A cura di: Ing. Alessandro Berto
Rif.PA. 2017-7215/RER Biennio 2017/2019 Progetto 1 Edizione 1
Modulo: MATERIALI II UF 09
FONDAZIONE ISTITUTO TECNICO SUPERIORE
MECCANICA, MECCATRONICA, MOTORISTICA E PACKAGING Sede di BOLOGNA
“TECNICO SUPERIORE PER L’AUTOMAZIONE E IL PACKAGING”
In collaborazione con:
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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 pH, che determina diverse modalità di attacco:
- ambienti a pH neutro
- ambienti a pH acido o basico.
• A causa della natura anfotera dell’alluminio il film di passività dell’alluminio è solubile a pH 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 pH.
- Se pH compreso tra 4 e 8 lo strato protettivo è stabile - Se pH 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 AlZnMg (tipo 7020) e AlZnMgCu (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 (1XXX)
- resiste meglio alla corrosione rispetto alle leghe.
- più puro è meglio resiste alla corrosione.
• Alluminio – rame (2XXX)
- il contenuto di rame le rende più inclini alla corrosione di superficie rispetto ad altri tipi di leghe.
• Alluminio – Manganese (3XXX)
- resistono molto bene alla corrosione atmosferica e sono
tipicamente utilizzate nel rivestimento di muri e tetti in edifici.
• Alluminio – Silicio (4XXX)
- 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 pH 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.
