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La Zincatura - Comprendiamo la zincatura

meccanica


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La Zincatura - Comprendiamo la zincatura

La Zincatura


 Cos' e' la zincatura o la galvanizzazione?
La zincatura è il rivestimento galvanico che si forma quando l'acciaio lavorato viene immerso nello zinco fuso. Questo processo è denominato "galvanizzazione per immersione a caldo". Il rivestimento di zinco ricopre totalmente il manufatto in acciaio, anche le superfici interne dei manufatti cavi. Il rivestimento si salda alla superficie dell'acciaio creando una lega tra zinco e acciaio. Si forma in tal modo un rivestimento tenace, resistente e durevole che protegge l'acciaio tramite un'eccezionale difesa elettrochimica. La galvanizzazione prende il nome da Galvani, uno dei primi scienziati ad interessarsi dei fenomeni elettrici. Nella galvanizzazione infatti lo zinco e l'acciaio, quando entrano in reciproco contatto, creano una differenza di potenziale elettrico. Se viene scalfito il resistente rivestimento di zinco, questa differenza di potenziale fa in modo che sia il rivestimento di zinco a corrodersi, risparmiando la struttura dell'acciaio.
Nel 1741 un chimico francese di 818i83i nome Melouin scoprì che l'acciaio poteva essere protetto dalla ruggine, mediante un rivestimento di zinco, benché egli non ne capisse il processo. Nel 1837 l'ingegnere francese Sorel brevettò la zincatura a caldo. Sorel parlò già allora di "galvanizzazione", in quanto aveva osservato che era la corrente galvanica a proteggere l'acciaio anche quando il rivestimento si era rotto. Sebbene il processo sia in commercio già da allora, è tuttora uno dei sistemi più moderni e più tecnicamente avanzati per proteggere l'acciaio contro la ruggine. Tutti i sistemi anticorrosivi funzionano creando una barriera o costituendo una cella galvanica. La zincatura offre entrambi questi vantaggi in un prodotto conveniente e di facile acquisto.





 Comprendiamo la zincatura
Come si forma il rivestimento
Benché la zincatura a caldo sia di uso semplice ed efficace, i processi metallurgici che avvengono durante la fase di applicazione sono alquanto complessi. Il rivestimento di zinco si forma in seguito alla reazione fra acciaio e zinco che porta alla costituzione di una lega. La superficie dell'acciaio lavorato risulta però spesso contaminata da ruggine e olio, e l'azione di lega può avvenire soltanto sulle parti di superficie in cui l'acciaio è sufficientemente pulito da poter essere bagnato dallo zinco fuso. Prima di zincare è dunque necessario detergere l'acciaio sgrassandolo e decapandolo in modo da ottenere una superficie chimicamente pulita. La reazione galvanica tra zinco e acciaio avviene nello zinco fuso, di solito a una temperatura tra i 440° e i 460 °C. A queste temperature i due metalli reagiscono rapidamente. Di norma, basta che l'acciaio rimanga immerso nello zinco per qualche minuto. Il manufatto viene tolto dallo zinco a reazione ultimata. Sebbene a quel punto il rivestimento di zinco si sia già formato, la
reazione nella struttura interna continua fino a quando l'oggetto raggiunge temperature intorno ai 200 gradi centigradi.




 L'aspetto del rivestimento
Se prendete una sezione del rivestimento e la guardate al microscopio vedrete all'incirca quanto è raffigurato nella Figura 1.
Lo standard europeo impone uno spessore di rivestimento pari ad almeno 85 µm nell'acciaio con 6 mm di spessore, percio nella Figura 1 la distanza reale tra la linea nera e la parte superiore del rivestimento è di circa 0,08 mm.
Come avete modo di osservare, la struttura è alquanto complessa. L'acciaio si trova nella parte inferiore dell'immagine. Il primo strato che lo ricopre si chiama strato Gamma e ha uno spessore di circa 1 µm. Lo strato Gamma è costituito da una lega di acciaio e zinco che contiene circa il 25% di zinco. Lo strato seguente è denominato strato Delta e contiene il 10% di ferro. Lo strato spesso, in cui sono visibili i cristalli che si dirigono verso l'alto, è lo strato Zeta, con il 6% di ferro. Infine sulla superficie si forma un rivestimento di zinco quasi puro. E' più facile definire gli strati Gamma, Delta e Zeta semplicemente come "strati di lega", tuttavia è utile sapere che esistono perché sono proprio loro a determinare le particolari proprietà della zincatura.
Quando il materiale zincato ritorna alla vostra officina o in cantiere, ha una tipica rifinitura lucente. Dopo un certo periodo tale aspetto cambia e si trasforma in un grigio metallico spento. Ciò è il risultato della reazione tra lo zinco e l'aria, che tuttavia non intacca in alcun modo le proprietà del rivestimento e, se lo guardaste nuovamente al microscopio, non notereste alcuna differenza rispetto alla Figura 1.


 In che modo la zincatura resiste ai colpi?
La zincatura dà un prodotto robustissimo, perché l'acciaio, gli strati di lega e lo zinco puro contribuiscono alle varie proprietà meccaniche
La zincatura è un processo unico perché produce un rivestimento con una gamma di proprietà di durezza e resistenza. Gli acciai dolci hanno, in genere, una durezza di 160 Vickers (Hv) circa. Gli strati di lega sono più duri e raggiungono una durezza approssimativa di 240 Hv, mentre lo zinco più superficiale risulta più morbido dell'acciaio o della lega. Lo zinco è alquanto malleabile e assorbe i colpi. Ma se la zincatura viene colpita duramente spesso gli strati di lega sono più duri dell'acciaio stesso, per cui il danno può non raggiungere l'acciaio sottostante. Se il danno è veramente grave, apparentemente la zincatura sembra completamente rimossa, ma la rimozione totale è molto difficile. La parte sottile sul fondo dello strato di lega è saldata all'acciaio atomo per atomo, e anche se tutto quanto il rivestimento fosse completamente danneggiato e scrostato, lo strato inferiore rimarrebbe intatto e fornirebbe la protezione
elettrochimica.




Cos'e' la protezione elettrochimica
Quando due metalli entrano in contatto una piccola differenza di potenziale appare tra di loro. Quando passa la corrente uno dei metalli si corrode in preferenza rispetto all'altro. Questo comportamento è dovuto ad alcune delle più fondamentali proprietà atomiche dei metalli, che non possono essere modificate, così che si possa calcolare con assoluta certezza quale metallo proteggerà l'altro. Il nostro obiettivo è proteggere l'acciaio, che è composto per lo più da ferro. I metalli che proteggono il ferro elettrochimicamente sono il magnesio, l'alluminio, il cadmio e lo zinco e, fra questi, lo zinco è il più pratico per la protezione tramite l'immersione a caldo. Altri metalli o leghe, come il nichel, il rame e l'ottone, sembrano svolgere la stessa funzione, perché è possibile vederli utilizzati per le placcatura su oggetti di uso quotidiano. Ma se la placcatura viene danneggiata, questi metalli preferiscono salvare se stessi piuttosto che l'acciaio sottostante, e in genere il rivestimento non può essere riparato in alcun modo.
Allo stesso modo, i comuni rivestimenti ottenuti con vernici non esercitano alcun effetto elettrochimico sull'acciaio. Se la vernice è danneggiata, non è applicata correttamente o diventa permeabile durante l'uso, l'acciaio si corrode sotto la vernice.


Perche' la protezione elettrochimica e' cosi' importante?
A volte la protezione elettrochimica prende il nome di protezione di sacrificio, perché lo zinco si sacrifica per proteggere l'acciaio a cui è legato. E continuerà a proteggerlo fino all'ultimo atomo. Potete essere sicuri che se c'è un rivestimento galvanico, anche se si trova in pessime condizioni dopo molti anni senza manutenzione, l'acciaio sottostante mantiene la sua integrità strutturale. Nessun altro rivestimento tradizionale senza lo zinco può fare altrettanto. La protezione rimane attiva su una piccola area anche se il rivestimento non è più uniforme, perché l'influsso della protezione elettromagnetica funziona anche a una certa distanza. Può anche capitare che i residui della corrosione dello zinco siano duri e tenaci. Le scalfitture del rivestimento vengono in genere riempite da ossidi e carbonati di zinco, che rallentano l'avanzamento del processo corrosivo.

Dove posso usare la zincatura?
In linea di massima potete usare la zincatura da sola per proteggere l'acciaio:



  • In quasi tutti gli ambienti interni ragionevolmente ventilati
  • In quasi tutti gli ambienti esterni
  • A contatto con acqua fredda e dura
  • A contatto con acqua dura a temperatura fino a 60 °C
  • A contatto con molti suoli (ma consultate l'esperto dell'Associazione)
  • A contatto con la maggior parte dei legni (ma consultate l'esperto dell'Associazione)
  • A contatto con la maggior parte degli altri metalli, ma non quando continuamente immersi in acqua
  • A temperature fino a 2000 °C a regime e occasionalmente fino a 275 °C.


Non dovreste mai usare la zincatura da sola per proteggere l'acciaio:

  • In soluzioni acide
  • In soluzioni alcaline forti

Alcuni paesi dispongono di "Carte Geografiche della corrosione", stabilite sulla base delle misure delle precipitazioni acide che indicano la durata prevista delle zincature in ambienti esposti prima che si esaurisca tutto il rivestimento. Le disposizioni di legge vigenti per eliminare l'inquinamento atmosferico nell'Unione Europea si sono dimostrate estremamente valide e queste carte geografiche provano la maggiore durata delle zincature di strutture esterne rispetto ad alcuni anni fa.




Potete verniciare la zincatura
A molti utenti dell'acciaio zincato piace l'aspetto delle zincature invecchiate e non richiedono perciò né il costo addizionale né la spesa per la manutenzione della verniciatura. Altri utenti hanno precise esigenze estetiche. Ad esempio gli ipermercati che verniciano le strutture in acciaio nei colori del marchio aziendale. Con l'impiego di tecniche corrette i risultati della verniciatura dell'acciaio zincato sono ottimi.

Tutto l'acciaio zincato può essere verniciato

  • Se avete prodotto e zincato l'acciaio ed il cliente utente finale vuole verniciarlo, ditegli di usare un primer formulato espressamente per la zincatura.
  • Se siete un costruttore e volete applicare la vernice in fabbrica, sabbiate con aria compressa o usate un primer idoneo
  • Se usate T-Wash o altri soluzioni chimiche come primer, abbiate cura che non si formino ristagni, altrimenti la vernice si distacca.
  • Se usate la sabbiatura con aria compressa, seguite esattamente le istruzioni relative alla verniciatura, altrimenti rischiate di distruggere la zincatura.
  • Se dovete verniciare zincature "vecchie", trattatele come nuove. Se non usate il primer giusto, correte il rischio che la vernice si stacchi dalla superficie.


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