La corrosione dei metalli
Mappa concettuale
La corrosione dei metalli è un processo elettrochimico che li porta a ritornare alla loro forma minerale originale. Fattori ambientali come umidità e cloruri influenzano la velocità e il tipo di corrosione, richiedendo trattamenti protettivi specifici. Le forme di corrosione variano da uniforme a localizzata, con implicazioni significative per la durabilità dei manufatti metallici.
Riassunto
Schema
La natura e i meccanismi della corrosione dei metalli
I metalli, ottenuti attraverso processi industriali che trasformano i minerali estratti dal sottosuolo, sono soggetti a fenomeni di instabilità chimica dovuti all'energia impiegata nella loro lavorazione. Questa instabilità li predispone a cercare uno stato di minore energia attraverso la corrosione, un processo elettrochimico spontaneo e irreversibile. Durante la corrosione, i metalli reagiscono con agenti ossidanti come l'ossigeno, tendendo a ritornare alla loro forma minerale originale. Il processo è caratterizzato da reazioni redox, in cui una specie chimica cede elettroni (ossidazione) e un'altra li acquista (riduzione). La resistenza alla corrosione è essenziale per preservare la funzionalità e l'integrità strutturale dei manufatti metallici, che possono essere esposti a vari ambienti corrosivi, quali atmosfera, acque dolci, acqua marina e soluzioni chimiche aggressive.Influenza dell'ambiente sulla corrosione e protezione dei metalli
L'ambiente circostante ha un impatto significativo sulla velocità e il tipo di corrosione che un metallo può subire. Fattori ambientali come la presenza di cloruri possono accelerare il processo corrosivo, formando sali igroscopici che mantengono la superficie metallica umida. Per esempio, gli acciai inossidabili, sebbene siano generalmente resistenti alla corrosione, possono essere vulnerabili in ambienti marini o in presenza di cloruri, che possono compromettere il loro strato passivo protettivo. La scelta di trattamenti e rivestimenti protettivi adeguati dipende dalla conoscenza approfondita delle condizioni ambientali, come il pH e la composizione dell'elettrolita, che influenzano il comportamento corrosivo dei metalli.Tipologie e forme di corrosione
La corrosione può manifestarsi in varie forme, determinate da fattori intrinseci al materiale e da condizioni ambientali. Si distinguono principalmente tre tipi: la corrosione uniforme, che colpisce estesamente il metallo riducendone uniformemente lo spessore; la corrosione localizzata, che provoca danni concentrati in aree ristrette; e la corrosione selettiva, che intacca specifiche componenti del materiale, come i bordi dei grani cristallini. I diagrammi di Pourbaix sono utili per visualizzare i diversi campi di stabilità di un metallo, quali le zone di immunità, passivazione e corrosione attiva, in relazione al pH dell'ambiente.Corrosione chimica ed elettrochimica
La corrosione può essere classificata in due categorie principali: chimica ed elettrochimica. La corrosione chimica si verifica quando il metallo reagisce direttamente con agenti chimici in assenza di un circuito elettrico. La corrosione elettrochimica, più comune, si verifica a causa di una differenza di potenziale elettrico tra due metalli in presenza di un elettrolita, con reazioni anodiche che causano la dissoluzione del metallo e reazioni catodiche che non alterano il catodo. Un esempio specifico è la corrosione galvanica, che si verifica quando due metalli con differenti potenziali elettrici vengono a contatto, con il metallo meno nobile che agisce da anodo e si corrode preferenzialmente.Forme specifiche di corrosione elettrochimica
Diverse forme specifiche di corrosione elettrochimica includono la corrosione per aerazione differenziale, che si verifica a causa di variazioni locali nella concentrazione di ossigeno sulla superficie metallica, e la corrosione crevice, che si manifesta in spazi ristretti o fessure. Altri tipi sono la corrosione intergranulare, che colpisce i confini di grano del materiale, e la pitting, caratterizzata da piccole depressioni o buchi causati da ambienti fortemente ossidanti in presenza di ioni cloruro. La corrosione sotto tensione, o stress corrosion cracking, si sviluppa quando uno sforzo meccanico è combinato con un attacco corrosivo, portando alla formazione di crepe nel materiale metallico.Corrosione in ambienti specifici: terreno e cemento armato
La corrosione può avvenire in ambienti particolari come il terreno e il cemento armato. Nel terreno, variabili come l'umidità, la presenza di batteri e le correnti vaganti possono trasformarlo in un elettrolita attivo, accelerando la corrosione di strutture interrate. Nel cemento armato, l'alcalinità del calcestruzzo fornisce una protezione naturale alle armature in acciaio, ma questa può essere compromessa dall'ingresso di cloruri, dall'assorbimento di anidride carbonica e dall'influenza di correnti vaganti. È quindi necessario adottare misure protettive specifiche per prevenire la corrosione in questi ambienti.
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Processi di corrosione
Instabilità chimica dei metalli
I metalli, ottenuti attraverso processi industriali, sono soggetti a fenomeni di instabilità chimica che li predispone alla corrosione
Reazioni redox
Ossidazione e riduzione
Durante la corrosione, i metalli reagiscono con agenti ossidanti e riducenti, cedendo elettroni e tendendo a ritornare alla loro forma minerale originale
Fattori ambientali che influenzano la corrosione
L'ambiente circostante, come la presenza di cloruri, può accelerare il processo corrosivo dei metalli
Tipi di corrosione
Corrosione uniforme
La corrosione uniforme colpisce uniformemente la superficie del metallo, riducendone lo spessore
Corrosione localizzata
Corrosione per aerazione differenziale
La corrosione per aerazione differenziale si verifica a causa di variazioni locali nella concentrazione di ossigeno sulla superficie metallica
Corrosione crevice
La corrosione crevice si manifesta in spazi ristretti o fessure
Corrosione selettiva
Corrosione intergranulare
La corrosione intergranulare colpisce i confini di grano del materiale
Pitting
La corrosione pitting è caratterizzata da piccole depressioni o buchi sulla superficie metallica
Classificazione della corrosione
Corrosione chimica
La corrosione chimica si verifica quando il metallo reagisce direttamente con agenti chimici in assenza di un circuito elettrico
Corrosione elettrochimica
Corrosione galvanica
La corrosione galvanica si verifica quando due metalli con differenti potenziali elettrici vengono a contatto
Corrosione sotto tensione
La corrosione sotto tensione si sviluppa quando uno sforzo meccanico è combinato con un attacco corrosivo
Corrosione in ambienti specifici
Corrosione nel terreno
Nel terreno, variabili come l'umidità e la presenza di batteri possono accelerare la corrosione di strutture interrate
Corrosione nel cemento armato
Nel cemento armato, l'alcalinità del calcestruzzo può essere compromessa da vari fattori, accelerando la corrosione delle armature in acciaio
La corrosione dei metalli
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00
Processo elettrochimico della corrosione
Reazioni redox dove metalli cedono elettroni (ossidazione) e agenti ossidanti li acquistano (riduzione).
01
Fattori ambientali influenzanti la corrosione
Esposizione a atmosfera, acque dolci, acqua marina, soluzioni chimiche aggressive.
02
Importanza della resistenza alla corrosione
Preserva funzionalità e integrità strutturale dei manufatti metallici.
