Recubrimiento de parileno para imanes
Utilizamos el recubrimiento de parileno para proteger los imanes de neodimio, especialmente los imanes de tamaño reducido destinados a usos médicos y a diversos productos eléctricos, médicos y comerciales. Su anchura suele oscilar entre los 100 nanómetros y 1 milímetro.
Normalmente lo añadimos mediante un método de deposición química en fase de vapor. En este método, primero se vaporiza el polímero y, a continuación, se deposita en forma de una capa fina y homogénea sobre la superficie del material.
El parileno se adapta muy bien a formas y patrones complejos. Una de sus principales ventajas es que resulta adecuado para diversas superficies. Además, posee excelentes propiedades de blindaje eléctrico y es resistente a la humedad, a las toxinas y a la radiación ultravioleta.
En la industria manufacturera se suele utilizar la protección de parileno para proteger los dispositivos eléctricos contra el óxido, la humedad y los daños mecánicos, así como para recubrir y fijar bridas, conectores y otros componentes. Debido a su biocompatibilidad y a su capacidad para proteger contra enfermedades, también se utilizan habitualmente en equipos médicos y prótesis del sector sanitario.
Conceptos básicos sobre el recubrimiento de parileno
El proceso de recubrimiento con parileno se basa en una partícula presente en el horno de evaporación del equipo de recubrimiento. La sustancia sólida se transforma bioquímicamente en estado gaseoso bajo presión a 150 °C (302 °F).
A continuación, la sustancia difusa se descompone en moléculas volátiles mediante pirólisis a alta temperatura, entre 650 y 700 °C (1.202 °F – 1.292 °F). Los monómeros atmosféricos se aplican y se polimerizan a temperatura ambiente a escala nanométrica mediante CVD.
En resumen, el recubrimiento de parileno se utiliza ampliamente para mejorar el rendimiento en materia de seguridad en el sector aeronáutico, la microelectrónica, los transistores, los sensores, los materiales magnéticos, los dispositivos médicos, la conservación de bienes culturales y otros ámbitos.
Características del recubrimiento de parileno
El proceso de deposición de vapor para el recubrimiento de parileno presenta las características protectoras únicas que se enumeran a continuación.
- Buena resistencia a la niebla salina y a la oxidación, y la humedad
- Sin estrés térmico durante el curado
- No influye negativamente en las propiedades magnéticas
- De características similares, buena adaptabilidad a formas complejas
- Puede rellenar microagujeros y huecos
- Ausencia de poros y “agujeros de arena”, así como de otros defectos en el recubrimiento
- Revestimiento aislante ultradelgado y resistente: una capa de 5–El recubrimiento de micras puede soportar descargas eléctricas de miles de voltios
- El espesor del recubrimiento, a nivel de micras, es uniforme y controlable
- Ahorra mucho espacio en la línea de contorno magnética
- Puede aumentar la potencia de los imanes; es adecuado para el samario-cobalto y otros materiales.
1) Parileno no poroso
El recubrimiento está compuesto por finas capas de polímero que contienen pequeñas moléculas activas que “crecen” sobre la superficie de los objetos. Al formarse en condiciones de vacío, pueden aplicarse a diversas formas, incluyendo bordes afilados, grietas y superficies internas.
2) Sin ningún tipo de agujero
Tras el calentamiento y la fusión de los ciclodímeros de xileno, se produce una descomposición a alta temperatura en moléculas libres en fase gaseosa, que se depositan inmediatamente sobre el sustrato en condiciones de vacío y a temperatura ambiente para polimerizarse y formar una película, creando así una capa protectora muy impermeable.
Dado que el recubrimiento de perileno no contiene disolventes, supera los inconvenientes de los recubrimientos anteriores a base de disolventes, que inevitablemente dejaban numerosos poros diminutos debido a la pérdida de disolvente durante el proceso de curado. Esta característica garantiza que el recubrimiento no presente poros.
Esta propiedad resulta muy útil en el caso de los imanes de neodimio cuyos usos requieren una interacción directa con diferentes tipos de humedad y líquidos. Un ejemplo típico es un imán de neodimio empotrado que se utiliza para el cierre de válvulas industriales. No hay que preocuparse de que se produzca una fuga en el interior que pueda dañar los imanes de neodimio.
3). Seguridad independiente
Puntos y seguridad general
Experimento tras experimento se ha demostrado que cada punto del recubrimiento de parileno constituye un punto de protección independiente. Cuando el recubrimiento de una zona concreta resulta dañado, las zonas adyacentes del recubrimiento no se ven afectadas. Al mismo tiempo, los extremos de la capa de recubrimiento están unidos químicamente entre sí, lo que proporciona un rendimiento defensivo uniforme y mejorado.
4) Ventilación adecuada
Además de estas propiedades inherentes, el recubrimiento a base de parileno presenta buenas propiedades eléctricas, buenas características de ahorro energético (baja pérdida dieléctrica y alta rigidez dieléctrica) y excelentes propiedades mecánicas (alta resistencia mecánica y bajo coeficiente de fricción), lo que convierte al parileno en una capa aislante adecuada para componentes pequeños bobinados. La elevada rigidez dieléctrica y la lubricidad de la película seca del parileno lo convierten en el material ideal para esta aplicación.
5). Sala de observación en espiral
La capa fina y uniforme de recubrimiento de parileno permite que el dispositivo de bobinado mantenga una ventana de bobinado de tamaño razonablemente considerable. La amplia superficie de bobinado resultante permite utilizarlo como producto recubierto con un rendimiento mejorado: productos recubiertos.
El parileno también se utiliza para componentes que en los materiales convencionales se considerarían “inclusiones”, así como para pequeños transformadores de ferrita y tensiones. El parileno no presenta problemas de magnetoestricción ni de permeabilidad, a diferencia de los métodos de impregnación tradicionales.
Las aberturas de bobinado son fundamentales para los conjuntos móviles y de rotor de tamaño reducido, y el recubrimiento de componentes laminados de níquel-hierro unidos mediante adhesivo con materiales de uretano o PTFE suele suponer un reto. Debido a la forma complicada y al material de recubrimiento que queda retenido en las diminutas aberturas de bobinado, así como al recubrimiento con muy poca tensión superficial que permanece en los bordes exteriores puntiagudos, se produce una fricción significativa durante el bobinado. Por el contrario, el parileno, aplicado de forma uniforme y constante, mantiene estas diminutas aberturas al tiempo que garantiza un espesor de recubrimiento adecuado en los bordes exteriores para proporcionar protección contra el viento.
6). Excelente recubrimiento de imanes diminutos
Es habitual aislar con cinta adhesiva entre la bobina y el componente metálico; sin embargo, el uso de vídeo resulta complicado cuando la pieza es muy pequeña. El recubrimiento con parileno puede ayudar a eliminar los componentes defectuosos, al tiempo que mejora sus características eléctricas. Un ejemplo es el pequeño núcleo cilíndrico que se utiliza en algunos audífonos como bobina “Pick-Up”.
7). Mayor potencia y resistencia a la erosión
Los nuevos avances en materiales magnéticos han permitido crear componentes de NdFeB sinterizados y cementados que pueden fabricarse en tamaños minúsculos y que ofrecen ventajas excepcionales cuando se utiliza el método de recubrimiento con parileno. Los dispositivos magnéticos pequeños de NdFeB son frágiles, y la aplicación de un recubrimiento de parileno mejora su resistencia. El NdFeB también es susceptible a la oxidación provocada por la humedad atmosférica, y la escasa tasa de transferencia de vapor de agua del parileno ofrece una excelente protección contra la humedad y la corrosión.
Diferentes tipos de parileno
Desde un punto de vista técnico, el recubrimiento de parileno incluye varios tipos como el tipo N, el tipo C, el tipo D, el tipo F y el tipo AF4. Se diferencian en cuanto a su estructura química y sus propiedades.
1) N-perileno
Se trata de una sustancia dieléctrica excelente, con una pérdida dieléctrica mínima, una alta capacidad de apantallamiento y una constante dieléctrica que no varía con la frecuencia.
Se trata de una capa de parileno con una penetración significativa, una excelente autolubricación y un coeficiente de fricción de 0,25. Cumple los requisitos de los ensayos biológicos de la norma ISO 10993 y los requisitos de los ensayos físicos de los polímeros de la clase VI de la UDP.
2) Paraylene C.
Esta es la segunda variante de la serie de fácil acceso. Presenta excelentes características eléctricas y físicas, y es poco susceptible a la humedad y a otros vapores tóxicos. Ofrece la posibilidad de proporcionar un recubrimiento de seguridad realmente libre de poros.
Se trata de un material de recubrimiento para placas de circuitos críticos que cumple con la especificación militar estadounidense MIL-46058C. Además, supera el ensayo biológico ISO 10993 para polímeros UDP de clase VI.
3.º) Parylene C
Esta variedad es comparable al parileno C, pero es resistente al fuego. Conserva unas características eléctricas, físicas y dinámicas excepcionales a temperaturas más elevadas.
4). F. Parylene
Esta variedad presenta una elevada rigidez dieléctrica, una baja constante dieléctrica, una excelente estabilidad térmica y resistencia a los rayos ultravioleta. La película es continua, de gran espesor y no presenta poros. Es un recubrimiento protector ideal para una amplia gama de equipos eléctricos de formas complejas.
5) El parileno AF4 es el número
Este tipo de recubrimiento de parileno presenta una elevada constante dieléctrica, una excelente estabilidad y resistencia al agua, la humedad y las precipitaciones salinas.
Es resistente a temperaturas de hasta 450 °C (842 °F) durante períodos cortos y a temperaturas de hasta 350 °C (662 °F) durante períodos prolongados, así como a la radiación ultravioleta intensa.
Es más adecuado como material de blindaje para equipos de radio de alta frecuencia. Además, cumple los criterios de ensayo biológico de la norma ISO 10993 para polímeros UDP de clase VI.
Aplicaciones del parileno en productos médicos
El recubrimiento de parileno es biosoluble y, además, seguro desde el punto de vista químico y eléctrico. La FDA lo ha aprobado como sustancia biológica que puede implantarse en el cuerpo para su uso a largo plazo.
Algunos dispositivos médicos contienen componentes eléctricos que deben protegerse meticulosamente. Estos componentes eléctricos son minúsculos y no tienen el peso suficiente como para sumergirlos, rociarlos o pintarlos. Además, algunos dispositivos pequeños se ven afectados por las burbujas de aire, los espesores irregulares y otros factores, por lo que no podemos utilizar recubrimientos protectores convencionales.
El recubrimiento de parileno está sustituyendo cada vez más al recubrimiento de TiNi (níquel-titanio) como opción para dispositivos biomédicos destinados a usos clínicos en el extranjero, debido a sus buenas propiedades antioxidantes, su baja resistencia, su bajo coeficiente de fricción y su biocompatibilidad.
Algunos ejemplos típicos son los clavos óseos, las sondas, las agujas, los instrumentos quirúrgicos provisionales, los catéteres, los frenos, los implantes cocleares, los marcapasos cardíacos, los electrodos cerebrales, los sensores implantables, las terapias de radiofrecuencia, los sensores para análisis de sangre, los bisturís de alta frecuencia y otros dispositivos médicos microelectrónicos.
Conformidad de los recubrimientos de parileno
El recubrimiento de parileno se utiliza ampliamente en dispositivos médicos debido a las siguientes propiedades.
- Cumple con los requisitos de ensayos biológicos de la norma ISO 10993
- Cumple con la norma G95-1 de la FDA
- Cumple con la Directiva ROHS 2002/95/CE
A continuación se presentan algunos ejemplos de productos médicos que utilizan recubrimientos de parileno, junto con una breve descripción de sus ventajas.
- Dispositivos de asistencia cardíaca: como marcapasos y componentes electrónicos de precisión en generadores de electrochoque, está sellado con parileno para protegerlo de la corrosión provocada por los fluidos biológicos y proteger la carcasa metálica.
- Sensores de presión: los sensores de presión arterial, en los que se aplica una pequeña cantidad de parileno, proporcionan un aislamiento adecuado y no alteran de forma significativa el funcionamiento de estos dispositivos.
- Dispositivos alternativos: como los dispositivos artificiales resistentes, protegidos con parileno, eliminar los problemas relacionados con el transporte microscópico y proteger contra la corrosión provocada por los fluidos biológicos.
- Los transductores ultrasónicos —microsensores utilizados para observar el revestimiento de los vasos sanguíneos— están protegidos contra la corrosión y el deterioro gracias a un recubrimiento de parileno..
- Estimulador del crecimiento óseo: gracias al parileno, este dispositivo puede aislarse de los fluidos biológicos. Las células humanas pueden crecer rápidamente sobre la superficie de parileno para formar un tejido fino con la misma estructura.