FONDAZIONE ISTITUTO TECNICO SUPERIORE MECCANICA MECCATRONICA MOTORISTICA E

FONDAZIONE ISTITUTO TECNICO SUPERIORE MECCANICA, MECCATRONICA, MOTORISTICA E PACKAGING Sede di BOLOGNA “TECNICO SUPERIORE PER L’AUTOMAZIONE E I SISTEMI MECCATRONICI” Rif. PA. 2016 -5633/RER Biennio 2016/2018 Progetto 2 Edizione 1 Modulo: Materiali II UF 10 A cura di: Ing-A. Berto

CORROSIONE DELL’ALLUMINIO E SUE LEGHE Ing. Alessandro Berto

CORROSIONE LEGHE DI ALLUMINIO • In genere mostra un buon comportamento nei confronti della corrosione generalizzata. • Possono verificarsi problemi di corrosione localizzata e specifica. • 2 sono i principali fattori che influenzano il comportamento del metallo: - il tipo di aggressività ambientale. - lo stato metallurgico/chimico.

CORROSIONE ALLUMINIO

CORROSIONE LEGHE DI ALLUMINIO • L’alluminio contrariamente all’acciaio si rileva passivo per natura: non c’è bisogno di proteggerlo dall’ossidazione naturale da parte dell’aria e dell’acqua. • Si copre di uno strato infinitesimale di allumina, trasparente e di uno spessore che non supera i 4 millesimi di millimetro. • Il Mg rafforza questa condizione grazie alla coesione della sua struttura. • Pertanto si autoprotegge tramite ossidazione naturale superficiale. • Sotto certe particolari condizioni ambientali/chimiche però anche questo film di protezione non è sufficiente per proteggere l’alluminio da certi tipi di corrosione.

CORROSIONE ALLUMINIO E SUE LEGHE • Atmosfere ambientali classificate come: - rurali, industriali, marine in base al grado di inquinamento e alla presenza di cloruri. • Dal punto di vista chimico solo l’aggiunta di alliganti come Cu, Fe, Si ha un marcato effetto sulla resistenza alla corrosione. • L’aggressività chimica viene messa in relazione al p. H, che determina diverse modalità di attacco: - ambienti a p. H neutro - ambienti a p. H acido o basico. • A causa della natura anfotera dell’alluminio il film di passività dell’alluminio è solubile a p. H inferiori a 3 e superiori a 9.

CORROSIONE AMBIENTALE • L’ossido che rende il metallo inerte rappresenta una protezione agli attacchi dell’aria del calore e dell’umidità. • Normalmente la velocità di corrosione dell’alluminio diminuisce rapidamente col tempo. • La resistenza alla corrosione è determinata dalla stabilità chimico-fisica dello strato di ossido ed è legata al valore del p. H. - Se p. H compreso tra 4 e 8 lo strato protettivo è stabile - Se p. H superiore o inferiore lo strato protettivo risulta instabile.

CORROSIONE GALVANICA • Effetto pila, si ha quando due materiali, chimicamente differenti, uniti e messi in contatto con una soluzione conduttrice porta alla dissoluzione corrosione il metallo chimicamente più debole. • Il contatto tra alluminio e rame oppure ottone aumenta la capacità di attacco in atmosfere normali o umide. • Con l’acciaio inossidabile invece in ambienti secchi e ancora più dannose in ambienti marini. • Si può ovviare isolando un metallo dall’altro

CORROSIONE GALVANICA • La corrosione può essere aggravata dalla corrosione interstiziale. • Si tratta di una corrosione galvanica dovuta alla presenza di interstizi fra un materiale e l’altro creando cosi’ le condizione di cella elettrolitica e condizione di areazione differenziata.

TENSOCORROSIONE • E’ sempre intercristallina. • Leghe ad alto contenuto di magnesio e leghe del tipo Al. Zn. Mg (tipo 7020) e Al. Zn. Mg. Cu (tipo 7075) possono essere suscettibili alla corrosione da sforzo. • 4 fattori che causano corrosione da sforzo: - composizione della lega - tempra e microstruttura - sollecitazioni in superficie (50 % del carico di snervamento) - Ambiente corrosivo

CORROSIONE PER FESSURAZIONE • Fessure sottili possono dare luogo a un fenomeno di corrosione intenso e localizzato, dalle fessurazioni puntiformi al deterioramento di tutta la superficie. • Le fessure si possono formare dall’attrito tra metallo e parti solide non metalliche, depositi di povere, sporcizia, sabbia e depositi dovuti alla corrosione ambientale. • E’ una corrosione che si forma dall’acido all’interno delle crepe, piuttosto lenta a causa della continua formazione dell’allumina.

CORROSIONE PER FESSURAZIONE • Particolare forma di fessurazione è quella puntiforme. • E’ localizzata, rigonfiamenti e cavità dai contorni irregolari. • Le fessure si formano quando la superficie non è ancora rivestita dello strato protettivo superficiale e danneggiata non puo’ autoripararsi.

CORROSIONE INTERGRANULARE • Tipo di corrosione che si forma lungo il bordo dei grani e nelle zone limitrofe. • Dipende dalla formazione di cellule sulla superficie dei grani metallici durante la precipitazione degli elementi alliganti che determinano uno stato di instabilità elettrochimica puntuale. • Questo fenomeno è spesso associato a trattamenti termici inadeguati o non corretti. Ad es. la serie 2000 è particolarmente suscettibile, nelle zone povere di Cu, nel caso in cui il trattamento di solubilizzazione non abbia prodotto una struttura omogenea

CORROSIONE PER PITTING • Si tratta di un attacco anodico localizzato attraverso brecce nella pellicola protettiva formando piccoli buchi che sono molto stretti in superficie e che spesso si chiudono con i prodotti della corrosione. • CONSIGLIO: evitare più possibile cloruro e rame in condizioni bagnate o umide.

CORROSIONE ESFOLIANTE • Attacco specifico e mirato che corre parallelamente alla superficie del metallo. • E’ associato a una direzione prevalente della struttura dei grani. • La corrosione esfoliante è il fenomeno più aggressivo per le leghe Al-Mg-Cu e Al-Zn-Mg. Cu.

CARATTERISTICHE DELLA CORROSIONE • Alluminio puro (1 XXX) - resiste meglio alla corrosione rispetto alle leghe. - più puro è meglio resiste alla corrosione. • Alluminio – rame (2 XXX) - il contenuto di rame le rende più inclini alla corrosione di superficie rispetto ad altri tipi di leghe. • Alluminio – Manganese (3 XXX) - resistono molto bene alla corrosione atmosferica e sono tipicamente utilizzate nel rivestimento di muri e tetti in edifici. • Alluminio – Silicio (4 XXX) - sono usate raramente nei prodotti laminati. Quando ottenute dall’alluminio puro e dal Si senza aggiunta di Cu, Fe, Mn hanno una buona resistenza alla corrosione.

COMPATIBILITA’ ALIMENTARE DELL’ALLUMINIO • L’alluminio è un metallo “inerte” nei confronti dell’ambiente e delle sostanze con le quali entra in contatto. • Tale inerzia ha un doppio valore: - il metallo inerte non subisce fenomeni di degrado. - le sostanze contenute, non interagendo, non subiscono alterazioni dovute alla sua presenza. • Particolare importanza nel caso di sostanze alimentari che devono preservare le caratteristiche organolettiche (aromi sapori, colori).

COMPATIBILITA’ ALIMENTARE DELL’ALLUMINIO • Come già detto, l’alluminio ha una zona di neutralità per p. H da 3 a 8. • Quando viene meno la protezione del film d’ossido e il metallo fresco viene “aggredito” dall’ambiente si ha un fenomeno corrosivo che porta alla formazione di Sali e ossidi incoerenti. • Questi prodotti hanno una elevata solubilità nell’agente aggredente e scarsa adesione al substrato. Pertanto si staccano e scoprono ulteriore superficie determinano un processo “ autocatalitico”. • L’alluminio non protetto dal suo ossido rende il metallo “anodico” cioè corrodibile nei confronti di quasi tutti gli altri metalli.

COMPATIBILITA’ ALIMENTARE DELL’ALLUMINIO • Esistono sostanze dette “inibitori” che riducono o rallentano i fenomeni aggressivi. • Ambienti potenzialmente pericolosi nell’industria alimentare puo’ essere svolto da zuccheri e grassi; • Un inibitore di grande efficacia è il silicato di sodio. • Temperatura, tempo di contatto, umidità possono condizionare l’efficacia dell’inibizione.

FORME DI CORROSIONE A CONTATTO CON PRODOTTI CHIMICI ED ALIMENTARI • Possono essere: - corrosione uniforme - corrosione crateriforme o pitting - corrosione esfoliante

FORME DI CORROSIONE A CONTATTO CON PRODOTTI CHIMICI ED ALIMENTARI • La corrosione uniforme si presenta come un attacco superficiale distribuito regolarmente. • Se esposto in ambiente marino un pannello di alluminio tende a ricoprirsi di una patina biancastra e si rileva un rallentamento dell’attacco corrosivo. • Lo stesso pannello immerso in una base forte, come soda caustica, subisce un attacco uniforme molto più intenso. • L’aumento di temperatura favorisce la corrosione, che si riduce a basse temperature per assumere velocità ridottissime al di sotto degli 0°C.

FORME DI CORROSIONE A CONTATTO CON PRODOTTI CHIMICI ED ALIMENTARI • La corrosione crateriforme o pitting rappresenta un attacco pericoloso e con possibili gravi conseguenze. • Il pitting è rappresentabile con la formazione di piccolissimi e numerosi crateri con sviluppo nel verso dello spessore del metallo. • Il pit può portare alla perforazione

FORME DI CORROSIONE A CONTATTO CON PRODOTTI CHIMICI ED ALIMENTARI • La corrosione esfoliante è determinata dalla presenza di precipitati nel metallo con percorsi preferenziali superficilai e a bordo grano. • Il fenomeno si riduce in leghe che sono in soluzione solida e si presenta più facilmente in leghe con struttura a stato fisico complessi.

TABELLE COMPATIBILITA’ CON PRODOTTI CHIMICOALIMENTARI • LEGENDA - ottima resistenza alla corrosione (++) - buona resistenza alla corrosione (+) - scarsa resistenza alla corrosione (–) - pessima resistenza alla corrosione (- -)

IDROCARBURI E PRODOTTI CHIMICI ALOGENATI • Gli idrocarburi alogenati possono decomporsi dando origine ad acidi che attaccano il film d’ossido distruggendolo. • Possibile lo sviluppo di alogenuri di alluminio • I problemi corrosionistici si manifestano ad elevate temperature quali quelle di ebollizione dei composti chimici. • I problemi si possono manifestare in presenza di umidità, anche in fase di immagazzinamento, se i pezzi sottoposti a sgrassaggio con idrocarburi idrogenati non sono ben asciugati.

IDROCARBURI E PRODOTTI CHIMICI ALOGENATI

COMPOSTI CON ANELLI AROMATICI • I composti aromatici non clorurati non presentano gravi problemi di corrodibilità nei confronti dell’alluminio e delle sue leghe. Fanno eccezione gli acidi aromatici, in particolare il salicilico.

COMPOSTI CON ANELLI AROMATICI

COMPOSTI CON OSSIGENO NEL GRUPPO FUNZIONALE • Gli alcoli e acidi organici possono attaccare le leghe leggere e la loro aggressività è in funzione del tenore di acqua. • Eteri, chetoni, esteri, ed anidridi sono classi di prodotti pressochè inerti.

COMPOSTI CON OSSIGENO NEL GRUPPO FUNZIONALE