Come Prevenire la Corrosione dei Metalli

La corrosione è un processo di degradazione dei metalli che avviene in presenza di agenti ossidanti nell’ambiente. La corrosione si presenta in diverse forme e ognuna di esse ha una causa particolare. L’esempio più comune è la ruggine, causata dal contatto tra ossidi di ferro e acqua. La corrosione è un problema molto grave per chi costruisce palazzi, navi, aerei, macchine e in generale ogni prodotto metallico. Quando si usa il metallo per costruire un ponte, ad esempio, la sua integrità strutturale, che potrebbe essere compromessa dalla corrosione, è essenziale per la sicurezza delle persone che useranno il ponte. Vai al primo passaggio per imparare a proteggere i metalli dal pericolo della corrosione e per sapere come rallentarne il processo.

Metodo 1

Metodo 1 di 3:

Conoscere i Tipi di Corrosione più Comuni del Metallo

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Visto che oggigiorno vengono utilizzati molti tipi di metallo, i costruttori e i produttori hanno trovato necessario adottare dei rimedi per proteggerli dai diversi tipi di corrosione. Ogni metallo è dotato di proprietà elettrochimiche uniche, queste determinano il tipo di corrosione a cui può essere vulnerabile. La tabella in basso descrive nel dettaglio una serie di metalli comuni e i tipi di corrosione a cui sono soggetti.

*Metalli Comuni e Processi di Corrosione*
Metallo	Corrosione	Metodi di Protezione Comuni	Attività Galvanica*
Acciaio Inox (Passivo)	Corrosione uniforme, galvanica, per vaiolatura, interstiziale (soprattutto in acqua salata)^{[1]XFonte di ricerca}	Pulitura, strato di pittura protettiva o sigillante	Bassa (la corrosione iniziale forma uno strato resistente di ossido).
Ferro	Corrosione uniforme, galvanica, interstiziale	Pulitura, strato di pittura protettiva o sigillante, galvanizzazione, soluzione antiruggine.^{[2]XFonte di ricerca}	Alta
Ottone	Corrosione uniforme, dezincificazione, tensocorrosione	Pulitura, strato di pittura protettiva o sigillante (normalmente olio o lacca), aggiunta di stagno, alluminio o arsenico per creare una lega^{[3]XFonte di ricerca}	Media
Alluminio	Galvanica, per vaiolatura, interstiziale.^{[4]XFonte di ricerca}	Strato di pittura protettiva o sigillante, anodizzazione, galvanizzazione, , protezione catodica, isolamento elettrico. ^{[5]XFonte di ricerca}	Alto (la corrosione iniziale forma uno strato resistente di ossido)
Rame	Corrosione galvanica, vaiolatura, modificazioni estetiche	Pulitura, strato di pittura protettiva o sigillante, aggiunta di nickel per la creazione di leghe (soprattutto per l’acqua salata). ^{[6]XFonte di ricerca}	Bassa (La corrosione iniziale forma una patina di ossido resistente).

*Nota Bene: la colonna ”Attività Galvanica” si riferisce all’attività chimica dei metalli così come viene descritta nelle tabelle di serie galvaniche che si trovano sui siti utilizzati come fonti. Lo scopo di questa tabella è comprendere che più è alta l’attività galvanica di un metallo, più sarà soggetto a corrosione galvanica se unito a un metallo meno attivo.

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Previeni la corrosione uniforme proteggendo la superficie del metallo. Questa ossidazione colpisce in maniera uniforme la superficie del metallo esposta. Per esempio, se un tetto di metallo viene costantemente esposto alla pioggia, l’intera superficie viene a contatto con la stessa quantità d’acqua, perciò si corrode in maniera uniforme. Il modo più facile per proteggersi da questo tipo di corrosione è di rivestire il metallo con una barriera protettiva per impedirgli di entrare in contatto con gli agenti ossidanti. Ne esistono di diversi tipi: vernici, sigillanti, o soluzioni elettrochimiche, come il rivestimento di zinco galvanizzato.
- La protezione catodica è ottima nel caso in cui il metallo è impiegato sottoterra o sott’acqua.
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Prevenire la corrosione galvanica bloccando il flusso di ioni da un metallo all’altro. Esiste un importante forma di corrosione, che può comparire a prescindere dalla forza fisica del metallo, l’ossidazione galvanica. Questo tipo di corrosione avviene quando due metalli con diverso potenziale di elettrodo vengono a contatto in presenza di un elettrolita (come l’acqua salata). Ciò crea un passaggio di cariche elettriche tra i due: gli ioni del metallo più attivo passano in quello meno attivo. In questo contesto il metallo meno attivo si corrode più lentamente, mentre l’altro si corrode più velocemente. Ciò significa, in pratica, che la corrosione si sviluppa maggiormente sul metallo attivo nel punto di contatto tra i due.
- Qualunque metodo di protezione che impedisca il flusso degli ioni tra i metalli è in grado di bloccare la corrosione galvanica. Il rivestimento con patina protettiva può impedire agli elettroliti nell’ambiente di creare un contatto elettrico tra due diversi tipi di metallo, anche i processi di protezione elettrochimica come la galvanizzazione e l’anodizzazione funzionano bene. Per prevenire la corrosione galvanica si può anche isolare elettricamente l’area dei metalli che entra in contratto.
- Per proteggere metalli importanti dalla corrosione galvanica, inoltre, si può utilizzare la protezione catodica o un anodo sacrificale. Per ulteriori informazioni, consulta le sezioni successive.
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Previeni la vaiolatura proteggendo la superficie del metallo, evita le fonti naturali di cloruro, le tacche e i graffi. La vaiolatura è una forma di corrosione che avviene su scala microscopica, ma può avere conseguenze su larga scala. È un fattore che mette a rischio i metalli ricoperti da un sottile strato di elementi passivi che protegge dalla corrosione, perché la vaiolatura può causare cedimenti strutturali nelle situazioni in cui lo strato protettivo dovrebbe impedirle. Questa ossidazione avviene nel momento in cui una piccola parte del metallo perde il suo strato passivo protettivo. In questo caso la corrosione galvanica avviene su scala ridotta, microscopica, e porta alla formazione di minuscoli fori nel metallo. All’interno di questi fori si viene a creare un ambiente molto acido che favorisce e accelera il processo. Solitamente la vaiolatura si previene applicando uno strato di materiale protettivo sulla superfice del metallo e/o sottoponendo il metallo a protezione catodica.
- L’esposizione del metallo in ambienti saturi di cloruri (come, ad esempio, l’acqua salata) accelera il processo di vaiolatura.
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Prevenire la corrosione interstiziale attraverso il design. Questo tipo di corrosione si verifica all’interno degli oggetti metallici, in quegli spazi dove il passaggio dei fluidi circostanti (gassosi o liquidi) è ostacolato. Sotto le viti, ad esempio, o sotto le guarnizioni. Avviene se la fessura è abbastanza larga da permettere l’infiltrazione dei fluidi ma non la loro fuoriuscita, causando quindi stagnazioni. L’ambiente che si viene a creare diventa molto acido, al punto che il metallo inizia a corrodere in maniera simile alla vaiolatura. L’unico modo per prevenire questo processo è quello di progettare l’oggetto di metallo senza questi spazi.
- Quando si lavora con metalli come l’alluminio, la corrosione interstiziale diventa un problema serio. Questi metalli possiedono uno strato esterno protettivo e passivo, vulnerabile a questo particolare processo di corrosione.
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Previeni la criccatura da tensocorrosione evitando i sovraccarichi di peso e impiegando la ricottura del metallo. La criccatura da tensocorrosione (CTC) è una rara forma di cedimento strutturale legato alla corrosione, particolarmente preoccupante per gli ingegneri incaricati di costruire strutture che hanno lo scopo di supportare carichi molto elevati. In caso di CTC si formano delle crepe e delle fratture sul metallo di supporto anche al di sotto del limite di carico, nei casi peggiori a una frazione di quel limite. Le microscopiche fratture nel metallo causate dalla tensione dei carichi pesanti si propagano man mano che gli ioni corrosivi ne raggiungono le estremità. Ciò allarga la crepa, e può causare un cedimento strutturale a lungo andare. La CTC è molto pericolosa perché può avvenire anche in presenza di sostanze che solitamente non ossidano in maniera aggressiva i metalli.
- Si può parzialmente prevenire questa corrosione in fase di progettazione, utilizzando un materiale resistente alla CTC, ad esempio, oppure eseguendo diversi test sulla tensione. Inoltre il processo di ricottura del metallo può eliminare tensioni da manifattura residue.
- La CTC si sviluppa maggiormente quando il metallo è sottoposto ad alta temperatura o si trova a contatto con liquidi che contengono cloruri disciolti.
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Metodo 2

Metodo 2 di 3:

Prevenire la Corrosione con dei Rimedi Fatti in Casa

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Tingi la superficie di metallo. Il modo migliore per proteggere il metallo dalla corrosione è quello di applicargli uno strato di vernice. Il processo di corrosione coinvolge l’umidità e un agente ossidante che reagisce con la superficie del metallo. DI conseguenza, se è ricoperto da una barriera protettiva di vernice, l’umidità e gli agenti ossidanti non possono entrare in contatto col metallo, di conseguenza la corrosione non può avvenire.
- In ogni caso la stessa vernice è soggetta a degradazione. È necessario riverniciare il metallo ogni volta che il colore salta via, si consuma o si danneggia. Se la vernice si degrada al punto da lasciare esposta la superfice metallica, controllala per verificare che non si siano sviluppate corrosioni.
- Esistono molti metodi per applicare la vernice alle superfici metalliche. I metalmeccanici spesso utilizzano questi metodi e allo stesso tempo si assicurano che l’intera superfice metallica venga coperta uniformemente. Qui sotto troverai una breve lista dei metodi più comuni accompagnati da una breve descrizione.
  - Pennello: si usa sulle superfici difficili da raggiungere con altri strumenti.
  - Rullo: si usa per coprire le superfici più grandi. È economico e conveniente.
  - Bomboletta spray: si usa per coprire grandi superfici. È più veloce del rullo compressore, ma meno efficiente (si spreca molta vernice).
  - Verniciatura a spruzzo/verniciatura ad aria compressa: viene utilizzata per coprire grandi superfici. È veloce e può essere applicata strato dopo strato. L’attrezzatura per realizzarla è molto costosa.
Gli oggetti metallici che vengono spesso (continuamente) a contatto con l’acqua, come le barche, richiedono delle vernici speciali in grado di proteggerli dalla corrosione. In queste situazioni non ci si preoccupa solo della “normale” ruggine (anche se è il problema principale), anche la vita marina (patelle,ecc) che cresce sulle superfici di metallo non trattate può contribuire all’usura e alla corrosione. Per proteggere questi oggetti metallici è necessario utilizzare una vernice epossidica marina di alta qualità. Questa protezione protegge il metallo sottostante dall’umidità e impedisce la crescita di fauna marina.
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Applica dei lubrificanti protettivi nelle parti di metallo mobili. La vernice è un’ottima soluzione per le superfici metalliche piatte, ne previene la corrosione senza comprometterne l’utilità. Di solito, però, non è adatta alle parti metalliche mobili. Se tingi i cardini di una porta, ad esempio, rimangono bloccati dalla vernice che si asciuga, perciò ogni tipo di mobilità viene ostacolata. Se forzi la porta, inoltre, la vernice inizia a staccarsi, lasciando abbastanza spazio da permettere all’umidità di raggiungere il metallo. Per questo motivo è necessario utilizzare un particolare tipo di lubrificante idrofobo su cardini, giunture, ecc. Basta una patina uniforme di questo lubrificante per respingere l’umidità e garantire la mobilità delle parti metalliche.
- Visto che i lubrificanti non si seccano come le vernici, è necessario riapplicarli di tanto in tanto per via del processo di degradazione che subiscono nel tempo.
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Pulisci bene le superfici di metallo prima di verniciarle o di lubrificarle. A prescindere dal tipo di copertura che usi devi assicurarti che il metallo sia pulito e asciutto prima di iniziare il processo di applicazione. Prendi tutte le precauzioni necessarie per essere sicuro che il metallo sia totalmente privo di sporcizia, grasso, residui di saldatura e di tracce di corrosioni precedenti. Questi elementi potrebbero compromettere il tuo lavoro di prevenzione dell’ossidazione del metallo.
- Lo sporco, la polvere e gli altri detriti impediscono alla vernice e ai lubrificanti di aderire direttamente sulla superfice metallica. Facciamo un esempio. Se vernici una superfice di acciaio su cui sono attaccati dei trucioli di metallo, il colore si attaccherà a questi ultimi, lasciando degli spazi vuoti nel metallo sottostante. Quando i trucioli si staccheranno dalla superficie i punti esposti alle intemperie saranno vulnerabili alla corrosione.
- Se hai intenzione di verniciare o di lubrificare una superfice di metallo che presenta tracce di corrosione, il tuo obiettivo è di renderla più liscia e regolare possibile per assicurare l’aderenza del materiale di copertura al metallo. Usa una spazzola di ferro, della carta vetrata e/o dei prodotti chimici per la rimozione della ruggine per eliminare ogni traccia visibile di corrosione.
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Tieni il metallo non protetto alla larga dall’umidità. Come abbiamo appena detto, la maggior parte delle corrosioni peggiora in presenza di umidità. Se non riesci a coprire il metallo con uno strato protettivo di vernice o di sigillante, devi assicurarti che non venga a contatto con l’umidità. Puoi aumentare l’utilità e la durata di vita dei tuoi utensili metallici, se riesci a mantenerli all’asciutto. Ricorda sempre di pulire e asciugare bene ogni attrezzo dopo averlo utilizzato per prevenire la comparsa di corrosione.
- Oltre a lavarli e asciugarli bene, ricorda di riporre i tuoi utensili al coperto, in un ambiente pulito e asciutto. Copri gli oggetti più grandi che non entrano in uno scaffale o in un magazzino con una tela cerata o con un panno. In questo modo eviterai che si coprano di polvere e che entrino a contatto con l’umidità.
Dopo aver utilizzato un oggetto di metallo (a prescindere dal fatto che sia protetto o meno) assicurati di pulirne bene le superfici funzionali, rimuovi ogni traccia di sporco, grasso o polvere. L’accumulo di questi elementi può contribuire all’usura del metallo o della sua copertura, portandolo nel tempo alla corrosione.
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Metodo 3

Metodo 3 di 3:

Prevenire la Corrosione Attraverso Soluzioni Elettrochimiche Avanzate

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Utilizza il processo di galvanizzazione. Il metallo galvanizzato è ricoperto da un sottile strato di zinco che lo protegge dalla corrosione. Lo zinco è un metallo più attivo, dal punto di vista chimico, rispetto a quello sottostante, perciò si ossida a contatto con l’aria. Una volta ossidatosi, questo strato di zinco forma una copertura protettiva in grado di prevenire la corrosione del metallo sottostante. Oggigiorno la galvanizzazione più diffusa è quella “a caldo per immersione”, in questo processo le parti metalliche (solitamente quelle d’acciaio) vengono immerse in una vasca di zinco fuso per ottenere una copertura uniforme.
- Questo processo prevede l’utilizzo di prodotti chimici industriali (alcuni dei quali già pericolosi a temperatura ambiente) a temperature estremamente alte, per questo motivo deve essere svolta solamente da persone qualificato. Di seguito troverai una descrizione del processo di galvanizzazione dell’acciaio a caldo per immersione:
  - L’acciaio viene pulito con una soluzione caustica in modo da rimuovere ogni residuo di sporco, vernici, lubrificanti, ecc. Poi viene risciacquato per bene.
  - Successivamente viene immerso nell’acido per rimuovere le scaglie di laminazione.
  - A questo punto viene applicato un materiale chiamato “flusso”, che sarà lasciato asciugare bene. Serve a permettere alla copertura di zinco di aderire bene al metallo.
  - Ora il metallo può essere immerso nella vasca di zinco fuso fin quando non raggiunge la temperatura dello zinco.
  - La parte finale del processo prevede il raffreddamento del metallo in una vasca che contiene acqua.
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Applica la protezione catodica. Per proteggere un oggetto di metallo dalla corrosione puoi attaccargli elettricamente un piccolo pezzo di metallo reattivo chiamato “anodo sacrificale”. Per via delle relazioni elettrochimiche tra gli oggetti metallici grandi e quelli piccoli (già spiegate brevemente), solo i pezzi di metallo piccoli e reattivi subiscono la corrosione, lasciando quelli più grandi completamente intatti. Bisogna sostituire l’anodo sacrificale quando si corrode completamente, altrimenti dall’oggetto piccolo passerà a quello grande. Questo metodo di protezione dalla corrosione viene spesso utilizzato per le strutture sotterranee, come le vasche di raccolta sottoterra, e per gli oggetti a contatto continuo con l’acqua, come le navi.
- Gli anodi sacrificali sono composti di diversi tipi di metallo reattivo. Lo zinco, l’alluminio e il magnesio sono tre dei metalli più comuni che vengono utilizzati nella realizzazione di questi elementi. Date le proprietà chimiche di questi materiali, lo zinco e l’alluminio spesso vengono utilizzati per gli oggetti metallici a contatto con l’acqua salata, mentre il magnesio è più indicato per quegli oggetti a contatto con l’acqua dolce.
- Il motivo per cui l’anodo sacrificale funziona si trova nella chimica del processo di corrosione. Quando un oggetto di metallo si corrode, si formano naturalmente delle aree che assomigliano chimicamente agli anodi e ai catodi che si trovano nella cella elettrochimica. Gli elettroni scorrono dalle parti più anodiche della superfice metallica agli elettroliti circostanti. Dato che gli anodi sacrificali sono molto reattivi rispetto al metallo che proteggono, l’oggetto stesso diventa molto catodico, di conseguenza gli elettroni vi sfociano e li corrodono lasciando intatto tutto il resto.
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Utilizza un sistema di protezione catodica a corrente impressa. Visto che i processi chimici attivi nella corrosione coinvolgono la corrente elettrica sotto forma di flusso di elettroni che fuoriesce dal metallo, è possibile utilizzare una fonte di energia elettrica esterna per vincere l’energia ossidante e prevenirli. Questo processo (chiamato “a corrente impressa”) conferisce in pratica una carica negativa continua al metallo che necessita di protezione. Questa carica vince quella che causa la fuoriuscita di elettroni dal metallo, impedendone la corrosione. Viene utilizzata spesso per le strutture di metallo interrate come le cisterne di contenimento e i gasdotti.
- Il tipo di corrente utilizzata solitamente in questo processo è la corrente diretta (DC).
- Normalmente la corrente impressa viene generata sotterrando due anodi di metallo nel suolo in prossimità dell’oggetto da proteggere. La corrente viene inviata agli anodi attraverso un cavo isolato, successivamente fluisce nel suolo e all’interno dell’oggetto d metallo, infine ritorna alla sorgente (generatore, raddrizzatore, ecc.) attraverso un cavo isolato.
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Utilizza un trattamento di anodizzazione. L’anodizzazione è un processo di patinatura molto particolare che viene utilizzato per proteggere il metallo dalla corrosione e per tingerlo. Se hai mai visto un moschettone dai colori brillanti, sei davanti al classico esempio di colorazione metallica per anodizzazione. Anziché essere una vera e propria applicazione fisica, come per la vernice, l’anodizzazione prevede l’utilizzo dell’elettricità per la patinatura del metallo.
- I processi chimici che stanno alla base di questo metodo si fondano sul principio che molti metalli, come l’alluminio, formano naturalmente delle sostanze chimiche chiamate ossidi quando entrano in contatto con l’aria. Per questo motivo di solito il metallo presenta uno strato esterno di ossido che lo protegge (in varie misure, a seconda del metallo) da ogni altra corrosione. La corrente elettrica utilizzata nel processo di anodizzazione crea uno strato molto più spesso di ossido rispetto al normale, creando una perfetta patina protettiva.
- Esistono molto modi per anodizzare i metalli. Di seguito troverai i passaggi principali per compiere questo processo (il metallo preso ad esempio è l’alluminio):
  - L’alluminio viene pulito per bene, viene rimossa ogni traccia di grasso.
  - Vengono rimosse tutte le impurità presenti sulla superficie con una soluzione antimacchia.
  - L’alluminio viene immerso in un bagno acido a temperatura e corrente costanti (per esempio 12 amp/m2 e 21°-22°C).
  - Viene rimosso e risciacquato.
  - L’alluminio a questo punto può essere immerso nella vernice a 38°-60°C (facoltativo).
  - Infine viene sigillato ermeticamente in acqua bollente per 20-30 minuti.
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Utilizza i metalli che presentano passivazione. Come già notato precedentemente, ci sono dei metalli che formano naturalmente uno strato protettivo di ossido se vengono esposti all’aria. Per alcuni di questi la patina di ossido è talmente efficiente che finiscono per diventare relativamente inattivi dal punto di vista chimico. Questi metalli prendono la denominazione di “passivi”, in relazione al processo di “passivazione”, che li rende meno reattivi. A seconda del loro utilizzo finale, i metalli passivi non hanno necessariamente bisogno di altre protezioni per resistere alla corrosione.
- Un esempio molto comune di metallo passivo è l’acciaio inossidabile. Questo metallo è una lega di acciaio e cromo a prova di corrosione nella maggior parte delle condizioni, senza bisogno di altri processi di protezione.
  - Tuttavia è necessario ricordare che in particolari condizioni l’acciaio inossidabile corre il rischio di corrodersi. Ad esempio nell’acqua salata. Allo stesso modo molti metalli passivi diventano non passivi in condizioni particolarmente estreme e perciò non possono essere utilizzati per ogni esigenza.
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Consigli

Fai molta attenzione alla corrosione inter-granulare. Questo tipo di corrosione pregiudica la possibilità di manipolare il metallo e di dargli forma. Inoltre ne inficia la forza in generale.

Avvertenze

Non lasciare mai parti di metallo molto corrose all’interno di un veicolo o di un’imbarcazione. Il livello di corrosione può variare in maniera significativa, ma indica sempre un serio danno strutturale. Per sicurezza, sostituisci immediatamente le parti danneggiate o rimuovi ogni segno di corrosione dal metallo.
Quando applichi alle parti in metallo degli anodi sacrificali, ricordati di NON verniciarli. Altrimenti rendi impossibile il passaggio di elettroni, annullando di fatto la loro protezione.