LA CORROSIONE DEI METALLI

1. LA CORROSIONE DEI METALLI

2. LA CORROSIONE E’ UN FENOMENO DI NATURA CHIMICO – FISICA CHE PROVOCA IL GRADUALE DETERIORAMENTO DI UN METALLO PER EFFETTO DI AGENTI ESTERNI. CORROSIONE CHIMICA CORROSIONE ELETTROCHIMICA

3. CORROSIONE CHIMICA Avviene per opera di agenti atmosferici ( ossigeno, umidità, anidride carbonica, anidride solforosa ed altri prodotti di scarico liquidi o gassosi di provenienza industriale) e consiste nella trasformazione dei metalli in ossidi. Lo strato di ossido che si forma sulla superficie del metallo può essere di due nature diverse: squamoso e poco compatto ( ad esempio, la ruggine formata sul ferro dall’ossigeno e dall’unidità dell’aria): la corrosione continua la sua azione sullo strato sottostante fino a degradare completamente il metallo; aderisce fortemente ed in modo uniforme al metallo, costituendo così una protezione contro l’ulteriore corrosione  fenomeno della PASSIVAZIONE (particolarmente manifestato da alluminio e cromo).

4. Altro tipo di corrosione chimica è quella che avviene per opera di • reattivi chimici corrosivi ( liquidi di acidi, soda, cloro…). • Alcuni materiali hanno un’eccezionale resistenza ai reattivi • chimici corrosivi: il tantalio, ad esempio, è praticamente l’unico • metallo che resiste all’acido cloridrico concentrato, mentre la • resina plastica Teflon è praticamente inerte, come il vetro.

5. CORROSIONE ELETTROCHIMICA • Avviene quando due metalli diversi a contatto tra loro sono • immersi in un liquido salino; si forma allora una vera e propria • pila con corrosione del metallo meno nobile. • Un caso molto frequente avviene nelle parti metalliche poste • dentro terreni umidi.

6. ESEMPIO DI PILA METALLI NOBILI E MENO NOBILI

7. La corrosione elettrochimica può presentarsi in diversi casi: • per contatto diretto dei metalli; • per corrente galvanica; • in presenza di correnti vaganti. Tutti questi casi sono riconducibili al seguente schema: • la parte anodica si corrode; • la parte catodica è costituita da una zona metallica non soggetta a corrosione; • la parte elettrolitica è costituita da un mezzo umido di contatto tra le due zone metalliche. La corrente della parte anodica è accompagnata da un passaggio di corrente nell’elettrolita, diretta dall’anodo verso il catodo.

8. CORROSIONE ELETTROCHIMICA PER CONTATTO DIRETTO Oltre i due metalli, è necessaria la presenza di un’atmosfera umida. Ad esempio, si consideri il caso di una vite di acciaio fissata su una lastra di rame e viceversa, una vite di rame su nìuna lastra di acciaio. RUGGINE Fe Cu Aria umida Aria umida Cu Fe

9. Nel primo caso (vite di acciaio fissata su una lastra di rame) si osserva una rapida ed accelerata corrosione dell’acciaio: si verifica una circolazione di elettroni dal ferro al rame all’ossigeno (corrente galvanica), per cui il ferro si trasforma in ruggine ( miscela di ossidi ed idrossidi di ferro, inconsistente e sfaldabile). La presenza del rame causa una notevole accelerazione della degradazione dell’acciaio, che in sua assenza avverrebbe più lentamente. Nella velocità di corrosione hanno enorme importanza anche le reciproche superfici dei metalli: nel caso di vite di ferro su lastra di rame si osserva una corrosione molto rapida, poiché l’estesa superficie di rame richiama elettroni da una singola vite di acciaio, amplificando il danno; il caso di vite di rame su superficie di acciaio, invece, è molto meno dannoso poiché la vite di rame richiama elettroni da una estesa superficie di acciaio, distribuendo la sua azione in modo uniforme, rallentando così la corrosione.

12. CORROSIONE ELETTROCHIMICA PER GENERAZIONE DI CORRENTI GALVANICHE Avviene tra strutture di metalli diversi interrate a una certa distanza. In questo caso, si forma una gigantesca pila i cui elettrodi sono le strutture metalliche ed il circuito elettrico viene chiuso dagli elettroliti presenti nel terreno. Non essendo i metalli a contatto diretto, si genera una circolazione di corrente ( corrente galvanica) tra anodo e catodo a carico degli ioni presenti nel terreno o per accidentale contatto elettrico tra le strutture.

13. CORROSIONE ELETTROCHIMICA PER CORRENTI VAGANTI E’ di estrema importanza in prossimità di impianti tramviari e ferroviari. Le rotaie su cui viaggiano i mezzi hanno anche il compito di riportare la corrente alimentata verso la cabina di alimentazione. In teoria, tutta la corrente erogata dovrebbe percorrere le rotaie, ma possono esservi interruzioni nell’isolamento verso il terreno per cui una parte attraversa lo stesso terreno e penetra nelle strutture metalliche presenti ( acquedotti, serbatoi, tubazioni di gas…) che sono conduttori migliori rispetto al suolo e divengono aree anodiche, quindi soggette ad una rapida corrosione.

14. Metodi di protezione dalla corrosione • Impiego di leghe speciali più resistenti all’attacco corrosivo ( come l’acciaio inossidabile contenente Molibdeno) • “Passivazione” del metallo: viene fatto formare sulla sua superficie uno strato di ossido fortemente aderente che protegge il resto del materiale dall’ulteriore ossidazione (l’ossigeno dell’aria, infatti, non riesce a penetrare attraverso lo strato superficiale). Un classico esempio è quello del cromo che ha un’elevata attitudine alla passivazione, per cui anche un’accidentale abrasione della sua superficie provoca l’immediata autoriparazione del metallo. Lo stesso effetto è visibile sui tubi delle grondaie in rame: inizialmente sono di colore rosso brillante, ma in poco tempo si ricoprono di una patina scura di ossidi e solfuri, che protegge il rame sottostante dall’ulteriore ossidazione.

15. Rivestimenti metallici: alcuni metalli possono essere protetti dalla corrosione ricoprendo la loro superficie con altri metalli più (MENO NOBILI) o meno sensibili ( PIU’ NOBILI) alla corrosione rispetto al ferro contenuto nell’acciaio. Se il rivestimento è di Sn, Ni o Cu (metalli più nobili del ferro), l’acciaio è protetto dal metallo meno ossidabile e tale protezione è valida finché non si scalfisce il rivestimento (in tal caso si genera una situazione di rapida corrosione per contatto che porta alla degradazione dell’acciaio sottostante il rivestimento). Se, invece, il rivestimento è di Cr o Zn (metalli meno nobili del ferro), la protezione dell’acciaio è assicurata anche nel caso di abrasioni del rivestimento superficiale; infatti, si instaura sempre una corrosione per contatto, ma a farne le spese sono i metalli di protezione superficiali che sono più ossidabili rispetto al ferro.

16. Rivestimenti non metallici: consistono in vernici, materiali polimerici o smalti con i quali viene realizzata una sottile copertura del mrtallo. Tali protezioni sono valide sia per la corrosione chimica sia per quella elettrochimica, almeno fino a quando il rivestimento non subisce lesioni. • PROTEZIONE CATODICA: impiegato nei casi di corrosione elettrolitica, evita l’ossidazione del metallo fornendogli per altra via gli elettroni che perde nel corso dell’ossidazione. Tali elettroni possono essere forniti da un generatore di corrente o da un altro elemento metallico che funge da “anodo sacrificale”, perché è destinato a sacrificare i suoi elettroni al posto del metallo da proteggere ANODOSACRIFICALE