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Beyond Surfaces #9 - Opportunity

The year 2020 has brought a great deal of change. In this edition of BEYOND SURFACES we include a “special”, giving you a unique insight into how our employees around the world have taken on the challenge of the initial months of the Covid-19 pandemic with commitment and creativity. We are also taking the magazine title quite literally and are looking “beyond surfaces” into the second pillar of the Oerlikon Group, our synthetic-fiber business.

With this edition, we are celebrating a small but important anniversary: The first issue of BEYOND SURFACES was published five years ago. Two years earlier, Metco had joined the Oerlikon Group, and this magazine was created to introduce our customers to the solutions offered by the two brands, Oerlikon Balzers and Oerlikon Metco.

Since then, the Oerlikon Group has undergone significant changes. Today, it is a “Powerhouse of Materials and Surface Solutions.” Our newest business unit, Additive Manufacturing, which focuses on the industrialization of additive manufacturing methods, represents an important augmentation of the Oerlikon Balzers and Oerlikon Metco portfolio.

Flip through the magazine

在我们的 "材料聚焦 "系列中,我们迄今已经介绍了固体、有形的材料,如镍或钛。这一次,我们关注的是一种 "物质实体"(古希腊语:plasma),假如没有了它,现代的表面处理解决方案将难以想象。

等离子体是如何形成的?

等离子体是如何形成的?

等离子体是继固体、液体、气体之后的 "第四种物质状态"。当气体以热的形式获得额外的能量时,就会产生等离子体。高温将电子从原子结构中分离出来,从而产生自由粒子的混合物——带正电的离子和带负电的电子。存在于等离子体中的这些粒子越多,它的 "电离 "程度就越高。等离子体的电离度可以从1到100%不等

等离子体能在哪里被发现?

在日常生活中,我们很少观察等离子体,但这种物质状态在整个宇宙中非常普遍。我们的太阳,其核心温度高达数百万度,由等离子体组成,大多数恒星也是如此。气态星云和星际空间也主要由这种实体构成。等离子体确实在地球上自然形式出现——当它出现时非常壮观!例如,北极光和闪电。例如,北极光和闪电的光线就是由等离子体构成的。温度高达3万摄氏度的闪电能使地球大气层局部发热致使原子分裂,我们看到由此产生的等离子体就像一束耀眼的光。

与其他物质状态一样,等离子体及其能力已被人类利用于一些技术用途。但是,为了实现这些目的,等离子体必须由人工产生。所需的能量通常由带电的气体或强激光束提供。

等离子体有什么用途?

等离子体具有非常不同的性质,但有一个共同点:它们都是导电的,并且可以受到磁力的影响。由于其不同的特性,它们可用于许多发明和工艺——包括节能荧光灯、等离子显示器、医疗仪器消毒,甚至是反应堆中的核聚变。

欧瑞康巴尔查斯和欧瑞康美科使用等离子体进行表面涂层。"从科学上讲,我们处理的是同一件事—等离子体研究。但是当涉及到应用时,我们的工作是在等离子光谱的两端,"材料科学家Alessandro Zedda(欧瑞康巴尔查斯)和Alexander Barth(欧瑞康美科)为此达成一致。

气体等离子喷涂:高压高密度

在大多数热喷涂过程中,工作是在常压下进行的。涂层原料以粉末颗粒的形式存在,其尺寸范围一般为10至100微米。在狭窄的等离子体射流(直径6至10毫米)中熔化,并喷洒到待喷涂的表面。等离子体的温度可以达到20,000°C,相当于我们太阳的表面温度。这使得它可以熔化任何材料。通过精确地平衡等离子体和材料的特性,使颗粒达到理想的温度和速度,从而达到最佳的涂层效果。

等离子体发生器包括一个狭窄的喷嘴或阳极,气体连续地流经该喷嘴,以及一个集中位于喷嘴内的电极或阴极。带正电的喷嘴和带负电的电极形成电偶,从而使流动的气体电离并将其转化为等离子体。然后将涂层原料注入等离子体中,使其熔化并被推进到要涂层的表面。

"等离子体在产生这种高热量方面非常有效,因为所有的电能都转化为热量。我们与合作伙伴和大学在等离子体涂层研究方面进行合作,并将研究结果不断融入到欧瑞康美科的新产品中。"Alexander Barth解释道。

气体等离子喷涂:高压高密度

PVD涂层:低压和低密度

对于高质量的超薄PVD涂层,等离子体是通过蒸发金属靶材上的原子产生的。然后通过将电子从原子中分离出来形成离子。通过施加电压,这些离子被吸引到要涂层的基体上(可以是一个零部件或工具)。它们以高能量撞击基体,在其表面扩散并相互结合,形成一层薄而致密的涂层。为了防止它们在 "行进 "过程中与空气分子发生碰撞,需要高真空的环境。

Alessandro Zedda解释道:“等离子体的产生需要大量的能量——以高达几百伏的高压形式。涂层质量不仅取决于靶材的选择,还取决于等离子体的电压和能量。"等离子体源的设计对所得涂层的质量非常重要。这就是为什么在欧瑞康巴尔查斯,我们一直在进行不断的研究以改进等离子体源和最终的涂层。”

联系方式

Petra Ammann

Petra Ammann

欧瑞康巴尔查斯通讯部负责人

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