Nozioni teoriche sulla zincatura

Nozioni teoriche sulla zincatura

I metalli adottati nel rivestimento delle leghe ferrose allo scopo di preservarle dalla corrosione sono molti: zinco, cadmio, piombo, alluminio, stagno, nichel, cromo, rame. Il metallo più impiegato per questo scopo è lo zinco, in svariate modalità, che sono:

Processo elettrolitico di zincatura;

Zincatura per immersione a caldo;

Protezione con pitture ricche di zinco;

Metallizzazione a spruzzo;

Zincatura laminare a freddo;

Sheradizzazione;

Protezione catodica.

Zincatura per immersione a caldo:

Questo metodo è il più diffuso dei processi di protezione delle leghe ferrose. Il manufatto in acciaio (o ghisa), viene immerso in zinco fuso alla temperatura di 450 / 460°C, e questo consente il formarsi di un rivestimento metallico di zinco. L'esame metallografico del rivestimento ottenuto rileverà, tra l'acciaio (o la ghisa) e lo strato di zinco esterno, una serie di strati intermedi di leghe ferro-zinco dalle composizioni simili a quelle del diagramma di equilibrio dei due elementi. Una buona zincatura, che presenti, cioè, un'efficace reazione zinco-ferro, si ottiene con una preparazione del manufatto comprendente le seguenti fasi:

Sgrassaggio: questa operazione ha lo scopo di eliminare grassi e oli di lavorazione della superficie dei manufatti da zincare. I pezzi vengono immersi in soluzioni alcaline a caldo (70 / 80°C) o a freddo, per circa 20 minuti. Successivamente si procede al loro lavaggio.

Decapaggio: Tale operazione viene effettuata per eliminare gli ossidi dalla superficie del manufatto. Generalmente si tratta di un'operazione effettuabile chimicamente mediante immersione dei manufatti in una soluzione di acido cloridrico diluito al 50% a temperatura ambiente; è possibile, comunque, effettuare il decapaggio meccanicamente, mediante sabbiatura.

Flussaggio: Questa operazione protegge il manufatto da ogni rischio di ossidazione dopo il lavaggio e il decapaggio. Viene effettuata in due diversi modi:

Ciclo a secco: I manufatti vengono immersi in una soluzione flussante a 75 / 80°C composta da cloruro di zinco c cloruro di ammonio, oppure in altri flussi utilizzati a freddo. Nel secondo caso, i manufatti vengono riscaldati a temperatura variabile da 120 a 150°C, a seconda dei Sali di flussaggio utilizzati;

Ciclo a umido: I manufatti vengono immersi in una soluzione flussante costituita da una copertura di Sali fusi, galleggianti sulla superficie del bagno di zinco. Questa copertura sarà composta come per la zincatura a secco, di sale doppio, cloruro di zinco e cloruro di ammonio al 50%. L'immersione dei pezzi nello zinco fuso viene effettuata attraverso questa copertura. L'estrazione dei pezzi avverrà direttamente dal bagno di zinco, dopo che la copertura di Sali fusi sarà stata tolta per liberare la superficie necessaria all'uscita.

Zincatura: Dopo le operazioni descritte, la superficie del metallo è nelle migliori condizioni per consentire la reazione zinco-ferro. Si procederà dunque all'operazione di zincatura, con l'immersione del manufatto nel bagno di zinco a temperatura di 450°C e per un tempo variabile da alcuni secondi ad alcune decine di minuti. La quantità di zinco depositata varia, a seconda dei parametri adottati, da 100 a 500 g/m^2. Il rivestimento ottenuto, come detto in precedenza, sarà costituito da zinco e leghe ferro-zinco: quindi non un semplice rivestimento ma una combinazione metallurgica costituita da una vera e propria lega che forma sull'acciaio una barriera protettiva dello spessore di 70 / 120 µm, lo isola perfettamente dagli agenti corrosivi e ne aumenta la durezza superficiale. Questa azione protettiva non è l'unico effetto del rivestimento zincato. Parallelamente all'effetto "barriera", viene attuata anche una protezione elettrochimica. Come è noto, ogni metallo ha un suo potenziale elettrochimico. Quando due metalli si trovano immersi in un elettrolita, si ha un passaggio di corrente dal metallo che occupa nella scala il posto più elevato a quello collocato in posizione inferiore. Analogicamente a quanto accade nel processo di zincatura indotto industrialmente, il primo metallo si corrode comportandosi da anodo, ossia emanando in soluzione i propri ioni e proteggendo così l'altro metallo. Questo tipo di reazione si innesca naturalmente se i due metalli sono zinco e ferro, ricostituendo lo strato protettivo realizzato industrialmente. Si tratta di un tipo di protezione molto efficace, perché la sua azione non è circoscritta alla sola porzione di acciaio immediatamente sottostante, ma agisce anche sulle zone adiacenti per effetto della conducibilità. In pratica, se una parte del rivestimento viene rimossa o si screpola, finché esiste zinco nelle vicinanze, la protezione è assicurata.