Qual è il processo di zincatura dell'acciaio?

La zincatura è il processo di applicazione di un rivestimento protettivo di zinco sull'acciaio per prevenire la corrosione. Il metodo industriale più comune è la zincatura a caldo-continua, in cui nastri di acciaio o parti fabbricate vengono puliti, flussati e immersi nello zinco fuso in modo che sulla superficie si formi uno strato di zinco legato metallurgicamente. Poiché lo zinco si corrode preferibilmente rispetto all'acciaio, il rivestimento protegge il metallo base sia come barriera che come anodo sacrificale. Questo articolo spiega il processo passo dopo passo, le denominazioni dei rivestimenti utilizzati nel commercio internazionale e i fattori che determinano la durata.

Perché zincare l'acciaio?

L'acciaio nudo arrugginisce quando l'umidità e l'ossigeno raggiungono la sua superficie. Un rivestimento di zinco interrompe questo processo in due modi:

Protezione barriera: il denso strato di zinco separa fisicamente l'acciaio dall'atmosfera.

Protezione sacrificale (catodica): in corrispondenza di graffi e bordi tagliati in cui l'acciaio è esposto, lo zinco si corrode preferibilmente rispetto all'acciaio, quindi l'area esposta rimane protetta finché lo zinco è presente nelle vicinanze.

Questo duplice meccanismo rende la zincatura uno dei sistemi di protezione dalla corrosione più convenienti-per l'acciaio strutturale, con una durata di servizio tipica-esente da manutenzione misurata in decenni nella maggior parte degli ambienti atmosferici.

Il processo di zincatura a caldo-passo dopo passo

1. Preparazione della superficie

La qualità del rivestimento di zinco dipende quasi interamente dalla pulizia della superficie. L'acciaio passa prima attraverso un bagno di sgrassaggio alcalino per rimuovere oli, grassi e composti di trafilatura, quindi attraverso il decapaggio in acido cloridrico o solforico diluito per rimuovere scaglie di laminazione e ruggine. Dopo ogni fase chimica la striscia viene risciacquata con acqua.

2. Flussaggio

Prima dell'immersione, l'acciaio viene rivestito con un fondente, tipicamente una soluzione di cloruro di zinco e ammonio. Il flusso previene l'ossidazione della superficie pulita tra il decapaggio e l'immersione e favorisce la bagnatura dell'acciaio da parte dello zinco fuso.

3. Rivestimento-per immersione a caldo

L'acciaio preparato viene immerso in un bagno di zinco fuso mantenuto a circa 450 gradi (circa 840 gradi F). Ferro e zinco reagiscono all'interfaccia per formare una serie di strati di lega intermetallica di zinco-ferro, ricoperti da uno strato di zinco relativamente puro. Questo legame metallurgico è ciò che distingue la zincatura a caldo-dalla vernice o da altri rivestimenti superficiali.

4. Ritiro e Controllo del Peso del Rivestimento

Quando la striscia lascia il bagno, le lame del gas (raschiatori ad aria o azoto) rimuovono lo zinco in eccesso dalla superficie e controllano con precisione lo spessore del rivestimento finale. Il rivestimento viene quindi raffreddato e, per i prodotti in foglia, può ricevere un passaggio leggero o altro trattamento di finitura.

5. Ispezione

Il peso del rivestimento viene verificato pesando un campione prima e dopo la dissoluzione dello strato di zinco (il test a tre punti-) e l'adesione del rivestimento viene controllata mediante test di flessione. Le linee di produzione continue monitorano lo spessore del rivestimento online con calibri.

Pesi e designazioni del rivestimento secondo ASTM A653/A653M

I prodotti in lamiera zincata sono descritti in base al grado del metallo base e alla designazione del rivestimento. ASTM A653/A653M, la specifica standard per la lamiera di acciaio, zincata-rivestita mediante il processo-di immersione a caldo, definisce le designazioni del rivestimento che indicano il peso totale minimo del rivestimento su entrambe le superfici.

G-60: peso totale minimo del rivestimento di 0,60 oz/ft² (circa 183 g/m²) su entrambi i lati combinati, tipicamente corrispondente a uno spessore del rivestimento di circa 0,40 mil (10 µm) per lato.

G-90: peso totale minimo del rivestimento di 0,90 oz/ft² (circa 275 g/m²), circa 0,60 mil (15 µm) per lato.

G-110, G-140, G-165 e G-185 designano rivestimenti progressivamente più pesanti per ambienti più corrosivi.

In termini metrici, le denominazioni comuni sono Z180, Z275 e Z350, dove il numero è la massa totale del rivestimento in g/m². Lo stesso rivestimento fisico può essere ordinato con entrambi i sistemi; ASTM A653/A653M è lo standard applicabile per le designazioni in pollici-libbre, mentre ISO 1461 copre i rivestimenti zincati a caldo-per immersione su articoli fabbricati in ferro e acciaio e GB/T 2518 regola la lamiera di acciaio rivestita-in zinco per immersione a caldo-continuo in Cina.

Altri metodi di zincatura

Oltre al rivestimento continuo-per immersione a caldo di fogli e nastri, vengono utilizzati diversi processi correlati:

Zincatura a caldo-in lotti (generale) conforme alla norma ISO 1461: le strutture fabbricate come torri di trasmissione e corrimano vengono pulite, flussate e immerse in zinco fuso.

Elettrozincatura: lo zinco viene depositato elettroliticamente, fornendo un rivestimento più sottile e liscio utilizzato principalmente per i pannelli della carrozzeria automobilistica dove l'adesione della vernice è importante.

Spruzzatura termica dello zinco: lo zinco fuso o in polvere viene spruzzato su strutture di grandi dimensioni che non possono essere immerse.

Sherardizzazione: le piccole parti vengono burattate con polvere di zinco a temperatura elevata per formare un rivestimento di diffusione.

Durata utile e protezione dalla corrosione

La durata di un rivestimento zincato dipende dallo spessore del rivestimento e dalla corrosività dell'ambiente. Come regola pratica, lo zinco si corrode a circa 1 µm all’anno in atmosfere rurali miti e più velocemente in ambienti industriali o marini. Un rivestimento G-90 fornisce quindi decenni di protezione nella maggior parte delle applicazioni interne. I dati sul tasso di corrosione sono pubblicati nella norma ISO 9223 e negli standard correlati, che classificano la corrosività atmosferica e consentono agli ingegneri di selezionare il peso del rivestimento per la durata di progetto.

Applicazioni comuni

L'acciaio zincato viene utilizzato ovunque siano necessarie lunga durata e bassa manutenzione: strutture di edifici, coperture di tetti e pareti, torri di trasmissione e pali delle utenze, guardrail autostradali, edifici agricoli, condutture HVAC, quadri elettrici e serbatoi di trasformatori. Nel settore elettrico, i serbatoi dell'olio dei trasformatori sono spesso realizzati in acciaio zincato o altrimenti protetto dalla corrosione-per resistere al servizio all'aperto.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra il rivestimento G-60 e G-90?

Entrambe le designazioni sono definite nella norma ASTM A653/A653M come peso totale minimo del rivestimento su entrambe le superfici. Il G-90 (0,90 oz/ft², circa 275 g/m²) è circa il 50% più pesante del G-60 (0,60 oz/ft², circa 183 g/m²) e offre una durata di servizio proporzionalmente più lunga nello stesso ambiente.

La zincatura protegge i bordi tagliati e i graffi?

SÌ. Poiché lo zinco è anodico rispetto all'acciaio, l'acciaio esposto ai bordi tagliati e ai graffi è protetto in modo sacrificale dal rivestimento di zinco circostante. Questa caratteristica di auto-riparazione è un vantaggio fondamentale rispetto ai sistemi di verniciatura.

Perché l'acciaio viene pulito prima dell'immersione?

Lo zinco non bagna l'acciaio oleoso o incrostato. Sgrassaggio, decapaggio e flussaggio garantiscono una superficie chimicamente pulita e priva di ossidi- in modo che lo zinco fuso possa reagire con l'acciaio e formare un legame metallurgico continuo.

A che temperatura è il bagno di zinco fuso?

Le linee hot{0}}dip continue operano a circa 450 gradi. Temperature più elevate accelerano la formazione di fragili strati di lega di zinco-ferro, quindi la temperatura del bagno viene controllata entro un intervallo ristretto.

L'acciaio zincato può essere verniciato?

Sì, con un'adeguata preparazione della superficie come la pulizia e un primer adeguato. Il sistema duplex di zincatura e verniciatura garantisce una durata molto più lunga rispetto a ciascun sistema preso singolarmente ed è ampiamente utilizzato per strutture ad alta-visibilità.

Come seleziono il giusto peso del rivestimento?

Selezionare il peso del rivestimento dalla categoria di corrosività del sito di installazione (ISO 9223) e dalla durata di progetto richiesta. I rivestimenti più pesanti come G-140 o G-185 sono specificati per atmosfere marine e industriali, mentre G-60 o G-90 coprono la maggior parte delle applicazioni interne e rurali.