I metalli sono ampiamente utilizzati in molti settori. I progettisti di prodotti utilizzano spesso metalli resistenti alla corrosione in varie applicazioni, dalle parti aerospaziali, alla ferramenta marina, agli strumenti musicali, dagli scambiatori di calore ai componenti strutturali.
Sebbene questi metalli abbiano un'eccellente resistenza termica e strutturale, la loro resistenza alla corrosione può variare.
Pertanto, è essenziale utilizzare i metalli con la migliore resistenza alla corrosione per le esigenze specifiche.
Questo articolo illustra alcuni comuni metalli resistenti alla corrosione.
Cosa sono i metalli resistenti alla corrosione?
I metalli resistenti alla corrosione sono materiali che presentano una forte resistenza alla degradazione chimica causata da umidità, ossigeno o altre sostanze. Non arrugginiscono.
Questi metalli (come l'acciaio inossidabile, l'alluminio, il titanio e alcune leghe) formano strati protettivi di ossido o passivazione sulle loro superfici per prevenire la degradazione.
Questa caratteristica li rende ideali per l'uso in ambienti difficili come quelli marini, di lavorazione chimica e di costruzione all'aperto, dove la durata e la longevità sono fondamentali.
Metalli comuni resistenti alla corrosione
Esistono molti tipi di metalli resistenti alla corrosione, ognuno con proprietà e usi unici.
Alluminio
L'alluminio è un metallo standard utilizzato in molte applicazioni. Ha un'eccellente resistenza alla corrosione grazie allo strato di ossido passivante che si forma sulla sua superficie.
Le leghe di alluminio 1xxx, 3xxx e 5xxx presentano la maggiore resistenza alla corrosione, anche se la maggior parte delle leghe di alluminio di questa serie offre un'elevata resistenza chimica.
Serie 1xxx: Questa serie contiene alluminio puro fino a 99% e offre un'eccellente resistenza alla corrosione nelle applicazioni tipiche.
Serie 3xxx: Questa serie utilizza il manganese come elemento di lega principale, il che rende la sua resistenza alla corrosione inferiore a quella dell'alluminio 1xxx. Tuttavia, è altamente duttile e adatta alle applicazioni di formatura a freddo che richiedono resistenza alla corrosione.
Serie 5xxx: Questa serie ha un elevato contenuto di manganese, che garantisce una resistenza alla corrosione simile a quella dell'alluminio 3xxx.
Serie 6xxx: Questa serie è in grado di garantire un equilibrio tra resistenza alla corrosione, forza e lavorabilità, rendendola popolare per le applicazioni strutturali.
Leghe per alte temperature
Si tratta di metalli ad alte prestazioni appositamente progettati per offrire un'eccellente resistenza alla corrosione e proprietà meccaniche ad alte temperature. Queste leghe sono utilizzate nelle applicazioni energetiche e aerospaziali.
Leghe per alte temperature a base di cobalto: Hanno un'eccellente resistenza alla corrosione termica, con un punto di fusione più elevato rispetto ad altre leghe per alte temperature.
Leghe per alte temperature a base di nichel: Sono le leghe per alte temperature più comunemente utilizzate perché di solito sono più economiche di quelle a base di cobalto. Offrono un'elevata resistenza e un'eccellente resistenza alla corrosione.
Leghe per alte temperature a base di ferro: Queste leghe hanno un'elevata resistenza alla corrosione e alla forza a temperatura ambiente. Sono più convenienti rispetto alle leghe a base di nichel e cobalto.
Rame e leghe di rame
Il rame puro e le sue leghe sono noti per la loro resistenza alla corrosione. Le leghe di rame più comuni sono il bronzo (rame e stagno) e l'ottone (rame e zinco).
Ottone:
L'ottone è una lega a base di rame con zinco come elemento principale, talvolta con piccole quantità di piombo, ferro o alluminio.
L'ottone ha una buona resistenza alla corrosione nella maggior parte degli ambienti atmosferici.
Il rame reagisce con l'ossigeno dell'aria formando un sottile strato protettivo di ossido di rame, che rallenta l'ulteriore ossidazione. Lo zinco presente nell'ottone contribuisce a migliorarne la resistenza alla corrosione formando un denso strato di sale di zinco che protegge il metallo.
Bronzo:
Il bronzo è principalmente una lega di rame e stagno e presenta una buona resistenza alla corrosione.
Lo stagno presente nel bronzo contribuisce a formare una lega stabile con il rame, migliorando la resistenza alla corrosione. All'aria, all'acqua dolce e all'acqua di mare, il bronzo forma un denso strato di passivazione che impedisce l'ulteriore corrosione, proteggendo il metallo all'interno.
Alcuni antichi manufatti in bronzo in Cina, sepolti da migliaia di anni, sono ancora ben conservati, a dimostrazione dell'eccellente resistenza alla corrosione del bronzo.
Acciaio inox
L'acciaio inossidabile è un metallo comunemente utilizzato per la resistenza alla corrosione. Gli elementi della sua lega determinano il suo livello di resistenza alla corrosione.
L'acciaio inox ha un'eccellente resistenza alla corrosione, che lo rende adatto ad ambienti con temperature elevate e sostanze chimiche corrosive.
Il cromo presente nell'acciaio inossidabile forma uno strato passivo protettivo di ossido di cromo che ne impedisce la degradazione.
I produttori utilizzano diverse leghe di acciaio inossidabile in settori come quello alimentare, chimico, automobilistico, farmaceutico ed edile. Queste leghe sono classificate in base alla loro microstruttura in tre tipi principali:
Acciaio inossidabile austenitico:
Queste leghe sono tipicamente acciai inossidabili della serie 300. I gradi più comuni includono l'acciaio inossidabile 304 e 316.
L'acciaio inossidabile austenitico contiene solitamente 18% di cromo e 8% di nichel, oltre a piccole quantità di manganese e azoto. Queste leghe sono tra i metalli più resistenti alla corrosione.
Acciaio inossidabile ferritico:
Gli acciai inossidabili ferritici appartengono alla serie 400.
Queste leghe contengono solitamente circa 27% di cromo, che ne migliora la durata. Hanno un contenuto di carbonio inferiore, che le rende più duttili.
Un esempio tipico è l'acciaio inossidabile 430A.
Acciaio inossidabile martensitico:
Si tratta di leghe della serie 400, come l'acciaio inossidabile 420A. Contengono cromo 18%, un maggior contenuto di carbonio e assenza di nichel.
L'acciaio inossidabile martensitico è più duro di altri metalli resistenti alla corrosione, ma è meno resistente alla corrosione rispetto agli acciai della serie 300.
Titanio
Il titanio è ampiamente utilizzato nell'industria aerospaziale grazie al suo eccellente rapporto resistenza/peso. Ha anche un'eccezionale resistenza alla corrosione, che lo rende utile nelle applicazioni industriali.
Come altri metalli resistenti alla corrosione, il titanio forma uno strato di ossido di passivazione sulla sua superficie, che è la chiave della sua resistenza alla corrosione.
Tuttavia, se lo strato di ossido è danneggiato, si riforma rapidamente in presenza di umidità e ossigeno.
Grazie alla sua eccellente resistenza, il titanio è comunemente utilizzato in applicazioni come l'industria dei cloro-alcali, dove resiste alle soluzioni di cloro.
L'acciaio zincato è un metallo con proprietà antiruggine. Ha un rivestimento di zinco che previene la ruggine e l'ulteriore ossidazione. Questo strato di zinco impedisce all'ossigeno e all'acqua di raggiungere l'acciaio sottostante.
L'acciaio al carbonio zincato offre un'eccellente resistenza alla corrosione, un aspetto estetico e un'elevata riciclabilità.
I produttori utilizzano l'acciaio zincato nelle parti di automobili, nei componenti di edifici e in molte altre applicazioni che richiedono un'elevata resistenza alla corrosione.
Metodi per migliorare la resistenza alla corrosione dei metalli
Se un metallo è in grado di resistere agli effetti negativi di ambienti difficili, è considerato resistente alla corrosione. I produttori e i progettisti di prodotti seguono spesso procedure specifiche per migliorare la resistenza alla corrosione di un metallo, poiché alcuni metalli sono più resistenti di altri. Ecco alcuni metodi standard:
Anodizzazione
Questo metodo elettrochimico forma uno strato di ossido controllabile su metalli come il titanio e l'alluminio.
L'alluminio anodizzato migliora la resistenza alla corrosione e può essere colorato a fini estetici.
Lucidatura delle superfici
La lucidatura della superficie di un metallo aiuta a rimuovere i difetti, creando una superficie più liscia e riducendo l'ulteriore corrosione.
La lucidatura della superficie migliora la resistenza alla corrosione e l'aspetto.
Verniciatura a spruzzo
La verniciatura a spruzzo crea un rivestimento protettivo sulla superficie metallica. Questo strato funge da barriera per impedire agli elementi corrosivi e all'umidità di raggiungere il metallo.
Una preparazione adeguata della superficie e la scelta della vernice o del rivestimento giusto sono essenziali per ottenere risultati ottimali.
Galvanotecnica
L'elettrodeposizione è un processo elettrochimico in cui un metallo viene depositato su un altro per migliorarne la superficie. Lo strato placcato forma una barriera protettiva, migliorando la resistenza alla corrosione.
I metalli più comuni utilizzati per la galvanoplastica sono il nichel, il cromo e lo zinco.
