Efficiency of the Low-pressure Cold Plasma in the Cleaning of Steel Sheet for Subsequent Covering

Abstract

This research was carried out a comparative analysis of cleaning of sheet steel, for use in forming processes impregnated with a mixture of SAE 40 oil and diesel by means of low-pressure cold plasma. The plasma discharge was generated by radio frequency energy using two types of gases, argon and oxygen. Cleaning of the surface was evaluated by measuring the contact angle with deionized water, diiodo methane and ethylene glycol, for the calculus of the surface free energy by means of the Fowkes theories and Wu and gas chromatography. The results show that the plasma cleaning is more effective when using a previous cleaning, in this case the immersion in solvent (CH3 − OH).

Análisis de la contaminación ambiental producida por el plasma frío de baja presión en la limpieza de láminas metálicas

“…En la Figura 5 se observa la cámara de plasma al vacío donde se colocaron las láminas de acero inoxidable impregnadas de aceite, además, se compone de una bomba de vacío de paletas rotativas de dos etapas que tiene una presión residual cercana a cero y permite la ventilación de la cámara. Los parámetros que se establecieron en el equipo generador de plasma de oxígeno se indican en la Tabla 2, que según investigaciones realizadas por [8] son los idóneos en la limpieza de láminas metálicas con plasma frío de baja presión. Los componentes del líquido de prueba obtenidos a través del ángulo de contacto con agua desionizada permite realizar el cálculo de la energía libre superficial mediante las teorías de Fowkes y Wu.…”

“…La aplicación del plasma frío a baja presión según estudios previos presenta resultados satisfactorios en la remoción de aceites en láminas metálicas, utilizando gases no contaminantes, con la finalidad de remover tanto compuestos mecánicos como orgánicos [8]. De la eficacia de este tratamiento dependerán las propiedades adhesivas del material según el ángulo de contacto que está directamente relacionado con la energía libre superficial [9][10][11].…”

“…En investigaciones realizadas por [6,13] se indica que la aplicación de plasmas fríos en ciertos procesos industriales se realizan de forma más eficiente y barata, con lo que se reduce la contaminación y los residuos tóxicos generados. El proceso de limpieza presenta una mayor eficiencia en la calidad de la limpieza al disminuir el ángulo de contacto cuando se realiza una inmersión previa en un desengrasante [8] El ángulo de contacto es una propiedad superficial de los sólidos que cuantifica su tendencia a la hidrofobicidad como parámetro importante para analizar los mecanismos de interacción entre las fases sólida y líquida que se presentan en muchas operaciones industriales. El valor del ángulo de contacto depende principalmente de la relación existente entre las fuerzas adhesivas del líquido y la superficie como de las internas de cohesión del propio líquido.…”

“…Cuanta menor interacción hay, tanto más grande es el ángulo de contacto y su valor está relacionado directamente con la calidad de la limpieza, es decir, un menor ángulo de contacto presenta una mayor mojabilidad indicando una menor presencia de agentes contaminantes en la superficie de estudio y se considera que valores menores a 30 • presentan un alto grado de limpieza y que la superficie esta lista para recubrimientos posteriores. Para superficies rugosas el ángulo determinado aparente θ ap y si la superficie tiene una inclinación el ángulo intrínseco θ i [8,14,15]…”