DE10219197C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung der Oberflächen eines Metalldrahts, insbesondere als Beschichtungsvorbehandlung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung der Oberflächen eines Metalldrahts, insbesondere als BeschichtungsvorbehandlungInfo
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Abstract
Zur Behandlung der Oberfläche eines Metalldrahts (3) wird an eine Elektrode (4), die zu dem Metalldraht (3) hin mit einer dielektrischen Abschirmung (2) versehen ist, eine Wechselhochspannung angelegt, um in einem Gasraum (5) über der Oberfläche des Metalldrahts (3) eine dielektrisch behinderte Entladung hervorzurufen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines
Metalldrahts sowie auf einen Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Metalldrähte definierten Durchmessers werden durch Ziehen hergestellt. Bei diesem
Prozess werden Schmiermittel verwendet, die sich auf der Oberfläche der fertigen
Metalldrähte wiederfinden. Soll ein gezogener Metalldraht beispielsweise mit anderen
Metallen oder Kunststoffen beschichtet werden, muss er vorher von den
Schmiermittelrückständen befreit werden. Dies wird in der heutigen Praxis in alkalischen
Bädern durchgeführt. Die Erneuerung und Entsorgung dieser alkalischen Bäder ist
kostenintensiv. Zudem stellen sie einen erheblichen apparativen Aufwand dar.
Aus der EP 0 761 415 B1 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Benetzbarkeit von
Werkstücken mit Flüssigkeiten durch eine Oberflächenvorbehandlung mittels
elektrischer Entladung bekannt. Bei diesem Verfahren wird durch Plasmaentladung
unter Zufuhr eines Arbeitsgases ein gebündelter Strahl eines reaktiven Mediums
erzeugt, und die zu behandelnde Oberfläche des Werkstücks wird mit diesem Strahl
überstrichen. Die Plasmaentladung findet in einer Plasmadüse zwischen einer von
hinten koaxial in die Plasmadüse hineinragenden Stiftelektrode und einer eine
Düsenöffnung begrenzenden Ringelektrode statt, wobei zwischen der Stiftelektrode und
der Ringelektrode eine Wechselhochspannung im Bereich von 5 bis 30 kV und mit einer
Frequenz in der Größenordnung von 20 kHz anliegt und wobei der gebündelte Strahl
des reaktiven Mediums durch die Düsenöffnung austritt. Bei den mit dem bekannten
Verfahren behandelten Werkstücken kann es sich um metallische Werkstücke handeln.
Zur Behandlung von Metalldrähten sind das bekannte Verfahren und die zu seiner
Durchführung verwandte Vorrichtung aufgrund ihrer Geometrie wenig geeignet. Um die
Benetzbarkeit der Oberfläche eines Metalldrahts zu erhöhen, der Schmiermittel
rückstände an seiner Oberfläche aufweist, müssen zunächst diese
Schmiermittelrückstände entfernt werden. Dies ist mit einem einfachen Überstreichen
der Oberfläche des Metalldrahts mit dem bei dem bekannten Verfahren erzeugten
gebündelten Strahl aus reaktivem Medium nicht ohne weiteres realisierbar.
Aus der EP 0 994 637 A2 ist ein Verfahren zur Plasmabehandlung von stab- oder
fadenförmigen Materialien bekannt, bei dem das jeweilige Material koaxial durch eine
Plasmadüse hindurchläuft. Die Plasmadüse weist ein eine Außenelektrode bildendes
Düsenrohr und eine koaxial in dem Düsenrohr angeordnete Innenelektrode auf. Durch
einen koaxial in der Innenelektrode ausgebildeten Kanal wird das stab- oder
fadenförmige Material in den Innenraum der Plasmadüse eingebracht. Dabei ist der
Kanal in der Innenelektrode mit einem Führungsrohr für das stab- oder fadenförmige
Material aus elektrisch isolierendem Material ausgekleidet. Dieses bekannte Verfahren
soll auch zur Plasmabehandlung von Drähten geeignet sein. Bei Drähten aus leitfähigem
Material, d. h. insbesondere bei Metalldrähten, würde aber die Plasmadüse durch das
koaxial hindurchlaufende stab- oder fadenförmige Material zwischen der Innenelektrode
und der Außenelektrode kurzgeschlossen, so dass keine Plasmaentladung mehr
aufträte. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die zwischen der Außenelektrode und der
Innenelektrode angelegte Spannung zum Hervorrufen der Plasmaentladung eine
hochfrequente Wechselhochspannung ist, bei der eine lokale Isolierung des stab- bzw.
fadenförmigen Materials im Bereich der Innenelektrode durch das Führungsrohr nicht
ausreichend ist, um einen durch einen Metalldraht drohenden Kurzschluss zwischen der
Innenelektrode und der Außenelektrode zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Behandlung der Oberfläche eines Metalldrahts aufzuzeigen, die in der Lage sind,
Schmiermittelrückstände von der Oberfläche des Metalldrahts wirksam zu entfernen und
die dennoch mit vergleichsweise geringem Aufwand umsetzbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines
Metalldrahts dadurch gelöst, dass an eine Elektrode, die zu dem Metalldraht hin mit
einer dielektrischen Abschirmung versehen ist, eine Wechselhochspannung angelegt
wird, um in einem Gasraum über der Oberfläche des Metalldrahts eine dielektrisch
behinderte Entladung hervorzurufen.
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass eine dielektrisch behinderte
Entladung, d. h. eine Gasentladung, bei Atmosphärendruck mit geringem technischem
Aufwand aufrecht erhalten werden kann. Die dielektrisch behinderte Entladung sorgt für
eine chemisch hinreichend aktive Umgebung des Metalldrahts in dem Gasraum, dass
seine Oberfläche effektiv von jeglichen Schmiermittelrückständen innerhalb sehr kurzer
Zeit gereinigt wird. Zusätzlich erfolgt eine Oberflächenaktivierung, die zur Folge hat,
dass bei einer nachfolgenden Beschichtung des Drahts die aufgebrachte Schicht besser
an der Oberfläche des Metalldrahts anhaftet. Zusätzlich wird der Metalldraht durch die
Entladung über seine Oberfläche aufgeheizt. Dies ist nicht von Nachteil; vielmehr muss
beispielsweise ein Draht für eine Kunststoffbeschichtung üblicherweise nicht nur von
Schmiermittelrückständen gereinigt und oberflächenaktiviert, sondern auch auf eine
definierte Temperatur in der Größenordnung von 250°C aufgeheizt werden. All dies wird
mit dem neuen Verfahren in einem einzigen Schritt erreicht. Eine dielektrische Entladung
ist gegenüber einer unbehinderten Entladung, wie sie bei den Verfahren und
Vorrichtungen nach dem oben beschriebenen Stand der Technik zur Anwendung
kommt, auch insoweit von Vorteil, als dass die maximal fließenden Ströme begrenzt sind
und entsprechend relativ einfache Wechselspannungsgeneratoren zur Anwendung
kommen können.
Wie bereits angesprochen wurde, kann die dielektrische Entladung bei Normaldruck
erfolgen. Es kann aber ohne weiteres auch ein gewisser Über- oder Unterdruck in dem
Gasraum eingestellt werden. Bevorzugt ist ein Überdruck von etwa bis zu 2000 hPa. Mit
Hilfe dieses Überdrucks kann eine Art Sperrluftsystem realisiert werden, um das
Eintragen von flüchtigen Fremdstoffen in den Gasraum zu verhindern. Insbesondere
kann durch einen Überdruck in dem Gasraum aber dafür gesorgt werden, dass
Reaktionsprodukte der Schmiermittelrückstände aus dem Gasraum ausgeblasen
werden.
Ein solches Ausblasen von Reaktionsprodukten der Schmiermittelrückstände kann auch
dadurch sichergestellt werden, dass der Gasraum mit Luft durchströmt wird. Bei einem
in einer Richtung durch den Gasraum geförderten Metalldraht sollte die Durchströmung
mit Umgebungsluft in der entgegengesetzten Richtung erfolgen, um die anfallenden
Reaktionsprodukte von dem fertig behandelten Metalldraht möglichst fernzuhalten.
Die Wechselhochspannung zum Hervorrufen der dielektrisch behinderten Entladung
sollte größer als 1 kV sein und wird typischerweise einige kV betragen. Ihre Frequenz
liegt typischerweise im Bereich von 20 kHz bis 3 MHz.
Auf Seiten des Drahts ist die Erwärmung durch die Entladung in dem Gasraum
vorteilhaft, wie oben erläutert wurde. Auf der Seite der Elektrode und ihrer dielektrischen
Abschirmung ist es aber sinnvoll, anfallende Wärmeenergie abzuführen, um eine
Überhitzung zu vermeiden. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die dielektrische
Abschirmung der Elektrode gekühlt wird.
In einer konkreten Ausführungsform des neuen Verfahrens wird ein die Form eines
langgestreckten Zylinders aufweisender Gasraum verwendet, wobei der Metalldraht auf
der Zylinderachse angeordnet wird. Mit der Elektrode und ihrer dielektrischen
Abschirmung wird dieser Gasraum zylindermantelförmig umschlossen. Der Metalldraht
wird kontinuierlich durch den Gasraum hindurchgefördert.
Um eine ausreichende Entfernung von Schmiermittelrückständen von der Oberfläche
des Metalldrahts sicherzustellen, kann die dielektrische Entladung intensiviert werden, es
ist aber auch möglich, den Gasraum zu verlängern oder mehrere Gasräume
hintereinander um den Metalldraht herum anzuordnen. Diese Parameter haben jeweils
auch Einfluss auf die Temperatur, auf die der Metalldraht durch die dielektrisch
behinderte Entladung aufgeheizt wird. Durch Abstimmung der Parameter ist es möglich,
den Metalldraht in dem Gasraum auf eine definierte Temperatur oberhalb 200°C
aufzuheizen.
Bei dem neuen Verfahren dient der Metalldraht als Gegenelektrode zu der Elektrode mit
der dielektrischen Abschirmung, so dass die Entladung zwischen der Abschirmung und
der Oberfläche des Metalldrahts erfolgt. Zu diesem Zweck kann der Metalldraht geerdet
werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des neuen Verfahrens wird
die Wechselspannung aber zwischen zwei in der Längserstreckungsrichtung des
Metalldrahts beabstandeten Elektroden mit jeweils eigenen dielektrischen Abschirmun
gen erzeugt. Der Metalldraht verbindet die Bereiche der beiden Elektroden miteinander,
und aufgrund seiner Leitfähigkeit dient er als Gegenelektrode zu beiden dielektrisch
abgeschirmten Elektroden. Er kann dabei als Zwischenelektrode in der Mitte zwischen
den beiden dielektrisch abgeschirmten Elektroden verstanden werden, auf deren beiden
Seiten Gasräume ausgebildet sind, in denen dielektrisch behinderte Entladungen
erfolgen.
Bei einer Vorrichtung für die Behandlung der Oberfläche eines Metalldrahts nach dem
neuen Verfahren wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass eine
Elektrode, eine an einem Gasraum angrenzende dielektrische Abschirmung für die
Elektrode, wobei der Gasraum über der Oberfläche des zu behandelnden Metalldrahts
angeordnet ist, und ein Wechselspannungsgenerator, der die Elektrode mit einer
Wechselhochspannung beaufschlagt, vorgesehen sind.
Vorzugsweise umgibt der Gasraum den Metalldraht allseitig.
Um Reaktionsprodukte aus dem Gasraum abzuführen, kann eine Druckluftquelle
vorgesehen sein, die eine Luftströmung durch den Gasraum hervorruft. Diese
Luftströmung weist vorzugsweise die entgegengesetzte Richtung einer Bewegung des
Metalldrahts durch den Behandlungsraum auf.
Der Wechselspannungsgenerator ist für eine Wechselspannung größer als 1 kV und
eine Frequenz von 20 kHz bis 3 MHz ausgelegt.
Für die dielektrische Abschirmung der Elektrode ist vorzugsweise eine Kühleinrichtung
vorgesehen. Um diese Kühleinrichtung zu realisieren, kann die Abschirmung
doppelwandig sein, wobei ein Freiraum zwischen den beiden Wandungen der
Abschirmung an einer Umwälzeinrichtung für eine Kühlflüssigkeit angeschlossen ist.
Diese Umwälzeinrichtung fördert eine Kühlflüssigkeit durch den Freiraum zwischen den
beiden Wandungen der Abschirmung. Bei der Kühlflüssigkeit kann es sich um Wasser
handeln. Zur Herabsetzung der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers, sollte es sich um
destilliertes Wasser handeln.
Die dielektrische Abschirmung der Elektrode kann mindestens ein Rohr umfassen. Eine
doppelwandige Abschirmung kann dabei aus zwei mit Abstand ineinander angeordneten
Rohren ausgebildet sein, wobei der Abstand zwischen den beiden Räumen den
Freiraum für die Kühlflüssigkeit definiert. Für den Metalldraht ist vorzugsweise eine
Führungseinrichtung vorgesehen, die ihn auf der Rohrachse führt. Wenn der Metalldraht
bereits anderweitig definiert ausgerichtet ist, beispielsweise durch angrenzende
Vorrichtungen, ist aber keine zusätzliche Führungseinrichtung nötig.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der neuen Vorrichtung ist der
Gasraum durch die Elektrode und deren dielektrische Abschirmung hindurch einsehbar.
Auf diese Weise kann optisch kontrolliert werden, ob die gewünschte dielektrische
Entladung in dem Gasraum tatsächlich erfolgt. Die Durchsichtigkeit der Abschirmung
kann dadurch kann dadurch realisiert werden, dass sie aus Glas, beispielsweise
Quarzglas aufgebaut wird. Auch Wasser als Kühlflüssigkeit ist hinreichend durchsichtig.
Die Durchsichtigkeit der Elektrode kann dadurch realisiert werden, dass die Elektrode in
Form eines Drahts oder eines Bands mit untereinander beabstandeten Windungen auf
ihre Abschirmung aufgewickelt wird.
In einer besonders bevorzugten Form der neuen Vorrichtung sind zwei in der
Längserstreckungsrichtung des Metalldrahts beabstandete Elektroden mit dielektrischen
Abschirmungen vorgesehen, wobei der Wechselspannungsgenerator die
Wechselhochspannung zwischen den beiden Elektroden erzeugt. Der Metalldraht bildet
dabei die Gegenelektrode zu beiden Elektroden und er muss nicht zwingend geerdet
sein. So können insbesondere Probleme mit einer unzuverlässigen Erdung des an
seiner Oberfläche durch die Schmiermittelrückstände teilweise isolierten Metalldraht
vermieden werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und
beschrieben, dabei zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der neuen Vorrichtung in einer perspektivischen
Ansicht,
Fig. 2 Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer zusätzlichen Druckluftquelle in einer
Seitenansicht,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung in einer Seitenansicht,
Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 3 und
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der neuen Vorrichtung in einer Seitenansicht.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 dient zur Behandlung der Oberfläche eines
Metalldrahts 3. Der Metalldraht 3 wird durch ein Glasrohr 11 hindurchgeführt und zwar
im Bereich dessen Rohrachse. Zwischen der Oberfläche des Metalldrahts 3 und der
Innenoberfläche des Glasrohrs 11 verbleibt ein Gasraum 5, der Luft enthält. Der Luft
können Reaktions- oder Edelgase zugesetzt sein, was jedoch nicht zwingend ist. Auf
dem Glasrohr 11 ist eine Elektrode 4 aus massivem Kupfer angeordnet, wobei keine
Spalte zwischen der Elektrode 4 und dem Glasrohr 11 vorliegen. Etwaige ursprünglich
vorhandene Spalte sind mit einer dielektrischen Paste ausgefüllt. Die Elektrode 4 ist mit
einer Durchbrechung 12 versehen, um auch im Bereich der Elektrode 12 den Gasraum
5 durch das Glasrohr 11 hindurch einsehen zu können. Die Elektrode 4 ist über eine
Hochspannungszuführung 1 mit einem Wechselspannungsgenerator 6 verbunden, der
geerdet ist, um gegenüber der Erde eine Wechselhochspannung zu erzeugen. Diese
Wechselhochspannung im Bereich einiger kV und mit einer Frequenz von
typischerweise einigen 100 kHz wird über die Hochspannungszuleitung 1 an die
Elektrode 4 angelegt. Da der Draht 3 hier ebenfalls geerdet ist, wirkt zwischen ihm und
der Elektrode 4 ein elektrisches Wechselfeld. Dieses Wechselfeld ruft eine Entladung in
dem Gasraum 5 hervor. Diese Entladung ist dielektrisch behindert, weil das Glasrohr 11
als dielektrische Abschirmung 2 der Elektrode 4 dient. Durch die dielektrische
Behinderung der Entladung in dem Gasraum 5 wird verhindert, dass lokal größere
Ströme durch den Gasraum 5 fließen, d. h. dass es zu einer Bogenentladung und damit
zu einem Kurzschluss der Elektrode 4 zur Erde kommt. Hierdurch wird die Entladung
über das Volumen des Gasraums 5 stabilisiert und der Wechselspannungsgenerator 6
unterliegt geringeren Anforderungen als bei auftretenden Bogenentladungen. Dennoch
sorgt die Entladung in dem Gasraum 5 für eine reaktive Umgebung um den Metalldraht
3, um an der Oberfläche des Metalldrahts 3 anhaftende Schmiermittelrückstände und
dergleichen zu entfernen, d. h. im Wesentlichen zu CO2 und Wasser zu oxidieren.
Darüber hinaus wird die Oberfläche des Metalldrahts aktiviert, und der Metalldraht
erfährt eine Aufheizung, so dass er insgesamt für eine Kunststoffbeschichtung fertig
vorbehandelt ist, die einen gereinigten und angewärmten Draht mit aktivierter Oberfläche
verlangt.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 1 perspektivisch wiedergegebenen Vorrichtung
10, wobei zusätzlich eine Druckluftquelle 13 angedeutet ist, mit der Druckluft 14 in den
Gasraum 5 einblasbar ist, um durch den Gasraum 5 hindurch eine Luftströmung 15
hervorzurufen. Die Luftströmung 15 erfolgt vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung
zu einer Bewegung des Metalldrahts 3 durch den Gasraum 5 in Richtung eines Pfeils 16.
Mit der Luftströmung 15 werden auch etwaige Oxidationsrückstände von der Oxidation
von Oberflächenverunreinigung des Metalldrahts 5 oder auch dort abgetragene
Inertpartikel aus dem Glasrohr 11 ausgeblasen, die sonst eine kontrollierte Entladung in
dem Gasraum 5 beeinträchtigen könnten.
Bei Erprobung der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 weist das Glasrohr 11 einen
Innendurchmesser von 6 mm auf. Seine Länge betrug 400 mm. Dabei stand es auf
beiden Seiten um mehr als 50 mm über die Elektrode über. Unter Verwendung eines
Wechselspannungsgenerators 6 auf Halbleiterbasis, der bei einer mittelfrequenten
Hochspannung einen Wirkungsgrad von 90% aufwies, konnte die dielektrisch
behinderte Entladung bei Durchmessern des Metalldrahts von 0,6 bis 1,3 mm
problemlos gezündet und aufrecht erhalten werden. Dabei wurde die erwünschte
Reinigung der Oberfläche des Metalldrahts binnen sehr kurzer Zeit, d. h. konkret auch
bei Vorschubgeschwindigkeiten des Metalldrahts 3 von deutlich über 1 m/s und auch bis
zu 5 m/s erzielt. Auch die Aufheizung erfolgte schnell, wobei diese mit zunehmender
Stärke des Metalldrahts naturgemäß abnahm. Eine anschließende Kunststoff
beschichtung des so vorbehandelten Metalldrahts ergab hervorragende Anhaftungs
werte des aufgeschichteten Kunststoffs.
Fig. 3 zeigt eine gegenüber den Fig. 1 und 2 dadurch abgewandelte Ausführungsform,
das in dem Glasrohr 11 noch ein weiteres Glasrohr 17 angeordnet ist und zwar koaxial
zu dem Glasrohr 11 und dem Metalldraht 3. Zwischen den Glasrohren 11 und 17
verbleibt ein zylindermantelförmiger Freiraum 18. Durch den Freiraum 18 wälzt eine
Umwälzeinrichtung 19 eine Kühlflüssigkeit 20 um, um die dielektrische Abschirmung 2
der Elektrode 4 zu kühlen. Während eine Aufheizung des Metalldrahts 3 erwünscht ist
und sich bei einem durch die Vorrichtung 10 hindurchgeförderten Metalldraht 3 auch auf
ein gewisses Maß einstellen, d. h. beschränken lässt, ist eine Aufheizung der
dielektrischen Abschirmung 2, die hier praktisch aus den Glasrohren 11 und 17 sowie
der Kühlflüssigkeit 20 in dem Freiraum 18 besteht, über ein gewisses Maß hinaus
unerwünscht. Als Kühlflüssigkeit kommen insbesondere solche in Frage, die keine
nennenswerte elektrische Leitfähigkeit haben, wie beispielsweise destilliertes Wasser.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung 10 mit zwei Elektroden 4 und jeweils
einer dielektrischen Abschirmung 2 für jede Elektrode 4 aus jeweils einem Glasrohr 11.
Jede der Einheiten aus Elektrode 12 und dielektrischer Abschirmung 2 kann gemäß
einer die Fig. 1 bis 4 ausgebildet sein. D. h. alle in diesen Figur beschriebenen Varianten
können auch hier verwirklicht werden. Die Vorrichtung 10 gemäß Fig. 5 beschränkt sich
aber nicht auf einer Reihenschaltung von zwei Vorrichtungen 10, wie sie in den
vorangegangenen Figur beschrieben sind. Vielmehr ist der Wechselspannungsgenerator
6 gemäß Fig. 5 nicht geerdet, sondern er bringt die Wechselhochspannung zwischen
den beiden Elektroden 4 auf. Auf diese Weise kann auf eine Erdung des Metalldrahts 3
verzichtet werden. Der Metalldraht 3 wirkt wie eine Zwischenelektrode zwischen den
beiden Elektroden 4 und ist damit trotz fehlender Erdung eine vollwertige
Gegenelektrode für die jeweilige Entladung in dem jeweiligen Gasraum 5. Dabei ist allen
denkbaren Metalldrähten die Wechselstromleitfähigkeit vollkommen ausreichend, um
den Abstand der beiden Elektroden 4 in Längsrichtung des Metalldrahts 3 zu
überbrücken. Auch bei der Ausführungsform der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 5 kann der
Metalldraht 3 natürlich geerdet werden, um den Aufbau von Ladungen darauf sicher
auszuschließen. Dies steht der Funktion der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 5 nicht
entgegen. Bei ihr werden aber alle Probleme mit einer unvollkommenen Erdung
beispielsweise aufgrund der Isolierungswirkung von Verunreinigungen auf der
Oberfläche des Metalldrahts 3 vermieden.
Die Gasatmosphäre in dem Gasraum 5, in dem die dielektrisch behinderte Entladung
hervorgerufen wird, kann einfache Umgebungsluft sein. Um die Reinigungswirkung zu
erhöhen, können reiner Sauerstoff oder andere Reaktionsgase zugesetzt werden. Um
die Aktivierung der Oberfläche des Metalldrahts 3 für seine spätere Beschichtung zu
verbessern, können auch Edelgase zugesetzt werden.
1
Hochspannungszuführung
2
dielektrische Abschirmung
3
Metalldraht
4
Elektrode
5
Gasraum
6
Wechselspannungsgenerator
10
Vorrichtung
11
Glasrohr
12
Durchbrechung
13
Druckluftquelle
14
Druckluft
15
Luftströmung
16
Pfeil
17
Glasrohr
18
Freiraum
19
Umwälzeinrichtung
20
Kühlflüssigkeit
Claims (20)
1. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines Metalldrahts (3), wobei an eine
Elektrode (4), die zu dem Metalldraht (3) hin mit einer dielektrischen Abschirmung (2)
versehen ist, eine Wechselhochspannung angelegt wird, um in einem Gasraum (5) über
der Oberfläche des Metalldrahts (3) eine dielektrisch behinderte Entladung
hervorzurufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gasraum
(5) ein Überdruck von bis zu 2000 hPa eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Gasraum (5) mit Luft durchströmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Wechselhochspannung größer als 1 kV ist und eine Frequenz von 20 kHz bis 3 MHz
aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die dielektrische Abschirmung (2) der Elektrode (4) gekühlt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
ein die Form eines langgestreckten Zylinders aufweisender Gasraum (5) verwendet wird,
wobei der Metalldraht (3) auf der Zylinderachse angeordnet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Elektrode (4) und ihrer dielektrischen Abschirmung (2) der Gasraum (5)
zylindermantelförmig umschlossen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
der Metalldraht (3) kontinuierlich durch den Gasraum (5) hindurchgefördert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der Metalldraht (3) in dem Gasraum (5) auf eine definierte Temperatur oberhalb 200°C
aufgeheizt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Wechselspannung zwischen zwei in der Längserstreckungsrichtung des Metalldrahts
(3) beabstandeten Elektroden (4) mit getrennten dielektrischen Abschirmungen (2)
angelegt wird.
11. Vorrichtung für die Behandlung der Oberfläche eines Metalldrahts zur
Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Elektrode (4), mit einer an
einen Gasraum (5) angrenzenden dielektrischen Abschirmung (2) für die Elektrode (4),
wobei der Gasraum (5) über der Oberfläche des zu behandelnden Metalldrahts (3) ange
ordnet ist, und mit einem Wechselspannungsgenerator (6), der die Elektrode (4) mit
einer Wechselhochspannung beaufschlagt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Druckluftquelle (13) vorgesehen ist, die eine Luftströmung (15) durch den Gasraum (5)
hervorruft.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Luftströmung (15) die entgegengesetzte Richtung einer Bewegung des Metalldrahts (3)
durch den Behandlungsraum (5) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass der Wechselspannungsgenerator (6) für eine Wechselspannung größer als 1 kV
und eine Frequenz von 20 kHz bis 3 MHz ausgelegt ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kühleinrichtung für die dielektrische Abschirmung (2) der Elektrode (4)
vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
Abschirmung (2) doppelwandig ist, wobei ein Freiraum (18) zwischen den beiden
Wandungen der Abschirmung an eine Umwälzeinrichtung (19) für eine Kühlflüssigkeit
(20) angeschlossen ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
dass die dielektrische Abschirmung (2) der Elektrode (4) ein Rohr (11, 17) umfasst und
dass Führungseinrichtungen den Metalldraht (3) auf der Rohrachse führen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
dass der Gasraum (5) durch die Elektrode (4) und deren dielektrische Abschirmung (2)
hindurch einsehbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
dass die Elektrode (4) in Form eines Drahts oder eines Bands mit untereinander
beabstandeten Windungen auf ihre Abschirmung (2) aufgewickelt ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
dass zwei in der Längserstreckungsrichtung des Metalldrahts (3) beabstandete
Elektroden (4) mit separaten dielektrischen Abschirmungen (2) vorgesehen sind und
dass der Wechselspannungsgenerator (6) die Wechselhochspannung zwischen den
beiden Elektroden (4) erzeugt.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007037406A1 (de) * | 2007-08-08 | 2009-06-04 | Neoplas Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur plasmagestützten Oberflächenbehandlung |
DE102012104224A1 (de) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | Plasmatreat Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material |
WO2014191012A1 (de) * | 2013-05-27 | 2014-12-04 | Plasmatreat Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0994637A2 (de) * | 1998-10-16 | 2000-04-19 | Förnsel, Peter | Verfahren zur Plasmabehandlung von stab- oder fadenförmigem Material |
EP0761415B1 (de) * | 1995-09-01 | 2001-10-31 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH | Verfahren zur Erhöhung der Benetzbarkeit der Oberfläche von Werkstücken |
-
2002
- 2002-04-29 DE DE10219197A patent/DE10219197C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0761415B1 (de) * | 1995-09-01 | 2001-10-31 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH | Verfahren zur Erhöhung der Benetzbarkeit der Oberfläche von Werkstücken |
EP0994637A2 (de) * | 1998-10-16 | 2000-04-19 | Förnsel, Peter | Verfahren zur Plasmabehandlung von stab- oder fadenförmigem Material |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007037406A1 (de) * | 2007-08-08 | 2009-06-04 | Neoplas Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur plasmagestützten Oberflächenbehandlung |
DE102012104224A1 (de) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | Plasmatreat Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material |
WO2014191012A1 (de) * | 2013-05-27 | 2014-12-04 | Plasmatreat Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material |
DE102015216976A1 (de) | 2015-09-04 | 2017-03-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets und Verfahren zur Oberflächenbehandlung |
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