Riassunto esame Scienza e tecnologia dei materiali, Prof. Borgioli Francesca, libro consigliato Materiali per il design, Barbara del Curto

Corrosione e protezione dei materiali metallici

La corrosione dei metalli tende a riportare questi materiali allo stato in cui si trovano in natura in combinazione con l’ossigeno, dal quale sono estratti nei processi metallurgici mediante somministrazione di energia. I metalli sono soggetti a corrosione, cioè alla perdita delle proprietà metalliche con formazione di incrostazioni minerali. La reazione fondamentale di tale deterioramento è l’ossidazione (trasformazione durante la quale si ha perdita di elettroni da parte di una specie chimica).

Tipi di corrosione

Corrosione generalizzata

Mi accorgo quando si sta corrodendo, quindi posso intervenire in tempo.

Corrosione localizzata

Corrosione puntiforme, mi accorgo della sua corrosione solo quando è vicino a rottura del pezzo.

Tipi di ambienti in cui possono avvenire le corrosioni

Corrosione secca

La corrosione secca è un particolare tipo di corrosione che avviene in ambienti dove non vi è la presenza di acqua che può interagire con il metallo. I principali reagenti sono ossigeno (O₂) o idrogeno (H₂).

Corrosione umida

La corrosione umida invece è un tipo di corrosione che avviene in ambienti dove l’acqua è a stretto contatto con il metallo, l’acqua dev’essere ricca di sali per poter corrodere il metallo.

Cause della corrosione

• Acqua: gli elettroni metallici migrano verso le zone catodiche dove si depositano e comincia il processo di ossidazione.
• Ossigeno: nell’ambiente a determinate condizioni c’è un sufficiente livello di umidità per far sì che l’ossigeno avvia la corrosione.
• Altri fattori possono facilitare il processo di corrosione: Composti acidi.
• Se il metallo ha una stabilità elettronica bassa o alta.
• Batteri.
• Temperatura.

Gli ambienti più comuni per i fenomeni di corrosione sono rappresentati da soluzioni acquose contenenti elettroliti, da acide (H₂SO₄, HCl, ...) a basiche (NaOH, acqua di mare,…), dall’atmosfera (per formazione di condensa), dal terreno, da gas ad alta temperatura (corrosione a secco).

Tipi di corrosione

• Idrogeno: è un tipo di corrosione causato dalla penetrazione dell’idrogeno nel metallo.
• Chimica: è la tipa corrosione che avviene tra un metallo e un fluido in contatto con il materiale.
• Galvanica: è un processo di corrosione che riguarda due tipi di metalli lontani nella tavola periodica che sono a contatto stretto.
• Meccano-chimica: sono le corrosioni dovute all’uso meccanico degli oggetti metallici che si degradano.

Corrosione secca

Tutti i metalli reagiscono con l’ossigeno ossidandosi. I metalli nobili all’aria formano ossidi non stabili in condizioni ordinarie. I metalli, a seconda della loro resistenza chimica, vengono attaccati da gas come l’anidride solforosa SO₂, l’anidride carbonica CO₂, il cloro Cl₂. Se non si forma alcun strato protettivo, la corrosione procede fino alla completa distruzione del metallo. Per l’acciaio è molto dannoso l’acido solfidrico H₂S perché trasforma il ferro in solfuro ferroso FeS.

Corrosione a idrogeno

La corrosione da idrogeno, chiamata anche danneggiamento da idrogeno, è una corrosione localizzata che si manifesta quando atomi di idrogeno penetrano dentro al metallo. Le cause ambientali che favoriscono la formazione di idrogeno sono diverse, in questi casi si tratta spesso di dissociazione di H₂ a causa delle alte temperature.

Danneggiamento da idrogeno

• Rigonfiamento (blistering): l’idrogeno penetrato nel metallo raggiunge per diffusione una cavità, passa allo stato molecolare, e non riuscendo più a uscire si accumula provocando alte pressioni e portando a “bolle” o spaccature.
• Decarburazione: l’idrogeno penetra in un acciaio e reagisce con la cementite (Fe₃C + 4H → 3Fe + CH₄). Con questa reazione il Fe occupa volume minore della cementite, e crea porosità dove si accumula il metano che crea alte pressioni poiché non riesce a uscire tramite diffusione.
• Infragilimento (embrittlement): l’idrogeno atomico a causa delle sue ridotte dimensioni può, in taluni casi, insinuarsi all’interno della struttura metallica deformandola.

Corrosione umida (di natura galvanica)

Avviene attraverso un meccanismo elettrochimico. Si verifica quando un liquido a contatto con il metallo è di natura conduttrice e quando esiste una differenza di potenziale tra due metalli diversi o tra diverse zone della superficie di uno stesso metallo o lega.