In che modo la tecnologia di elettrozincatura previene la corrosione dei metalli?

La corrosione dei metalli è sempre stata un problema comune nei materiali metallici. Il riciclaggio dei metalli può ridurre alcune delle perdite causate dalla corrosione, ma circa 10% di materiali metallici vengono ancora rottamati ogni anno. La corrosione può invalidare i materiali metallici e causare perdite economiche significative. Nel 2023, le perdite economiche causate dalla corrosione dei metalli in Cina hanno raggiunto i 500 miliardi di RMB. A livello mondiale, le perdite economiche causate dalla corrosione superano ogni immaginazione. Le perdite causate dalla corrosione non dovrebbero essere calcolate esclusivamente in base alla massa di metallo perso, ma dovrebbero includere l'energia consumata durante la fusione e il recupero del metallo. Allo stesso tempo, la corrosione può anche causare inquinamento ambientale, come l'inquinamento del suolo e delle risorse idriche. La corrosione può anche causare danni ad attrezzature, edifici e altre strutture, che vanno dalle perdite economiche alla messa a repentaglio della sicurezza personale. Molti incidenti sono causati direttamente o indirettamente dalla corrosione. Pertanto, la ricerca sulla prevenzione della corrosione dei metalli è di grande importanza.

Attualmente, la ricerca sulla prevenzione della corrosione dei metalli si divide principalmente in due categorie: la leghe metalliche e il trattamento superficiale dei metalli. La leghe metalliche è il processo di fusione di metalli protetti con metalli speciali e di miglioramento della loro resistenza alla corrosione attraverso la passivazione di metalli speciali. Esistono molti metodi per il trattamento superficiale dei metalli, tra cui la galvanoplastica, la placcatura chimica, la placcatura meccanica, il rivestimento superficiale, ecc. La tecnologia galvanica offre i vantaggi di un processo semplice, di un facile controllo dei parametri di processo e di un basso costo, ed è ampiamente utilizzata nella prevenzione della corrosione dei metalli.

Nella tecnologia galvanica, il rivestimento di zinco (zincatura) è ampiamente utilizzato come materiale anodico poiché il potenziale standard degli elettrodi di zinco è basso, il che può fornire una buona protezione per i materiali catodici. Tuttavia, gli strati zincati non trattati sono soggetti a ossidazione e corrosione in ambienti umidi. Pertanto, dopo la galvanica è necessario un trattamento di passivazione superficiale per migliorare la resistenza alla corrosione dello strato zincato. Dal secolo scorso, sono state condotte numerose ricerche sulla tecnologia anticorrosione e la tecnologia galvanica si è sviluppata rapidamente. Questo articolo illustra e riassume la tecnologia galvanica.

1.1 Meccanismo chimico della tecnologia di elettrozincatura
La galvanostegia è il processo che utilizza l'elettrolisi per formare uno strato di deposizione di metallo o lega uniforme, denso e ben aderente sulla superficie di un pezzo. Rispetto ad altri metalli, lo zinco è un metallo relativamente economico e facilmente placcabile, appartenente ai rivestimenti galvanici anticorrosivi di basso valore. Pertanto, la tecnologia di zincatura elettrolitica è ampiamente utilizzata per proteggere i componenti in acciaio, in particolare per prevenire la corrosione atmosferica, e viene utilizzata anche a scopo decorativo. Le tecniche di placcatura includono la placcatura in vasca (o placcatura sospesa), la placcatura a rulli (adatta per piccoli pezzi), la placcatura automatica e la placcatura in continuo (adatta per fili e nastri). La formula di reazione chimica della tecnologia di zincatura elettrolitica è:
Zn2++2e → Zn

1.2 Flusso di processo dell'elettrozincatura
Il flusso del processo di zincatura elettrolitica è generalmente il seguente:
Sgrassaggio chimico delle parti in ferro → Lavaggio con acqua calda e acqua corrente → Lavaggio acido per la rimozione della ruggine una o due volte con acqua corrente → Sgrassaggio elettrolitico → Lavaggio con acqua calda → Lavaggio con acqua corrente → Attivazione con acido cloridrico 1:2 → Lavaggio con acqua corrente → Zincatura → Lavaggio con acqua → Emissione luminosa → Lavaggio con acqua → Passivazione → Due cicli di lavaggio con acqua → Lavaggio con acqua calda → Asciugatura → Ispezione → Prodotto finito
In base al tipo di soluzione di placcatura, i metodi di galvanica possono essere suddivisi in quattro tipologie: galvanica con cianuro, galvanica con zinco, galvanica con cloruro e galvanica con solfato.

1.3 Riepilogo
La galvanoplastica ha una storia di oltre 100 anni ed è il processo di deposizione a umido più lungo e più comunemente utilizzato per i rivestimenti metallici nella storia. La galvanoplastica svolge un ruolo molto importante nella protezione dei metalli dalla corrosione. Grazie alle abbondanti risorse di zinco nel nostro Paese, il prezzo è basso; inoltre, il potenziale elettrodico dello zinco è negativo rispetto al ferro. Per il substrato di acciaio, si tratta di un rivestimento anodico che può fornire protezione elettrochimica sacrificando lo zinco per proteggere il substrato di acciaio. Dopo il post-trattamento, lo strato zincato può non solo ottenere un aspetto estetico gradevole, ma anche migliorarne notevolmente la resistenza alla corrosione. Pertanto, lo zinco è il metallo più utilizzato nella galvanoplastica e, secondo statistiche approssimative, rappresenta oltre 60% del totale dei rivestimenti galvanici, rendendolo il tipo di placcatura più diffuso e utilizzato.

Attualmente, la tecnologia anticorrosione più utilizzata per l'acciaio è ancora la zincatura. La produzione di prodotti in acciaio con rivestimenti a base di zinco e leghe di zinco-alluminio per la protezione superficiale ha raggiunto oltre 401 tonnellate di acciaio all'anno (TP3T) della produzione annua di acciaio nei paesi sviluppati.

In sintesi, la tecnologia di galvanizzazione presenta un processo semplice, un facile controllo dei parametri e lo strato di zincatura risultante è lucido e piatto dopo il trattamento. È ampiamente utilizzata in materiali metallici come l'acciaio e occupa una posizione dominante nel mercato della galvanizzazione. Allo stesso tempo, la Cina dispone di abbondanti risorse di zinco e di bassi prezzi dello zinco, il che lo rende molto adatto allo sviluppo della tecnologia di galvanizzazione. Negli ultimi anni, in considerazione della tutela ambientale, lo sviluppo della tecnologia di galvanizzazione si è concentrato anche su elevata efficienza, bassi consumi e basse emissioni. Le fabbriche di galvanizzazione cinesi hanno generalmente adottato tecnologie di galvanizzazione più ecocompatibili ed efficienti.