Passato, presente e futuro del pretrattamento chimico alla verniciatura industriale

PASSATO

Cento anni sono passati da quando un tecnico statunitense, W. Allen, nel 1920, visitando siti archeologici europei appartenenti alla presenza dell’impero romano, notò come alcuni attrezzi e armature di ferro di quell’epoca, ritrovati nel suolo, non presentavano alcun segnale di ruggine superficiale.

Analizzando il terreno che li aveva ricoperti, scopri che era una zona ricca di fosfati. Allora la Parker Rust Proof Company iniziò la produzione di composti a base di acido fosforico e suoi sali, formulati al cui uso diede il nome di Parkerizzazione.

Alla Parker seguirono molte altre aziende che, migliorando continuamente il prodotto dal punto di vista qualitativo, contribuirono, per oltre 80 anni, a migliorare la verniciatura industriale dei manufatti metallici dal punto di vista anticorrosivo. Tale evoluzione ha permesso di raggiungere, con la fosfatazione tricationica attuale, i migliori risultati industriali.

PRESENTE

La ricerca del miglioramento continuo dei processi protettivi, a partire dal 2000, recupera alcune esperienze alternative ai processi inorganici. Un noto professionista italiano del settore, Piero Pecchioli, con la collaborazione di un valido verniciatore per conto terzi, Tolmino Zancuoghi (ZB), formulano un sistema organico-inorganico e lo sottopongono a prove industriali approfondite. Notano che le sue proprietà anticorrosive si mantengono stabili riducendo progressivamente lo spessore della matrice organica del prodotto applicato, fino a raggiungere strati nanometrici. Sono necessari un paio d’anni di verifiche e messe a punto del nuovo processo, per ottenerne la robustezza necessaria all’applicazione industriale diffusa.

Questo primo processo “nanotecnologico” (applicato a spessori nanometrici) è introdotto nel 2003 nella linea di verniciatura della Whirlpool di Trento (Italia), per pretrattare industrialmente più di un milione/anno di frigoriferi: inizia da questo momento la diffusione internazionale delle nanotecnologie di pretrattamento. Nel 2005 tutti i fabbricanti italiani e internazionali di prodotti chimici di pretrattamento delle superfici metalliche disponevano di materiali di concezione nanotecnologica.

Da allora prosegue il miglioramento qualitativo dei prodotti, e si può affermare che oggi sono state raggiunte prestazioni comparabili a quelli che si ottengono con l’uso della fosfatazione tricationica, utilizzata come riferimento di miglior risultato. Con alcuni vantaggi: l’efficienza energetica (in genere si utilizzano a temperatura ambiente) e la riduzione dei costi di processo – fino al 70% utilizzando la tecnica della nebulizzazione invece che la spruzzatura tradizionale – migliorando tra l’altro l’impatto ambientale (tra l’altro, non si producono più fanghi).

FUTURO

Raggiunti dopo solo 20 anni di ricerche i migliori risultati qualitativi che offre la fosfatazione (analogamente per la fosfocromatazione, a maggior ragione se ottenuta con formulati ancora ammessi dalla legislazione vigente), per l’ulteriore crescita prestazionale dei sistemi formulati nanotecnologici si considerano i seguenti indirizzi di sviluppo che, tra gli altri, saranno trattati nell’edizione 2002 dei P&E Milano Coating Days:

• formulazioni completamente organiche, capaci di neutralizzare le reazioni della cellula galvanica di corrosione, composta da anodo e catodo, esistente su ogni superficie metallica, mediante la riduzione della movimentazione elettronica della dissoluzione naturale del metallo (che è l’anodo della cella galvanica di corrosione)
• idem, capaci di ridurre ulteriormente il passaggio di acqua e aria (ossigeno) attraverso lo strato nanometrico applicato del film organico, che vengono ridotte (al catodo) per reagire con il metallo e creare il fenomeno corrosivo.

Attualmente queste due linee di sviluppo sono state annunciate e in fase avanzata d’industrializzazione dalle seguenti società, che anche quest’anno aggiornano lo stato dell’arte dei partecipanti all’incontro sulle nanotecnologie nei citati P&E Milano Coating Days:

• Chemtec, i cui tecnici hanno verificato come la sostituzione delle sostanze inorganiche della composizione formulativa (derivati dello zirconio, del cerio e/o di altro metallo) con sostanze organiche derivate dal fosforo e del silicio blocchino la movimentazione elettronica del ferro, dell’alluminio e di altri metalli. Nel caso di sostituzione della fosfatazione permettono durate in nebbia salina significativamente superiori (fino a 1000 h, quasi raddoppiando la resistenza ottenibile con un sistema tricationico industriale tradizionale)
• DN Chemicals, che invece ha verificato la fase della protezione delle reazioni del catodo utilizzando in formulazione sia nanoturbi di carbonio sia dispersioni di grafene (cariche nanonmetriche), che impermeabilizzano quasi completamente lo strato del film protettivo, impedendo la penetrazione, attraverso il film organico depositato, di acqua e aria (ossigeno), anche in questo caso raddoppiando le caratteristiche di resistenza alla corrosione.

CONCLUSIONE

Attualmente pensiamo che siano questi i due più promettenti indirizzi della ricerca applicata nel campo dei pretrattamenti organici con funzione anticorrosiva. Nello stesso tempo, questi prodotti permettono di ridurre i consumi energetici (si applicano normalmente a temperatura ambiente) e, mediante impiego con tecniche di nebulizzazione e controllo automatico dell’intero ciclo di pretrattamento, di risolvere (eliminandolo alla radice) il problema della formazione e smaltimento dei fanghi inquinanti, tipico dei pretrattamenti fosfatici tradizionali.