Tropicalizzazione dei componenti e resistenza alle condizioni ambientali

Agosto 30, 2018Elisabetta RuffinoCamere climatiche, Nebbia Salina, XenotestNessun commento

Corrosione e metodi di protezione dei manufatti metallici (verniciatura, zincatura, tropicalizzazione)

Uno dei principali problemi affrontato quotidianamente da chiunque, per lavoro, si occupi di produzione di componenti metallici di qualsiasi tipo, è sicuramente il problema della corrosione.

La corrosione è un fenomeno elettrochimico che consiste in un costante ed irreversibile deterioramento del componente. Questo fenomeno è visibile ed apprezzabile su svariati tipi di materiale, ma è principalmente associato agli elementi metallici ed a tutte le loro leghe. su questi, infatti, con l’avanzare della corrosione, è possibile notare la formazione di caratteristici prodotti di ossidazione (ossidi), riconosciuti comunemente con il nome di “ruggine”.

La corrosione è un grosso problema per i produttori di componenti metallici, poiché oltre a rovinare esteticamente il prodotto, ne peggiora in modo inevitabile ed irreversibile le caratteristiche meccaniche. Tuttavia, dal momento che molte volte i primi segni di ossidazione risultano visibili solamente dopo mesi o addirittura anni dopo la vendita o la messa in posa del prodotto, spesso è anche uno dei problemi più sottovalutati ed ignorati.

Una recente stima riporta che i danni economici causati dalla corrosione si aggirano intorno al 4% del prodotto interno lordo di un paese industrializzato.

Sottovalutare gli effetti della corrosione può portare a svariati problemi di malfunzionamento di componenti meccanici ed elettrici, e nell’ambito dell’ingegneria e dell’architettura può addirittura portare a crolli di strutture, causando di conseguenza gravi incidenti. Risulta quindi di fondamentale importanza riuscire a garantire la cosiddetta passivazione del componente, cioè rallentare ed eventualmente riuscire a fermare il fenomeno di corrosione che altrimenti quest’ultimo subirebbe.

Esistono svariati modi per garantire protezione dagli effetti corrosivi: uno dei metodi più “semplici” è applicare una verniciatura sul campione che necessita protezione, in modo da evitare che il materiale base metallico sia a diretto contatto con l’ambiente in cui si trova. Diverse norme internazionali (UNI EN ISO 12944, ISO 4628) e di settore (FCA MS 90089) illustrano come effettuare la verniciatura in modo adeguato, riportando inoltre i test e le prove di laboratorio necessarie a verificarne l’effettiva resistenza.

VERNICIATURA CONTRO LA CORROSIONE

Verniciare un pezzo può sembrare un’operazione banale, ma per far sì che questo sia effettivamente ben protetto da fenomeni di ossidazione, è fondamentale che lo strato di vernice abbia uno spessore minimo (il valore dello spessore è solitamente fornito dai disegni tecnici o dai capitolati) e che risulti omogeneo ed uniforme.

E’ importante che anche le zone critiche come angoli, bordi, parti interne dei fori o superfici stampigliate risultino adeguatamente coperte.

ZINCATURA CONTRO LA CORROSIONE

Un’altra tecnica che permette di proteggere un manufatto metallico dalla corrosione è la cosiddetta zincatura.

Il processo di zincatura consiste nell’applicazione, tramite un processo elettrolitico e l’immersione del manufatto in particolari bagni galvanici, di un rivestimento di zinco sulla superficie metallica.

Lo strato di zinco garantisce la protezione della superficie del campione del campione dall’ambiente circostante, in maniera simile alla vernice. Inoltre la zincatura, in caso di presenza di porosità o di discontinuità nel film protettivo, tenderà a corrodere prima del materiale base.

Questo avviene perché lo zinco, dal punto di vista chimico ed elettrochimico, è meno nobile rispetto all’acciaio, e quindi si dice che tende ad agire da “anodo sacrificale”, consumandosi per primo e permettendo di preservare il materiale base dagli effetti della corrosione per un ulteriore periodo di tempo.

La corrosione dello strato di zinco dà origine a dei caratteristici prodotti di colore biancastro: per questo motivo si parla solitamente di “corrosione bianca”, per differenziare questo fenomeno dalla più comune ruggine rossastra dei prodotti ferrosi, che viene invece chiamata “corrosione rossa”.

Talvolta l’erosione ed il consumo dello strato di zincatura può portare alla formazione di particolari e caratteristiche macchie nere sulla superficie del campione.

Anche in questo caso, come per la verniciatura, per far si che il manufatto sia adeguatamente protetto dagli effetti di corrosione, è fondamentale che lo strato protettivo sia uniforme e non presenti porosità o zone discontinue. In molti casi, su componenti che hanno bisogno di lavorare in ambienti altamente aggressivi, è uso comune applicare un ulteriore strato di verniciatura sopra la zincatura.

In alcune situazioni, i componenti metallici hanno bisogno di mostrare resistenza non solo ad attacchi corrosivi, ma anche ad altri tipi di criticità, come ad esempio elevata umidità, alte temperature o bruschi cambiamenti di questi due parametri.

Per garantire ciò, esiste un trattamento elettrolitico, che consente l’utilizzo di questi manufatti in condizioni ambientali paragonabili o peggiori a quelle delle isole tropicali (temperatura intorno ai 50-60 gradi, umidità intorno al 95%).

Questo trattamento, chiamato comunemente tropicalizzazione, consiste ancora una volta nella stesura di uno strato protettivo, a base zinco cromo, che ha l’obiettivo di garantire la passivazione della superficie metallica rispetto all’ambiente di lavoro. Il rivestimento cromo-zinco garantisce tutti i vantaggi della zincatura già elencato in precedenza, e fornisce ulteriore resistenza in ambienti caldi ed umidi.

Esistono due tipi diversi di tropicalizzazione, legati principalmente alla forma chimica (valenza) del cromo utilizzato nel bagno galvanico:

La tropicalizzazione che fa utilizzo di cromo esavalente, o Cr(VI). Questo tipo di trattamento fornisce un particolare colore dorato al campione trattato, molto diverso rispetto al tipico colore grigio chiaro ottenuto dalla zincatura; per questo motivo, questo trattamento è anche chiamato zincatura gialla o zincatura dorata. La tropicalizzazione con cromo esavalente garantisce alta proprietà di resistenza del rivestimento e del manufatto trattato, con elevate durabilità su lunghi periodi di tempo. Tuttavia studi medici e biologici hanno dimostrato che il Cr(VI) è estremamente tossico per l’ambiente e per l’uomo, ed è stato classificato come cancerogeno. Svariate norme internazionali, tra cui la normativa comunitaria RoHs 2002/95/CE, hanno espressamente vietato l’utilizzo di questo elemento nei trattamenti galvanici, bandendo a tutti gli effetti l’utilizzo del cromo esavalente. Di conseguenza, questo tipo di tropicalizzazione non è più utilizzato, se non in rari casi.

La tropicalizzazione che fa utilizzo del cromo trivalente, o Cr (III), chiamata anche zincatura bianca a causa del caratteristico colore che fornisce ai componenti trattati. Il cromo trivalente è estremamente meno pericoloso rispetto al cromo esavalente, e risulta tossico solamente se presente in grandi quantità (maggiori rispetto a quelle richieste per questo trattamento); Tuttavia la zincatura bianca ha proprietà inferiori rispetto a quelle fornite dalla zincatura dorata, oltre ad un minor pregio estetico, ed il rivestimento garantisce durabilità inferiori in termini di tempo.

Per testare la resistenza alla corrosione dei manufatti protetti da verniciature, zincature, trattamenti di tropicalizzazione esistono svariati metodi: in camere di nebbia salina neutra o in camere per prove ambientali simulate che variano i parametri di umidità e temperatura, per stressare i componenti.

Queste prove possono durare anche molte settimane e spesso i responsabili del controllo qualità dei manufatti vorrebbero avere un acceleratore del tempo, per far durare il meno possibile questi test.

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