Corrosione: cos’è e la sua prevenzione attraverso sistemi di gestione della corrosione

La corrosione è il deterioramento chimico e fisico di un materiale (tipicamente metalli e leghe affini, ma anche polimeri e ceramiche) a causa della sua reazione chimica e/o elettrochimica con l’ambiente circostante. La corrosione rappresenta un problema primario in una vasta gamma di applicazioni, dalle enormi strutture marine e costruzioni aerospaziali all’elettronica, comprese le telecomunicazioni, le reti, i componenti elettronici, l’elettronica industriale e di consumo.

Il costo globale della corrosione supera i 2,5 trilioni di dollari all’anno, o il 3% del prodotto mondiale lordo globale, portando al contempo a un impatto ambientale di enormi dimensioni.  Un’efficiente protezione dei materiali è la soluzione ideale per il progresso di applicazioni future, compresi nuovi concetti di infrastrutture (ad esempio, banchine portuali, strutture offshore, condotte di trasmissione, ponti autostradali, sistemi di trasmissione e distribuzione dell’acqua), nonché l’elettronica (ad esempio, la cosiddetta elettronica “More than Moore”) o persino le missioni spaziali.

Meccanismi di corrosione

• La corrosione uniforme è l’effetto di reazioni chimiche e/o elettrochimiche che causano il consumo del materiale durante la formazione di ossidi o altri composti su ampie aree visibili. Queste reazioni riducono progressivamente e uniformemente lo spessore dei materiali, fino a quando non sono completamente dissolti.

• La corrosione localizzata (spesso indicata come “corrosione di pitting“) è una forma di deterioramento che si verifica in ambienti altamente aggressivi, come quello marino e oil&gas. In queste condizioni, lo strato protettivo di passivazione, che si forma a causa della corrosione
  uniforme, viene sciolto localmente e il materiale sottostante è esposto a corrosione incontrollata.
• La corrosione galvanica (o “corrosione bimetallica”) è un processo elettrochimico che si verifica quando due metalli dissimili sono collegati elettricamente, mentre sono in contatto con (o immersi in) una soluzione elettrolitica (compresa l’acqua). A causa della differenza di potenziale tra i diversi metalli, il metallo “meno nobile” (l’anodo) si corrode più velocemente di quanto farebbe da solo, mentre il metallo “più nobile” (il catodo) si corrode più lentamente di quanto non faccia da solo, o addirittura ferma la sua corrosione.

Lo sapevi che…

• La Statua della Libertà richiede regolari controlli di manutenzione, a causa della corrosione galvanica tra la superficie esterna di rame e la struttura di supporto in ferro battuto. Sebbene si pensasse di risolvere il problema attraverso l’applicazione di uno strato isolante di gommalacca tra i due metalli, il cedimento di quel rivestimento causò immediatamente una rapida corrosione del supporto in ferro, rendendo pericoloso il simbolo nazionale degli Stati Uniti.
• Marte è spesso chiamato il pianeta rosso a causa del suo colore rossastro dato dall’alto contenuto di ossido di ferro (Fe₂O₃), noto anche come ematite o, più semplicemente, ruggine. Mentre Marte è un luogo prezioso per scopi di esplorazione e estrazione extraterrestre, il suolo di questo pianeta solare contiene elevate concentrazioni di composti di perclorato, le cui soluzioni possono causare una grave corrosione sui rover utilizzati per esplorare il pianeta rosso.

La corrosione è spesso causa di devastanti crolli di ponti, tra cui il Ponte Morandi di Genova, il cui monitoraggio della corrosione e la manutenzione dei cavi non sono stati adeguatamente eseguiti.

Metodi attuali per la protezione dalla corrosione

Ad oggi, i metodi più efficienti per la protezione dalla corrosione sono quelli indicati come “protezione catodica”. La struttura metallica è protetta stabilendo un collegamento elettrico con un metallo meno nobile posto nello stesso elettrolita (l’ “anodo sacrificale”), che si corrode a causa della corrosione galvanica. L’anodo sacrificale è solitamente un metallo (come magnesio o zinco, nel caso delle vernici), la cui corrosione potrebbe liberare pericolosi ioni metallici nell’elettrolita, mettendo così potenzialmente una minaccia per la fauna locale.

Altri metodi includono la protezione catodica a corrente impressa, che utilizza un generatore elettrico per imprimere una corrente al sistema metallo-elettrolita, che si oppone a quella data dal meccanismo di corrosione. Questo metodo, pur essendo il più efficiente, è solitamente molto costoso, richiede costi di manutenzione extra e non è applicabile a strutture già esistenti.

Protezione dalla corrosione nelle soluzioni BeDimensional

La protezione dalla corrosione è un argomento di grande interesse per l’industria moderna che è sempre alla ricerca di soluzioni innovative per migliorare le prestazioni e le caratteristiche dei materiali. Grazie alle loro proprietà, come l’eccellente impermeabilità a gas ed elettroliti corrosivi, le elevate proprietà meccaniche e la stabilità chimica e termica, il Grafene e il Nitruro di Boro Esagonale incorporati all’interno di un rivestimento protettivo polimerico possono agire come speciali additivi anticorrosione.

La loro morfologia bidimensionale rappresenta intrinsecamente una straordinaria barriera fisica, rendendo “più tortuoso” il percorso dell’elettrolita attraverso il rivestimento polimerico. Riducono la propagazione delle fessure all’interno delle matrici polimeriche, migliorando l’affidabilità dei tradizionali rivestimenti anticorrosione e riducendo il verificarsi di fenomeni di corrosione localizzati. La natura elettricamente isolante del Nitruro di Boro Esagonale elimina intrinsecamente le potenziali fonti di corrosione galvanica. Nel frattempo, il grafene elettricamente conduttivo può massimizzare l’utilizzo di additivi sacrificali, come lo Zinco, sia nei rivestimenti organici che inorganici, riducendo il loro contenuto nelle formulazioni finali pur mantenendo adeguate connessioni elettriche tra le particelle. Entrambi questi approcci sono utili anche per ridurre l’impronta ambientale del sistema di protezione dalla corrosione.

Le soluzioni e i prodotti Bedimensional come il rivestimento B-LEAF e il rivestimento G-LEAF consentono il trasferimento delle proprietà di barriera e anticorrosione di grafene a pochi strati e nitruro di boro esagonale a prodotti per anticorrosione, tra cui i tradizionali rivestimenti organico e inorganico, come dimostrato dalla nostra vernice anticorrosione pronta all’uso B-LEAF 11001.

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