Entwicklung eines Mehrzonen-Mikrowellen-Plasma-Wirbelschichtverfahrens zur Behandlung von Werkstoffen

Die gezielte chemische und physikalische Beeinflussung oberflächennaher Bereiche von Halbzeugen und Bauteilen gewinnt zunehmend an Bedeutung in modernen Verfahren der Werkstoffverarbeitung. Um die gewünschten Oberflächenmodifikationen zu erreichen, ist neben der Zufuhr von Reaktanden in der Regel auch eine Zufuhr von Energie notwendig. Klassischer Weise geschieht dies durch eine thermische Aktivierung mittels Erwärmung auf hohe Temperaturen. Eine Alternative zum thermischen Verfahren ist die Verwendung eines Plasmaverfahrens. Ziel der Arbeit war die Entwicklung einer Anlage und eines Verfahrens für die Behandlung von dispersen Materialien und kompakten Werkstücken/Bauteilen in einem atmosphärischen Mikrowellenplasma. Als Lösungsansatz wurde ein Mehrzonen-Mikrowellen-Plasma-Reaktorsystem entwickelt, welches sowohl die Behandlung von wirbelfähigen Stoffen, wie Pulvern oder Fasern, als auch von kompakten Bauteilen aus gepressten oder gesinterten Pulvern ermöglicht. Zusätzlich zur MW-Plasmakammer, die unter atmosphärischen Druck arbeitet, wurde als zweite Zone eine MW-Heizung für die thermische Behandlung der Stoffe entwickelt. Damit sind vergleichende Untersuchungen durchgeführt worden, mit und ohne Plasma-Einwirkung. Durch Erweiterung der Anlagenperipherie ist ferner auch die Option für eine zirkulierende Wirbelschicht verwirklicht worden.