Il trattamento termico sui metalli

Per potenziare la resistenza alla corrosione

Se con la nichelatura si procede al rivestimento del metallo e si ottiene un solido e resistente strato protettivo, con il trattamento di tipo termico è possibile potenziare gli effetti e prolungare la vita del manufatto abbassando ancora di più i rischi legati alla corrosione.

I depositi di nichel attuano cambiamenti interessanti sia dal punto di vista della configurazione molecolare che a livello di proprietà, e queste modifiche sono visibili effettuando esami a raggi X per analizzare la struttura cristallina del metallo e verificare che gli α-nichel, che formavano inizialmente lo strato protettivo, si trasformano in β-nichel modificando la precedente forma cristallina esagonale in una struttura cubica a facce centrate.
Questi cambiamenti dipendono dall’intenso calore che, assieme ai tempi di lavorazione, è uno dei parametri fondamentali per raggiungere una forma cristallina che si dimostra più resistente e compatta. I trattamenti termici, quindi, contribuiscono a raddoppiare la durezza del nichel chimico e a dare una maggior resistenza alla corrosione e all’usura.
È importante sapere che la modalità in cui avviene la sottoposizione del metallo al calore influenza la buona riuscita del trattamento: il rapporto di proporzionalità inversa che lega tempo e temperatura fa sì che occorra meno tempo quando il calore è più intenso e viceversa. Il calore, però, deve essere controllato perché se è troppo elevato il manufatto potrebbe deformarsi, compromettendo l’esito finale del trattamento termico.

 

Nicasil-process, il rivestimento che migliora le prestazioni dei metalli

Scopri la nichelatura chimica di Nicasil

La nichelatura chimica è un processo che viene utilizzato in numerosi settori industriali per migliorare l’aspetto di alcuni materiali a cui vengono applicati strati superficiali uniformi e resistenti.
 Il Nicasil-process effettuato da Nicasil rende più resistente il materiale proteggendolo dall’usura e migliorando le sue qualità tecniche tanto da rendere le leghe ferrose, di alluminio e rame utilizzabili in settori come quello alimentare, farmaceutico, automobilistico, aeronautico e tessile.

Le prestazioni del materiale sono maggiori grazie allo strato superficiale protettivo uniforme.
Il trattamento superficiale fornisce eccellenti risultati, che mano a mano vengono sempre più perfezionati attraverso ricerche e sperimentazioni, perché grazie a questa operazione i rivestimenti diventano uniformi, non porosi e resistenti. Durezza, flessibilità e antiusura sono le caratteristiche che ottiene una lega trattata con il Nicasil Process: il medio tenore di fosforo permette il deposito uniforme che blocca l’azione degli agenti esterni e rende i materiali più affidabili, come dimostrato dalle certificazioni di qualità UNI EN ISO 9001:2000 che sono state effettuate dall’ente “Det Norske Veritas”.
Una durezza e una compattezza migliore possono essere ottenute anche su metalli, vetro, ceramica o plastica: non solo l’aspetto tecnico ma anche l’impatto estetico subisce un progresso grazie alla nichelatura chimica. Nicasil, leader nel settore sin dagli anni ’70, effettua lavorazioni resistenti alla corrosione e durature nel tempo, grazie all’applicazione del fosforo che consente di ottenere un trattamento preciso in ogni dettaglio

 

Il trattamento anticorrosione contro la degradazione dei metalli

La galvanica è la soluzione per la protezione dei metalli

Per loro natura i metalli vanno in contro alla corrosione, un processo irreversibile che intacca la struttura del materiale e le sue proprietà fisiche in modo lento e continuo. Per quanto i metalli ci sembrino solidi e resistenti, quindi, il loro nemico numero uno è sicuramente rappresentato dal fenomeno della corrosione che rappresenta un enorme impatto economico su scala globale.

Le ripercussioni dal punto di vista economico sono pesanti e, solo in Europa, i costi legati alla corrosione si aggirano attorno ai 200 miliardi di euro (270 miliardi di dollari in Usa). NACE.org e NanoWerk.com hanno calcolato che l’impatto economico mondiale dei danni causati dalla corrosione sia di 1000 miliardi di dollari, una cifra davvero elevatissima.
La ricerca fa il possibile per ostacolare e prevenire questo problema, e a volte riesce a trovare soluzioni efficienti: è il caso del grafene, un materiale creato in laboratorio che oggi viene impiegato in modo sperimentale per dare una resistenza maggiore (fino a 100 volte) e assicurare una maggiore durata nel tempo ai materieli. Come? Il grafene viene applicato sulle superfici in metallo tramite uno strato protettivo di spessore monoatomico.
I costi del grafene, però, sono così impegnativi che il suo impiego su larga scala è del tutto lontano dal rappresentare una realtà concreta soprattutto a livello industriale. Neanche in futuro, quindi, si può prevedere che questa causale cambi: quali soluzioni sono attuabili dalle aziende, quindi?
Nicasil propone trattamenti contro la corrosione che sono basati sulle conoscenze nel settore della galvanica e sulle moderne ricerche in questo ambito, e vengono effettuati su misura in base alle esigenze del cliente. Questi trattamenti, infatti, garantiscono benefici tangibili ai manufatti in metallo.

 

I vantaggi della nichelatura chimica

Protezione dei metalli da usura e corrosione

La nichelatura chimica è una procedura che viene effettuata comunemente nel campo dei trattamenti superficiali dei metalli: lo scopo per cui viene effettuata è quello di proteggere un oggetto metallico rispetto all’usura e alla corrosione. Un sottile strato di nichel viene depositato superficialmente in modo da conferire proprietà migliorate all’intera superficie.

In questo campo si utilizzano principalmente due metodi: il più tradizionale è quello che fa uso dell’energia elettrica mentre il secondo viene fatto con il nichel chimico, più nuovo e moderno. Il procedimento a nichel chimico sfrutta un bagno ad alta temperatura (circa 90° Celsius): l’oggetto viene immerso e, in questo modo, avviene la formazione dello strato protettivo. Il suo spessore dipende dal tempo di immersione.
Lo scopo della nichelatura può essere estetico, visto che la finitura che ne risulta è lucida e a specchio, oppure può avere motivi meccanici che riguardano, per esempio, la protezione di un particolare metallico. La nichelatura può essere condotta a temperature anche molto più basse, ma si tratta sempre di oggetti che non possono sostenere temperature elevate e che, quindi, avranno come risultato uno strato di nichel molto sottile.
Il bagno in nichel chimico avviene dopo che il pezzo viene sottoposto ad un decappaggio completo, ossia una pulitura minuziosa che solitamente viene fatte in bagni leggermente acidi per eliminare qualsiasi traccia di grasso. Dopo di che si procede con la semplice immersione del materiale per permettere al nichel di depositarsi sull’oggetto in modo uniforme.
L’intera superficie dell’oggetto, anche gli angoli più nascosti, sarà quindi protetta da corrosione e graffi: questo è sicuramente il maggior vantaggio della procedura a nichel chimico e per questo viene sempre più spesso scelta rispetto a quella elettrolitica.
Nichelatura Chimica Nicasil

La protezione catodica dei rivestimenti per metalli

Un efficace trattamento anticorrosione

La protezione attiva è utile per evitare il processo di corrosione che coinvolge i metalli. La corrosione, nello specifico, altro non è che quello che accade quando il metallo di base subisce il consumo degli elettroni durante il processo ossidativo. La fornitura costante di elettroni, quindi, rappresenta una contromisura efficace che è utile a bloccare questo naturale processo.

Questo può avvenire generando una corrente e applicando tensioni elettriche oppure mettendo a contatto il materiale con un altro metallo che effettuerà la cessione dei suoi elettroni. Durante l’accoppiamento tra l’acciaio e lo zinco, per esempio, il secondo metallo si ossida a favore dell’acciaio attivando la protezione catodica e imponendo al metallo la condizione di catodo: la reazione di ossido-riduzione che si verifica è propria dei fenomeni corrosivi.
La protezione catodica può avvenire in due modalità in base a dove hanno sede le strutture che devono essere trattate: se sono in terreno o in acqua di mare vengono applicate tensioni molto basse alle strutture metalliche, se sono in atmosfera, invece, la condizione di protezione si realizza utilizzando un rivestimento metallico che si comporterà da anodo sacrificale nella reazione di corrosione. E’ in questo modo che lo zinco protegge l’acciaio (ferro), producendo le correnti necessarie per attivare la protezione del metallo più nobile: lo zinco si comporta da anodo e si corrode al posto dell’acciaio.
La protezione catodica può essere attivata utilizzando ogni metallo che ha un potenziale elettrochimico più basso del ferro: i composti intermetallici possono essere creati con lo zinco che dimostra una importante affidabilità tecnico-applicativa e una buona compatibilità economica. Lo zinco quindi, permette di ottenere rivestimenti resistenti, aderenti e impermeabili sulla superficie dell’acciaio.

 

Verniciatura e protezione attiva e passiva

Procedure anticorrosione per l’acciaio

La protezione anticorrosione deve essere effettuata sui manufatti in acciaio per evitarne l’usura: esistono diversi metodi e procedure che sono più o meno affidabili in base ai differenti ambienti di esposizione, compatibili dal punto di vista economico e praticabili dal punto di vista tecnico. Il tutto senza dimenticare l’estetica, che deve mantenersi gradevole.

I criteri guida per la scelta vanno studiati e compresi in fretta per scegliere la modalità molto precocemente, diciamo già nella fase di progettazione. Ecco perché viene effettuata un’analisi di compatibilità per valutare la tipologia di protezione dell’acciaio rispetto alla corrosione. La superficie metallica deve essere separata dall’ambiente aggressivo tramite il rivestimento protettivo ad azione barriera (protezione passiva) oppure sfruttando le proprietà chimiche ed elettrochimiche del materiale anticorrosivo.

L’effetto barriera si verifica quando il contatto tra superficie esposta e agente (per esempio l’azione dell’ossigeno) evita la formazione di ruggine sull’acciaio: in questi casi è sufficiente applicare un sottile strato impermeabile che riesce a separare la superficie dagli agenti aggressivi presenti nell’ambiente esterno con un isolamento superficiale che la protegge. La verniciatura è sicuramente il metodo più comune: la vernice, che è un coating (rivestimento) organico polimerico viene depositato sulla superficie dell’acciaio e applicato a pennello o a spruzzo.

La superficie viene accuratamente pulita con un trattamento meccanico o chimico per poter procedere all’applicazione della vernice impermeabile alle specie aggressive, resistente alle abrasioni, inerte alle interazioni chimiche, durevole e aderente. La pulitura meccanica avviene attraverso l’abrasione (si usano spazzole di acciaio o dischi girevoli) o la sabbiatura (elementi di quarzo), poi si procede al decapaggio (sgrassaggio o pulitura meccanica) e infine si procede all’applicazione

L’idrogeno interstiziale atomico negli acciai e la de-idrogenazione: nuove tecno

Un progetto di Nicasil in collaborazione con l’Università di Parma

La corrosione interstiziale si definisce localizzata e visivamente appare con caverne che si formano in corrispondenza di zone in cui è presente un limitato ricambio della soluzione. Un meccanismo che avviene quando due elettrodi immersi nello stesso tipo di soluzione elettrolitica vengono collegati attraverso un circuito esterno e tra i due elettrodi fluisce corrente (anodo e catodo): l’inversione del flusso di corrente si verifica quando si invertono i flussi di gas all’interno delle due semicelle, e il processo elettrochimico coinvolge la cella elettrochimica ad aerazione differenziale.

La corrosione meccano chimica indica invece quei fenomeni corrosivi in cui lo sforzo meccanico statico o dinamico accompagna la normale azione elettrochimica di dissoluzione del metallo. Quando i due fenomeni si verificano assieme si assiste a una criticizzazione del processo corrosivo con un decadimento dell’equilibrio delle proprietà meccaniche. Se sulla superficie del metallo c’è la presenza di idrogeno atomico allora si studia questo processo complesso e la suscettibilità del materiale a questo tipo di fenomeno.
L’idrogeno molecolare varia dal punto di vista del volume e si modifica anche all’interno a causa delle tensioni (si formano soffiature o cricche): per questo è opportuno procedere a una scelta di materiali privi di soffiature in origine in modo da effettuare una azione di controllo (certificazione di conformità) sulla qualità del metallo e, di conseguenza, sul prodotto finito.
I trattamenti superficiali sono studio costante di Nicasil che lavora in collaborazione col Dipartimento di Chimica Fisica dell’Università degli studi di Parma: il laboratorio analisi è al servizio della clientela e proprio in questo periodo lavora al progetto “Problemi correlati all’idrogeno interstiziale atomico negli acciai. Ipotesi di deidrogenazione con nuove tecnologie” per contribuire attivamente all’evoluzione del settore

Corrosione, la scelta dei sistemi di protezione

Le analisi che servono per scegliere il corretto sistema anticorrosione

La scelta dei sistemi anticorrosione dei manufatti si basa su criteri piuttosto semplici: le soluzioni scelte devono essere efficienti, praticabili dal punto di vista tecnico ed economico e devono tenere conto del punto di vista estetico.

Ecco perché è importante determinare quale sistema protettivo verrà prescelto già quando ci si trova nella fase di progettazione, effettuando un’analisi di compatibilità dei materiali rispetto all’utilizzo e alla tipologia di ambiente di esposizione. La protezione può essere di due tipologie che vengono determinate in base agli effetti principali: quella attiva si verifica con l’attivazione delle proprietà chimiche ed elettrochimiche intrinseche, quella passiva utilizza un rivestimento protettivo ad azione barriera per separare la superficie metallica dall’ambiente aggressivo.
Parliamo dell’effetto barriera, quindi: per far sì che si verifichino le reazioni di corrosione in atmosfera (e la formazione di ruggine) deve avvenire l’esposizione del materiale all’azione dell’ossigeno. Applicando un sottile strato impermeabile che è in grado di separare la superficie dagli agenti aggressivi si evita il contatto: questo isolamento superficiale è una forma di protezione dalla corrosione molto semplice.
La verniciatura, invece, è la deposizione di un coating (rivestimento) organico polimerico sulla superficie dell’acciaio. Il trattamento diventa efficace quando è impermeabile alle specie aggressive, inerte alle interazioni chimiche, durevole nel tempo e resistente alle abrasioni.
Lo strato coprente può essere applicato sulle superfici in diverse modalità (spruzzo o pennello, per esempio), l’importante è che esse siano state accuratamente pulite con un trattamento chimico (il decapaggio, che viene realizzato con l’impiego di reagenti acidi e serve ad asportare i depositi di ossidi e sali) o meccanico (ossia l’abrasione con sabbiatura, spazzole di acciaio o dischi girevoli).

Con il trattamento anticorrosione proteggi i metalli

L’esperienza di Nicasil Srl in questo tipo di trattamenti superficiali

Per quanto un manufatto in metallo possa sembrare esternamente solido e resistente tutti noi sappiamo bene che ogni materiale può essere interessato dalla corrosione soprattutto con l’andare del tempo e anche se la sua qualità è elevata. Questo è certamente un fenomeno che non può essere trascurato perché più passerà il tempo e più sarà capace di compromettere l’aspetto esteriore del manufatto e tutte quelle caratteristiche strutturali che lo rappresentano.

Ecco perché è opportuno che tutti i metalli che entrano in contatto con gli agenti aggressivi vengano sottoposti a un trattamento anticorrosione: in questo modo il materiale si manterrà in perfette condizioni e avrà una lunga durata nel tempo.
Nicasil è proprio l’azienda specializzata in questi particolari trattamenti superficiali dei metalli: una delle lavorazioni più richieste e quindi effettuate dal personale altamente qualificato riguarda i trattamenti anticorrosivi che vengono eseguiti utilizzando dei sigillanti speciali che hanno la funzione di proteggere il metallo sopra cui vengono applicati (alcuni sono idonei per gli ambienti esterni, alcuni per gli ambienti industriali, altri per gli ambienti considerati difficili).
Il trattamento protettivo e anticorrosivo per i metalli ha quindi l’obiettivo di sostituirsi a trattamenti superati (come l’anodizzazione) portando evidenti vantaggi ambientali ed ecologici, inoltre è utile anche quando è necessario occludere le porosità del nichel con un sigillante apposito. Prezzi competitivi, risultati dimostrabili e durevoli nel tempo, spessori differenti in base alle richieste del cliente: l’effetto anticorrosione protegge a lungo attraverso un substrato aggiuntivo.

Il processo di nichelatura chimica per il trattamento superficiali dei metalli

Viene utilizzato anche per migliorarne la resa estetica

Un tempo il processo di nichelatura serviva a creare uno strato grigio che non aveva caratteristiche estetiche particolari: con il tempo si sono studiate tecniche particolari e sostanze livellanti e splendogene che hanno permesso al metallo di ottenere un bel colore altamente riflettente e brillante.

Ecco perché oggi la nichelatura chimica viene utilizzata anche per migliorare dal punto di vista estetico particolari in leghe di rame o alluminio.
Il massimo effetto qualitativo si ottiene sulle superfici soprattutto quando esse sono già lucide in partenza. Se, per esempio, sono presenti righe o crateri allora il trattamento non farà altro che accentuarli, mentre se la superficie iniziale è ruvida allora lo strato resterà opaco.

Gli additivi presenti sono in grado di aumentare la capacità livellante e anche la penetrazione del trattamento, ma essendo la nichelatura chimica un processo di tipo elettrochimico va tenuto in considerazione che risente dell’effetto elettrico quindi lo spessore sarà maggiore in prossimità dei bordi e inferiore verso gli angoli interni (passanti) mentre in alcuni casi saranno non nichelati verso il centro oppure sul fondo (se ciechi).

Il processo di nichelatura chimica è autocatalitico e permette la deposizione di uno strato di nichel metallico sulla superficie di un materiale o di parti di esso: lo strato ottenuto interessa le superfici raggiungibili, quindi è uniforme in tutti i punti. Il problema dell’uniformità della deposizione si pone in quelle zone sottosquadra dove la soluzione potrebbe “esaurirsi” per un ricambio non rapido del liquido sulle superfici: la conseguenza, in quelle zone, è quella che lo spessore sia inferiore e che il trattamento non prenda in modo omogeneo in punti come i fori ciechi.
Tra le caratteristiche del nichel chimico c’è quella di essere molto duro (circa 650 HV ma può arrivare fino a 1000 HV con un trattamento termico a 400 °C) e di avere uno spessore di circa 10 µm (può raggiungere anche 30-35 µm peggiorando le caratteristiche estetiche e dimensionali).