Trattamento della superficie del metallo per esterno

Qual è il trattamento superficiale più adatto per i prodotti in acciaio in ambiente esterno?

Prima di saltare a una conclusione, diamo prima un'occhiata al meccanismo di corrosione nell'acciaio. La corrosione dell'acciaio è principalmente causata dalla formazione di coppie di elettrodi elettrochimici locali (chiamate anche coppia anodo-catodo) sulla superficie dell'acciaio. Gli ioni metallici positivi vengono disciolti dall'anodo alla soluzione e producono elettroni negativi nel reticolo metallico, che migrano nel metallo verso il catodo. Nel catodo, gli elettroni vengono consumati in reazioni catodiche multiple. Nelle soluzioni acide si produce idrogeno gassoso, mentre nelle soluzioni a pH neutro la riduzione dell'ossigeno produce ioni idrossido. L'elettrolita elettricamente conduttivo tra l'anodo e il catodo chiude il circuito. I siti dell'anodo e del catodo possono essere uno accanto all'altro, determinando la formazione di una corrosione uniforme o separati l'uno dall'altro con conseguente corrosione localizzata. Il sito dell'anodo è il sito meno nobile della superficie dell'acciaio o un sito con una maggiore energia superficiale. Nella maggior parte dei casi, la corrosione dell'acciaio è un processo elettrochimico che richiede la presenza simultanea di umidità e ossigeno. In assenza di entrambi, la corrosione non si verifica. In sostanza, il ferro nell'acciaio viene ossidato per produrre ruggine, che occupa circa 6 volte il volume del materiale originale consumato nel processo.
In generale, ci sono pochi tipi tipici di corrosione come la corrosione bimetallica, la corrosione per vaiolatura e la corrosione interstiziale.
La velocità di avanzamento del processo di corrosione dipende da una serie di fattori relativi al 'microclima' immediatamente circostante la struttura, principalmente il tempo di umidità e il livello di inquinamento atmosferico. A causa delle variazioni degli ambienti atmosferici, i dati sulla velocità di corrosione non possono essere generalizzati. Tuttavia, gli ambienti possono essere classificati in modo ampio e i corrispondenti tassi di corrosione dell'acciaio misurati forniscono un'utile indicazione dei probabili tassi di corrosione specificati da BS EN ISO 12944-2 e BS EN ISO 9223.

Come molti sanno, uno dei metodi di protezione dalla corrosione più popolari èla pitturae questo rivestimento spesso impedirà agli ioni di entrare nella superficie dell'acciaio, riducendo così la formazione di coppie locali. Le vernici epossidiche forniscono un esempio di un tipo di vernice basato sull'impermeabilità. Le vernici protettive contro la corrosione utilizzate contro lo stress atmosferico utilizzano pigmenti protettivi contro la corrosione, che ritardano la dissoluzione degli ioni di acciaio dai siti degli anodi. Vari fosfati e borati, ad esempio, vengono utilizzati come pigmenti di protezione dalla corrosione che, insieme all'acqua che entra nel rivestimento, formano strati protettivi nei siti dell'anodo. La vernice protegge catodicamente la superficie dell'acciaio, quando contiene una quantità sufficiente di polvere di zinco. Le particelle di zinco nel rivestimento sono in contatto elettricamente conduttivo con il substrato di acciaio e, come metalli elettronegativi, sono anodi sacrificali che inibiscono la corrosione dell'acciaio.
In breve, la corrosione della superficie in acciaio da proteggere può essere inibita o ritardata applicando di seguito diverse vernici:
√ vernice anticorrosione contenente pigmenti anticorrosivi, che passiva la reazione anodica e/o catodica
√  un rivestimento, che genera una resistenza sufficiente contro una corrente ionica
√  un primer che fornisce protezione catodica

Il vantaggio principale della vernice è che funziona meglio con acciaio di calibro molto sottile o struttura in acciaio molto grande che non può essere zincata a caldo. Per la ragione molto semplice, l'acciaio di spessore sottile si deformerà sotto il calore del processo di zincatura a caldo ed è spesso verniciato o verniciato a polvere. Ovviamente, la combinazione di acciaio a spessore sottile e vernice per la resistenza alla corrosione porterà a una vita utile più breve; tuttavia, fornisce un vantaggio in termini di riduzione dei costi grazie al risparmio di peso. La vernice nelle sue varie forme è semplicemente un rivestimento e non fa altro che aderire all'acciaio sottostante come ci si aspetterebbe da sostanze come la resina epossidica o l'acrilico che non possono legarsi con l'acciaio. Di conseguenza, è molto più facile ottenere una finitura uniforme che non sia correlata all'acciaio sottostante e questo rivestimento normalmente può durare tra 5-10 anni in condizioni esterne. Pertanto, la verniciatura significa anche costi di manutenzione piuttosto elevati.
C'è qualche opzione migliore della pittura? Oggi ci sono molte opzioni sul mercato, spesso descritte come "paragonabili alla zincatura a caldo" o "meglio della zincatura a caldo". Nella maggior parte dei casi tali conclusioni si basano su prove di corrosione accelerata in nebbia salina, che danno risultati non rilevanti quando si tratta di una normale esposizione all'esterno. L'acciaio zincato è stato utilizzato per centinaia di anni in molte applicazioni diverse, quindi ci sono risultati davvero affidabili che dimostrano che funziona davvero.Zincatura a caldoè uno dei metodi più efficaci per proteggere dalla corrosione. Il metodo si traduce in un prodotto quasi esente da manutenzione durante l'intera vita. Già nel 1741, il chimico francese Melouin scoprì che lo zinco può proteggere l'acciaio dalla corrosione. Tuttavia, ci volle fino al 1837 prima che il metodo iniziasse ad essere utilizzato. Fu l'ingegnere Sorel a brevettare un metodo per utilizzare il cloruro di ammonio come flusso. La zincatura a caldo è il metodo che conferisce ai vostri prodotti la massima protezione contro la corrosione con un basso impatto ambientale, e quindi è uno dei metodi più efficaci per la protezione dalla corrosione. Lo zinco è un metallo di base rispetto all'acciaio e quindi piccoli danni nel rivestimento di zinco saranno protetti catodicamente e quindi non dovranno essere riparati.
La tabella del consumo di zinco di seguito mostra come l'acciaio zincato può durare in vari ambienti.

La zincatura a caldo (HDG) è molto più di un rivestimento. Il processo crea una reazione chimica che lega lo zinco e l'acciaio insieme al punto in cui gli elettroni vengono spostati dallo zinco all'acciaio come parte del processo di protezione. Poiché c'è una reazione chimica, è più difficile ottenere lo stesso livello di cosmetici della vernice, ma fornisce un livello di protezione di gran lunga superiore. HDG non è uno strato di rivestimento, ma in realtà 4 strati di rivestimento con diverse proprietà e diverse combinazioni di zinco e acciaio. Lo strato superiore è Zn al 100% con un cablaggio 70 DPN. Ogni strato più vicino all'acciaio di base ha un livello di durezza crescente fino allo strato Gamma che è del 75% Zn, 25% Fe e ha una durezza di 250 DPN, che è più dura dell'acciaio di base che ha una durezza di 159 DPN. Un aspetto protettivo dell'HDG che non può essere replicato con un semplice rivestimento come la vernice è la protezione catodica dello zinco. L'acqua salata funge da elettrolita tra lo zinco e l'acciaio in un circuito elettrochimico con lo zinco che funge da anodo e l'acciaio da catodo. Di conseguenza, l'acciaio è protetto dalla corrosione fino a quando lo zinco non è completamente consumato. Ciò significa che anche l'acciaio esposto sarà protetto dalla corrosione dallo zinco attorno all'acciaio, ed è per questo che la zincatura a caldo è sempre considerata la soluzione migliore per la protezione dalla corrosione dell'acciaio. Secondo il grafico sopra, puoi vedere che la pesante struttura in acciaio con il corretto livello di silicio e fosforo può sopravvivere per quasi 50 anni nell'ambiente più corrosivo. Oltre alla zincatura a caldo, ci sono altri due tipi di processi relativi al rivestimento di zinco comegalvanicae la spruzzatura di zinco, e tutti questi trattamenti di rivestimento di zinco hanno i loro pro e contro. Si prega la tabella di confronto qui sotto.

Per anni, la protezione dell'acciaio dalla corrosione ha comportato in genere l'uso della zincatura a caldo o un qualche tipo di sistema di verniciatura. Tuttavia, sempre più specialisti utilizzano una combinazione di entrambi i metodi di protezione in quello che viene comunemente chiamato arivestimento duplex, ed è semplicemente acciaio verniciato o verniciato a polvere che è stato zincato a caldo dopo la fabbricazione. Quando la vernice e l'acciaio zincato vengono utilizzati insieme, il controllo della corrosione fornito è superiore a entrambi i sistemi utilizzati da soli. Il rivestimento zincato protegge l'acciaio di base, fornendo protezione catodica e barriera. Inoltre, il rivestimento galvanizzato impedisce lo sviluppo di ossido di ferro sotto il film, la cui pressione verso l'esterno può causare la formazione di bolle e sbucciature della vernice. La vernice, a sua volta, fornisce una protezione barriera al rivestimento zincato. La vernice rallenta la velocità di consumo dello zinco, prolungando notevolmente la vita dell'acciaio zincato. In cambio, una volta che la vernice è stata danneggiata o danneggiata, lo zinco è disponibile per fornire protezione catodica e barriera in modo che la ruggine non cresca e la vernice non si stacchi. Con questo effetto sinergico, è tipico che un sistema duplex fornisca una protezione dalla corrosione da 1,5 a 2,5 volte maggiore rispetto alla somma delle durate di zinco e vernice utilizzate singolarmente. Ad esempio, se si prevede che il rivestimento zincato duri 40 anni e il sistema di verniciatura dovrebbe durare 10 anni, la zincatura e la vernice insieme dovrebbero durare 75 anni senza manutenzione o, in modo prudente, 1,5 volte la somma di entrambi i sistemi.
Pertanto, il rivestimento duplex, verniciato o verniciato a polvere in acciaio zincato, è un metodo altamente efficace e di facile applicazione per migliorare notevolmente la durata di servizio di praticamente qualsiasi progetto. Naturalmente, questo rivestimento è la soluzione anticorrosione più costosa rispetto alle opzioni di rivestimento singolo come HDG, verniciatura a polvere o verniciatura. Grazie alle sue prestazioni anticorrosione superiori, è ampiamente utilizzato nei seguenti settori.
√ Allevamento ittico
√ Edilizia e costruzioni
√ Automobilistico
√ Aviazione
√ Chimico
√ Al largo