Corrosione dei metalli e metodi per prevenirla

Cos’è la corrosione?

Oggetti funzionali o elementi architettonici realizzati in metalli e loro leghe sono quotidianamente esposti a diversi fattori ambientali. Ciò provoca il degrado dei materiali a causa della reazione chimica o elettrochimica , che viene definita corrosione (rispettivamente chimica o elettrochimica). La corrosione è spesso chiamata ruggine , che si riferisce ai materiali metallici. Quando si verifica la ruggine, una superficie metallica viene ricoperta dal caratteristico ossido rosso chiamato ruggine . La ruggine non è un singolo composto chimico ma uno strato di ossidi, idrossidi e sali ferrosi (prodotti dall’ossidazione del ferro e delle sue leghe, come l’acciaio). Fattori ambientali che causano corrosione:

• precipitazioni atmosferiche,
• umidità,
• inquinamento ambientale (p. es., ossidi di zolfo, ossidi di azoto, polvere),
• livello di pH inadeguato,
• stress materiale,
• presenza di biorganismi,
• contatto con il suolo.

Corrosione chimica ed elettrochimica

Corrosione chimica La corrosione chimica si verifica in un ambiente in cui non c’è conducibilità ionica, quindi solitamente in presenza di gas di scarico, petrolio, determinate sostanze organiche o gas come idrogeno, idrogeno solforato, monossido di carbonio (II) o cloro . La corrosione chimica è talvolta chiamata corrosione a secco. Solitamente l’intera superficie del materiale corrosivo viene a contatto con l’agente corrosivo. Ciò, tuttavia, normalmente non rappresenta un rischio significativo per la struttura. Corrosione elettrochimica Si verifica in un ambiente in grado di condurre cariche elettriche (negli elettroliti). Un esempio di tale ambiente è l’acqua che include gas o sali disciolti. In tal caso, sulla superficie del materiale si formano celle galvaniche locali (ad es. nel punto di contatto con l’umidità). La presenza di un elettrolita provoca la chiusura del circuito. La corrosione elettrochimica porta all’ossidazione delle superfici metalliche e alla formazione di un deposito bruno (ruggine).

Corrosione e passivazione dei metalli

Una superficie metallica che tocca un agente corrosivo si ossida sotto la sua influenza; viene ricoperto da uno strato di ossido di metallo. Questo non è sempre indesiderabile. La passivazione è un fenomeno in cui si forma uno strato di ossido sufficientemente solido che è fortemente legato alla superficie metallica. Dovrebbe proteggere il materiale da ulteriore degrado (ulteriore ossidazione). La passivazione può essere osservata, ad esempio, sull’alluminio . Sebbene sia un metallo ad alta reattività, mostra resistenza alla corrosione, grazie alla passivazione. I metalli sono comunemente sottoposti a processi di passivazione, in quanto è una delle tecniche anticorrosive. Tuttavia, la passivazione esiste anche in natura. Si può osservare sul rame, la cui superficie può essere ricoperta da una patina verde chiamata ‘patina’.

Sono solo i metalli che si corrodono?

Gli articoli realizzati in metalli o loro leghe di solito si degradano a causa della corrosione chimica o elettrochimica. La corrosione elettrochimica del ferro, dell’acciaio, del rame o dell’alluminio è comune, ma interessa anche altri materiali, non solo metallici ; ad esempio, possiamo osservare la corrosione chimica del calcestruzzo . Materiali (diversi dai metalli) che possono corrodere:

• calcestruzzo e cemento armato,
• plastica ,
• Di legno,
• ceramica.

I processi di corrosione per ciascun materiale sono diversi. La corrosione dipende in gran parte dal tipo di conduttività elettrica all’interfaccia materiale/ambiente. Anche il tipo di ambiente in cui esiste il materiale è importante. Per i corpi caratterizzati da un’elevata conducibilità, si tratta solitamente di corrosione elettrochimica. Nel caso di conducibilità bassa (o nulla), la corrosione è molto più di natura chimica (o fisico-chimica).

Tecniche anticorrosive

La corrosione non può essere completamente eliminata . Tutte le tecniche anticorrosive mirano a inibire tale processo. I metalli preziosi che esistono naturalmente in forma non legata non richiedono protezione anticorrosiva. Questi includono oro o platino. Metodi di protezione dalla corrosione:

• eliminare i fattori responsabili della corrosione dall’ambiente, ad esempio eliminando l’umidità, utilizzando scambiatori di ioni per rimuovere i sali disciolti nell’acqua, neutralizzando le sostanze acide;
• utilizzo di sostanze che rallentano la corrosione (inibitori);
• cambiare il potenziale elettrico del metallo;
• utilizzando rivestimenti protettivi. Un metallo può essere ricoperto da un altro metallo più prezioso (rivestimento isolante) o meno prezioso (rivestimento schermante) di quello protetto;
• utilizzo di rivestimenti non organici, ad esempio smalti vetrosi, rivestimenti cromati;
• utilizzando rivestimenti organici, ad es. materiali polimerici o vernici di finitura.

I rivestimenti sono una popolare protezione anticorrosione. Vengono applicati immergendo l’oggetto in un metallo fuso ( rivestimento per immersione a caldo ) o prelevato da una soluzione acquosa di elettrolita, mediante rivestimento elettrolitico per elettrolisi). Un metodo meno popolare è la spruzzatura di metallo , che viene eseguita con una pistola a spruzzo. Il metallo protettivo più popolare è lo zinco . Viene utilizzato soprattutto come rivestimento per acciaio o ghisa. Un rivestimento di zinco mostra buone proprietà protettive nonostante la sua minore stabilità termodinamica rispetto al ferro. Tuttavia, pur proteggendo l’elemento metallico dal degrado, lo zinco stesso può corrodersi se esposto all’umidità. La durabilità di un rivestimento di zinco dipende, oltre che dal suo spessore, anche dalle condizioni ambientali in cui l’articolo viene utilizzato. In base al metodo di applicazione, eseguiamo elettrozincatura o zincatura a caldo

Effetti economici della corrosione su scala globale

La corrosione è un problema globale. Continuiamo a registrare infortuni e decessi, perdite economiche ed effetti ambientali negativi causati dalla corrosione dei materiali. La corrosione può portare a gravi guasti nei serbatoi a pressione, nei componenti degli aeromobili e nelle attrezzature di trazione. Come indica Mohmmad A. Jafar Mazumder nel suo articolo intitolato Global Impact of Corrosion: Occurrence, Cost and Mitigation (2020) , il tipico costo di manutenzione dei problemi legati alla corrosione per un determinato paese varia dall’1 al 5 %del suo prodotto nazionale lordo. Nel 2013, NACE International ha condotto uno studio globale sull’impatto economico della corrosione. Tra l’altro si è voluto mostrare quanto sia importante integrare la tecnologia anticorrosione con i sistemi di gestione. Secondo il rapporto pubblicato, il costo della corrosione è stimato in 2,5 trilioni di dollari, pari al 3,4 %del PIL globale, il che significa che ogni anno i paesi di tutto il mondo devono stanziare somme significative per combattere la corrosione. Fonti: https://irispublishers.com/gjes/fulltext/global-impact-of-corrosion-occurrence-cost-and-mitigation.ID.000618.php https://psk.org.pl/aktualnosci/ekonomiczne-skutki -korozji