Procedimiento para fabricar un producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila,

que reviste de forma continuada una película delgada ultrahidrófila compuesta de Ti-O-C-(H), que contiene un porcentaje atómico de Ti comprendido entre 15 y 22, un porcentaje atómico de O comprendido entre 45 y 65 y un porcentaje atómico de C comprendido entre 20 y 25, a ambas superficies de un sustrato metálico en forma de lámina que se suministra de forma continuada a una cámara de vacío, utilizando plasma, y se procesa mecánicamente la lámina revestida con la película delgada hasta obtener la forma deseada

Procedimiento para fabricar un producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila, y producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar un producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila, y a un producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila.

Antecedentes de la técnica

En todos los campos industriales, se han utilizado con eficacia materiales metálicos que presentan unas capas superficiales hidrófilas sobre sus superficies, tales como los intercambiadores de calor descritos en la presente memoria a título de ejemplo.

Los intercambiadores de calor que intercambian calor haciendo que dos fluidos que presentan diferentes temperaturas entren en contacto uno con el otro, ya sea directamente o bien indirectamente, se han utilizado ampliamente en diversos campos industriales, especialmente en procedimientos de calefacción, aire acondicionado, generación de energía, recuperación de calor residual y en procedimientos químicos.

Los intercambiadores de calor de los aparatos de aire acondicionado adoptan, por el lado del aire, la forma de una aleta que es una superficie ampliada para mejorar la transmisión del calor. Cuando el aire que contiene humedad pasa a través de la aleta en la operación de intercambio de calor, la transmisión de calor se produce gracias a unos refrigerantes de baja temperatura suministrados por un tubo. Cuando la temperatura de la superficie de la aleta es igual o menor a la temperatura del punto de rocío del aire que contiene humedad, se forman unas gotitas sobre la superficie del intercambiador de calor para interceptar el flujo del aire, hecho que incrementa el descenso de presión que es la diferencia de presión entre la entrada y la salida del intercambiador de calor. En consecuencia, la potencia del ventilador debe incrementarse para suministrar el mismo flujo, hecho que da como resultado un mayor consumo de energía.

Para resolver el problema anterior, tal como se expone en la solicitud de patente japonesa abierta al público nº 61-8598, el flujo de agua condensada formada sobre la superficie de la aleta de un intercambiador de calor aumenta si se aplica un procedimiento anticorrosivo a la lámina de aluminio de la aleta utilizando Cr⁺⁶ para aumentar la resistencia a la corrosión, y aplicando a esta un procedimiento de revestimiento con minerales del grupo de los silicatos para conferirle propiedades hidrófilas, obteniéndose lo que se denomina un material prerrevestido (PCM).

Los PCM necesitan básicamente Cr⁺⁶ para adquirir resistencia a la corrosión. No obstante, debido a los problemas ambientales que conlleva el Cr⁺⁶, a partir de 2006 será prohibido utilizar este ión. Existe pues una creciente demanda de materiales sustitutos del Cr⁺⁶. Las propuestas hechas hasta ahora comprenden el Cr⁺³ o los materiales tipo resina. En la preparación del PCM, el tetracloroetano (TCE) utilizado ineludiblemente para lavar el aluminio también provoca contaminación ambiental. Además, el PCM, que en una etapa inicial presenta excelentes características hidrófilas, pierde gradualmente dichas características, es decir, experimenta un proceso de envejecimiento. Recientemente, se están utilizando de una manera muy común productos químicos como materiales para papel pintado. Sin embargo, el material de silicato para conferir hidrofilicidad se volatiliza y acopla químicamente con el papel pintado, provocando la decoloración del papel pintado. Además, los materiales volatilizados resultan desagradables para las personas.

Se han realizado numerosos intentos de satisfacer diversas demandas formando una capa superficial funcional (por ejemplo, para conferir hidrofilicidad o hidrofobicidad) sobre el material existente. Los ejemplos de procedimientos para formar la capa superficial funcional comprenden 1) la aplicación de la capa superficial funcional sobre el material existente y 2) la provisión de nuevas propiedades físicas y químicas perfeccionando la película superficial del material existente.

Sin embargo, con el transcurso del tiempo, las propiedades superficiales de la capa superficial funcional cambian y vuelven a ser como las iniciales. Por ejemplo, en caso de que un metal como el aluminio se procese de conformidad con un procedimiento de reacción asistida por haz de iones, la hidrofilicidad de la superficie del metal aumentará. Esto es debido a que la película de óxido natural situada sobre la superficie del aluminio es atacada, formándose encima de esta la película funcional. A medida que pasa el tiempo, va creándose de forma natural una película de óxido sobre la superficie del aluminio. Por consiguiente, los efectos del aumento de la hidrofilicidad obtenidos por el ataque de la película de óxido natural se deterioran. La película funcional formada sobre la superficie de aluminio es una capa sumamente delgada (del orden de muy pocos nm) que presenta una resistencia mecánica muy baja a las variaciones ambientales (agua, temperatura, etc.) a lo largo del tiempo. En consecuencia, las propiedades hidrófilas se reducen y vuelven a ser iguales a las propiedades superficiales originales.

Para resolver el problema anterior, se han dedicado continuos esfuerzos a la formación, sobre un material metálico, de una capa superficial funcional hidrófila o hidrófoba que pueda mantener un estado química y físicamente estable.

Por ejemplo, como se propone en la solicitud de patente japonesa abierta al público nº 2001-280879, en un montaje de intercambiador de calor una aleta fabricada en un material metálico conductor sobre un tubo metálico que es un conducto refrigerante, se suministra un vapor compuesto que contiene titanio que es un gas crudo para que fluya paralelamente a la superficie de la aleta del intercambiador de calor en el lado del aire. Por consiguiente, el intercambiador de calor que deposita la película delgada de dióxido de titanio sobre la superficie de la aleta se fabrica según una tecnología CVD asistida por plasma. En esta solicitud de patente, se indica que el intercambiador de calor puede obtener excelentes propiedades hidrófilas, antibacterianas y desodorizantes.

El documento CN 1 420 207 da a conocer un procedimiento para depositar una película hidrófila de polímeros superiores que aporta protección contra la corrosión en ambos lados de una lámina de aluminio mediante CVD asistida por plasma. La lámina de aluminio puede utilizarse como aleta en un intercambiador de calor.

No obstante, en caso de que la aleta esté montada sobre el tubo para componer el intercambiador de calor, la película delgada de dióxido de titanio se deposita sobre la aleta del intercambiador de calor. De esta manera, la película delgada de dióxido de titanio no puede depositarse uniformemente sobre toda la superficie de la aleta, hecho que provoca el deterioro de las propiedades hidrófilas y de envejecimiento. Además, sus características de productividad no permiten la aplicación directa a la producción industrial.

Exposición de la invención

La presente invención se ha concebido para resolver los problemas anteriores. Uno de los objetivos de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para fabricar un producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila dotado de excelentes propiedades hidrófilas y de envejecimiento, y un producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila.

Otro de los objetivos de la presente invención consiste en producir con facilidad una película delgada ultrahidrófila a escala industrial, formando la película delgada ultrahidrófila sobre un sustrato metálico en forma de lámina y procesando mecánicamente el sustrato metálico hasta obtener la forma deseada.

Otro de los objetivos de la presente invención consiste en formar uniformemente una película delgada ultrahidrófila en ambas superficies de un sustrato metálico en forma de lámina.

Para alcanzar los objetivos descritos de la presente invención, se provee un procedimiento para fabricar un producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila, en el que se utiliza plasma para aplicar de forma continuada una película delgada ultrahidrófila compuesta de titanio a ambas superficies de un sustrato metálico en forma de lámina, que se suministra de forma continuada a una cámara de vacío, y se procesa mecánicamente la lámina revestida con la película delgada hasta obtener la forma...

1. Procedimiento para fabricar un producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila, que reviste de forma continuada una película delgada ultrahidrófila compuesta de Ti-O-C-(H), que contiene un porcentaje atómico de Ti comprendido entre 15 y 22, un porcentaje atómico de O comprendido entre 45 y 65 y un porcentaje atómico de C comprendido entre 20 y 25, a ambas superficies de un sustrato metálico en forma de lámina que se suministra de forma continuada a una cámara de vacío, utilizando plasma, y se procesa mecánicamente la lámina revestida con la película delgada hasta obtener la forma deseada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la película delgada contiene además H.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la película delgada contiene un porcentaje atómico de H igual a 20.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la película delgada tiene un espesor comprendido entre 1 y 100 nm.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el sustrato metálico es un sustrato de aluminio.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el producto metálico es una aleta para un intercambiador de calor.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el procedimiento de revestimiento se realiza inyectando un gas reactivo, un precursor de titanio en fase gaseosa y un gas portador en la cámara de vacío.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la inyección de gases se realiza de conformidad con la relación gas portador:gas reactivo = 1:3.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la inyección de gases se realiza de conformidad con la relación precursor de titanio en fase gaseosa:gas portador = 3:1.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el gas reactivo es aire u O₂.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el gas portador se selecciona de entre el grupo constituido por He, N₂ y Ar.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el precursor de titanio en fase gaseosa se prepara haciendo pasar tetraisopropóxido de titanio en fase líquida a través de un burbujeador.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la cantidad de inyección del precursor de titanio en fase gaseosa en la cámara de vacío se controla ajustando la cantidad de tetraisopropóxido de titanio en fase líquida suministrada al burbujeador.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el gas portador se inyecta antes de que el tetraisopropóxido de titanio en fase líquida se inyecte en el burbujeador, para transferir el tetraisopropóxido de titanio en fase líquida al burbujeador.

15. Producto metálico revestido con una película delgada ultrahidrófila, que se reviste con una película delgada ultrahidrófila compuesta de Ti-O-C-(H), que contiene un porcentaje atómico de Ti comprendido entre 15 y 22, un porcentaje atómico de O comprendido entre 45 y 65 y un porcentaje atómico de C comprendido entre 20 y 25 y presenta un espesor de 1 a 100 nm, utilizando plasma.

16. Producto metálico según la reivindicación 15, en el que la película delgada contiene además un porcentaje atómico de H igual a 20.

17. Producto metálico según cualquiera de las reivindicaciones 15 ó 16, en el que la película delgada presenta una estructura amorfa.

18. Producto metálico según la reivindicación 17, en el que la lámina metálica es una lámina de aluminio.

19. Producto metálico según la reivindicación 18, en el que la lámina de aluminio revestida con la película delgada se procesa mecánicamente para formar una aleta de intercambiador de calor.