Corrosione
e
ossidazione
delle superfici metalliche:
perche’ succede?
Una sintesi delle tipologie principali dei fenomeni di
corrosione e ossidazioni delle superfici metalliche
Corrosione e ossidazione interessano la maggior parte dei
metalli e le loro leghe e le superfici metalliche: ma come
funziona il meccanismo alla base della corrosione?
Alcune caratteristiche fisico-chimiche dei metalli
contribuiscono in maniera determinante a modificare, nel corso
del tempo, l’aspetto esteriore e in particolare quello
cromatico dei materiali metallici. Si tratta di fenomeni
naturali che agiscono in tempi relativamente lunghi. Uno di
questi è la corrosione.
I meccanismi secondo i quali la corrosione si verifica possono
essere due: la corrosione chimica e la corrosione
elettrochimica.
La corrosione chimica è una reazione eterogenea tra il
materiale metallico e un’altra fase che può essere liquida o
gassosa.
Un esempio tipico è la reazione che il ferro produce ad alte
temperature con l’ossigeno presente nell’atmosfera. Questo
processo porta alla formazione di uno strato più o meno
aderente di prodotti della corrosione sulla superficie del
metallo, strato che separa fisicamente il metallo
dall’ambiente.
Il processo non è accompagnato da passaggio di corrente
elettrica ed è piuttosto raro che non si verifichi in
concomitanza con altri tipi di corrosione.
La corrosione elettrochimica è il tipo di corrosione più
comune a temperatura ambiente.
Per l’innesco di un processo corrosivo non occorre il contatto
di due metalli diversi in quanto i materiali metallici di uso
industriale sono sempre leghe (quindi non sono costituiti da
un’unica fase) e pertanto si possono formare aree anodiche e
catodiche a causa di inclusioni, imperfezioni superficiali,
sollecitazioni superficiali ecc.
Quando un metallo viene a contatto con un elettrolita (la
soluzione acquosa di un sale, un acido o una base) diventa
sede di corrosioni elettrochimiche.
In questi metalli esiste una eterogeneità che determina il
cosiddetto effetto pila: una corrente elettrica circola tra
l’anodo e il catodo e la zona dell’anodo viene attaccata.
Gli ioni metallici dell’anodo e gli ioni del catodo, avendo
cariche rispettivamente positive e negative, si muovono
nell’elettrolita in direzioni opposte. Quando si incontrano
possono reagire formando dei prodotti di corrosione.
La disposizione di questi prodotti condiziona la velocità
della corrosione stessa. In certi casi i prodotti di
corrosione possono andare in soluzione o trasformarsi in gas,
in altri possono dar luogo a un composto insolubile che non è
in grado di proteggere la zona corrosa. Spesso si formano dei
composti insolubili che vanno a ricoprire la superficie del
metallo con uno strato aderente e continuo che rallenta
notevolmente, o addirittura arresta, la corrosione.
Quest’ultimo processo viene definito passivazione, e il
metallo viene detto passivato o passivo.
Alcuni metalli, come ad esempio l’alluminio, il ferro, il
cromo e il titanio, quando sono esposti all’azione di un
ambiente ossidante tendono a diventare più nobili, cioè meno
soggetti alla corrosione di quanto non lo fossero in origine.
Sulla superficie del metallo si forma una sottile pellicola di
ossido che, entro certi limiti, protegge il metallo dalla
corrosione. Questa patina ha solitamente un colore diverso da
quello del metallo originale, e con il tempo tende a cambiare
ulteriormente, in genere diventando più chiara o più scura. In
questo caso si parla di superficie ossidata (o patinata), una
superficie che, dal punto di vista cromatico, è in continua
trasformazione.
Tra gli esempi più noti vi è sicuramente il rame delle
coperture, che a contatto con l’umidità diventa opaco
assumendo un colore bruno e dopo molto tempo si ricopre di uno
strato di ossido verde. Più o meno in questo modo si
comportano i materiali metallici che derivano dal rame, alcuni
acciai, il piombo e, in misura inferiore, anche l’alluminio e
lo zinco. La patina di ossido ha un colore diverso per ogni
metallo.
Se per qualche ragione la patina protettiva si deteriora, la
corrosione prosegue fino a bucare il metallo. Quando la patina
viene lacerata dal movimento dell’elettrolita o da particelle
solide in esso contenute, si innesca un altro processo di
corrosione: la corrosione-erosione, caratterizzata da una
progressione in direzione preferenziale.
In genere questi processi non avvengono mai singolarmente,
pertanto i processi corrosivi sono sempre più complessi di
quanto possa essere descritto. Vi sono tuttavia alcuni
accorgimenti, che vanno integrati durante la fase di
progettazione, per limitare gli effetti della corrosione.
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