Processi di corrosione

Il decadimento che i materiali metallici subiscono a contatto con vari ambienti, a causa del passaggio dei loro elementi costitutivi allo stato di combinazione con sostanze ambientali, prende il nome di corrosione. Questo processo è detto anti-metallurgia proprio perché tende a riportare i materiali metallici al loro stato naturale. Lo stato naturale è rappresentato dalla combinazione degli elementi del metallo con altri elementi, in particolare con l’ossigeno, dal quale si ricava il materiale metallico attraverso la somministrazione di energia che poi è ceduta nuovamente all’ambiente attraverso il processo corrosivo (Figura 1).

Processi di Corrosione

Fig 1 – Ciclo corrosivo

La corrosione coinvolge in particolare il settore energetico, dei trasporti, il settore chimico, alimentare, petrolifero e meccanico. I danni provocati da questo fenomeno sono enormi perché si tiene conto del valore intrinseco dei metalli corrosi, dei costi per il loro rimpiazzo, e dei costi per prevenire il processo distruttivo, in parole povere dei costi diretti. I costi indiretti riguardano quelli derivanti dalla riduzione della vita utile del metallo, dalla perdita di prodotti, dall’inquinamento, dal fermo produzione, da cedimenti improvvisi o scoppi. Questi ultimi costi sono difficili da prevedere e molto spesso superano i costi diretti. La corrosione non vuol dire sempre e solo danni. Esiste una corrosione costruttiva, come per esempio l’attacco corrosivo che si effettua sui metalli per evidenziare la sua microstruttura, per rendere rugosa oppure lucida la superficie, per ricoprirla con strati protettivi, per produrre matrici di rilievo, per effettuare asportazioni selettive di materiale, per sviluppare idrogeno oppure per creare decorazioni artistiche (Figura 2).

Processi di Corrosione

La ruggine come immagine di bellezza

Processi di Corrosione

Ossidazione del titanio

Figura 2 Processi di corrosione artistica

La corrosione dei materiali metallici può essere di due tipi: a umido o a secco. Si ha corrosione a umido quando il materiale metallico è a contatto con un ambiente contenente acqua ; corrosione a secco quando l’ambiente è invece costituito da atmosfere gassose a elevata temperatura. Ci sono altri ambienti, quali i sali o metalli fusi o le soluzioni non acquose, la cui azione aggressiva non può rientrare distintamente in una delle due classi: in questi casi i fenomeni corrosivi possono assumere aspetti caratteristici di entrambe le forme di corrosione. La distinzione delle tipologie di corrosione riguarda anche il meccanismo che governa il fenomeno. Nella corrosione a umido, il meccanismo è di tipo elettrochimico, in cui il processo di corrosione è il prodotto di un processo anodico di dissoluzione del materiale metallico (con liberazione di elettroni) e di un processo catodico in cui una specie chimica presente nell’ambiente consuma gli elettroni che cede il metallo. Quindi la corrosine a umido può essere descritta attraverso le leggi della termodinamica e della cinetica elettrochimica. Nella corrosione a secco invece il meccanismo è di tipo chimico. Questo fenomeno è descritto attraverso le leggi della termodinamica e della cinetica di reazioni eterogenee. Considerando lo stadio relativo all’accrescimento di strati di ossido sulla superficie metallica come un meccanismo di tipo elettrochimico, la cinetica del processo risulta molto complicata perché è legata da diversi fattori:

  • Aderenza e grado di compattezza del film di ossido
  • Porosità
  • Tipo di conduzione (ionico o elettronico) e valore di conducibilità.

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