Proteggere i materiali dalla corrosione in maniera sostenibile
Ad oggi l’usura, la rottura e la corrosione dei materiali da costruzione costano annualmente il 3-4 % del PIL ai paesi in via di sviluppo. Per la sostituzione dell’infrastruttura corrosa si spendono miliardi di euro ogni anno. Pertanto, non dovrebbe sorprendere il fatto che l’ingegneria delle superfici dei rivestimenti protettivi sia una grande attività commerciale e che sia fondamentale per la competitività dell’industria europea. Attualmente, le due tecniche principali per la protezione delle superfici sono la cromatura dura a spessore e l’applicazione di monocarburo di tungsteno mediante spruzzatura a caldo. La cromatura dura è un metodo comune, semplice ed economico per rivestire le superfici, fornendo livelli elevati di durezza e buona resistenza all’usura e alla corrosione. La spruzzatura a caldo, d’altra parte, spruzza i materiali di rivestimento fusi direttamente sulla superficie. Sebbene entrambi riescano ad allungare la durata del materiale protetto, questi approcci creano rischi ambientali e sanitari. Di conseguenza, vi è una forte domanda di metodi e materiali meno pericolosi che offrano la stessa o una maggiore quantità di protezione. Il progetto PROCETS (PROtective composite Coatings via Electrodeposition and Thermal Spraying), finanziato dall’UE, ritiene di avere la risposta: utilizzare nanoparticelle per la produzione di rivestimenti compositi superiori. «Intendiamo fornire rivestimenti protettivi che coprano una vasta gamma di applicazioni e settori (tra cui automobilistico, aerospaziale, metallurgico, petrolifero e degli utensili da taglio) utilizzando materiali più ecocompatibili rispetto a quelli attualmente in uso», spiega il dott. Dionisi Bochtis, coordinatore del progetto. «Ciò consentirà al settore di sostituire in modo permanente l’uso pericoloso della cromatura dura e della spruzzatura a caldo con monocarburo di tungsteno». Addio cromatura dura, benvenute nanoparticelle Sebbene il progetto si concluderà solo nel giugno 2019, sono già stati conseguiti diversi importanti risultati. Ad esempio, i ricercatori hanno prodotto rivestimenti nano-compositi con proprietà meccaniche potenziate rispetto alla cromatura dura e al monocarburo di tungsteno. Inoltre hanno compiuto anche progressi significativi nel migliorare la struttura e la morfologia dei rivestimenti compositi, un passo importante verso l’aumento della loro resistenza a usura, corrosione, danno da impatto e ossidazione. «Tali miglioramenti spianano la strada al successo dell’integrazione di nanoparticelle», afferma il dott. Bochtis. «Questo a sua volta libererà molti settori dalla loro dipendenza dalla cromatura dura, che presto sarà sottoposta a notevoli limitazione da parte dell’UE». Si stanno facendo progressi anche per quanto concerne la spruzzatura a caldo. Qui, i ricercatori hanno sviluppato un «cermet verde» che offre proprietà meccaniche simili al monocarburo di tungsteno, ma con una drastica riduzione di peso. Una nuova generazione di rivestimenti Questo lavoro non è solo teoria, poiché il dott. Bochtis afferma che i ricercatori hanno già eseguito un pre-screening iniziale del comportamento tribologico di diversi rivestimenti elettrodepositati e spruzzati in condizioni che possono essere estese a reali scenari industriali. «Sulla base di questo pre-screening, saranno selezionati i sistemi candidati più promettenti», afferma. «Inoltre, sono state sviluppate e/o aggiornate diverse metodologie per la verifica e la valutazione dei materiali al fine di simulare meglio le esigenze degli utenti finali ed eseguire verifiche in condizioni realistiche». PROCETS è sulla buona strada per offrire una nuova generazione di rivestimenti ecocompatibili e attenti alla salute basati su nanoparticelle rinforzate. «Al termine del progetto, mi aspetto di vedere un’adozione commerciale accelerata di nanomateriali e prodotti da parte del settore del trattamento delle superfici», aggiunge il dott. Bochtis.
Parole chiave
PROCETS, cromatura dura, spruzzatura a caldo, corrosione dell’infrastruttura, nanoparticelle, nanotecnologie, rivestimenti compositi
