En el ámbito espacial, el tratamiento superficial presenta un elevado componente funcional, pudiendo llegar incluso a poner en riesgo las misiones, cómo es el caso de las pérdidas de comunicación originadas por el crecimiento de whiskers en la electrónica el del efecto multipactor en los generadores de radiofrecuencias (RF) o microondas (MW). En otros casos, sin llegar a la pérdida de la misión, el recubrimiento puede ser crítico para lograr una observación o comunicación de calidad, como es el caso de los recubrimientos super negros que evitan la presencia de luz espuria y el efecto PIM que puede estar provocado por un fallo en la protección anti-corrosiva.
Por todo ello, el proyecto TRATASAT propone la investigación en tratamientos superficiales críticos que aseguren la funcionalidad de los satélites durante su tiempo de vida. Dichos tratamientos serán sostenibles y no contendrán productos tóxicos. En concreto se propone:
- Recubrimientos super negros: En el caso de los sistemas ópticos pasivos, se están realizando esfuerzos para encontrar soluciones menos costosas que permitan el control de la luz espuria y mejorar la relación señal/ruido de los instrumentos ópticos. Hasta el momento, no se han logrado comercializar recubrimientos negros para todo el espectro ultravioleta UV-Vis-SWIR (ultravioleta-visible e infrarroja cercana). Sin embargo, pruebas preliminares con la tecnología PEO (electro oxidación por plasma) han demostrado que el recubrimiento resulta negro en todo el espectro UV-Vis-SWIR, además de tratarse de recubrimientos inorgánicos, lo que evitaría problemas de contaminación en el entorno espacial. De aquí que TRATASAT proponga investigar en recubrimientos super negros en el espectro UV-Vis-SWIR.
- Capas de conversión de baja resistividad y sin Cr: En los sistemas de radiofrecuencia, la reducción del efecto multipactor y PIM está impulsando el desarrollo de nuevas tecnologías de recubrimiento que cumplan el reglamento europeo REACH. Actualmente, se emplean recubrimientos de Cr(VI) para mitigar el efecto multipactor y PIM. Sin embargo, debido a la alta toxicidad del Cr(VI) su uso se está viendo limitado. Actualmente, se está tratando de utilizar alternativas basadas en Cr(III). Sin embargo, el rendimiento de las nuevas alternativas con respecto al umbral multipactor no alcanza los valores de referencia de los recubrimientos basados en Cr(VI). De aquí que TRATASAT proponga investigar en capas de conversión libres de Cr y con baja resistividad, condición necesaria, aunque no suficiente para que evite el efecto multipactor en las guías de onda utilizadas para la generación de radiofrecuencia de alta potencia.
- Recubrimientos de estaño sin plomo: Los whiskers son erupciones superficiales que pueden crecer sobre objetos con alto contenido en estaño (Sn), como los acabados superficiales o las juntas de soldadura en aplicaciones de electrónica. En el sector espacial, la formación de whiskers es un serio problema que genera cortocircuitos e incluso pueden provocar la pérdida total de la misión. Tradicionalmente, el plomo ha sido utilizado como supresor del crecimiento de los whiskers de estaño. Sin embargo, tras las restricciones impuestas por la UE al uso de compuestos de Pb, los estudios se han centrado en el desarrollo de alternativas en ausencia de este elemento. El proyecto TRATASAT propone investigar diferentes procesos superficiales de estaño sin plomo con el fin de reducir el crecimiento de los whiskers. Esta actividad será complementada con el desarrollo de una herramienta (software) que permita cuantificar y clasificar los whiskers con el fin de conocer la influencia del tratamiento superficial en la proliferación de los whiskers.
Aportación de CIDETEC al proyecto:
CIDETEC Surface Engineering contribuirá en al desarrollo de tres tratamientos superficiales clave para el sector espacial: (1) Recubrimientos de conversión libres de cromo y con baja resistividad, factor crucial para prevenir el efecto multipactor en las guías de onda de radiofrecuencia de alta potencia; (2) anodizado supernegro en el espectro UV-Vis-SWIR para mejorar el rendimiento óptico de los sistemas ópticos pasivos; y (3) recubrimientos de estaño sin plomo para mitigar el crecimiento de whiskers y mejorar la fiabilidad de los dispositivos electrónico