PROCESSO DI CORROSIONE DELL’ACCIAIO

La corrosione è il deterioramento di un materiale a causa di reazioni chimiche risultanti dall’esposizione ad agenti atmosferici, umidità, sostanze chimiche o altri fattori presenti nell’ambiente in cui si trova il materiale

  • La corrosione può presentarsi uniformemente sulla superfice, seguire i bordi del manufatto o penetrare nel metallo in un punto e formare un alveolo.
  • La velocità di corrosione dipende dall’aggressività dell’ambiente in cui si trova il materiale

AGGRESSIVITÀ AMBIENTALE

Un oggetto in acciaio esposto all’interno e all’esterno, la velocità di corrosione varia in base all’aggressività dell’ambiente circostante, al trattamento dell’oggetto, nonché in base a processi meccanici quali taglio, perforazione, saldatura, piegatura ecc.

La corrosione può essere accelerata se i materiali sono incrostati di sporco e sale, pur disponendo di un qualche sistema di protezione; la pulitura periodica, con una frequenza dipendente dall’ambiente, rallenta la corrosione. Se il sistema di protezione dell’acciaio è danneggiato localmente da graffi, la corrosione si espande rapidamente tutta attorno.
La norma ISO 12944-2 specifica le categorie corrosive relative a tipi di atmosfera ed ambienti, adottate per definire i sistemi protettivi appropriati (Tabella I).

TECNICHE DI PROTEZIONE
Esistono diverse tecniche di protezione dell’acciaio dalla corrosione:

PROTEZIONE PER EFFETTO BARRIERA

Questo sistema chiamato “protezione a barriera” mira ad isolare l’acciaio dall’ambiente circostante rivestendolo con uno strato a tenuta d’acqua e d’aria come vernice, smalto, plastificante ecc. La protezione a barriera funziona finché non vi sono difetti nello strato protettivo. Se si presenta un danno o difetto, la ruggine iniziale si estende dal punto in cui l’acciaio è esposto fino a sotto il rivestimento, provocando la formazione di bolle e il conseguente distacco dello strato protettivo dell’oggetto stesso. Le vernici in polvere e liquide offrono una protezione ad effetto barriera; per poter garantire un’ottima protezione a barriera le formulazioni delle vernici in polvere devono avere un alta percentuale di legante. Anche un pretrattamento di fosfatazione funge da strato barriera grazie al sottile strato di fosfati di metallo, proteggendo la superfice e migliorando l’adesione del rivestimento in polvere o liquido che sia.

PROTEZIONE CATODICA

Questo tipo di tecnologia consiste nel mettere l’acciaio a contatto con un metallo meno nobile questo spiega l’utilizzo di rivestimenti di zinco o a base di zinco (zincatura o primer zincante) per proteggere l’acciaio. In presenza di ossigeno e acqua lo zinco si trasforma in sali di zinco, insolubili nella maggior parte degli ambienti naturali. Questi sali creano sulla superfice dello zinco uno schermo che diminuisce la velocità di corrosione e, in caso di graffiature o danni, offre un effetto sigillante che contribuisce a sua volta a rallentare la corrosione nel punto danneggiato o graffiato.

PROTEZIONE PER PASSIVAZIONE

Utilizzando vernici a polvere o liquide è possibile ritardare la corrosione progressiva del materiale utilizzando degli additivi inibitori in grado di passivare il substrato di acciaio. L’efficacia di questi additivi dipende molto dalla natura chimica della vernice.

PROTEZIONE CON SISTEMA DUPLEX

Questo sistema a due strati denominato “duplex” utilizza la protezione catodica garantita dallo zinco o dagli additivi speciali, con la protezione ad effetto barriera fornita dalle vernici. I vantaggi con questo sistema possono essere superiori alle semplici mono protezioni perché gli additivi o lo zinco si “consumano” soltanto in caso di danneggiamento o qualche difetto del rivestimento, inoltre si possono ottenere varie finiture e tonalità estetiche.

PRE-TRATTAMENTO DELL’ACCIAIO

Prima di procedere con la verniciatura, è necessario pre-trattare la superfice per poter eliminare lo sporco che potrebbe compromettere l’aderenza del rivestimento sul substrato e peggiorare la resistenza alla corrosione. La scelta del trattamento da fare dipende dalla dimensione e/o dallo spessore dei pezzi da verniciare, ciò non esclude la possibilità di usare sia il trattamento chimico che meccanico.
Normalmente vengono impiegate due tecniche:

  • Trattamento chimico
  • Trattamento meccanico

TRATTAMENTO CHIMICO

Si divide in 5 operazioni diverse, ovvero:
1. Sgrassaggio
2. Attacco chimico
3. Conversione chimica
4. Passivazione
5. Lavaggio/risciacquo

  1. Lo sgrassaggio ha lo scopo di eliminare oli, grassi e polvere così da ottenere una superfice pulita per poter poi procedere con le successive operazioni. Lo sgrassaggio può essere eseguito con alcali, acidi o solventi.
  2. L’attacco chimico serve per eliminare ruggine e/o eventuali scorie di laminazione e ad ottenere una superfice priva di ossidi.
  3. La conversione chimica consiste nella formazione di uno stato superficiale di sali metallici insolubili ben aderenti alla superfice da trattare che potrebbero essere fosfati di ferro, di zinco o nano particelle prive di fosfati.
  4. La passivazione ha lo scopo di eliminare i residui di sali metallici attivi utilizzando degli acidi appositi. Questa operazione non è obbligatoria.
  5. Il lavaggio o risciacquo a uno o due stadi potrebbe essere fatto con acqua di rete ma si consiglia di usare acqua demineralizzata.

TRATTAMENTO MECCANICO

La sabbiatura è il trattamento meccanico più utilizzato e serve a dare migliore aderenza alla verniciatura e a togliere residui di lavorazione che con il trattamento chimico non sarebbero sufficienti. Il materiale usato per la sabbiatura dipende dal tipo di superfici che ci si trova a trattare. Se i pezzi da sabbiare presentano tracce di oli o grassi si consiglia la rimozione mediante solventi prima di procedere alla sabbiatura.

Dopo la sabbiatura e prima della verniciatura i pezzi vanno spazzolati per consentire la rimozione di eventuali particelle di graniglia residue e poi soffiati con aria compressa asciutta e pulita cosi da togliere residui polverosi. Si consiglia di non sostare troppo tempo con il materiale sabbiato prima di procedere con il trattamento chimico e/o con la verniciatura, così da evitare che l’umidità atmosferica proceda di nuovo con l’ossidazione e quindi crei ruggine.

DEGRADAZIONE DEL FILM DI VERNICE

Con il passare del tempo i manufatti verniciati sono soggetti a degradazione, a seconda dell’ambiente corrosivo, alle condizioni atmosferiche e all’utilizzo dei manufatti stessi.
La degradazione di un film di vernice può manifestarsi in diversi modi, per esempio con la formazione di bolle, screpolature, distacco del film, arrugginimento fino allo sfarinamento.
Normative specifiche valutano il degrado di un film di vernice:

  • ISO 4628-3 grado di arrugginimento
  • ISO 5628-2 grado di formazione di bolle
  • ISO 2409 grado di aderenza del rivestimento

SISTEMI ANTICORROSIVI A POLVERI

Nel nostro laboratorio abbiamo sviluppato e testato un primer zinc-free in grado di supportare 2000 ore di nebbia salina secondo ISO 9227. I risultati delle prove effettuate sono riassunte nella Tabella II.

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