CAPITULO 3. RECUBRIMIENTOS CONVENCIONALES Y NO CONVENCIONALES

3.1Recubrimientos convencionales por el método sol gel3.1.1 Definición de sol-gel3.1.2 Descripción del proceso sol-gel3.1.3 Mecanismos del proceso sol gel3.1.3.1 Hidrolisis3.1.3.2 Condensación3.1.3.3 Gelificación3.1.3.4 Envejecimiento3.1.4 Métodos de deposición3.1.5 Propiedades de los recubrimientos sol- gel3.1.6 Aplicaciones del proceso sol- gel

3.2 Recubrimientos no convencionales por el método de plasma3.2.1 Definición de plasma3.2.2 Polimerización por plasma3.2.3 Descripción del proceso de polimerización por plasma3.2.4 Mecanismos de la polimerización por plasma3.2.5 Aplicaciones de los polímeros obtenidos vía plasma3.2.6 Propiedades de los recubrimientos poliméricos3.2.6.1Desventajas de la polimerización por plasma3.2.6.2Ventajas de la polimerización por plasma3.2.7 Parámetros operativos del proceso de polimerización por plasmaResistencia de la corrosión.Morfología de los Polímeros por plasma.

3.1 Recubrimientos convencionales por el método sol gel

3.1.1 Definición de sol-gel

El nombre de sol- gel se le da a un gran número de procesos que involucran la transformación de una solución o sol, en un gel. Un sol es una dispersión de partículas sólidas en una fase liquida donde estas son lo suficientemente pequeñas, aproximadamente de un diámetro menor de una micra, lo cual le permite mantenerse indefinidamente suspendida por movimiento Browniano, o por la repulsión de fuerzas débiles, como las de Van de Waals, o por cargas superficiales que las mantiene en suspensión. El gel es un sistema polimérico que ha sido formado por policondensación química.

Es un método químico que permite obtener recubrimientos cerámicos, vítreos y vitreoceramicos a temperaturas muy bajas

Descripción del proceso

El proceso sol-gel comprende una serie de etapas durante las que se forma un gel después de cierto tiempo llamado tiempo de gelación. El proceso sol-gel usa precursores orgánicos o metales y solventes orgánicos o acuosos. Los precursores son hidrolizados y polimerizados en forma de polímeros inorgánicos con enlaces tipo M-O-M.

Para la existencia de sol, las partículas coloidales que lo forman, más densas que el líquido que las rodea, Un gel es un sólido poroso formado por cadenas tridimensionales interconectadas que se extienden en forma termodinámicamente estable a través de un medio líquido. Cuando las cadenas solidas están formadas por partículas coloidales de un sol, entonces se dice que el gel es coloidal. Si por el contrario, las cadenas solidas están formadas por la unión de macromoléculas poliméricas coloidales que se unen para formar el gel, dicho gel se denomina polimérico.

Cuando el líquido que contiene el gel está compuesto mayoritariamente por agua, el agua se denomina acuagel o hidrogel. Si el líquido está compuesto mayoritariamente por alcohol el gel se denomina alcogel. Cuando el gel pierde la mayor parte del líquido por evaporación, el sólido frágil que se obtiene se denomina xerogel, si dicha velocidades se lleva a cabo a velocidades moderadas. Cuando la evaporación tiene lugar a altas velocidades, como es el caso de la evaporación supercrítica, se denomina aerogel.

Se podría resumir que el proceso sol-gel, como su propio nombre indica, supone la formación de una suspensión coloidal (sol), y la posterior transformación de esta para formar una red tridimensional inmersa en una fase liquida continua (gel). Este gel, tras los tratamientos térmicos de secado o densificación, da lugar a la formación de un material oxidico, ya sea puramente inorgánico o con características hibridas, organico-inorganico.

Al proceso de transformación de sol a gel se denomina gelificación. Este proceso de transformación se puede conseguir a través de varias vías:

A través de la desestabilización de la suspensión coloidal (sol) mediante la adición de un electrolito a la disolución. En esta vía la suspensión coloidal está formada por partículas de sílice mezclada con iones alcalinos, alcalinotérreos o cationes aluminio (Al3+)

A través dela polimerización por reacción de condensación de los reactivos previamente hidrolizados

La segunda de las vías comentadas es la más ampliamente utilizada. En ella se parte de derivados metalorganicos, generalmente alcoxidos metálicos en disolución alcohólica acuosa, y catalizada en medio acido o básico. Estos reactivos de partida, tras ser mezclados, comienzan a generar reacciones de hidrolisis de los derivados metalorganicos, y posteriormente se producen las reacciones de polimerización por condensación, que dan lugar a la formación del gel.

El punto del gel es el momento en el cual el sol pasa de ser un líquido con una determinada viscosidad, a convertirse un sólido blando que presenta un módulo de elasticidad, aunque de valor reducido. El calentamiento consigue que el gel obtenido se transforme en un vidrio, o en un sólido amorfo para ser más preciso.

Diagrama simplificado del proceso sol-gel mostrando las formas diferentes en las que el material resultante puede ser obtenido.

Mecanismos de polimerización

Hidrolisis

Al mezclar los reactivos de partida, alcoxido metálico, alcohol, agua y catalizador se produce una reacción de hidrolisis que de manera general se puede describir como:

M-(OR)n + xH2O ↔ (OR)n-x –M-(OH)x + XROH

Esta reacción puede tener lugar en medio acido o básico. Independientemente del pH del medio, la reacción de hidrolisis tiene lugar por el ataque nucleofilico de átomos de oxigeno de la molécula de agua sobre los átomos metálicos del alcoxido de partida tal y como se describe en la siguiente reacción:

Aunque la reacción de hidrolisis no requiere del empleo de ningún catalizador, estos se suelen utilizar para aumentar su velocidad. La catálisis puede ser acida o básica, en función de la naturaleza del catalizador. La velocidad y la extensión de la reacción de hidrolisis estas condiciones por la fortaleza y concentración del catalizador utilizado. El catalizador acido más utilizado en el ácido clorhídrico, aunque también suelen utilizarse otros como el acético o el fluorhídrico. En condiciones de medio acido, la reacción tiene lugar mediante un mecanismo de dos etapas, según se muestran en las siguientes reacciones:

Estas etapas son:

Primera etapa. Un grupo alcoxido es protonado, lo que retira carga del atomo de silicio que lo forma, haciéndolo más electrolfilo, y por tanto, más susceptible al ataque del oxígeno de la molécula de agua.

Segunda etapa. El agua ataca al átomo de silicio, dando lugar a la formación de un estado de transición pentacoordinado. Dicho estado de transición evoluciona

generando un grupo alcohol, y la inversión de tetraedro de silicón con la consiguiente generación de silanol (R-SiOH).

Condensación

La reacción de condensación genera los enlaces fundamentales para la formación del óxido deseado (Me-O-Me), formándose como subproductos agua (cuando tiene lugar entre grupos (M-OH) o alcohol (cundo tiene lugar entre un grupo M-OH y un grupo M-OR) según las reacciones mostradas:

La reacción de condensación tiene un mecanismo de dos etapas. En la primera se forma a elevada velocidad una especie intermedia cargada, mediante la reacción de un protón (medio acido) o de un hidroxilo (medio básico). En la segunda etapa se produce el ataque, a baja velocidad, de un grupo alcoxido sin carga electrónica a la especie intermedia.

La polimerización se genera por reacciones de condensación consecutivas entre especies parcialmente condensadas que poseen aun grupos –OH en su estructura. La secuencia de polimerización es: monómero, dímero, trímero lineal, trímero cíclico, tetrámero cíclico, continuando con anillos de orden superior. Esta secuencia de polimerización surge de la apertura de los anillos que se van formando, a los que se van añadiendo nuevos monómeros formados en las reacciones de hidrolisis o en las reacciones de despolimerización. Estas reacciones de despolimerización son la inversa de la reacción 12, que se trata de una reacción de hidrolisis; o la inversa de la reacción 13, que es una alcoholisis.

La velocidad y proporción de la polimerización por apertura de anillos y la adición de monómeros depende del pH de la disolución. Cuando la polimerización tiene lugar a pH inferior a 2, la velocidad de a reacción de la condensación es proporcional a la concentración de protones de la disolución.

Cuando el pH de la disolución de partida está comprendido entre 2 y 6, la velocidad de condensación es proporcional a la condensación de grupos hidroxilo (OH-). La policondensación tiene lugar preferentemente entre especies altamente condensadas y especies poco condensadas o sin condensar. Esto se debe a que la reacción de hidrolisis genera un estado de transición que es tanto más estable cuantos más grupos hidroxilo remplazan a grupos electrodonantes organicos alcoxi. Las especies totalmente hidrolizadas son las primeras en iniciar las reacciones de condensación, debido a que la velocidad de las reacciones de

hidrolisis del alcoxido de partida, que tienen lugar a partir de la hidrolisis inicial, posee mayor velocidad. Como consecuencia de esto las reacciones de condensación en este rango de pH generan partículas de sol de mayor tamaño y con gran número de ramificaciones. Estas ramificaciones se reunirán entre sí en sucesivas reacciones de condensación, formando estructuras tridimensionales más cerradas.

Gelificación

Mediante la polimerización por reacciones de condensación de los reactivos previamente hidrolizados se puede conseguir la gelificación del sol de partida. El proceso de gelificación se inicia cuando los enlaces entre las partículas del sol formados por reacciones de condensación, alcanzan un valor crítico, formándose una gran estructura tridimensional sólida. El gel es un sólido poroso formado por cadenas tridimensionales interconectadas que se expanden de forma estable a través de un medio líquido, y que solo es limitado en tamaño por el recipiente que lo contiene. La gran diferencia con la solidificación de una especie fundida es que el gel se halla completamente impregnado por el líquido del sol.

La gelificación se manifiesta físicamente por un aumento drástico de la viscosidad de la disolución y un cambio en las propiedades viscoelasticas de la disolución, con la aparición de módulo de elasticidad en el gel formado. Estos cambios suceden sin que ello conlleve la generación de transformaciones químicas ni de cambios endotérmicos o exotérmicos.

El aumento de la viscosidad está directamente relacionado con la constitución de una macroestructura polimérica en el sol, que caracteriza la fase gel. En el punto de gel la viscosidad aumenta exponencialmente, y continúa su aumento debido a que siguen agregándose por condensación partículas de sol a la macromolécula. El módulo de elasticidad surge justo en el momento de la gelificación como consecuencia de las sucesivas reacciones de condensación.

El gel consiste en una red sólida que se ha ido formando por la unión de partículas o de cadenas poliméricas individuales, y que continúa su crecimiento mientras exista la posibilidad de seguir añadiendo dichas unidades a la macromolecula.

Envejecimiento

Tras la gelificación del sol de partida se siguen produciendo reacciones de entrecruzamiento, debido a reacciones de condensación entre los grupos de condensación entre los grupos hidroxilo situados en la superficie de los poros.

Este aumento del entrecruzamiento puede prolongarse durante meses, dependiendo la velocidad de la reacción del pH, de la temperatura, y la

composición de la partida del gel. Los nuevos enlaces, formados durante la etapa de envejecimiento, rigidizan y contraen la estructura tridimensional del gel, donde antes solo existían interacciones débiles entre grupos hidroxilo y grupos alcoxido. Esta contracción volumétrica del gel supone la expulsión de líquido del interior de sus poros, proceso denominado sinéresis.

Otro proceso asociado al envejecimiento es el denominado engrosamiento o maduración, que se produce por la disolución de materia de la superficie de las partículas, su migración y posterior deposición en el cuello generado en la unión de las dos partículas

El grado de rigidacion generado en la etapa de envejecimiento influye directamente en la contracción volumétrica que se generara durante la posterior etapa del secado del recubrimiento. A mayor solubilidad del gel en el medio, mayor será la rigidez de la estructura formada durante el envejecimiento a igualdad de tiempo de envejecimiento, y menor será la contracción volumétrica que sufra dicha estructura.

Durante el envejecimiento, además de las reacciones de condensación, continúan produciéndose reacciones de hidrolisis o su inversa, reacción de re-esterificación. Esta última se inhibe si se utiliza el exceso de agua en la composición del sol de partida. Por el contrario si el envejecimiento tiene lugar en un medio con exceso del alcohol, se produce la inversión parcial de la reacción de hidrolisis, generándose un aumento de grupos Me-OR en la superficie. Esto viene acompañado por una despolimerización de la estructura tridimensional del óxido metálico, por ruptura de los enlaces Me-O-Me. Estas dos reacciones aumenta el área superficial del gel.

Otro de los fenómenos que pueden tener lugar durante el envejecimiento es la transformación de fase en el interior de los poros del material. Este fenómeno se produce cuando la gelificación ha tenido lugar muy rápidamente, por ejemplo en catálisis básicas.

A menudo, el envejecimiento es considerando una desventaja para la aplicación tecnológica de los materiales generados por la vía sol-gel, si bien también ay algunos aspectos positivos que se desprenden del proceso de envejecimiento, como el mejoramiento de las propiedades del material, el control del proceso mediante la correcta elección del pH, de la temperatura, presión, del medio liquido en el que se produce el envejecimiento y de los precursores alcoxido, pudiendo ser optimizado en función de los requerimientos deseados.

Métodos de deposición de sol-gel

Las técnicas de deposición de sol-gel por vía húmeda para la generación de recubrimientos en cuanto frecuencia de utilización son: recubrimientos por inmersión (dip coating), recubrimiento por centrifugación (spin coating), y recubrimiento por spray (spray coating).

Todas estas técnicas pretenden la generación sobre la superficie de un sustrato de una película sólida y homogénea en cuanto a su espesor, y sin agrietamiento, partiendo de un medio liquido más o menos viscoso como es la disolución sol-gel.

Mediante alguna de estas técnicas, se pueden recubrir grandes áreas de sustratos de naturaleza diversa y con geometrías complejas, obteniendo recubrimientos homogéneos. Además es posible la obtención de recubrimientos multicapa, y la generación de recubrimientos hibridos organico-inorganico, que no resulta viable por otras técnicas.

El recubrimiento final obtenido presenta la particularidad de poseer una relación inversa entre su densidad y su espesor, es decir los recubrimientos finos presentan una mayor densidad final que los recubrimientos de mayor espesor.

Para tener control sobre el proceso de deposición es deseable que la disolución precursora sol-gel tenga una alta solubilidad de los precursores, buena fluidez, propiedades constantes con el tiempo, buena mojabiidad con el substrato a recubrir, que gelifique sin precipitación heterogénea, y que genere una buena adherencia al substrato durante su transformación a oxido.

La composición del sol de partida determina las características del recubrimiento generado. Algunas reglas básicas para comprender esto se muestran a continuación:

Cuando se utiliza un alcoxido de bajo peso molecular, se generan recubrimientos densos, con un elevado contenido en oxígeno.

El área superficial y el tamaño de poro generado en el material final dependen del disolvente utilizado en el sol.

La condensación hidrolítica en disoluciones diluidas conlleva la formación de pequeñas partículas, y por consiguiente a una estructura fina y a una elevada porosidad.

Elevados contenidos de agua durante la hidrolisis conllevan la formación de recubrimientos densos.

Si la agregación de las partículas del sol se produce antes de la deposición sobre el sustrato, se generan recubrimientos con elevada porosidad.

Algunas de las propiedades habituales requeridas de los recubrimientos sol-gel en función del sustrato utilizado son

Vidrio. Durabilidad química, resistencia a los álcalis, resistencia mecánica, control de la reflectividad, color conducción eléctrica.

Metal. Resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación, aislamiento. Plástico. Protección superficial, control de la reflectividad.

Para la obtención de películas delgadas de recubrimiento, la deposición del líquido se realiza mientras este sigue siendo sol, es decir, no se ha superado el tiempo de gelificación. De esta manera se consigue que la adhesión entre substrato y recubrimiento sea elevada, evitando su agrietamiento o su perdida por desunión.

Las ventajas de la generación de recubrimientos por sol-gel, independientemente de la técnica empleada, son:

Es un proceso de baja temperatura. Las temperaturas aplicadas no influyen sobre el sustrato ni química ni mecánicamente.

Los reactivos de partida son económicos. Es un método medioambientalmente favorable, ya que no emplea ni genera

reactivos perjudiciales para el medio ambiente. La adherencia del recubrimiento al sustrato suele ser alta debido a la

formación de enlaces químicos entre ambos. Los recubrimientos generados son estables química y térmicamente Poseen elevada resistencia al desgaste.

Etapas necesarias para la formación de recubrimientos mediante el método sol-gel.

Etapa de secado. Una vez generada la capa liquida en la superficie del sustrato mediante alguna de las técnicas de deposición antes citadas, se realiza el tratamiento térmico de secado de dicho líquido. Las temperaturas y tiempos empleados en el tratamiento oscilan entre…….. Como resultado, se obtiene un recubrimiento sólido, poroso y amorfo. A menor temperatura de secado, más tiempo hay que emplear en este proceso para eliminar totalmente los disolventes, Incluso se puede aplicar solo el proceso de secado a baja temperatura, sin necesidad de un posterior tratamiento de densificación. Durante la etapa de secado tiene lugar la evaporación de la mayor parte del disolvente utilizado y el consiguiente paso de sol a gel (gelificación) de la capa liquida retenida en la superficie del sustrato. Este proceso conlleva la generación de tensiones de capilaridad y tensiones inducidas por la disminución de volumen de la estructura tridimensional formada, que terminan por generar el colapso de la estructura porosa del gel, y pueden inducir la rotura del recubrimiento final obtenido.

Etapa de densificación. Cuando sea necesario, por su comportamiento en servicio, que el recubrimiento sea denso, se realiza un tratamiento térmico de densificación posterior al de secado. En función de la temperatura y el tiempo aplicado se puede obtener un sólido amorfo o un sólido cristalino.

Recubrimiento por inmersión

La técnica de recubrimiento por inmersión, para la generación de recubrimientos a partir de la ruta sol-gel y la posterior extracción de este a una velocidad controlada.

El proceso de recubrimiento por inmersión se divide en 3 etapas Inmersión del sustrato, tras su preparación superficial, en el sol Extracción del sustrato a velocidad controlada, con la consiguiente

formación de una película húmeda.

Gelificación de la capa mediante evaporación del solvente.

La técnica de recubrimiento por inmersión presenta la ventaja de poder ser empleada para recubrir grandes áreas de sustratos simétricos o con geometrías complejas, y no solo se emplea para la generación de recubrimientos a través de la ruta sol- gel. Además debido a que la velocidad de extracción generalmente empleada es de varios centímetros por minuto, la alineación de las cadenas poliméricas tridimensionales arrastradas desde la disolución sol-gel es elevada, dando lugar a recubrimientos poco rugosos y con elevada densidad.

Este método genera espesores de recubrimientos homogéneos en todo el área superficial del sustrato a recubrir, con la excepción de los bordes, donde el espesor del recubrimiento suele ser mayor.

Desde el punto de vista de la generación de recubrimientos de óxidos metálicos con fines de protección contra la corrosión o de aumento de resistencia mecánica de los sustratos, hay que destacar que cuanto mayor sea el espesor del recubrimiento, más eficaz será la actuación de este y mayor será su durabilidad. Por el contrario, a mayor espesor de recubrimiento obtenido, mayor es la probabilidad de que esté presente este agrietamiento superficial. Esto se debe al aumento de las tensiones residuales en el interior del recubrimiento generadas en las etapas de tratamiento térmico, secado y densificación, que pueden terminar por agrietar el recubrimiento si dichas tensiones son superiores a la resistencia del recubrimiento que se está formando. Por ello cuanto mayor sea el espesor de recubrimiento deseado, mayor debe ser la resistencia del recubrimiento.

Recubrimiento por centrifugación

La técnica de centrifugación para la obtención de recubrimientos finos a partir de la ruta sol-gel se basa en la deposición en el centro de la superficie a recubrir del sustrato, y hacer que este gire a un elevado número de revoluciones. La centrifugación hace que el líquido se distribuya por la superficie del substrato, generando un recubrimiento fino.

Las etapas básicas del proceso de recubrimiento por centrifugación son:

Deposición de la disolución sol de partida en la superficie del sustrato. Aceleración del sustrato hasta la velocidad de rotación deseada Mantenimiento a velocidad de rotación constante durante cierto tiempo. Las

fuerzas de flujo viscoso dominan en esta etapa, haciendo disminuir el espesor del recubrimiento.

Evaporación de disolventes, puede llevarse a cabo mientras el sustrato sigue rotando a su máxima velocidad de rotación, o una vez detenida la rotación con el fin de calentar a temperatura superior a la ambiental. Este secado posterior suele ser necesario cuando el recubrimiento es de elevado espesor. La evaporación de disolventes domina esta etapa, generando el espesor final del recubrimiento.

Etapa de densificación mediante calentamiento a elevada temperatura. Se realiza una vez detenido el proceso de centrifugación.

Mediante la técnica de centrifugación se obtienen recubrimientos uniformes, sin embargo la técnica cuenta con la desventaja de no poderse aplicar para recubrir grandes áreas.

Los defectos habituales que se pueden generar en los recubrimientos fabricados mediante la técnica de centrifugación son:

Cometas. Tiene lugar cuando las partículas solidas de tamaño relativamente grande impiden el flujo radial del sol durante el proceso de centrifugado.

Estriaciones. Son líneas orientadas de forma radial que corresponden a ligeras variaciones en el espesor del recubrimiento. Suceden debido al efecto de las tensiones que se generan en la superficie durante la evaporación. La rápida evaporación de los disolventes ligeros genera que la capa superficial del líquido se enriquezca en agua y disolventes menos volátiles.

Sensibilización ambiental. Uno de los principales parámetros del entorno que se realiza el recubrimiento es la humedad. Esta humedad puede jugar un papel fundamental en las reacciones químicas que tienen lugar durante el proceso sol-gel. Por ello pequeñas variaciones de la humedad ambiental pueden alterar la calidad de los recubrimientos obtenidos.

Recubrimiento por pulverización

Las etapas básicas de esta técnica de deposición por vía húmeda son:

1. Preparación superficial del sustrato mediante granallado o desbaste grosero. Proyección de la disolución sol-gel previamente preparada. La proyección se puede llevar a cabo manualmente o mediante equipamiento controlado electrónicamente.

2. Etapa de secado3. Etapa de densificación

En esta técnica la etapa de preparación superficial del sustrato es necesaria, y se realiza con dos motivos: para generar la rugosidad suficiente en la superficie del sustrato que facilite la adhesión del recubrimiento, y para permitir el aumento del espesor de dicho recubrimiento.

Las ventajas con las que cuenta esta técnica son:

Alta velocidad de deposición Mayor flexibilidad en cuanto a la geometría y tamaño de la pieza a recubrir Menor cantidad total de disolución empleada para generar el recubrimiento Reducción del envejecimiento del sol-gel, y de la contaminación del

recubrimiento

La principal desventaja con la que se cuenta la técnica, respeto a la de inmersión, es la de tener que utilizar disolventes con bajas velocidades de evaporación a la hora de la generación de la disolución sol-gel. La velocidad de evaporación del disolvente condiciona la calidad final del recubrimiento. Por ello es conveniente el uso de disolventes con bajas velocidades de evaporación, ya que durante el proceso de deposición por spray de líquido se evapora la mayor parte de este. La mayor parte del sustrato llega seca al sustrato y por consiguiente sin la suficiente movilidad para formar un recubrimiento homogéneo sobre la superficie del sustrato a recubrir. Se suele solventar mediante el empleo de disolventes con elevado punto de ebullición, ya que cuanto mayor sea este, menor suele ser su velocidad de evaporación.

Propiedades de los recubrimientos sol-gel

Las propiedades de los recubrimientos sol- gel presentan una fuerte dependencia con el sustrato sobre los que se ha generado. Los requisitos exigidos al recubrimiento varían en función del tipo de sustrato, y van desde los puramente físicos (propiedades ópticas), pasando por los químicos (propiedades de anticorrosión), hasta los puramente mecánicos (resistencia a desgaste). El tipo de recubrimiento generado es función directa de las propiedades finales deseadas,

pudiendo escoger entre recubrimientos o recubrimientos híbridos (orgánico-inorgánico). A continuación se describirán las propiedades conseguidas a partir de recubrimientos sol-gel en función del tipo de sustrato seleccionado y describiendo los factores del proceso de obtención que influyen en las propiedades conseguidas.

Sobre sustratos de vidrio

El empleo de vidrio como sustrato a recubrir por la vía sol-gel es amplio, teniendo como finalidad principal la caracterización de ciertos aspectos de los recubrimientos, como el comportamiento mecánico y tribológico, o la determinación del espesor. No obstante, la principal aplicación del sol-gel sobre vidrio es la de modificar sus propiedades ópticas aprovechando las del recubrimiento de sílice depositado.

Los recubrimientos sobre sustratos de vidrio para generar superficies antirreflectantes, así como para generar recubrimientos resistentes a la radiación laser. La tecnología desarrollada basada en la ruta sol-gel permite generar recubrimientos monocapa y multicapa con un preciso control en los espesores, factor clave a la hora de obtener las propiedades antireflejantes, basadas en la tecnología de vacío.

Sobre sustratos mecánicos

Estos tratamientos son empleados como tratamiento inicial de las aleaciones de aluminio de interés aeronáutico por sus buenas propiedades anticorrosivas, y por generar superficies que favorecen el posterior sistema de pintura, aplicado para aumentar su resistencia a la corrosión.

Las principales cualidades que se le exigen a cualquier recubrimiento generado sobre un sustrato metálico, independientemente de su aplicación en servicio son:

Homogeneidad del espesor del recubrimiento obtenido Homogeneidad en la composición química del recubrimiento, para

presentar el mismo comportamiento químico o mecánico en toda la muestra.

Elevada adhesión al recubrimiento, que garantice la estabilidad estructural a lo largo del tiempo

Se han recubierto por sol gel sustratos de aleación de aluminio con el fin de mejorar su comportamiento a corrosión, empleándose fundamentalmente aleaciones con aplicaciones aeronáuticas o automovilísticas, asi como de interés industrial en el ámbito civil. La preparación superficial de los sustratos a recubrir se inicia habitualmente con el desangrado químico. Posteriormente el sustrato puede

recubrirse sin más, o puede ser sometido a la generación de cierta rugosidad mediante desgaste o pulido.

Como técnica de generación de recubrimientos sol-gel, la más empleada es el recubrimiento por inmersión, seguida del recubrimiento por centrifugación.

Las principales aplicaciones de recubrimientos sol-gel sobre sustratos metálicos son:

Anticorrosivas Generación de recubrimientos biocampatibles para aplicaciones medicas Mecánicas y comportamiento a desgaste

A continuación se expondrán los recubrimientos sol-gel más utilizados para cada una de las aplicaciones mencionadas y las propiedades finales obtenidas con dichos recubrimientos.

Aplicaciones anticorrosivas

Sobre sustratos de aleación de aluminio

Recubrimientos inorgánicos. Se parte de un único precursor alcoxido en medio acido o básico y disolución alcohólica para generar el recubrimiento final, empleando habitualmente la técnica de recubrimiento por inmersión.

Los factores más relevantes para lograr una mayor resistencia a la corrosión siguiendo la ruta sol-gel son: concentración de partida del precursor alcoxido, preparación superficial del sustrato y las temperaturas y tiempos empleados en los procesos de secado y densificación.

Recubrimientos híbridos orgánico-inorgánicos. Poseen mayor espesor que los recubrimientos inorgánicos, con lo que se eficacia contra la corrosión suele ser mayor. El mayor espesor de estos recubrimientos se debe a la presencia de porosidad interna residual, generada por los grupos orgánicos no hidrolizables de la estructural del recubrimiento. Estos poros son cerrados y no son perjudiciales para el comportamiento anticorrosivo del recubrimiento.

Este tipo de recubrimiento es el más utilizado cuando el requisito deseado es un elevado comportamiento a corrosión en ambientes salinos. La protección conseguida se debe a que la incorporación de sustancias orgánicas dentro de la estructura generada, por un lado de mayores de recubrimiento y, además, se forma una superficie muy adherente para el posterior sistema de pintado.

La proporción de precursor alcoxido que da lugar a zonas inorgánica en el recubrimiento hibrido, si no también en la estabilidad térmica de este, debido a que la sílice posee una mayor conductividad térmica que los grupos orgánicos. A mayor cantidad de precursor inorgánico de la sílice en el recubrimiento mayor degradación del recubrimiento, con la consiguiente pérdida de resistencia a la corrosión a elevada temperatura.

Otra vía frecuentemente utilizada para aumentar la resistencia a la corrosión de los recubrimientos híbridos es la incorporación de inhibidores de la corrosión en su interior, como el cerio ya que se combinan el efecto físico de barrera de los recubrimientos, y el efecto de inhibición de la corrosión de las sustancias incorporadas al recubrimiento.

Sobre sustratos de acero

Las vías utilizadas para proteger frente a la corrosión a sustratos de acero, ya sean aceros al carbono o aceros inoxidables, son similares a los empleados con sustratos de aluminio, aunque está más extendido el uso de los recubrimientos inorgánicos.

Recubrimientos inorgánicos para aplicaciones anticorrosivas. Para la protección de sustratos se pueden utilizar recubrimientos finos sol-gel mixtos de sílice-oxido de titanio consiguiendo aumentos de resistencia a la polarización.

Otra vía utilizada para proteger frente a la corrosión los sustratos de acero al carbón, es mediante recubrimiento sol-gel y la aplicación posterior de un sistema de pinturas, consiguiendo resistencias a corrosión.

Las condiciones de operación de los aceros inoxidables pueden incluir alta temperatura y ambientes agresivos, con lo que su protección frente a corrosión se hace necesaria. Recubrimientos inorgánicos multicapa de ZrO2-CeO2 generados utilizando etanol como disolvente común han probado su eficacia en la protección de acero inoxidable. El empleo de butanol como disolvente común aumenta la viscosidad del sol, respecto generado al etanol, generando recubrimientos multicapa agrietados inapropiados para la protección del sustrato.

Recubrimiento híbrido orgánico-inorgánico, para aplicaciones anticorrosivas. Existen distintos tipos de recubrimiento híbridos empleados para la protección frente a corrosión de sustratos de acero inoxidable, son básicamente:

Recubrimientos híbridos sin dopar, utilizando recubrimientos monocapa o multicapa.

Recubrimientos híbridos dopados con partículas metálicas Recubrimientos híbridos dopados con partículas inorgánicas

La temperatura de densificación empleada es un factor importante en cuanto a la protección frente a la corrosión de los recubrimientos híbridos sobre sustratos de acero. De dicha temperatura depende el mayor o menor carácter orgánico del recubrimiento final. Elevadas temperaturas de densificación disminuyen el porcentaje de grupos orgánicos no hidrolizados en el interior del recubrimiento, aumentando las características inorgánicas de estos pero generando recubrimientos altamente porosos, que presentan baja resistencia a la corrosión.

Las partículas metálicas añadidas a los recubrimientos híbridos, suelen se partículas más activas a los procesos corrosivos que el sustrato a proteger. De esta forma, si algún defecto se produjera en el recubrimiento, el medio agresivo reaccionaria en primer lugar con ellas, actuando como ánodos de sacrificio y protegiendo temporalmente al sustrato.

Sobre otras aleaciones metálicas

Las aleaciones de magnesio utilizadas tradicionalmente en la industria del automóvil, e industria electrónica, se protegen contra la corrosión de manera similar a las aleaciones de aluminio, es decir, mediante tratamiento con cromatos y posterior sistema de pintura. Entre las alternativas medioambientales favorables, surgen nuevamente los recubrimientos sol-gel como vía para la protección frente a corrosión del magnesio y sus aleaciones. Los recubrimientos sol-gel más investigados para proteger a estos materiales son los recubrimientos híbridos. Presentando como único inconveniente la escasa adherencia al sustrato conseguida. Para mejorar dicha adherencia se utilizan recubrimientos híbridos de sílice con grupos funcionales orgánicos de fosforo, que reaccionan directamente sobre la superficie del sustrato con la formación de enlaces P-O-Mg. Al mejorar su adherencia se mejora su resistencia a la corrosión.

Aplicaciones del proceso sol-gel

Las aplicaciones del proceso sol-gel se derivan de las diferentes formas obtenidas directamente del estado gel (monolitos, películas, fibras y polvos) combinando con el fácil control de la composición y su microestructura.

Monolitos. Componentes ópticos, súper aislados transparentes y vidrios de muy baja expansión térmica.

Fibras. Refuerzos en compositos y textiles refractarios. Películas delgadas y recubrimientos. Es posible encontrar aplicaciones para

producir recubrimientos ópticos, protectivos o porosos. Compositos. Producción de geles con materiales anfitriones como,

partículas metálicas u orgánicas.

Recubrimientos no convencionales por el método de plasma

Definición de plasma

El plasma es un gas cuasi neutro de partículas cargadas y neutras, en general se le considera como el cuarto estado de la materia. Esto se debe a que si tomamos un gas constituido por átomos y o moléculas (neutros) y le suministramos suficiente cantidad de energía, los átomos comienzan a ionizarse y surgen en el gas partículas con carga eléctrica (iones y electrones). Cuando el número de partículas cargadas es suficientemente grande como para que el comportamiento dinámico del sistema quede determinado por fuerzas electromagnéticas y no por colisiones binarias entre partículas neutras se dice que se ha transformado en plasma. Este estado se da a temperaturas mayores a 10000 °C los átomos y moléculas del gas neutro pierden parte de sus electrones y se convierten en iones positivos, transformando el gas en plasma.

En la tierra no existen ejemplos naturales de plasmas naturales debido a las bajas temperaturas y altas densidades en que se manifiesta la materia. Sin embargo el estado de plasma se manifiesta en fenómenos como relámpagos y descargas eléctricas en gases. Los plasmas obtenidos en laboratorios han sido obtenidos mediante descargas eléctricas en gases.

Cuando un campo eléctrico fuerte es aplicado a un gas, las partículas cargadas en el son aceleradas a altas energías y colisionan con otros átomos o moléculas, de este modo se ionizan los átomos neutros sacando electrones de sus orbitas. Esos iones y electrones producidos por ionización colisional son acelerados por el campo eléctrico e ionizan otras partículas neutras por colisiones y este proceso de ionización produce un proceso de avalancha.

Polimerización por plasma

La polimerización por plasma es un tipo específico de química de plasma, el cual involucra diferentes reacciones entre especies en el plasma, en la superficie y en ambas y se define como la formación de materiales poliméricos bajo la influencia del plasma. Puede ser usada para modificar polímeros o para depositar una película delgada de polímero sobre un metal u otro sustrato.

Se utiliza como un importante proceso para la formación de nuevos materiales, y como una importante técnica para la modificación de superficies de polímeros y otros materiales. La principal razón para utilizarla es la obtención de películas estables, delgadas y libres de poros, que muestran una buena adherencia a muchos sustratos mediante un proceso relativamente simple, en el cual un amplio

rango de compuestos pueden ser escogidos, como monómeros, incluso hidrocarburos saturados proporcionando una gran diversidad de superficies.

En general las películas poliméricas son químicamente inertes, insolubles duras mecánicamente, térmicamente estables, y dentro de sus múltiples aplicaciones se encuentran: películas delgadas de condensadores, guías de ondas ópticas, recubrimientos antireflexibos, membranas de osmosis inversa, recubrimientos protectores, recubrimientos conductores y transparentes.

Descripción del proceso de polimerización por plasma

En el proceso de polimerización por plasma las especies activas (iones, radiaciones electromagnéticas, especies neutras, y radicales) son formadas en una descarga eléctrica de una mezcla gaseosa orgánica a bajas presiones o en un plasma de un monómero orgánico. Bajo estas condiciones, el sistema dispone de gran cantidad de energía, superior a cualquier enlace químico, por tanto todo enlace de esta naturaleza es susceptible de romperse para originar así especies reactivas. Estas especies actúan entre sí o con las moléculas del monómero para formar recubrimientos poliméricos sobre la superficie de los sólidos que son expuestos al plasma. Las propiedades del recubrimiento pueden ser especificadas variando los parámetros del proceso durante la deposición.

Átomos o especies altamente energetizadas del gas monómero se adicionan formando el polímero. El polímero impacta sobre la superficie del sustrato con una energía suficientemente grande, que le permite no solo arrancar algunos átomos de sus últimas capas, si no también formar enlaces químicos con ella. Este doble acoplamiento físico y químico explica la alta adhesión del polímero, observada en los recubrimientos obtenidos por plasma. Para que la película crezca sobre el sustrato, se requieren condiciones apropiadas de potencia de la descarga, presión y flujo del gas monómero, que garanticen el predominio de los procesos de adición de radicales y especies excitadas, sobre los procesos erosivos.

La gran mayoría de los compuestos orgánicos pueden ser polimerizados por plasma, las velocidades de deposición aumentan con el peso molecular del monómero, existen radicales libres atrapados en el producto de la polimerización y generalmente se encuentra hidrogeno en los gases producidos durante la reacción plasmo química. Las propiedades del polímero no solo dependen de la geometría y parámetros de funcionamiento sino también del sitio mismo donde ocurre la polimerización.

Entre las especies neutras que pueden participar de este mecanismo de polimerización están los radicales libres, y por el hecho de encontrarse una alta concentración de ellos en el polímero final es que se puede que estas son las

especies reactivas. Los radicales libres pueden haberse formado por impacto de partículas energéticas o por radiación presente en el plasma. Los hidrocarburos saturados producen radicales libres principalmente por rompimiento C-H, lo cual implica la generación de hidrogeno durante la reacción de polimerización.

Mecanismos de la polimerización por plasma

Tres mecanismos se destacan como los más relevantes para la formación del polímero: polimerización inducida por plasma, polimerización en el régimen de plasma y ablación.

Polimerización inducida por plasma. también llamada polimerización molecular, la formación de la cadena polimérica se da por simples uniones de unidades moleculares formadas a partir del monómero, o sea, por la unión de moléculas que contienen uniones carbono-carbono insaturadas, de manera muy semejante a la que ocurre en la polimerización convencional Lo que sucede esencialmente es una transformación de fase gaseosa (monómero) a una sólida (polímero); por lo tanto, la estructura del polímero obtenido de una deposición en que la polimerización es inducida por plasma, el polímero resultante es muy semejante a un polímero muy convencional.

Polimerización en el régimen de plasma. Usualmente llamada polimerización por plasma, las moléculas del monómero y de otros gases presentes son fragmentadas eventualmente, principalmente por colisiones de electrones en el plasma con átomos, iones moléculas excitadas y radicales libres. Una recombinación de estas especies da origen a nuevas moléculas llamadas polímeros intermedios, estas especies sujetas a la acción del plasma, pueden ser nuevamente fragmentadas o ser depositadas en las superficies internas del reactor, debido al alto grado de fragmentación molecular, los polímeros obtenidos donde la polimerización por plasma es predominante, poseen estructura desordenada y generalmente presentan grupos funcionales distintos a los presentes en el monómero. Además, en este régimen se presenta la formación de subproductos gaseosos que pueden ser retirados del reactor por el sistema de vacío o incorporados al polímero.

La formación del polímero puede ocurrir tanto en la superficie cono en la fase gaseosa. La polimerización en fase gaseosa es esencialmente una formación de moléculas con pesos moleculares demasiado elevados para permanecer en suspensión en el plasma, formándose aglomerados moleculares que se depositan en el sustrato. Además la polimerización en el sustrato se da por la adherencia y

posterior reacción de especies químicas procedentes de la descarga, en la superficie del sustrato.

Cuando la polimerización en fase gaseosa es predominante, debido a los grandes aglomerados moleculares que son formados (en general, con dimensiones del orden de algunos miles de amstrong), la superficie del polímero es altamente irregular. Por consiguiente las películas presentan aspecto opaco y baja adherencia al sustrato; por lo tanto, para aplicaciones en las cuales se desean películas con espesores uniformes y con buena adherencia, se deben buscar parámetros de deposición que hagan que la polimerización se de fundamentalmente o en lo posible, exclusivamente en el sustrato.

La polimerización por plasma (atómica) es un proceso único, el cual solo ocurre en el estado de plasma, puede ser representada mediante las siguientes ecuaciones

Iniciación o reiniciación

Mi →Mi*

Mk →Mk*

Propagación y terminación

Mi* + Mk

*→Mi - Mk

Mi* + Mk

→Mi - Mk

Donde i y k son los números de unidades repetidas (por ejemplo, i=k=1 para material iniciador) y M* son las especies reactivas repetidas las cuales pueden ser un ion de cualquier carga, una molécula excitada, o un radical libre, producido a partir del monómero (M) pero no necesariamente reteniendo la estructura molecular del material iniciador (por ejemplo M puede ser fragmentado, esto es, un átomo separado del material iniciador).

En la polimerización por plasma, el polímero es formado por la reacción de varios pasos repetidos descritos mediante las ecuaciones 1 y 2. Se deben observar que la polimerización inducida por plasma no produce subproducto en la fase gaseosa, puesto que la polimerización, procede de la utilización de la estructura polimerizable. La polimerización inducida por plasma se puede representar esquemáticamente por un mecanismo de propagación de la cadena como se muestra en las ecuaciones 3 y 4.

Propagación

M*+ M → MM*

Mi* + M →Mi

* + 1

Terminación

Mi* + Mk

*→Mi - Mk

Ablación. Durante la polimerización, la película ya depositada puede ser corroída por el propio plasma en un proceso denominado ablación. Esta corrosión es particularmente intensa cuando están presentes en la descarga flúor u oxigeno atómicos, que son altamente reactivos. Los mecanismos responsables en la ablación son el etching y sputtering.

El proceso de etching involucra reacciones químicas entre especies de plasma y especies presentes en la superficie de polímero que resulta en la formación de productos gaseosos los cuales son retirados del reactor por el sistema de vacío. Un ejemplo típico de etching ocurre en plasma de hidrocarburos con oxígeno molecular se combina con átomos de carbono ya depositados formando CO y CO2

por ejemplo. El proceso de sputtering consiste en la transferencia de momento, por colisiones inelásticas de especies energéticas del plasma al átomo en la superficie del polímero, resultando en la eyección de átomos o fragmentos moleculares de la película de la fase gaseosa.

La cadena de un polímero por plasma no tiene ninguna unidad repetida pero contiene varios grupos funcionales. Los polímeros por plasma no consisten en cadenas con unidades regulares repetidas sino que tienden a formar cadenas tridimensionales irregulares entrecruzadas. Por lo tanto la estructura química y las propiedades físicas pueden ser bastante diferentes a la de los polímeros convencionales con el mismo material iniciador.

Las cadenas son cortas, ramificadas y terminadas aleatoriamente con mucho entrecruzamiento, tales estructuras pueden contener una concentración grande de radicales libres, lo que conduce a un proceso de degeneración del polímero cuando se expone a la atmosfera. Si durante la deposición se produce un bombardeo de iones energéticos, la cadena del polímero se vuelve más desordenada y entrecruzada pero más rígida.

Parámetros operativos del proceso de polimerización por plasma

Los parámetros operativos del proceso de polimerización por plasma se suelen dividir en dos categorías:

Parámetros característicos del reactor. Estos se pueden modificar, pero en la mayoría de los casos no son variables, por ejemplo el tamaño de los electrodos, la distancia entre ellos, la frecuencia de la corriente, etc.

Parámetros variables. Requieren ajusten en cada prueba, por ejemplo la rata de flujo del monómero, la presión del sistema y la potencia.

Los parámetros de la primera categoría son importantes en el diseño del reactor pero los segundos son de importancia en la optimización de la polimerización por plasma para la obtención del producto deseado.

La potencia de la descarga es uno de los parámetros más críticos para la polimerización, su valor no puede considerarse por sí solo una variable independiente, debido a que cierto nivel de potencia bajo un conjunto dado de condiciones de descarga para un monómero podría incluso no iniciar una descarga con otro monómero bajo las mismas condiciones. Por lo tanto se requiere un nivel de relativo de potencia de la descarga que varié de acuerdo con las características de los diferentes monómeros.

Las características de la adhesión de los polímeros plasmicos están estrechamente relacionadas con el mecanismo de deposición. Las mejores adhesiones se han obtenido por medio de una deposición lenta y sobre polímeros orgánicos. Los polímeros plasmicos pueden ser utilizados como promotores de adhesión para cualquier tipo de material del sustrato y también proveen a la adhesión resistividad al agua. La excelente adhesión de un polímero plasmico, podría usarse para unir dos piezas del metal.

Morfología de los Polímeros por plasma.

La morfología de los polímeros por plasma depende fuertemente de las condiciones de deposición.

Cambiando el flujo de energía durante el proceso de crecimiento de los polímeros por plasma las propiedades de las películas pueden ser variadas; un incremento de la energía hace que la película se vuelva más desordenada y entrecruzada por el exceso de carbón, usualmente también más dura. En contraste, si el flujo de energía es bajo, se obtiene un polímero que contiene la estructura molecular del monómero, por consiguiente, es te es semejante a los convencionales.

Además, dependiendo de la velocidad de flujo y la presión es posible obtener recubrimientos tipo sólido, aceitoso o polvo. Para una muestra sometida a baja presión y baja velocidad de flujo del monómero, el polímero es depositado en forma de polvo y película. A altas presiones y a altas velocidades de flujo la deposición se torna en forma de película aceitosa únicamente a bajas presiones y altas velocidades de flujo se produce en forma de película solida. Si la presión en

la cámara de reacción es alta y la velocidad de flujo es baja, la descarga se torna inestable.

Resistencia de la corrosión.

La corrosión es una de las principales causas por los cuales los metales se deterioran. La mayoría de los metales se corroen en contacto con el agua, la humedad del aire, los ácidos, las bases, las sales, los aceites y otros productos químicos sólidos y líquidos.

Los recubrimientos poliméricos sobre superficies de metales son usados para protegerlos de la corrosión, una de las ventajas de los polímeros para recubrimientos de metales y aleaciones es la posibilidad de tener capas delgadas, recubrimientos que tienen una buena resistencia a la corrosión pueden ser aplicadas de manera uniforme y homogénea.

Los recubrimientos de polímeros convencionales a este nivel de espesor difícilmente proporcionan protección contra la corrosión debido a fallas inherentes en películas ultradelgadas y a la dificultad para obtener una buena adherencia de la película a la superficie metálica.

Ventajas de la polimerización por plasma

En general este proceso superficial basándose en plasmas puede incidir o modificar propiedades de los materiales como humectabilidad, adherencia, rugosidad, dureza, resistencia al desgaste, propiedades ópticas, dieléctricas, biocompatibilidad, resistencia a la corrosión. Algunas de sus ventajas se muestran a continuación:

Es un procedimiento de una etapa La modificación mediante procesos de plasma es principalmente

independiente de la estructura o reactividad química del sustrato. Generalmente, es bastante uniforme sobre todo el sustrato Permite recubrir un amplio rango de materiales (metales, polímeros,

cerámicas, vidrios, papel, silicio, cuarzo) Las películas son uniformes y densas (libres de poros) Aumenta la resistencia a ciertos compuestos químicos, como solventes,

ácidos y bases fuertes. En la polimerización convencional se requieren monómeros, que tengan

sitios activos, como dobles y triples enlaces, sin embargo, aplicando un plasma se pueden crecer películas de polímeros a partir de gases orgánicos, los cuales no tienen sitios activos.

No se requieren agentes iniciadores para la polimerización

La forma y la morfología del recubrimiento, tipo sólido, aceitoso o polvo puede ser variado cambiando las condiciones de deposición.

Debido a que las películas son altamente entrecruzadas, tienen baja solubilidad y buena resistencia a la corrosión.

Se puede lograr la polimerización sin el uso de solventes Incrementa la vida útil del material Se pueden recubrir objetos con grandes áreas y volúmenes en tres

dimensiones Se pueden preparar películas muy delgadas y libres de poros.

Desventajas de la polimerización por plasma

Aunque estos polímeros son una nueva clase de materiales con gran variedad de aplicaciones, poseen unas características inconvenientes tales como:

Incrementos en los costos al requerir de un sistema de vacío Poca predicción de la estructura química de la película Baja resistencia a la abrasión Estrés interno debido a choques de partículas del plasma con el polímero

en la superficie Las películas depositadas son altamente entrecruzadas y contienen

radicales libres sin reaccionar, estos radicales provocan un fenómeno de envejecimiento

Proceso rentable solo cuando se producen películas muy delgadas y en grandes cantidades.

El proceso no discrimina que está recubriendo, ya que cualquier material en el rango del proceso es recubierto, o puede volverse parte del recubrimiento

Este proceso requiere la limpieza de todos los elementos en cada deposición, aunque es una tecnología prometedora para objetos con grandes áreas y volúmenes en tres dimensiones.

Propiedades de los recubrimientos poliméricos

En general las propiedades de los recubrimientos poliméricos sintetizadas en plasma se resumen así: son amorfas, libres de agujeros y altamente entrecruzadas, estas tienen una alta estabilidad térmica elevada, un alto punto de fusión y una baja solubilidad, además contienen una alta concentración de radicales y sufren una rápida oxidación superficial cuando se exponen a la atmosfera.

Específicamente para la protección contra la corrosión, los recubrimientos que se obtienen a partir de compuestos órgano-silíceos presentan una mejor protección que aquellos obtenidos de hidrocarburos fluorados, y estos últimos se

desempeñan mejor que los hidrocarburos normales. Los silanos más óptimos para combatir la corrosión muestran el enlace Si-O-Si.

Lo que se busca con estos recubrimientos es mejorar la permeabilidad y la adhesión. Para mejorar la permeabilidad se busca que el material polimérico posea una alta regularidad estructural, cristalinidad, y una baja movilidad segmental.

La composición del material polimérico es un factor de gran importancia en el control de la corrosión por que determina el comportamiento en relación con la adhesión y la permeabilidad. Al diseñar recubrimientos orgánicos que sean protectores de la corrosión, deben tenerse en cuenta tres aspectos básicos: el electroquímico, el fisicoquímico y el adhesivo.

El mecanismo de protección electroquímico tiene que ver con la presencia de pigmentos anticorrosivos activos o inhibidores de la corrosión, que se agregan a la matriz polimérica. El mecanismo fisicoquímico consiste en bloquear la difusión, de agentes corrosivos (H2O y O2 principalmente) o estimuladores de la corrosión. Esta acción se aumenta significativamente usando pigmentos o rellenos que debido a su geometría (laminillas o plaquetas) aumentan la longitud de los caminos de difusión a través de la sección transversal de la película polimérica. El mecanismo adhesivo consiste en fortalecer la resistencia al agua, del enlace entre el recubrimiento y el metal, normalmente agregando moléculas polares.

Aplicaciones de los polímeros obtenidos vía plasma

La polimerización por plasma produce películas con propiedades únicas para su aplicación práctica en diferentes campos, por ejemplo: en la electrónica para la preparación de películas delgadas semiconductoras, iónicamente conductoras y micro sensores con aplicaciones de la física médica.

Entre otras aplicaciones dadas a los polímeros plásmicos tenemos las membranas para osmosis inversa, recubrimientos y modificación de superficies, aplicaciones en el campo de la óptica, adhesión por enlace de materiales incompatibles, endurecimiento de superficies poliméricas, recubrimientos para blancos de fusión y prevención de la corrosión.