Nuovi sviluppi per le nanotecnologie di pretrattamento

Autore: La Redazione

Da quando Danilo O. Malavolti ha organizzato il primo incontro pubblico sulle nanotecnologie, nel 2001, nella sede del Politecnico di Milano, la fase del pretrattamento chimico – cruciale in ogni processo di trattamento delle superfici – è quella che ha vissuto la più importante fase di sviluppo, sotto diversi profili, chimico, ambientale, impiantistico. Un’innovazione effettivamente “disruptive”, come va di moda dire ora, che coinvolge prestazioni, drasticamente migliorate; gestione, completamente automatizzata; impatto ambientale sensibilmente migliorato, in particolare per quanto riguarda i consumi delle acque di processo; sicurezza per gli operatori di linea, avendo reso possibile l’abbandono dei prodotti più nocivi per la salute dell’uomo.

Le due linee di verniciature della F.lli Paoli testimoniano di questo drastico cambiamento, sotto il profilo prestazionale – rispetto a un pretrattamento tipico, i valori di resistenza alla corrosione sono almeno raddoppiati per ogni tipo di supporto metallico; il processo è gestito in modo totalmente automatico, e la fase finale di conversione applica minime quantità di prodotto e non prevede il risciacquo. Il fornitore (delle intere fasi di pretrattameto delle due linee), Chemtec, ha messo a punto un prodotto nanotecnologico di tecnologia originale, basato sui composti organici del fosforo (Pronortec).

«In sintesi – ci dice Carlo Guidetti durante la visita alla F.lli Paoli – queste sono le caratteristiche salienti del prodotto che, in entrambe le linee operanti nello stabilimento di verniciatura della F.lli Paoli, sono applicati via nebulizzazione:

• è una vera alternativa ai processi tricationici, dal punto di vista delle prestazioni
• è di semplice uso
• è un prodotto che permette di ottenere un processo robusto e di qualità costante nel tempo
• non contiene metalli (è di matrice organica).

Pronortec si applica su ogni superficie metallica che sia sgrassata, desossidata (e risciacquata).

Dopo pochi secondi di contatto i composti organici del fosforo reagiscono con la superficie metallica, indipendentemente che sia ferro, alluminio, zinco o altri metalli, creando un rivestimento di uno spessore di qualche decina di nanometro (circa 50 nm), formato da carbonio, fosforo e ossigeno. Questo rivestimento è idrofobico, caratteristica che garantisce una resistenza molto elevata, e molto reattivo, capace di formare legami covalenti con le superfici metalliche e con i successivi rivestimenti organici (liquidi, in polvere o elettroforetici).

Nella fig. 1 mostriamo come si presenta una superficie d’alluminio pretrattata con Pronortec a un’analisi di glow discharge (Global Optical Emission Spettrosocpy, GDOES). Si vede chiaramente come la superficie d’alluminio viene modificata, e tale modifica è costituita da una struttura tridimensionale formata da carbonio, fosforo e ossigeno, nella quale la presenza del fosforo risulta essere una componente minoritaria rispetto al carbonio.

Il prodotto può essere utilizzato per immersione, a spruzzo o nebulizzazione. Non richiede risciacquo.

Nella fig. 2 si può osservare la semplificazione di processo ottenuta nello stabilimento di un nostro cliente che ha introdotto il processo nanotecnologico Pronortec in sostituzione di un processo tradizionale tricationico. Anche supponendo di ottenere le stesse resistenze alla corrosione (in realtà, come vedremo, in alcuni casi le resistenze sono migliorate), si evidenziano ulteriori sensibili vantaggi. Per esempio, l’assenza di fanghi, intesa letteralmente; la minimizzazione degli interventi di manutenzione; la possibilità di dedicare ad altre funzioni i tecnici di controllo dei bagni d’attivazione e fosfatazione.

Il prodotto è monocomponente, va diluito in acqua demineralizzata, cosa che si effettua automaticamente (controlliamo la qualità dell’acqua mediante semplice conduttivimetro), e non è necessario prevedere nessun altro circuito, perchè non sono necessari correttori di processo.

Rimanendo nell’ambito dell’esempio comparativo menzionato, nella fig. 3 riassumiamo, invece, il bilancio energetico, dei consumi di materie prime, tra cui l’acqua e degli smaltimenti.

Nelle figs. 4 e 5 riassumiamo le prove comparative di resistenza alla corrosione su acciaio (nebbia salina e Acet) e alluminio (nebbia salino-acetica e Acet). Come risulta chiaro, in entrambi i casi le resistenze sono addirittura migliorate rispetto ai cicli sostituiti.

Per completare l’informazione, abbiamo anche effettuato ulteriori prove industriali, per esempio, utilizzando il Pronortec come additivo nei risciacqui finali di processi di fosfatazione di zinco/tricationica, quando non possano essere sostituiti per questioni di (mancato) aggiornamento delle specifiche dei clienti. In questi casi abbiamo verificato innanzitutto il vantaggio di rendere il processo di fosfatazione di zinco/tricationica stabile nel tempo (fig. 6), e di aumentarne ulteriormente le resistenze in nebbia salina. Per concludere, nei 2 anni di sviluppo tecnologico del prodotto abbiamo messo a punto un’intera gamma, multimetal o specifica per tipo di supporto (fig. 7).

Siamo dunque convinti di avere oggi raggiunto il primo obiettivo posto agli albori dell’introduzione delle nanotecnologie nei pretrattamenti delle superfici metalliche, la sostituzione dei cicli di grande tradizione industriale mantenendo inalterate o migliorandone le prestazioni anticorrosive, a fronte dei vantaggi tipici di tutti i processi nanotecnologici in quanto a impatto ambientale, sicurezza degli ambienti di lavoro e costi di gestione di processo (fig. 8).