Passivare

Nella tecnologia delle superfici si parla di passivazione quando su un materiale metallico si forma uno strato protettivo. Tale strato protettivo può formarsi spontaneamente, come ad esempio sull’acciaio inossidabile o sul cromo, oppure essere generato in modo mirato mediante processi di tecnologia delle superfici. Lo strato protettivo così formato ha lo scopo di impedire o rallentare notevolmente la corrosione del materiale di base.

Info: Protezione dalla corrosione 
La protezione dalla corrosione descrive le misure volte a prevenire i danni causati dalla corrosione ai componenti metallici.

Se e con quale rapidità i metalli si corrodono dipende dalle loro proprietà materiali. In questo contesto, è determinante se i metalli stessi sono in grado di generare una passivazione spontanea e se è possibile dotarli di uno strato protettivo tramite un processo di passivazione.

Quando il metallo nudo entra in contatto con l’aria o con un altro ambiente corrosivo, può verificarsi – a seconda delle sue caratteristiche – un processo di corrosione. Ad esempio, i metalli preziosi come l’oro e il platino si corrodono solo molto lentamente. I metalli non preziosi come lo zinco, il ferro e l’alluminio si corrodono più rapidamente.

Il fatto che i metalli si corrompano e la velocità con cui ciò avviene dipendono dalla presenza o meno di uno strato di passivazione, o dalla loro capacità di formarlo. Il cromo, ad esempio, presenta un sottile strato di ossido invisibile. Uno strato di ossido si forma quando una lega viene riscaldata all’aria. Esso isola il metallo dall’atmosfera. Ciò significa che non è possibile un’ulteriore corrosione. Il cromo viene quindi spesso utilizzato per la finitura della rubinetteria da bagno. In questo modo, essa rimane lucida per anni.

Inoltre, anche l’acciaio inossidabile è in grado di formare autonomamente uno strato passivo. Il metallo contiene cromo. A partire dal 10,5% in massa, il cromo forma uno strato di ossido di cromo. Questo impedisce l’ossidazione che causa la corrosione. Se lo strato di ossido viene danneggiato, il metallo nudo entra in contatto con l’atmosfera. Tuttavia, si forma automaticamente un nuovo strato passivante.

Oltre al cromo, anche l’alluminio, il nichel, il titanio, lo zinco, il silicio e il piombo possono formare uno strato passivo. L’acciaio comune non è in grado di farlo. Infatti, lo strato di corrosione – ovvero la ruggine – è costituito da uno strato di ossido che si espande rapidamente. Questo non è in grado di rallentare la corrosione.

Se l’acciaio inossidabile presenta un contenuto di cromo superiore al 12%, lo strato passivo naturale già presente può essere ulteriormente migliorato. Ciò è possibile utilizzando l’acido nitrico e l’acido citrico, che riducono le particelle libere di ferro presenti sulla superficie. Il cromo rimanente forma quindi uno strato passivo attraverso l’ossidazione.

Per la passivazione si raccomanda l’uso dell’acido citrico, poiché è più sicuro ed efficace nell’applicazione. L’acido nitrico presenta lo svantaggio di ridurre non solo la percentuale di ferro, ma anche quella degli altri componenti della lega. Di conseguenza, lo strato di ossido di cromo è realizzabile solo in misura limitata.

Sebbene alcuni metalli formino casualmente uno strato passivo da soli, può comunque valere la pena ottenere la passivazione tramite un processo tecnico. Ciò vale soprattutto per l’alluminio, il magnesio, il cadmio, lo zinco e l’argento. Nel caso dell’alluminio non si parla di passivazione, ma di anodizzazione.

Nel caso del magnesio, del cadmio, dello zinco e dell’argento, la passivazione non serve solo a garantire una migliore protezione dalla corrosione, ma crea anche una base per ulteriori fasi del processo. Inoltre, la passivazione fornisce una protezione contro l’ossidazione dell’argento e contro le impronte digitali.

Dal punto di vista tecnico, è importante la cromatura degli strati di zinco. Essa crea uno strato di passivazione in grado di ritardare a lungo la corrosione dello zinco. Lo strato può essere blu, nero, oliva, giallo o trasparente. Il colore dipende dal procedimento utilizzato. Alcuni di questi processi generano una passivazione contenente ossido di cromo (VI) tossico. Tale passivazione è vietata nell’UE nel settore automobilistico (autovetture < 3,5 t) e negli elettrodomestici.

Un’alternativa agli strati di passivazione contenenti ossido di cromo (VI) tossico è rappresentata dalla passivazione priva di cromo (VI). Tuttavia, in alcuni casi questa non è in grado di rallentare la corrosione in misura altrettanto efficace. Un’altra alternativa è costituita dai moderni processi di passivazione che utilizzano cromo (III) o sono privi di cromo. Nella passivazione senza cromo, lo strato è costituito da ossido di titanio o di zirconio. La passivazione a strato spesso degli strati di zinco, ad esempio, è priva di cromo (IV) e offre una protezione dalla corrosione da buona a ottima.