Proteger el interior de tuberías e hidroductos frente al hidrógeno es uno de los retos técnicos más exigentes del proyecto ONTZHI-II. Las técnicas convencionales de deposición de recubrimientos presentan limitaciones importantes cuando se trata de superficies internas y geometrías complejas: los problemas de direccionalidad y sombreado dificultan obtener capas uniformes y adherentes. TEKNIKER trabaja en superar este reto mediante la tecnología PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), cuyas especies reactivas generadas en fase plasma ofrecen una mayor capacidad de difusión y cobertura uniforme en geometrías internas.
De los recubrimientos Cr/WC a la intercara de SiCx: una evolución tecnológica
En la fase anterior del proyecto (ONTZHI I), los recubrimientos DLC tipo a-C:H se depositaban utilizando una intercara de adherencia basada en sistemas multicapa Cr/WC obtenidos por magnetron sputtering. En ONTZHI-II, TEKNIKER ha planteado una evolución significativa: sustituir esta intercara por capas de SiCx obtenidas mediante PECVD a partir de precursores organosilícicos como el HMDSO (hexametildisiloxano). Este cambio no es solo tecnológico — es también estratégico, ya que el PECVD es inherentemente más compatible con el recubrimiento de superficies internas al generar especies reactivas que alcanzan zonas de difícil acceso para el sputtering convencional.
Descomposición del HMDSO en plasma PECVD, generando especies reactivas de SiCx para la capa de adherencia del recubrimiento DLC
Arquitectura del recubrimiento: bonding layer + DLC
La arquitectura desarrollada consta de dos capas: una capa de unión (bonding layer) de SiCx depositada directamente sobre el sustrato metálico, seguida del recubrimiento DLC tipo a-C:H. Las condiciones de deposición incluyen una etapa inicial de calentamiento a 300 °C, la deposición del SiCx a 300 °C y 4 Pa utilizando HMDSO como precursor (10 g/h) en atmósfera de Ar y He, y finalmente el DLC a-C:H a 250 °C y 1 Pa empleando C₂H₂ como gas precursor.
Resultados: el espesor, clave para la adherencia
Los primeros sistemas multicapa SiCx+DLC obtenidos presentan capas continuas y homogéneas. El análisis de la adherencia realizado mediante ensayos de Rockwell-C revela un resultado clave: el espesor del recubrimiento DLC es determinante para la integridad del sistema.
- En recubrimientos con menor espesor de DLC (~370 nm), los ensayos de adherencia muestran un comportamiento adecuado, sin fallos significativos — la hendidura generada por el indentador no provoca delaminación del recubrimiento.
- Al aumentar el espesor hasta ~1,26 µm, se observa mayor delaminación en el ensayo Rockwell-C, evidenciando una degradación de la adherencia que requiere optimización.
Sistema SiCx+DLC con espesor ~370 nm: sección transversal SEM (izquierda) y huella Rockwell-C sin delaminación significativa (derecha)
Sistema SiCx+DLC con espesor ~1.260 nm: sección transversal SEM (izquierda) y huella Rockwell-C con delaminación visible (derecha)
Próximos pasos
Aunque la intercara de SiCx ha demostrado ser funcional, estos resultados indican que la optimización del sistema debe centrarse en el espesor del recubrimiento y en las condiciones de deposición, con el fin de mejorar la integridad mecánica del conjunto a espesores mayores. En la segunda anualidad se abordarán estas variables y se avanzará hacia la deposición en geometrías internas de tubería.
