GENERALITA’
La zincatura a caldo, per la sua capacità intrinseca di lunga durata senza richiedere manutenzione, è largamente utilizzata per la protezione dell’acciaio di tipo strutturale.
La zincatura consiste nella formazione di uno strato protettivo di zinco sulla superficie delle parti di acciaio. A sua volta, seppure con una velocità molto inferiore a quella del ferro nudo, lo zinco si ossida consumandosi in maniera costante nel tempo, ma molto lentamente. La velocità di consumo della zincatura è, in un ambiente urbano normale, dell’ordine di un micrometro all’anno (fino a 2 micrometri nei casi più inquinati), che equivale ad affermare che sarebbe possibile stimare la durata della protezione tramite zincatura anche oltre i 50 anni, considerato lo spessore medio di zinco che risulta spesso superiore ai minimi garantiti dalla normativa UNI EN ISO 1461 – Rivestimenti di zincatura per immersione a caldo su prodotti finiti ferrosi e articoli di acciaio – Specificazioni e metodi di prova e l’aggressività tipica in Italia degli ambienti di esposizione.
Il rivestimento metallico è resistente agli urti ed è perfettamente continuo. Protegge il manufatto con un duplice meccanismo: per effetto barriera, frapponendosi tra la superficie dell’acciaio e l’atmosfera aggressiva (protezione passiva), e per protezione catodica, corrodendosi al posto dell’acciaio a causa della differenza di potenziale elettrochimico dei due metalli. Questa protezione attiva fa sì che, in caso di scalfitture, graffi e piccole aree scoperte, lo zinco circostante protegga l’acciaio sacrificandosi, ovvero corrodendosi al suo posto.
La corrosione, infatti, non è altro che il consumo di elettroni durante il processo ossidativo che porta alla formazione della ruggine (un insieme di ossidi, idrossidi ed altri composti del ferro) per interazione con l’ossigeno atmosferico in presenza di soluzioni conduttive di sali presenti in ambiente. Una contromisura efficace in atmosfera consiste nel fornire continuamente elettroni al metallo da proteggere sfruttando il contatto galvanico con un altro metallo meno nobile, che ossidandosi ceda al materiale di base i suoi elettroni. È ciò che si realizza nel caso del contatto tra zinco (che cede elettroni e si ossida) e ferro dell’acciaio che si mantiene ridotto e, quindi, protetto.
I prodotti della corrosione tendono, inoltre, a sigillare i difetti, impedendo all’ossigeno ed alle specie aggressive di venire a contatto con la superficie scoperta dell’acciaio, bloccando il procedere della degradazione.
Normalmente, lo zinco in atmosfera tende a ricoprirsi di una sottile patina stabile di ossidi e carbonati, detta strato di passivazione, che lo protegge dalla dissoluzione, ciò determina la lunga durata della protezione offerta all’acciaio dalla zincatura.
Lo zinco può essere applicato principalmente tramite:
– immersione a caldo (applicato dopo la fabbricazione del componente in acciaio o direttamente sui coils e lamiere)
– spruzzatura termica (metallizzazione)
– elettrolisi
La Zincatura a caldo secondo UNI EN ISO 1461 consiste nella formazione di una lega superficiale tra lo zinco ed il ferro, che permette il rivestimento per immersione di articoli di diverse forme e dimensioni. La zincatura per immersione a caldo di questi componenti è un processo di tipo discontinuo (ovvero “a lotti”) che si differenzia anche da altri trattamenti di zincatura a caldo in continuo (lamiere zincate o sendzimir) per il fatto di determinare, in generale, uno spessore di rivestimento molto maggiore. È bene considerare che a parità di ambiente, a spessori doppi di zinco corrispondono durate doppie. Dati i normali spessori di zinco ottenibili con la zincatura a caldo secondo la norma UNI EN ISO 1461, la durata della protezione nei vari ambienti può variare da alcuni decenni a sfiorare o superare i 100 anni. A tal riguardo, si possono consultare le tabelle della norma UNI EN ISO 14713-1.
Il processo di immersione della zincatura generale (a lotti) può essere utilizzato su componenti già formati o assemblati. Essi vanno predisposti a ricevere il trattamento di zincatura seguendo poche, facili ma importanti regole che sono indicate nella norma UNI EN ISO 1461.
Il progettista nello specificare questo tipo di protezione deve assicurarsi, poi, che le dimensioni degli elementi da proteggere siano compatibili con le dimensioni delle vasche di zincatura disponibili. In genere, possono essere zincate tutte le strutture, a patto che esse siano scomposte in kit di componenti di giusta forma e grandezza, da assemblare (preferibilmente) successivamente con bulloneria strutturale. Ciò genera evidenti benefici anche nelle fasi di trasporto e di installazione. Le vasche di zincatura moderne sono spesso molto più grandi di quanto comunemente si pensi ma una verifica preventiva sulla zincabilità del proprio progetto è sempre preferibile. Inoltre, è consigliabile avvalersi del suggerimento
in fase di progettazione dell’esperto zincatore ogni volta che sorgono dubbi. La norma UNI EN ISO 14713 nella sua parte 2 fornisce una linea guida su questo ed altri aspetti.
La zincatura ottenuta tramite metallizzazione a spruzzo è di pari valore alla zincatura a caldo e non ha niente a che vedere con la zincatura a freddo (galvanica, o peggio ancora, con la bomboletta spray), la zincatura ottenuta tramite metallizzazione a spruzzo, se ben applicata, offre protezioni garantite superiori ai 20 anni.
La zincatura/metallizzazione a spruzzo presenta anche alcuni notevoli vantaggi rispetto alla zincatura tradizionale a caldo:
– possibilità di zincare componenti di dimensioni notevoli ed in loco, senza la necessità di dover quindi trasportare il componente.
– possibilità di utilizzare leghe di zinco e alluminio (tipicamente 85%-15%) per una protezione ad ampio spettro per ambienti altamente corrosivi ed una durata ancora superiore.
– riscaldamento del manufatto <100°C durante il processo–>nessuna distorsione dimensionale dovuta alle temperature del bagno caldo.
– possibilità di depositare spessori variabili 0,1mm, 0,2mm,…., 0,5mm ecc.
– la zincatura ottenuta tramite metallizzazione a spruzzo può essere facilmente verniciata offrendo inoltre un ottimo substrato grazie alla sua rugosità superficiale.
ASPETTI TECNICI
Lo zinco fuso a 450°C circa è in grado di formare sulla superficie dell’acciaio una lega zinco-ferro che, per semplice immersione dei manufatti metallici, produce un rivestimento metallico continuo e tenacemente ancorato, garantendo protezione in due modi complementari:
– effetto barriera, determinato dalla frapposizione di un rivestimento continuo ed impermeabile di leghe di zinco e ferro che isolano la superficie dell’acciaio dall’azione dell’ossigeno e delle specie ossidanti;
– protezione catodica, un fenomeno elettrochimico che impedisce che il ferro possa ossidarsi (cioè perdere elettroni). Nel caso il rivestimento di zinco venga scalfito, la differenza di potenziale tra i due metalli sovrapposti preserva la struttura di acciaio a spese dello zinco che si sacrifica.
L’aderenza è garantita dalla natura del rivestimento ottenuto come effetto della diffusione dello zinco negli strati superficiali dell’acciaio. Ciò rende superfluo la specifica di test per la valutazione dell’aderenza come stabilito dalla norma UNI EN ISO 1461.
Per le caratteristiche del rivestimento, che consiste in una lega superficiale tra lo zinco ed il ferro degli strati più esterni dell’acciaio, per la zincatura a caldo sussiste l’impossibilità dello sviluppo di corrosione sottopelle, di diffusione di specie aggressive nel rivestimento e distacco.
Ciò fa sì che, anche laddove si dovesse, dopo svariati decenni di esercizio, ricorrere a misure di ripristino della protezione, gli interventi sono resi più agevoli dal fatto che lo zinco diffuso nelle leghe più interne conserva un’ottima capacità protettiva residua su cui effettuare la verniciatura.
Per la zincatura a caldo il progettista dovrà prevedere che all’atto dell’ordine sia richiesto allo zincatore una dichiarazione di conformità alla norma UNI EN ISO 1461. Ciò garantisce che siano rispettate le condizioni tecniche di fornitura per una zincatura a caldo a regola d’arte, priva di difetti e di adeguato spessore (secondo la tabella presente nella stessa normativa).