PREPARAZIONE DELLE SUPERFICI E MODALITÀ DI SCELTA PER LE DIVERSE APPLICAZIONI

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1 PREPARAZIONE DELLE SUPERFICI E MODALITÀ DI SCELTA PER LE DIVERSE APPLICAZIONI (parte seconda) Continua la pubblicazione del testo realizzato da Condoroil per il corso di formazione per gli addetti al trattamento delle superfici 10 ANNO XV N.57 GENNAIO-FEBBRAIO-MARZO 2009

2 TIPOLOGIA DEL CONTAMINANTE DA RIMUOVERE E CICLI DI PRETRATTAMENTO PIÙ COMUNI Dopo aver evidenziato, nelle descrizioni precedenti, la natura del materiale da processare e la tipologia di impianto da utilizzare descriveremo, qui di seguito, i cicli di pretrattamento più diffusi a cui sottoporre il materiale prima di destinarlo alla verniciatura. Un buon pretrattamento avrà il compito, indipendentemente dalla tipologia di superficie da processare, di rimuovere innanzitutto i contaminanti presenti sul manufatto (oli, grassi, particolati, sfridi di lavorazione, etc.), quindi di deporre uno strato di conversione tale da fornire un valido supporto e ancoraggio al film di vernice e contemporaneamente creare un substrato protettivo che impedisca, qualora il film di vernice si danneggiasse, una progressione dei fenomeni di ossidazione sottopellicolare. Dopo tale premessa analizziamo le soluzioni chimiche da adottare in funzione del materiale e della qualità e quantità di inquinante presente sui pezzi: Materiali ferrosi Come abbiamo visto in precedenza, tali materiali sono sicuramente i più diffusi nel settore dell industria meccanica. I cicli di pretrattamento a cui generalmente viene destinato un manufatto in ferro, costituito da lamiera di buona qualità, sulla cui superficie siano presenti inquinanti quali: oli da taglio, emulsione oleose, oli interi leggeri (es. scaffalature, mobili metallici) prevedono generalmente l applicazione di un fosfosgrassante e di due risciacqui successivi. Si definisce fosfosgrassante un prodotto chimico che svolga la seguente azione sulla superficie del materiale: dapprima, grazie alla presenza di tensioattivi e solventi all interno della formulazione, avviene la rimozione degli inquinanti quindi si verifica la deposizione di uno strato di fosfato di ferro amorfo avente pochi micron di spessore. Tale conversione chimica avviene in seguito all azione dell acido fosforico libero presente e alla presenza di acceleranti che favoriscono appunto la deposizione dello strato di fosfato. L acido fosforico tende a portare in soluzione ioni ferro, asportandoli dalla superficie del materiale; tali ioni, unitamente ai fosfati presenti, tendono a depositarsi sul substrato metallico come fosfati di ferro. La presenza di tale strato di conversione, che normalmente si attesta interno ai 0,1 0,5 g/m 2, fornisce al substrato una discreta protezione contro la corrosione ed inoltre permette un buon ancoraggio della vernice. Normalmente tali soluzioni fosfosgrassanti vengono applicate a spruzzo, geometria dei particolari permettendo, poiché la loro natura acida non permette una forte azione sgrassante. Quest ultima viene, infatti, incrementata notevolmente dall azione meccanica indotta dalla METAL CLEANING & FINISHING 11

3 pressione con cui la soluzione stessa viene spruzzata sui particolari di produzione. La temperatura ottimale di utilizzo varia dai C, i tempi di contatto sono solitamente di due tre minuti. Importante anche in un processo così semplice è la bontà dei risciacqui successivi. Normalmente è possibile impiegare un solo risciacquo successivo allo stadio di fosfosgrassaggio a patto che questo sia costantemente ricambiato. Se si vuole salire in grado con la qualità del materiale verniciato suggeriamo di utilizzare due risciacqui successivi, e ancor meglio se l ultimo è costituito da acqua demineralizzata. Questo evita fenomeni di ristagno di sostanze saline (ad esempio calcare) che vanno ad interporsi tra lo strato di conversione e la vernice stessa creando delle zone più sensibili a fenomeni di ossidazione e conseguente minor qualità del manufatto verniciato. Va sicuramente evitato un solo risciacquo scarsamente rinnovato: anche se questa pratica è tutt ora molto diffusa, ricordiamo che se il risciacquo non viene sostituito frequentemente si possono generare fenomeni di corrosione al di sotto del film di vernice che determinano il distacco della stessa durante le operazioni di stoccaggio a magazzino. Se, invece, la superficie del manufatto si presenta decisamente sporca per esempio di oli o grassi per stampaggio o imbutiture profonde, polverino dovuto alle precedenti lavorazioni meccaniche impastatosi con il lubrificante, oli protettivi tenaci, etc, allora in questi casi suggeriamo vivamente di orientarsi verso impianti più estesi che comprendano un numero maggiore di stadi (per esempio 5) dove poter inserire uno forte sgrassaggio alcalino ed almeno un risciacquo successivo prima di entrare nella soluzione fosfatante. In questo modo potremo sfruttare l azione dello sgrassante alcalino per asportare tutti, o quasi, gli inquinanti tenaci dalla superficie dei particolari. Effettueremo quindi almeno un risciacquo, meglio se due, prima di applicare la soluzione fosfatante la quale potrà convertire efficacemente la superficie del materiale poichè gia ben sgrassata. La scelta di cicli ridotti in queste circostanze non può portare ad altro se non un pretrattamento inefficace e addirittura produrre un manufatto di scarsa qualità. Ricordiamo, infatti, che per poter avere una efficace conversione della superficie, con una corretta deposizione dello strato di fosfato di ferro, la superficie deve essere prima ben sgrassata. In questi casi, quando il materiale risulta contaminato da sporco pesante, la soluzione fosfosgrassante non riesce a rimuovere totalmente gli inquinanti e pertanto 12 ANNO XV N.57 GENNAIO-FEBBRAIO-MARZO 2009

4 si otterranno particolari che vengono sottoposti a verniciatura ancora sporchi di grassi o oli, generando una produzione destinata sicuramente a subire in breve tempo un distacco della vernice in quelle zone mal convertite. Qualora, invece, si voglia aumentare la resistenza alla corrosione del materiale e la qualità del manufatto verniciato si potranno adottare cicli più complessi quali ad esempio: la fosfatazione di ferro pesante o addirittura la fosfatazione allo zinco generalmente diffusa nel settore auto. La fosfatazione definita al ferro pesante non è altro che un processo di fosfosgrassaggio, dove grazie ad ulteriori componenti chimiche, quali per esempio acceleranti di diversa natura, si genera sulla superficie del materiale uno strato di fosfato di ferro amorfo avente uno spessore pari a 2-3 volte maggiore rispetto a quello tradizionale generato dal fosfosgrassaggio. Il maggior spessore del rivestimento ottenuto permette quindi una barriera più elevata contro l eventuale innesco di fenomeni di ossidazione e contemporaneamente un ancoraggio più duraturo nei confronti del film di vernice. La fosfatazione ai Sali di zinco, invece, è utilizzata laddove il mercato richieda una qualità eccelsa del manufatto verniciato. Tale soluzione, che definiamo estrema, permette la deposizione di uno strato cristallino di fosfato di zinco (variabile da 2 a 5 g/m 2 ) altamente protettivo. I cicli che prevedono l impiego di una fosfatazione ai Sali di zinco dovranno essere composti generalmente uno sgrassaggio alcalino in testa, due risciacqui successivi, quindi la fosfatazione allo zinco ed infine due risciacqui di cui l ultimo demineralizzato. METAL CLEANING & FINISHING Nel caso in cui si vogliano ottenere resistenze elevatissime in nebbia salina, pari ad almeno 1000 ore, si dovrà prevedere inoltre un ulteriore stadio di passivazione che molto spesso, almeno nel settore auto, prevede l impiego di sostanze attive quali cromo esavalente, e i successivi due risciacqui prima di entrare in verniciatura. Tuttavia desideriamo sottolineare che maggiore è lo strato del rivestimento presente sul pezzo maggiore sarà la quantità di fanghi che dovrà essere gestita e quindi smaltita all interno della vasca contenente le soluzione fosfatante. Pertanto consigliamo, prima di scegliere un ciclo di pretrattamento, di valutare alla perfezione i pro e i contro della soluzione tecnica che andrete ad adottare. Per esempio l impiego di un fosfatante allo zinco comporterà anche un maggior investimento impiantistico poiché sarà necessario prevedere un sistema di defangazione a batch oppure in continuo della soluzione di lavoro, unitamente ad una maggior attenzione nel sistema di analisi e controllo del bagno poiché il chimismo della reazione di fosfatazione è soggetto a repentine variazioni. Con i prodotti chimici presenti oggi sul mercato sarà possibile, senza ricorrere a soluzioni drastiche, quali per esempio la fosfatazione allo zinco, ottenere prestazioni decisamente elevate dei manufatti verniciati. Si possono infatti adottare cicli impiantistici, composti da almeno quattro stadi, per poter utilizzare nell ultima vasca dei passivanti silanici che penetrando all interno delle porosità del materiale riescono a filmare perfettamente la superficie del manufatto permettendo inoltre 13

5 un aderenza eccellente del film di vernice al substrato metallico. Tali soluzioni, definite no rinse, poiché non necessitano di un risciacquo finale permettono con un investimento contenuto, un notevole incremento, pari a circa 100 ore, della resistenza del manufatto verniciato al test della nebbia salina. Infine descriviamo i cicli più idonei da impiegare nei casi in cui il materiale da pretrattare presenti zone ossidate, oppure rechi sulla superficie delle saldature, come spesso accade nel settore dei radiatori, o addirittura che sia interessato dalla presenza di calamina generata da operazioni di taglio laser. In tutti questi casi le soluzioni fosfosgrassanti e fosfatanti hanno dei forti limiti, poiché il ph con cui normalmente si conduce un processo di fosfatazione, 4,5 5,5, è normalmente troppo elevato affinché si verifichi un fenomeno di attacco nei confronti di tutte quelle forme di ossidazione prima menzionate. Infatti, ciò che normalmente accade in questi casi, è un distacco massiccio e repentino della vernice nelle zone critiche. La presenza di calamina o comunque di ossidi e sottossidi di ferro presenti sulla superficie non permette un corretto aggrappaggio della vernice, con conseguente difettosità e alterazione dei manufatti prodotti. Esistono attualmente sul mercato dei prodotti, che lavorando a un ph decisamente più basso, ovvero 2-3, permettono la dissoluzione di tali composti inerti del ferro, senza per questo sensibilizzare o comunque determinare l arrugginimento del materiale ferroso. Con l ausilio di tali soluzioni sarà possibile far fronte, senza alcuna penalizzazione riguardante la protezione dei manufatti e la bontà del pretrattamento, a quei difetti che appena qualche anno fa sembravano insormontabili da parte del verniciatore. Tali prodotti chimici non contengono fosfati, non creano pertanto quelle anomalie riguardanti polverino e fase di depurazione tipiche dei fosfodecapanti. (continua) 14 ANNO XV N.57 GENNAIO-FEBBRAIO-MARZO 2009