LA CORROSIONE
DEI METALLI
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
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).
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.
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.
ESEMPIO DI PILA
METALLI NOBILI
E MENO NOBILI
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:
1) la parte anodica si corrode;
2) la parte catodica è costituita da una zona metallica non
soggetta a corrosione;
3) 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.
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
Aria
umida
Cu
Fe
Cu
Fe
Aria
umida
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.
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.
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.
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.
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.
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
ANODO SACRIFICALE
