Come funziona il processo di zincatura a caldo

Con l’espressione “zincatura a caldo” si intende parlare del processo di rivestimento che si crea immergendo l’acciaio in un bagno di zinco fuso. In tal modo si forma una protezione resistente meccanicamente e durevole nel tempo contro la corrosione grazie alla formazione di una lega superficiale Fe-Zn molto dura e all’instaurarsi di fenomeni di protezione di tipo elettrochimico tra lo zinco ed il substrato da proteggere. Il processo di zincatura a caldo (figura 1), è caratterizzato da tre macro-fasi che sono il pretrattamento/Pulizia (Preparazione superfici da zincare), la zincatura e le operazioni di controllo e finitura. Di seguito la descrizione delle fasi di questo processo.

Controllo e carico manufatti. Viene effettuato il controllo dello stato dei pezzi per accertarsi che siano stati eseguiti i fori di sfiato e di drenaggio dello zinco ed eliminati residui bituminosi di vernice e scorie di saldatura non eliminabili nella fase di sgrassaggio.

Pretrattamento/Pulizia. L’acciaio normalmente presenta strati superficiali contaminati da sostanze dovute alla natura stessa della lega (ruggine e calamina causate dall’ossidazione), e da composti estranei, come oli, grassi, saponi, vernici, prodotti di precedenti lavorazioni. Al fine di eliminare tali contaminazioni e per ottenere rivestimenti protettivi contraddistinti da livelli di qualità elevati è necessario pulire perfettamente le superfici che devono essere zincate. Il metodo utilizzato è di natura chimica e prevede le fasi di:

• Sgrassaggio. Residui di grassi e oli vengono invece puliti con un bagno di sgrassaggio, per il quale sono impiegate soluzioni alcaline o acide. Ad esso segue una breve immersione del manufatto in acqua per sciacquare le superfici dalle soluzioni di sgrassaggio;
• Decapaggio. Il manufatto viene successivamente sottoposto a decapaggio, normalmente eseguito a temperatura ambiente, per eliminare gli strati contaminanti propri dell’acciaio. Generalmente, a tale scopo viene utilizzata una soluzione di acido cloridrico diluito: la durata del decapaggio dipende dalla concentrazione del bagno e dal grado di ossidazione del pezzo da zincare. Il manufatto viene poi immerso in acqua per togliere resti di sali e acidi dalla superficie;
• Flussaggio. L’ultima fase della pulizia è costituita dal flussaggio, che riveste la superficie di una pellicola protettiva, che impedisce l’ossidazione del pezzo, fino a quando non viene immerso nel bagno di zinco fuso, migliorando la reazione tra il ferro della superficie d’acciaio e lo zinco.

Preriscaldo. Il manufatto viene sottoposto a una fase di preriscaldamento finalizzata all’essicazione della pellicola protettiva data dal flussaggio ed a eliminare l’umidità superficiale. Con questa fase si riduce il salto termico, favorendo ulteriormente la reazione zinco-ferro e abbreviando i tempi di immersione nello zinco fuso.

Bagno di zinco. Il manufatto viene immerso in un bagno di zinco fuso, puro almeno al 98,5 %, ad una temperatura variabile tra i dai 440 ai 460°C. Durante la zincatura si crea, sulla superficie dell’acciaio, uno strato di lega intermetallico ferro-zinco senza soluzione di continuità tra la protezione e il supporto. I manufatti restano immersi nel bagno fino a che hanno raggiunto la medesima temperatura dopodiché vengono estratti. La reazione ferro-zinco continua anche durante l’estrazione e si forma un ulteriore rivestimento di zinco puro la cui composizione corrisponde a quella dello zinco di fusione.

Raffreddamento. Il ciclo termina dopo l’estrazione, con il raffreddamento in aria o acqua.

Controlli di processo. La qualità del processo è assicurata da controlli e monitoraggi eseguiti lungo tutto il processo. Detti controlli riguardano lo stato di efficienza delle soluzioni, qualità dello zinco, temperatura dello zinco fuso, velocità di immersione ed estrazione, durata dell’immersione.