PROTEGGERSI DALLA CORROSIONE

Spiegato il fenomeno della corrosione e le varie tipologie di corrosione la domanda è: come ci si può proteggere? Per minimizzare i fenomeni di corrosione si opera in uno o più dei seguenti modi:

  • Difesa passiva aumentando la resistenza totale del circuito di corrosione (vernici, pitture isolanti, rivestimenti con bitume e catrame);
  • Eliminando o riducendo le cause di formazione delle “pile” (uso di metalli nobili o passivanti, utilizzo di metalli simili);
  • Difesa attiva invertendo i processi di natura elettronica eliminando le cause che provocano la corrosione.

RIVESTIMENTO METALLICI NELLE LEGHE BASE FERRO

  • Cadmio: il rivestimento al cadmio è ottenuto principalmente per elettrodeposizione; hanno spesso funzione estetica e si impiegano molto nel campo elettrico. Presentano una buona resistenza a corrosione ma inferiore a quella offerta dallo zinco. I sali di cadmio presentano tossicità pertanto occorre fare attenzione a dove viene impiegata questa tipologia di protezione
  • Piombo: avviene generalmente per immersione a caldo o per elettrodeposizione, è diffuso nelle apparecchiature chimiche data la buona resistenza offerta dal materiale. Anche in questo caso per la tossicità dei sali di piombo occorre prestare attenzione a dove viene impiegata la protezione.
  • Alluminio: ottenuto mediante immersione in alluminio fuso con silicio o zinco, non si ottiene una protezione catodica ma una vera e propria barriera contro gli agenti esterni. Con questo procedimento si ottengono valori di protezione elevata contro la corrosione a caldo (800÷900°C).
  • Stagnatura a immersione: consiste nell’immersione del prodotto in un bagno di stagno fuso alla temperatura di 310°C previo decapaggio delle superfici e immersione in flusso disossidante (cloruro di zinco e cloruro di ammonio) per ridurre le tensioni superficiali tra stagno e lega. A seguito del processo si raggiunge un rivestimento minimo di 24 g/m2.
  • Stagnatura elettrolitica: la lega viene posta in un bagno elettrolitico dove gli elettrodi sono costituiti da barre di stagno purissimo. Regolano opportunamente la corrente è possibile ottenere uno spessore di deposito desiderato. Successivamente si ottiene la passivazione che agisce da protettivo contro aria e agenti atmosferici.
  • Nichel: spesso utilizzato come elemento decorativo oltre a protezione negli ambienti chimici, viene depositato con spessore fino a 300μm conferendo un elevata protezione agli ambienti industriali, , agli alcali, …
  • Cromo: ottenuto per elettrolisi dell’acido cromico in presenza di un catalizzatore (acido solforico o acido fluoridrico o acido fluorosilicico in piccole percentuali) si deposita sul materiale con spessori di 200÷300μm dando aspetto lucente oltre che un’elevata resistenza a corrosione e ad usura.
  • Nichel + cromo: impropriamente denominate cromature consistono in un rivestimento di nichel con spessori di 20÷50μm e sopra uno strato di cromo di 0,2÷0,8μm conferendo oltre all’aspetto estetico una buona resistenza a corrosione atmosferica.
  • Rame: deve essere protetto a sua volta con lacche o altri trattamenti superficiali per resistere a ossidazione. Principalmente viene usata la ramatura nei circuiti stampati e nell’industria tipografica.
  • Materiali preziosi: il rivestimento si ottiene in genere con bagni cianidrici e non risente dell’ossidazione; vengono utilizzati nell’industria elettronica e nei circuiti stampati.

METALLIZZAZIONE

Consiste nel proiettare zinco polverizzato sulla superficie da proteggere mediante pistole ossiacetileniche o ad arco voltaico. Indispensabile è la perfetta pulizia della superficie e la sabbiatura della stessa in modo da renderla ruvida facilitando l’ancoraggio dello zinco fuso.

Processo di metallizzazione con cannello ossiacetilenico

PLACCATURA

Consiste nel far aderire al foglio di lamiera metallica da proteggere un lamierino di rivestimento mediante onda d’urto esplosiva o tramite laminazione a caldo creando una compenetrazione dei cristalli. Generalmente questo processo viene eseguito su lastre d’acciaio o di leghe leggere.


Pacco di lamiere pronte per essere placcate mediante metodo “colclad”

PROTEZIONE CATODICA

Il metodo galvanico (chiamato anche protezione con anodi solubili) consiste nella realizzazione di una coppia galvanica in cui il materiale da proteggere (catodo) abbia un valore di elettronegatività più basso di quello del materiale ricoprente (anodo di Zn o Al): si ottiene una corrente in direzione del materiale da proteggere il quale non cedendo elettroni cessa la sua corrosione. Lo svantaggio però consiste nell’usura dell’anodo che dovrà essere sostituito. Questo metodo è un ottimo protettivo per componenti soggetti a corrosione nel terreno.

Il metodo elettrolitico, a differenza del precedente si applica una corrente elettrica di 0,05÷10 mA in modo che il materiale da proteggere si comporti da catodo.

Schema di protezione galvanica
Schema di protezione elettrolitica

ZINCATURA

Il vantaggio principale della zincatura elettrolitica consiste nella grande economicità del processo grazie al minor consumo di zinco rispetto al procedimento termico. Lo zinco forma molti sali solubili e, sotto determinate condizioni, può essere elettrodepositato da soluzioni acide e da soluzioni alcaline, quindi a seconda delle esigenze di produzione si possono effettuare lavorazione varie. I rivestimenti elettrolitici di zinco possono essere migliorati nell’aspetto e nel
potere protettivo con un trattamento finale di “passivazione” o “cromatazione”.
E’ importante ottenere depositi di zinco puro, poiché la presenza in essi di metalli estranei può accelerare di molto la corrosione atmosferica. Sotto questo punto di vista le soluzioni acide al solfato sono da preferirsi a quelle al cianuro, perché c’è minore tendenza di passaggio di impurezze metalliche dagli anodi ai depositi nei bagni al solfato che in quelli al cianuro, nei quali ultimi i potenziali di scarica di parecchi dei metalli sono molto vicini. Un esempio è dato dall’ottonatura (elettrodeposizione di leghe), nella quale lo zinco e il rame sono depositati simultaneamente solo dalle loro soluzioni di cianuri, mentre è pressoché impossibile depositarli da soluzioni acide

Esempio di impianto per
zincatura elettrolitica

La zincatura per immersione a caldo è il più diffuso dei processi di protezione delle leghe base ferro ottenuto per immersione in zinco fuso alla temperatura di 450-460°C che consente il formarsi di un rivestimento metallico protettivo. Un esame metallografico del manufatto rivelerà una serie di strati intermedi di lega Fe-Zn simili a quelle ottenibili dal diagramma di equilibrio con spessori di 70÷120µm che isola dagli agenti corrosivi, conferisce durezza superficiale e forma una barriera elettrochimica dato il comportamento anodico rispetto alla lega base ferro.

La zincatura laminare a freddo (denominata anche “zinc-o-fix”) è un procedimento nato negli anni ’70 e consiste nell’applicazione di un adesivo di zinco estremamente puro (99,9%) di spessore 80÷100µm che permette di formare una pila galvanica nel caso di infiltrazione in cui il catodo è la superficie metallica. Questo procedimento è ottimo come protezione da corrosione atmosferica e nel terreno ma non in acqua.

La sherardizzazione infine consiste nella diffusione dello zinco nell’acciaio. Il manufatto viene posto in cassoni in cui è posto il cementante e portati a 300÷400°C per diverse ore. Si ottiene un rivestimento composto da strati di lega Fe-Zn con spessore funzione del tempo di permanenza. Questo trattamento consente di ottenere uno spessore di protettivo uniforme in su tutta la superficie del pezzo.

…E LE VERNICI?

La vernice è un materiale fluido che viene steso sopra una superfici con scopo sia estetico che di protezione. E’ costituita da un componente filmogeno con caratteristiche adesive (legante), da un solvente che lo rende fluido e infine, da un agente plastificante che ne migliora le caratteristiche elastiche una volta essiccata. Alcune vernici sono costituite da plastica/gomma liquida che una volta essiccata può essere anche rimossa in modo più agevole rispetto alla vernice tradizionale. Il processo di formazione della pellicola dipende essenzialmente dalla natura del componente filmogeno: oli siccativi (olio di lino cotto), resine naturali (copale), cellulosa e vari tipi di resine sintetiche (acriliche, viniliche, poliestere, fenoliche, epossidiche, poliuretaniche e alchidiche). Generalmente subiscono un processo di invecchiamento cosiddetto nobile, consumandosi lentamente senza spellarsi, dando l’opportunità di una manutenzione più semplice.

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