Protezione anticorrosione della ghisa

Le ghise sono leghe di ferro, carbonio ed elementi accompagnatori (desiderabili e indesiderabili), dove il contenuto di carbonio è superiore al 2% e la somma di tutti gli elementi accompagnatori non supera il 2%. La ghisa è un materiale da costruzione popolare, soprattutto per la sua semplicità di produzione. In base alla forma della grafite presente nella lega si distinguono i tipi base di ghisa, mentre ogni gruppo ha le proprie caratteristiche fisico-meccaniche e chimiche. Ghise a grafite lamellare (grigia), a grafite nodulare (duttile), a vite senza fine (vermicolare), ghisa bianca, bonificata, ghisa ADI. Ogni tipologia di ghisa può essere ulteriormente modificata con additivi leganti, inoculo e trattamento termico. Non è quindi possibile stabilire regole generali univoche per il comportamento delle ghise alla corrosione e per la loro resistenza. Tuttavia, poiché la resistenza alla corrosione non può essere aumentata molto da elementi bassolegati, è vero che le ghise tendono ad essere più sensibili alla corrosione rispetto agli acciai legati.

Alla ghisa si applicano sia la corrosione chimica che quella elettrochimica. (La corrosione non chimica, ad esempio la cavitazione, viene presa in considerazione solo per alcuni prodotti.) La corrosione chimica è l'azione di sostanze ossidanti o riducenti senza la presenza di un elettrolita e porta alla formazione di uno strato di prodotti di scarto nel punto di contatto di fase. La sua velocità aumenta a temperature superiori a 580°C. Più pericolosa è la corrosione elettrochimica, che provoca il trasferimento di carica lungo la griglia metallica in base all'azione della cella galvanica. Si crea nell'elettrolita non solo in presenza di due metalli diversi, ma anche per crearlo è sufficiente la superficie trattata in modo non uniforme di un metallo. La corrosione elettrochimica viene accelerata se nell'acqua sono presenti ioni cloro (Cl ^- ), carbonati (CO ₃ ^2- ) o solfati (SO ₄ ^2- ). La resistenza alla corrosione non dipende solo dalla composizione della ghisa, ma anche dalla concentrazione delle sostanze corrosive.

Prevenire la corrosione durante la produzione e la lavorazione della ghisa è molto problematico. Ecco alcune linee guida generali per ridurre questo rischio:

• utilizzare tali leganti e separatori di forma che non contengano sostanze ossidanti o riducenti e che queste non si creino nemmeno con la loro decomposizione termica,

• sformare i getti a temperature inferiori a 500°C: più bassa è la temperatura, meglio è,

• lavorare con prodotti al di sopra della temperatura del punto di rugiada,

• evitare il contatto con l'acqua,

• se il processo tecnologico prevede il contatto del prodotto con acqua, non deve contenere cloro (libero o legato), carbonati o acido carbonico, solfati, ossigeno saturo.

Queste condizioni sono quasi impossibili da soddisfare (molti liquidi sgrassanti acquosi contengono NaHCO ₃ , nell'acqua è sempre presente una certa quantità di ossigeno, ecc.). Pertanto, nella pratica, sono più comunemente utilizzate procedure che impediscono la formazione di corrosione o la sua diffusione. Sono sia fisici che chimici.

1. Quelli fisici funzionano creando uno strato impermeabile sulla superficie che resiste alla diffusione di elettroliti, sostanze ossidanti o riducenti e ha carattere idrofobo.

• placcatura Cr, Ni, Co, Au, Zn, ecc.,

• rivestimento in plastica, molto spesso PVC, PP, PE,

• misure con rivestimento protettivo, vernice, vernice,

• mediante l'applicazione di un agente idrofobizzante, olio, cera, silicone, idrocarburi fluorurati, ammine, ecc.,

2. I metodi chimici funzionano sulla base di uno strato impermeabile legato chimicamente o fisicamente sulla superficie del metallo, che trasforma il metallo in un altro composto resistente alla corrosione o impedisce il trasferimento dello ione corrosione al metallo attraverso una reazione chimica redox, o agisce come uno scavenger di radicali liberi, o agisce come un catodo/anodo.

• passivazione per ossidazione a Fe ₃ O ₄ , annerimento,

• passivazione con sali organici, ossalato, citrato, tannato, chelato, ecc.,

• passivazione con sali inorganici, cromatizzazione, fosfatazione,

• inibizione, ad es. ammine,

• inibizione mediante scavenger di radicali liberi,

• catodizzazione/anodizzazione,

3. Una combinazione di entrambi i principi.

La tabella seguente fornisce un confronto di base dei principi citati:

* Se non si tratta di un rivestimento che combina anche la protezione chimica

In pratica, molto spesso viene utilizzata una combinazione di entrambi i principi sopra menzionati. Per esempio. la vernice di base contiene zinco (protezione catodica) e la vernice superiore ha proprietà idrofobiche e barriera. La superficie annerita è trattata con un conservante. La corrosione in corso viene arrestata dalla reazione del sale organico e contemporaneamente convertita in un polimero metallico con proprietà barriera (convertitori di corrosione). L'olio conservante con proprietà idrofobiche contiene inibitori della corrosione e spazzini di radicali liberi.

Dal punto di vista della protezione interoperativa dei prodotti in ghisa dalla corrosione (ovvero a breve termine fino a 1 anno), oggi vengono spesso utilizzati i seguenti mezzi e principi:

• Pittura. Funziona secondo il suo principio idrofobo e barriera, ma è molto problematico perché la vernice deve essere rimossa prima dell'utilizzo del prodotto o del suo trattamento finale.

• Conservazione dell'olio. Anche in questo caso è necessario sgrassare il prodotto prima dell'uso (nella maggior parte dei casi). Tuttavia, questo è più semplice che rimuovere la vernice. D'altro canto, una superficie oliata fa aderire i prodotti tra loro, cattura la polvere e deteriora l'imballaggio.

• Inibizione mediante inibitori della corrosione idrosolubili a contatto. Si tratta di un'applicazione molto semplice, dove solitamente non è necessario rimuovere il microstrato inibitore prima del processo successivo o del trattamento finale, ma questo microstrato è sensibile all'umidità. L'acqua corrente, la pioggia o l'umidità condensata laveranno via l'inibitore.

• Inibizione mediante vapori/inibitori volatili della corrosione (VCI). Sono simili agli inibitori di contatto, ma hanno anche la proprietà di evaporare lentamente. I vapori rimangono poi attaccati alla superficie metallica dove l'inibitore non è arrivato. Questo metodo viene utilizzato quando i prodotti sono confezionati in una confezione chiusa.

• Inibizione degli inibitori della corrosione organicamente solubili. Questi agenti sono facili da applicare, la dimensione del deposito può essere controllata dalla viscosità. Dopo l'applicazione, il solvente evapora, lasciando sulla superficie del prodotto solo un microfilm, dotato di proprietà idrofobiche. Uno svantaggio può essere l'infiammabilità dei vapori.

Un esempio di tale prodotto è il liquido lavante, detergente e conservante KORING 141 (per metalli ferrosi) o KORING 145 (per metalli ferrosi e non ferrosi). È una soluzione di inibitori di corrosione in solventi organici. Il liquido combina diversi processi. Sgrassa il prodotto e lo pulisce da trucioli e sporco meccanico attaccati alla superficie. La sua viscosità può essere regolata entro un certo intervallo in base alle esigenze del cliente. Grazie alla composizione degli inibitori della corrosione, in molti casi la corrosione per vaiolatura viene eliminata contemporaneamente. Dopo che il solvente si è asciugato, la superficie rimane asciutta e allo stesso tempo protetta dalla corrosione. Per la maggior parte dei trattamenti superficiali finali non è più necessario rimuovere l'inibitore dal prodotto. Ha un'eccellente compatibilità con i sistemi di verniciatura e altri metodi di protezione dalla corrosione. Quando si utilizzano alcuni oli conservanti è solo necessario eseguire un test preliminare per vedere se gli additivi in essi contenuti reagiscono in qualche modo con l'inibitore. Ma poiché questo liquido sostituisce l'uso di oli conservanti, il loro utilizzo è rilevante solo in condizioni climatiche tropicali o durante il trasporto marittimo, presupponendo un contatto prolungato del prodotto con acqua o acqua salata. Durante l'utilizzo del prodotto assicurarsi che l'ambiente di lavoro sia ben ventilato sia per ragioni di sicurezza sul lavoro che di protezione antincendio, in quanto questo liquido è infiammabile di classe 3.

Pietro Stuchlik

Master, dottorato di ricerca, CTex ATI