La corrosione, comunemente nota come ruggine quando riguarda il ferro o i suoi legami, rappresenta una sfida significativa nel campo dell’ingegneria chimica e dei materiali.
Fondamenti chimici ed elettrochimici
La ruggine è il prodotto di una serie di reazioni chimiche ed elettrochimiche che coinvolgono il ferro e l’ossigeno in presenza di acqua o umidità.
La reazione fondamentale può essere rappresentata come segue:
4Fe+3O2+6H2O→4Fe(OH)3
Questa reazione forma idrossido di ferro(III), che può successivamente deidratarsi per formare ossido di ferro(III), Fe2O3 e altri composti correlati. A livello microscopico, la corrosione procede attraverso la formazione di celle elettrochimiche che facilitano la migrazione di elettroni dal metallo all’ossigeno, promuovendo ulteriormente il processo di ossidazione.
Fattori che influenzano la corrosione
Diversi fattori ambientali e materiali influenzano la velocità di corrosione del ferro. Tra questi, l’umidità ambientale, la presenza di sali, il pH dell’ambiente circostante, e le proprietà del materiale stesso, come la composizione e la microstruttura. Particolarmente critica è la presenza di ioni cloruro, che possono accelerare significativamente il tasso di corrosione attraverso la formazione di acido cloridrico.
Metodi di protezione dalla corrosione
La protezione contro la corrosione, soprattutto per quanto riguarda l’edilizia stradale, richiede un approccio multidisciplinare. Da un lato abbiamo un’accurata selezione dei materiali, corroborata dal trattamento superficiale, dall’altra il controllo dell’ambiente.
Materiali resistenti alla corrosione
L’uso di leghe resistenti alla corrosione, come l’acciaio inossidabile, che contiene cromo, nichel, e altri elementi leganti, offre una soluzione efficace contro la corrosione. Questi elementi formano un sottile strato di ossido sulla superficie che protegge il metallo sottostante.
Rivestimenti e trattamenti superficiali
I rivestimenti protettivi, che possono essere organici (pitture, polimeri) o inorganici (metalli, ossidi), forniscono una barriera fisica contro gli agenti corrosivi. I trattamenti superficiali, come la galvanizzazione, che applica uno strato di zinco sulla superficie del ferro, offrono protezione sacrificale, dove lo zinco corrode preferibilmente rispetto al ferro.
L’uso di inibitori di corrosione
Gli inibitori di corrosione sono sostanze chimiche aggiunte in piccole quantità all’ambiente per rallentare o prevenire la reazione di corrosione. Questi possono agire attraverso vari meccanismi, inclusa la formazione di un film passivante sulla superficie del metallo o l’interferenza con il meccanismo di trasferimento di elettroni della reazione di corrosione.
Il concetto di controllo ambientale
Il controllo dell’ambiente circostante, come la riduzione dell’umidità o la rimozione di ioni cloruro, può ridurre significativamente la velocità di corrosione. Parliamo quindi di sistemi di ventilazione, di trattamento dell’acqua, e altre tecniche ingegneristiche.
