Perché la resistenza alla corrosione è importante nelle barre di alluminio
L'asta di alluminio viene utilizzata in supporti strutturali, raccordi lavorati, connettori elettrici e dispositivi di fissaggio e in molte di queste applicazioni l'asta deve sopravvivere ad anni di esposizione all'umidità, agli agenti chimici o all'aria salmastra. L'alluminio è intrinsecamente resistente alla corrosione perché una pellicola di ossido sottile e densa si forma istantaneamente su una superficie fresca e blocca ulteriori attacchi. Questa protezione naturale può essere indebolita o rafforzata dalla composizione chimica della lega e dalla preparazione della superficie, motivo per cui due aste di dimensioni identiche possono comportarsi in modo molto diverso nello stesso ambiente.
Fattori che determinano la resistenza alla corrosione
La composizione della lega è il primo fattore. I gradi di alluminio puro come la serie 1xxx offrono la migliore resistenza generale alla corrosione, mentre le leghe contenenti rame-delle serie 2xxx e 7xxx sono più soggette alla vaiolatura e all'attacco galvanico. Le leghe 5xxx contenenti magnesio-come 5052 e 5083 sono particolarmente apprezzate per la resistenza all'acqua salata. Il trattamento superficiale è il secondo fattore: l'anodizzazione elettrochimica ispessisce lo strato di ossido e può prolungare notevolmente la durata. Il terzo fattore è l’ambiente stesso. I cloruri nell'aria marina, i fluidi di processo acidi o alcalini e il contatto con metalli più nobili accelerano la corrosione e lo stelo deve essere specificato tenendo presenti tali condizioni.
Come l'anodizzazione protegge l'asta di alluminio
L'anodizzazione è un processo elettrochimico che fa crescere uno strato di ossido controllato sulla superficie dell'asta. In un tipico processo con acido solforico di tipo II, la barra viene immersa in un bagno di acido solforico al 15-20% a circa 20 C e trattata a 12-18 V CC per formare uno strato di 10-25 micron. Lo strato anodico è duro, tipicamente 500-800 HV, e sigillandolo in acqua calda o acetato di nichel chiude i pori per garantire la protezione dalla corrosione. L'asta anodizzata 6061 normalmente resiste più di 1.000 ore nei test in nebbia salina secondo ASTM B117, un livello di prestazioni che l'asta non rivestita non può eguagliare.
Tipi comuni di corrosione e prevenzione
La corrosione galvanica avviene quando l'alluminio viene accoppiato con un metallo più nobile come l'acciaio o l'ottone in presenza di un elettrolita. Si previene isolando i metalli con guarnizioni isolanti, rivestimenti o un'adeguata selezione dei dispositivi di fissaggio. La vaiolatura è causata principalmente dai cloruri e si presenta come piccole cavità localizzate; viene mitigato scegliendo leghe contenenti magnesio o manganese-e anodizzando o verniciando la superficie. La corrosione interstiziale si sviluppa in aree schermate dove si accumula umidità stagnante, quindi è meglio evitarla attraverso una progettazione che favorisca il drenaggio-e una pulizia regolare. La rottura per tensocorrosione è un rischio in alcuni stati ad alta-resistenza, motivo per cui stati sovrainvecchiati come T73 sono specificati per applicazioni critiche 7xxx.
Test di resistenza alla corrosione
I test standardizzati consentono agli acquirenti di confrontare le canne su base-uguale-uguale. ASTM B117 è il comune test in nebbia salina neutra, mentre ASTM G85 copre le procedure in nebbia salina modificate per prodotti rivestiti. Per il servizio marittimo, ASTM G44 utilizza l'immersione alternata in una soluzione di cloruro di sodio al 3,5% per simulare le zone di marea. Le leghe come la 5086 con circa il 4% di magnesio mostrano tassi di corrosione inferiori a 0,1 mm all'anno in acqua di mare e la specifica di un test appropriato nell'ordine di acquisto offre sia all'acquirente che al fornitore un chiaro criterio di accettazione.
Scegliere la canna giusta per l'ambiente
Per le strutture costiere e offshore, scegli una lega 5xxx come 5052 o 5083 e specifica una finitura anodizzata o verniciata se la superficie sarà a diretto contatto con l'acqua salata. Per la lavorazione chimica, le leghe 1xxx e 3xxx resistono a molti acidi e alcali delicati e sono facili da pulire. Per le applicazioni ad alta-resistenza in cui la corrosione è un problema secondario, il 6061-T6 con anodizzazione offre un equilibrio pratico, mentre il 7075 deve essere utilizzato solo in stati sovrainvecchiati e con rivestimento protettivo in ambienti umidi. La conferma della lega, dello stato fisico, della finitura e dello standard di prova in fase di ordine previene successivi costosi guasti sul campo.
Domande frequenti
D: L'asta in alluminio puro si corrode nell'acqua salata?
Sì, nel tempo: in ambienti clorurati si verificano vaiolature 1050 e 1060 perché l'ossido protettivo viene attaccato localmente. Per il servizio marittimo vengono invece specificati 5083, 5052 o 6061 anodizzato.
D: Quanto dura l'asta in alluminio anodizzato all'aperto?
Con una pellicola anodica sigillata da 20 a 25 micron, da 15 a 30 anni a seconda dell'ambiente. I siti industriali e costieri necessitano di una pellicola più spessa e di un lavaggio regolare.
D: L'asta di alluminio può corrodersi a contatto con l'acciaio?
Sì, corrosione galvanica: in un elettrolita la coppia acciaio-alluminio corrode l'alluminio in prossimità del giunto. Isolare i metalli con rondelle, vernice o anodizzazione per evitare il contatto.
D: Quale lega di alluminio ha la migliore resistenza alla corrosione?
5083, 5052 e 6061 nelle famiglie 5xxx e 6xxx, insieme al puro 1060, offrono la migliore resistenza generale e marina. 5083 è il punto di riferimento per il servizio con acqua di mare.
D: La corrosione per vaiolatura è prevenibile sulle barre di alluminio?
Non interamente in cloruri, ma è controllabile: scegliere una lega 5xxx, mantenere la superficie anodizzata o verniciata, evitare coppie galvaniche e sciacquare le parti marine con acqua dolce.
D: In che modo il pH influisce sulla resistenza alla corrosione della barra di alluminio?
L'alluminio si basa su una pellicola di ossido passivo che è stabile all'incirca tra pH 4 e pH 9. Al di fuori di quella finestra la pellicola si rompe e il metallo anfotero si corrode rapidamente, quindi acidi forti e alcali forti attaccano l'asta di alluminio anche se funziona bene in acqua dolce neutra e nell'atmosfera.