimering av DLC nedfallet i trånga hål. Ett exempel är inre beläggning med elektriskt isolerande DLC filmer inne i högspännings-transformatoranslutningar och -växlar. Dessa deponeringar är planerade att testas i samarbete med flera företag. PROJEKTGRUPPEN ÄR MYCKET TACKSAM FÖR PROJEKTSTÖDET FRÅN ÅNGPANNEFÖRENINGENS FORSKNINSSTIFTELSE. L. Bardos, projektansvarig Plasmagruppen, Ångströmlaboratoriet, Uppsala Universitet, december 2014.