passivazione senza cromo

tecnologie pulite
LA PASSIVAZIONE
DELL’ALLUMINIO CON
CROMO TRIVALENTE
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ANNO XIV – N.54 – MAGGIO 2008
tecnologie pulite
Riportiamo una breve sintesi di una relazione presentata da
SurTec International alla fiera Coating 2005 di Indianapolis, USA
rando confronti tra il nuovo processo a base di cromo III,
quello convenzionale a base di cromo VI ed alcuni processi esenti cromo (a base di zirconati, titanati, permanganati, etc.)
INTRODUZIONE
La passivazione (o conversione) dell’alluminio è un processo che si rende necessario come pretrattamento e come
preparazione ad altri trattamenti quali la verniciatura e l’anodizzazione.
Compito della passivazione è proteggere la superficie metallica dalla corrosione.
Tradizionalmente, questa operazione veniva quasi sempre
effettuata con prodotti contenenti cromo esavalente (cromo
VI), la cui tossicità e cancerogenicità è ben documentata
ed oggetto di normative e restrizioni in tutto il mondo.
La ricerca di alternative a questa sostanza è in atto da
decenni e se la tecnologia dei rivestimenti di conversione
esenti da cromo VI è stata universalmente accettata per
quanto riguarda lo zinco e le sue leghe, tuttavia essa non
è risultata essere applicabile con successo sull’alluminio.
Recentemente però è stato testato un nuovo processo totalmente esente da cromo VI, basato sull’impiego di basse
quantità di cromo III (non pericoloso per l’ambiente e non
dannoso per la salute degli esseri umani), di cui la relazione in oggetto riporta i risultati.
Le valutazioni dei test si sono incentrate sulle applicazioni
di pretrattamento, di veniciatura e di anodizzazione, ope-
TEST DI PRETRATTAMENTO
I test in questione hanno comportato la verifica della resistenza alla corrosione, mediante nebbia salina, di campioni di Al 20224-T3 e Al 2219-T87 grezzi, trattati solo
con i rivestimenti di conversione dei diversi processi menzionati.
Tabella 1 - Lega Al 2024-T3 - Classificazione dopo il test della nebbia salina
Processo
24 h
48 h
168 h
336 h
Cromo VI
10
10
10
10
Zirconato
9
8
3
-
Permanganato + sigillante
9
8
2
-
Cromo III
10
10
10
10
Tabella 2 - Lega Al 2219-T87 - Classificazione dopo il test della nebbia salina
Processo
24 h
48 h
168 h
336 h
Cromo VI
10
10
5,4
5
Zirconato
0
-
-
-
Permanganato + sigillante
9
8
0
-
Cromo III
10
10
9
9
METAL CLEANING & FINISHING
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Tabella 3 - Lega Al 2024-T3 Punteggio complessivo per test di corrosione filiforme
Processo
Punteggio complessivo
Cromo VI
39,2
Zirconato
31,5
Silossano / zirconato
18,5
Acidi organici / solventi
26,3
Permanganato + sigillante
29,3
Pirrolidone / solventi
31,8
Cromo III
71,9
da 0 a 120: il punteggio ottimale è 120.
In Tabella 3 vengono riportati i risultati delle prove.
Come si può vedere, il processo con cromo III ha fornito
prestazioni migliori del processo al cromo VI e di quelli esenti
cromo, candidandosi come valida alternativa anche per
l’alluminio.
Il processo con cromo III soddisfa la direttiva RoHS.
I test prevedono una classificazione da 1 a 10, dove il valore
più alto indica una superficie non intaccata dal processo
corrosivo. I risultati per le due leghe di alluminio sono riportati in Tabella 1 e Tabella 2.
Come si può notare dai risultati, nel caso della lega Al
2219 il processo con cromo III ha fornito risultati migliori
anche rispetto al processo convenzionale con cromo VI.
TEST DI VERNICIATURA
Molte applicazioni di finitura dell’alluminio richiedono
l’applicazione di primer, vernici, smalti, ecc.; la passivazione
della superficie metallica deve pertanto fornire sia una
buona adesione per questi rivestimenti, sia una buona protezione dalla corrosione, che si può produrre per scalfitura
o danneggiamento superficiale.
I test effettuati sono consistiti, dopo quadrettatura della superficie verniciata dei vari campioni, nelle seguenti prove: adesione (stato secco e bagnato); nebbia salina; nebbia di SO2;
test ciclico GM9540 per 120 cicli; esposizione in ambiente
marino per 4-8-12 mesi; corrosione filiforme.
Di tutti, il test sulla corrosione filiforme è il più significativo, in quanto mette in chiara evidenza le prestazioni tecniche dei processi testati. Esso consta nell’esposizione iniziale di un’ora ai fumi di HCl e, successivamente, a 1000
ore di esposizione, a 40°C e 80% di umidità relativa, dei
campioni passivati e verniciati (con diversi tipi di primer
e vernici, all’acqua e a solvente), ciascuno dei quali scalfiti
in superficie con una incisione a X.
Il processo corrosivo indotto dall’esposizione alle condizioni
ambientali del test, tende ad estendersi sotto lo strato di
vernice in forma di filamenti che diffondono poi fino ad
intaccare la superficie metallica.
L’entità della corrosione viene misurata rimuovendo la vernice dal campione ed esaminando i filamenti con una
sagoma campione. La prestazione viene valutata su una scala
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