Sgusciatura e rimozione della ruggine come processo chiave per superfici metalliche durevoli
La sgusciatura di componenti metallici – un classico campo di applicazione della granigliatura e dei processi di finitura in massa
Quando le superfici in ferro o acciaio entrano in contatto con umidità e ossigeno, si forma la ruggine. La ruggine è un prodotto di ossidazione che si sviluppa inizialmente sulla superficie, ma può penetrare in profondità negli strati del materiale. Se non viene rimossa, può distruggere irreparabilmente anche i componenti più massicci in ferro o acciaio. A seconda dell’entità della ruggine, in ambito domestico si ricorre a rimedi casalinghi per la sua rimozione, come vari acidi o persino la Coca-Cola. Un metodo particolarmente efficace per eliminare la ruggine è la rimozione meccanica mediante spazzola d’acciaio o carta vetrata. Rispetto alla sgusciatura con acidi, questo processo non genera sottoprodotti chimici, tuttavia il procedimento manuale risulta laborioso e spesso lascia graffi sulla superficie.
In ambito industriale, la rimozione manuale della ruggine su componenti lavorati risulta spesso semplicemente inefficace. In questi casi, si impiegano tradizionalmente la finitura in massa, particolarmente delicata sul materiale, o la granigliatura, estremamente efficace e potente. La granigliatura per sgusciatura rientra tra i processi di pulizia mediante getto abrasivo ed è indispensabile in numerosi settori. Viene eseguita, soprattutto quando si tratta di sgusciare prodotti piani e profilati in acciaio di grandi dimensioni, mediante granigliatrici a turbina. Per la rimozione localizzata della ruggine si utilizzano invece procedimenti ad aria compressa; entrambi i metodi possono essere combinati.
I settori classici in cui la granigliatura per sgusciatura fa parte della routine lavorativa sono la carpenteria metallica, il commercio di acciaio, la costruzione di veicoli e la costruzione di macchine.
Cosa occorre sapere sulla sgusciatura?
Domande fondamentali a colpo d’occhio.
Che cos’è la ruggine e come si forma?
La ruggine si forma quando il ferro o l’acciaio entrano in contatto con acqua e ossigeno. Dal punto di vista chimico, si tratta di ossido di ferro(III) idrato, mentre nelle fasi iniziali si forma ossido di ferro(II). Questo processo di ossidazione porta alla formazione di strati di ruggine porosi, che non proteggono il metallo, ma anzi ne favoriscono l’ulteriore corrosione.
La formazione della ruggine avviene in più fasi: il ferro cede elettroni, formando ioni Fe²⁺ che reagiscono con l’acqua e infine si ossidano in ossido di ferro(III). L’aumento di volume dello strato di ossido genera tensioni che provocano il distacco della ruggine. Sono spesso interessati da questo fenomeno utensili, recinzioni metalliche, attrezzi da giardino e veicoli.
Qual è la differenza tra ruggine e calamina?
La calamina si forma ad alte temperature, ad esempio durante la forgiatura o la laminazione. È composta da wüstite (FeO), magnetite (Fe3O4) e ematite (Fe2O3) e aderisce più saldamente alla superficie metallica. La ruggine, invece, si forma a temperature normali, contiene acqua ed è facilmente porosa. La rimozione della calamina richiede spesso metodi più aggressivi rispetto alla sgusciatura.
Quando è indicata la granigliatura per la sgusciatura dei metalli?
La granigliatura rappresenta uno dei metodi più efficienti per la sgusciatura e la decalaminazione di componenti metallici. In questo processo, abrasivi come corindone, microsfere di vetro, graniglia d’acciaio o graniglia di vetro vengono proiettati ad alta velocità sulla superficie.
I procedimenti ad aria compressa sono adatti per la rimozione localizzata della ruggine o per geometrie complesse, mentre le granigliatrici a turbina puliscono efficacemente prodotti in acciaio di grandi dimensioni. La scelta dell’abrasivo dipende dal metallo e dall’effetto di lavorazione desiderato: grani angolosi per una pulizia aggressiva, microsfere di vetro tonde per superfici delicate e opacizzate.
Norme come la UNI EN ISO 8501-1 aiutano a determinare il grado di ruggine e ad adattare di conseguenza la granigliatura. In caso di leggera presenza di ruggine, è spesso sufficiente una leggera granigliatura; per ruggine più profonda (grado C o D) è necessario un trattamento più intenso. La durata del processo di granigliatura dipende quindi dal grado di ruggine.
La granigliatura viene impiegata in numerosi settori: carpenteria metallica, costruzione di macchine, costruzione di veicoli o restauro di oggetti metallici storici. La qualità della granigliatura influisce direttamente sull’adesione dei rivestimenti e, di conseguenza, sulla durata dei componenti metallici.
In particolare nei settori in cui si lavorano componenti di grandi dimensioni, come la cantieristica navale o la carpenteria metallica, vengono spesso utilizzate linee di conservazione in cui la sgusciatura viene combinata direttamente con l’applicazione di un protettivo anticorrosione o di vernice.
Quando la finitura in massa rappresenta la scelta migliore per la sgusciatura dei metalli?
La sgusciatura in impianti di finitura in massa è particolarmente indicata per la lavorazione in serie di pezzi di piccole e medie dimensioni. Il processo combina procedimenti meccanici e chimici. I pezzi vengono generalmente movimentati nell’impianto di finitura in massa insieme a corpi abrasivi, acqua e composti acidi. Questo movimento genera un’asportazione di materiale, rimuove la ruggine e garantisce parallelamente una superficie uniforme.
Un punto di forza particolare della finitura in massa risiede nel fatto che, con questo approccio, è possibile eseguire diversi passaggi di lavorazione in un unico processo. Nel campo della sgusciatura industriale, la vibroabrasione rappresenta pertanto, per i componenti idonei, generalmente il metodo più economico.
I composti attivano l’asportazione di ruggine, corrosione o strati di calamina e vengono impiegati per la neutralizzazione dei pezzi (regolazione del pH). Sono inoltre adatti a rimuovere residui oleosi, pulire i componenti o schiarirli.
I tipi di macchine per la sgusciatura spaziano dai vibratori agli impianti a forza centrifuga fino alle linee di passaggio lineari, rendendo la finitura in massa particolarmente adatta alla lavorazione in serie di componenti piccoli e medi, spesso di forma complessa.
Quali rimedi casalinghi esistono per la rimozione della ruggine?
In ambito domestico, esistono diverse possibilità per rimuovere la ruggine:
- Aceto o aceto concentrato: scioglie la ruggine grazie all’azione acida.
- Acido citrico: particolarmente delicato, adatto per piccole zone arrugginite.
- Bicarbonato di sodio: agisce in modo leggermente abrasivo e chimicamente neutro.
- Cola: contiene acido fosforico, che scioglie la ruggine.
Istruzioni: immergere l’oggetto o applicare il liquido sulle zone arrugginite, lasciare agire per un po’ di tempo, quindi risciacquare con acqua e asciugare accuratamente. Per una protezione a lungo termine dalla ruggine, si consiglia di applicare uno strato protettivo o un convertitore di ruggine.
Consiglio: dopo il trattamento con rimedi casalinghi, una leggera levigatura con carta vetrata o spazzola metallica può rimuovere eventuali residui di ruggine.
Quali metodi alternativi di sgusciatura esistono?
- Idrodecapaggio ad alta pressione: ecologico, efficace per grandi strutture.
- Procedimenti chimici: acidi come l’acido fosforico, l’acido citrico o l’acido ossalico sciolgono la ruggine; l’acido fosforico forma uno strato protettivo.
- Sgusciatura elettrolitica: delicata sul materiale, adatta per componenti piccoli, sensibili o di forma complessa.
La scelta del metodo dipende dalle dimensioni del pezzo, dal grado di ruggine, dal numero di pezzi, dalla qualità superficiale richiesta e dalle esigenze ambientali. Spesso viene impiegata una combinazione di più procedimenti.
Quale ruolo svolge la sgusciatura come pretrattamento per la verniciatura?
La sgusciatura rappresenta un pretrattamento essenziale per la verniciatura di superfici metalliche. La ruggine è considerata un substrato non idoneo, in quanto non offre né la necessaria adesione per i rivestimenti né una sufficiente barriera anticorrosione. Se i prodotti di ossidazione rimangono sulla superficie, si verifica un’infiltrazione sotto lo strato di vernice, con conseguente distacco prematuro del rivestimento.
Per ottenere una superficie idonea alla verniciatura, è quindi necessaria la rimozione completa dei prodotti di corrosione e della calamina. Ciò avviene generalmente mediante procedimenti meccanici (ad esempio granigliatura, molatura, spazzolatura) o processi chimici come la decapatura. Solo su una superficie metallica pulita, priva di ossidi e, se necessario, ulteriormente pretrattata (ad esempio mediante fosfatazione o passivazione), è possibile garantire un’adesione duratura della vernice e una protezione anticorrosione a lungo termine. Dopo la sgusciatura, il metallo deve essere asciugato e trattato con un protettivo anticorrosione o vernice.
Come « arrugginiscono » i metalli non ferrosi?
I metalli non ferrosi non arrugginiscono, ma si ossidano formando caratteristici strati di ossido. L’alluminio, ad esempio, sviluppa immediatamente uno strato sottile e aderente di ossido di alluminio, che passiva il materiale di base e, in molti casi, lo protegge da ulteriori attacchi, conferendo a questo composto un effetto positivo sul componente. Il rame, invece, forma una patina che può avere un effetto decorativo, ma che per i rivestimenti tecnici deve spesso essere rimossa. A differenza della ruggine sul ferro, gli strati di ossido di molti metalli non ferrosi hanno generalmente un effetto stabilizzante e possono proteggere il materiale dalla corrosione in modo duraturo.
A partire da quale punto la sgusciatura non è più possibile?
Un componente in ferro o acciaio è considerato eccessivamente arrugginito quando la ruggine non è più solo superficiale, ma è penetrata in profondità nel materiale. Fori di vaiolatura profondi, cavità o cricche provocano perdita di materiale e indebolimento strutturale, rendendo i procedimenti di pulizia meccanica come la granigliatura o la finitura in massa soluzioni non più durature. Finché lo spessore del metallo è ancora sufficiente e la corrosione è solo superficiale, questi procedimenti possono rendere nuovamente la superficie idonea al rivestimento. Tuttavia, per componenti fortemente arrugginiti la cui integrità è compromessa, la pulizia è sì possibile, ma non garantisce risultati sicuri o durevoli. In questi casi, i componenti devono essere sostituiti.
Conclusione: sgusciatura per una lunga durata
La sgusciatura è fondamentale per la conservazione del valore e la stabilità dei metalli. Sia in ambito domestico che industriale, la scelta del metodo dipende dal materiale, dal grado di ruggine, dalle dimensioni del componente e dalla qualità superficiale desiderata. La granigliatura convince per efficienza e capacità di trattamento superficiale, mentre la finitura in massa rappresenta spesso il metodo più economico, tra l’altro perché consente di eseguire diversi passaggi di lavorazione in un unico processo.