Plazemska kemija omogoča gospodarnejšo, ekološko sprejemljivejšo in kvalitetnejšo pripravo nekaterih kemijskih snovi. Plazma v splošnem pospeši, pogosto pa sploh omogoči nekatere kemijske reakcije. Tako lahko neravnotežno plazmo uporabimo za aktiviranje kemijskih reaktanov pri nanašanju tankih plasti s kemijsko depozicijo iz parne faze. Na ta način lahko pripravimo tanke plasti refraktornih materialov pri relativno nizkih temperaturah podlage (npr.TiN, TiC, Si3N4, BN). Tudi amorfni silicij, ki se uporablja pri izdelavi amorfnih silicijevih sončnih celic, pripravimo v plazmi. Nanos poteka iz plazme silana (SihU) in nekaterih drugih plinov, pri temperaturi 200 do 300° C. Razelektritveni procesi, ki omogočijo rast silicija, so zelo kompleksni in še ne dovolj pojasnjeni. V praksi se široko uporabljajo tudi različni procesi plazemskega nitriranja, boriranja in karbiranja. Obdelovanec je navadno katoda pri razelektritvi v ustrezni mešanici plinov. Pri obstreljevanju obdelovanca (orodno jeklo, strojni deli) z ioni iz plazme nastanejo v površinskih plasteh različni nitridi oziroma karbidi ali boridi, ki znatno utrdijo površino. Proces poteka pri temperaturi obdelovanca 350 do 580 °C; segrevajo ga ioni iz plazme. Del energije ionov pa se porabi za potek kemijske reakcije. f) Modifikacija površin z ionsko implantacijo /5/ Vpadli ioni se vgrajujejo v plast, hkrati pa na svoji poti izbijajo atome iz njihovih mrežnih mest. Tako pride do mešanja atomov v vseh smereh. Pri večjih dozah ionov se spremeni površinska sestava, struktura in kemijska vezavna stanja atomov na površini. Dobra stran kaskad-nega mešanja atomov je možnost priprave zlitin in spreminjanja (površinskih) lastnosti materialov. Prenasičene trdne raztopine dobimo z atomskim mešanjem tudi v nekaterih primerih (npr. kombinacija zlato-kobalt), ko ne pričakujemo, da bi lahko prišlo do tvorbe zlitine glede na Hume-Rotheryjeva pravila /6/. g) Plazma kot izvir svetlobe (npr. plinski laserji) h) Površinske in globinske profilne analize /7/ Emisijski procesi, ki spremljajo obstreljevanje z ioni, so lahko osnova za površinsko analizo (npr. SIMS-sekun-darna ionska masna spektroskopija), saj je vsak izbit delec nosilec informacije o sestavi in strukturi (površine) trdne snovi. Sestavo po globini merimo s površinskimi analiznimi metodami tako, da vrhnjo plast odstranjujemo z ionskim obstreljevanjem. 3. Zaključek Plazemske tehnologije se uporabljajo v čedalje širšem obsegu. Danes so osnova mikroelektronike, integrirane optike, razvoja novih materialov in tehnologij površin. Po študiji ameriškega ministrstva za trgovino sodijo našteta področja tudi med ključne tehnologije, ki bodo domi-nirale v 21 stoletju (tabela 1). Razširjenost plazemskih tehnologij pri nas je na žalost daleč za ravitim svetom. 4. Literatura /1/ M.Venugopalan, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B23 (1987) 405-417 /2/ Brian Chapman, Glow Discharge Processes, John Wiley & Sons, New York. (1980) /3/ P.Panjan, B.Navinšek in A.Žabkar, Zbornik X jugoslovanskega vakuumskega kongresa, urednik T.Nenadovič, stran 118, Beograd (1986) /4/ P.Panjan, A.Žabkar in B.Navinšek, Vakuumist št.16,(1988), stran 4 /5/ O.Auciello and R.Kelly. Ion Bombardment Modification of Surfaces, Elsevier, Amsterdam, (1984) /6/ W.Hume-Rothery et al, Inst, of Metals, London (1969) /7/ O.Brummer, J.Heydenreich, K.H.Krebs und H.G.Schneider (ed.). Festkorperanalyse mit Elektronen, Ionen und Röntgenstrahlen, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin (1980) Peter Panjan, dipl.ing. Institut Jožef Stefan 61000 Ljubljana, Jamova 39 TALJENJE IN LITJE ZLITIN NIZKOLEGIRANEGA BAKRA V ELEKTROINDUKCIJSKI VAKUUMSKI PEČI Mariborska livarna se ukvarja z izdelavo in predelavo zlitin nizkolegiranega bakra že približno 25 let. Do nedavnega smo talili take zlitine v 500 kg lončni elektroinduk-cijski peči. Talina je bila pri taljenju in litju izpostavljena vplivu zunanjega okolja, kar se je močno odražalo na kvaliteti dobljenega materiala; ekonomski pokazatelji takšne proizvodnje so bili neugodni. Zlitine nizkolegiranega bakra so legirane s Cr, Zr, Be, Ni, Si, Mn, Ti, Te, Co, Cd, itd. Vsi ti elementi imajo visoko afiniteto do kisika in so se nam pri taljenju in litju v veliki meri oksidirali. Veliko oksidnih vključkov v ulitem materialu pa pomeni poslabšanje mehanskih in fizikalnih lastnosti zlitine in s tem zmanjšanje življenjske dobe materiala v industrijski uporabi. Zaradi neposrednega vpliva okolja pri taljenju in litju je prišlo velikokrat tudi do naplinjenja taline; odliti material je bil porozen, celo toliko, da smo morali celotno šaržo zavreči in jo pretopiti kot cenen vložek. V splošnem je bila kvaliteta našega materiala precej pod nivojem identičnih uvoženih materialov, kar se je odražalo tudi na slabši prodaji. Zaradi vedno večjega povpraševanja po specialnih zlitinah nizkolegiranega bakra z visoko zahtevnimi mehanskimi in fizikalnimi lastnostmi na eni strani in zaradi nekvalitetnega postopka na drugi strani, smo se odločili za nakup elektroindukcijske vakuumske peči tip ISG 150 V2 pri Leybold Heraeus iz ZRN. Osnovni princip VAKUUMIST št. 17 7 vakuumske tehnologije je, da taljenje in litje zlitin poteka v vakuumu - brez prisotnosti kisika. V našem primeru dosežemo vakuum 10"2 mbar. Vložek za taljenje je sestavljen iz elektrolitskega bakra, povratnega materiala in legirnih elementov. Legirni elementi so lahko pripravljeni kot ustrezne predzlitine (naprimerza krom uporabljamo predzIitinoCuCr, katera vsebuje do 10% Cr) ali pa v obliki čistih kovin (Si.Ni.Mn). Pomembno je, da je vložek čist, popolnoma suh in brez maščobnih delcev. Glavni del vakuumske peči je talilna komora premera 3600 mm in višine 2100 mm; na vrhu ima pokrov, ki ga lahko mehansko premikamo. Nad pokrovom talilne komore se nahaja posebna šaržirna komora. Le-ta omogoča dodajanje materiala (ob polnitvi se namreč talino komoro založi samo 80%) in legirnih elementov, merjenje temperature in jemanje vzorcev za kemično analizo. Vse te operacije se izvršijo, ne da bi prekinili črpanje in tako celotni proces taljenja in litja poteka ves čas v vakuumu. V talilni komori je talilni agregat, katerega osnova je nagibna jeklena konstrukcija z električnim navitjem in elektrografitni lonec s kapaciteto do 1000 kg Cu zlitine. V talilni komori se nahaja še vrtljiva livna miza. na kateri je pet kokil v katere se odlije talina. Med procesom taljenja se v peč po potrebi uvaja argon in to v primeru, da pride do močnejšega brizganja taline iz lonca. Argon se uporablja tudi med litjem, da dosežemo mirno litje taline v kokile. Po končanem litju se talilna komora ohlaja eno uro, nato se odpre ter dvigne iz nje kokile z odlitimi bloki. Po slačenju kokil dobimo bloke, katerim odrežemo peto in glavo (ta material se vrača ponovno v proces taljenja); preostanek pa razžagamo na manjše kose, ki jih kasneje oblikujemo s hidravlično .stiskalnico. Dimenzije odlitega bloka so približno

<}- Elektro pnevmatski ventil -c^a- SECUVAC - Varnostni ventil Ročni ventil 0" i« ^ o* is TlaCno stikalo Diferenčno tlačno stikalo PS-1I1-A 113 Porttlačno varnostno stikalo kapaciteto posamezne črpalke 290 m /h. Sistem sestavljajo še elektropnevmatski ventili, filtri, elektromagnetni ventili, oljni filtri in Thermovac merilni instrument z merilnim območjem od 1000 do 10"3 mbar. Pred prašnatimi delci so vakuumske črpalke zavarovane s kasetnim filtrom (vložek iz steklastih vlaken dimenzije 1000 x 1000 mm), ki zadrži delce do 0,5 mikrona. Batne črpalke so zavarovane še z dodatnimi filtri (Raschig). * Električne napajalne naprave. Statični frekvenčni pretvornik pretvarja električno energijo iz trofazne mreže v enofazni izmenični tok višje frekvence; sestavljen je iz trofaznega visoko napetostnega transformatorja, trofaznega usmernika, stabilizatorja električnega toka, izmenjevalca za konden-zatorske baterije in kontrolne enote * Vodnohladilni sistem. Paralelno z glavno oskrbo tehnološke hladilne vode 30 m3/h je predvidena še zasilna oskrba iz vodovoda z min. dotokom 8 m3/h in tlakom 3,5 bara. * Hidravlični sistem. Hidravlični agregat se sestoji iz 100 litrskega rezervoarja, v katerem je fosfat -ester (negorljiv hidravlični medij). Kapaciteta agregata je 20 l/min pri max. tlaku 100 barov. * Za obratovanje po naši tehnologiji potrebujemo še inertni plin, in sicer argon; imamo plinsko rampo z jeklenkami in 1000 litrskim rezervoarjem. Kokile in livno korito ogrevamo pred uporabo z zemeljskim plinom. Plini in prah iz talilne komore se od-sesavajo in filtrirajo. Bourdon vzmetni va k uumrnc ter Tehnični podatki peči Kapaciteta peči: teža posamezne šarže je cca 1000 kg zlitine nizkolegiranega bakra z gostoto: 8,9 kg/dm3 Mere naprave: dolžina cca 11m, širina 7 m, višina nad nivojem tal 3 m, globina jame 3,2 m, dolžina jame 8.5 m. širina jame 5,5, m Električni priključni podatki Priključna moč brez oskrbe za taljenje cca 130 kVA Priključna moč za taljenje cca 505 kVA; 3 x 10 KV; 50 Hz Izhodna nominalna moč 375 KW pri 600 V in 50 Hz Jalova moč 2400 kVA Talilna komora: notranji premer 3600 mm notranja višina 3600 mm volumen talilne komore 35 m3 Talilni lonec: je iz: elektrografita •notranji premer lonca: 450 mm -notranja višina lonca: 1060 mm -višina metalne kopeli: 700 mm -koristni volumen lonca: 110 I Priprava vakuuma: a) talilna komora ima 4 črpalke: 2x E250 ( 290 ni/h), 1x WAU 2000 (2050 m3/h), 1x RA 7001 (7470 m3/h) S temi črpalkami se doseže v talilni komori v času 60 minut vakuum 3 x 10'2 mbara. b) šaržirna komora ima eno batno črpalko E 250 (290 m3/h) in v času 10 minut doseže vakuum 1 x 10 1 mbara. Podani črpalni časi so dosegljivi le pri čisti, suhi talilni komori brez kokil, z induktorjem, brez obzidave lonca in brez filtra. Branko Potočki dipl.ing Mariborska livarna; Maribor VAKUUMIST št. 17 9