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Trattamenti anticorrosivi

Protezione dall'attacco degli agenti esterni

I lubrificanti delle catene possono costituire una buona resistenza ad un'aggressione leggera. Nel caso di lunghi periodi di inattività all'aperto o in presenza di elementi mediamente aggressivi, la lubrificazione, come protezione anticorrosiva, non é più sufficiente. In questi casi si devono utilizzare catene con trattamenti di rivestimento della superficie che hanno lo scopo di proteggere gli elementi della catena dall'attacco degli agenti esterni.

Di seguito riportiamo alcuni trattamenti anticorrosivi in uso:

Zincatura elettrolitica (clicca qui per approfondire)

Zincatura elettrolitica (galvanica)

Il processo di zincatura elettrolitica (detta anche zincatura a freddo o zincatura galvanica) ha come scopo quello di realizzare depositi di zinco sul metallo di base attraverso un processo di elettrolisi. E’ in grado di conferire, a seconda dello spessore, una buona resistenza alla corrosione atmosferica. I rivestimenti elettrolitici di zinco possono essere migliorati nell' aspetto e nel potere protettivo con un trattamento finale di "passivazione". Questa passivazione è chiamata anche “cromatazione” perché conferisce delle particolari colorazioni; per questo motivo la zincatura elettrolitica viene chiamata anche zinco-cromatazione.

Nichelatura elettrolitica (clicca qui per approfondire)

Nichelatura elettrolitica (galvanica)

Il processo di nichelatura elettrolitica (detta anche a freddo o galvanica) è lo stesso della zincatura elettrolitica solo che il deposito è costituito dal nichel. E’ in grado di conferire, a seconda dello spessore, una buona resistenza alla corrosione atmosferica e comunque  più elevata rispetto ai vari tipi di zincatura. Tra il rivestimento di nichel e il materiale base viene depositato uno strato di rame che ha il compito di aumentare l‘aderenza dello strato nichelato e evitare il fenomeno della “sfogliatura” dello strato.

Nichelatura chimica (clicca qui per approfondire)

Nichelatura chimica

Il processo di nichelatura chimica (spesso basato sul metodo industriale Kanigen ) permette di rivestire, con uno strato (spessore 10μm÷50μm) composto essenzialmente da nichel (90%) e fosforo (10%), le superfici di un componente meccanico, al fine di migliorarne le caratteristiche superficiali in termini di durezza, resistenza a usura e a corrosione.
Dopo essere stati opportunamente preparati superficialmente ( microsabbiature e decapaggi, al fine di avere sempre superfici prive di impurità e residui oleosi), i componenti da trattare vengono immersi in una soluzione acquosa a bassa temperatura (<100 °C) solitamente a base di ipofosfito di sodio (NaH2PO2) e altre sostanze, detta bagno di nichelatura.
La conseguenza delle reazioni chimiche che si innescano all’interno del bagno è la formazione, su qualsiasi superficie dei pezzi immersi (qualunque ne sia la geometria), di uno strato metallico uniforme a base nichel – fosforo.

La durezza dello strato superficiale e la resistenza all’usura (ma con esse anche la fragilità e la friabilità superficiali) sono aumentate dalla quantità di fosforo contenuto nello strato, dall’età del deposito e da trattamenti termici di riscaldo a medie temperature.

La durezza dello strato depositato (~ 550 HV, appena depositato, a temperatura ambiente) aumenta con la durata e la temperatura del riscaldamento. Valori di durezza elevati (~1100 HV) possono essere raggiunti, ad esempio, con riscaldi a 400°C per un’ora oppure a 290°C per 10 ore (ottenendo durezze migliori rispetto allo stesso trattamento termico applicato al nichel “galvanico”, che resta sempre confinato a durezze minori di 400 HV). Per riscaldamenti a temperature maggiori, si assiste invece a una diminuzione progressiva della durezza che, intorno ai 700÷800 °C, diviene inferiore a quella iniziale (con valori solitamente peggiori rispetto a quelli ottenibili portando a tali temperature uno strato di nichel “galvanico”).
Va tuttavia tenuto presente che questo trattamento di riscaldo risulta problematico per componenti sottoposti precedentemente a cementazione: il riscaldamento potrebbe compromettere la durezza dello strato cementato situato subito al di sotto dello strato tipico della nichelatura. In questi casi (nichelature a elevata durezza su componenti cementati) è consigliato contattare il nostro Ufficio Tecnico al fine di trovare la soluzione di compromesso più efficace.
In generale, una volta raggiunto lo spessore desiderato, i componenti vengono estratti dal bagno di nichelatura e, dopo essere stati lavati e asciugati, vengono usualmente sottoposti (entro 12 ore) a deidrogenazione / degasaggio ( riscaldo a 200 °C per circa 2 ore), in modo da eliminare l'idrogeno eventualmente presente all'interfaccia metallo – rivestimento, riducendo l’infragilimento da idrogeno e migliorando l’aderenza del deposito al metallo base. Un effetto secondario di questo trattamento è quello di ottenere un buon compromesso tra  durezza / resistenza a usura   e  fragilità / friabilità.
Come accennato sopra, è possibile ottenere durezze maggiori riscaldando a temperature più elevate (280÷350 °C).
L’aspetto visivo finale dello strato depositato risulta lucido con leggere sfumatura giallastre con fosforo ~10% o in seguito a trattamenti termici ad alta temperature, per diventare progressivamente più opaco (e visivamente simile a quello ottenibile con nichelatura galvanica) al diminuire del tenore di fosforo o della temperatura di trattamento.

Anche se più costosa (4÷5 volte) rispetto a quella galvanica / elettrolitica, la nichelatura chimica offre svariati vantaggi (che la rendono una valida alternativa alla cromatura a spessore) :

  • maggiore durezza e compattezza dello strato superficiale, con conseguente aumento della resistenza a usura
  • strato uniforme e preciso, anche su superfici interne / cavità o a geometria complessa, con possibilità di regolarne lo spessore, rispettando la rugosità originale ed evitando ulteriori lavorazioni meccaniche finali
  • eccellente aderenza del deposito al metallo di base (senza necessità di interporre substrati), conferendo alle superfici del pezzo la capacità di rispondere bene a flessioni, dilatazioni e sbalzi termici ( -192 °C ÷ +200 °C ), senza fenomeni di “sfogliamento” o fessurazione (va comunque sempre tenuto presente che, in condizioni dinamiche di esercizio e dopo lunghi periodi, lo strato superficiale può comunque sfaldarsi e portare ad eventuali problemi di compatibilità in campo alimentare )
  • buona resistenza all’usura abrasiva e basso coefficiente di attrito grazie alle proprietà autolubrificanti del fosforo
  • migliore resistenza alla corrosione (rendendo efficace il trattamento persino su acciai inox), specie in ambienti alcalini, grazie alla ridottissima porosità dello strato depositato e alla presenza di fosforo (e composti Ni3P)
  • ampliamento della gamma di materiali trattabili efficacemente   ( metalli ferrosi, leghe alluminio, acciai speciali e inox, plastiche termoresistenti e ceramici – non è invece possibile trattare direttamente leghe di piombo o zinco )
  • assenza di correnti elettriche, eliminando la presenza dell’ “effetto punta” ed evitando l’infragilimento del materiale

I vantaggi che caratterizzano la nichelatura chimica mettono in evidenza anche quali possano essere i casi in cui essa possa trovare applicazione, come valida alternativa alla nichelatura galvanica e alla cromatura a spessore.

La nichelatura chimica può essere eseguita su tutti i componenti della catena, prima che questi vengano assemblati.

Settori tipici in cui trova impiego la nichelatura chimica sono quelli in cui è richiesta notevole resistenza alla corrosione.
Sicuramente degno di nota è il campo alimentare, dove sono richieste catene in grado di operare a contatto con atmosfere altamente aggressive, garantendo massima resistenza alla corrosione e rispetto di norme igienico – sanitarie.

Nitrurazione ionica (clicca qui per approfondire)

Nitrurazione ionica

In tutte le sue varianti, la nitrurazione è un trattamento termochimico che aumenta la durezza superficiale di un componente in acciaio attraverso la diffusione di azoto (e non carbonio come avviene nella cementazione) e la precipitazione di nitruri (ad elevata durezza) negli strati superficiali dei pezzi, mantenendo inalterata la resistenza e la tenacità a cuore del componente.
La nitrurazione ionica è un particolare tipo di nitrurazione in cui, grazie ad una scarica elettrica stabile innescata tra i componenti da trattare (+) e le pareti di un forno “freddo” sotto vuoto (-), le superfici dei pezzi vengono letteralmente “bombardate” da azoto atomico ionizzato (ossia ioni di azoto, dissociati da azoto molecolare / ammonica, che formano uno stato molto simile al plasma). Il riscaldamento (350÷500 °C) delle superfici dei componenti causato da questo “bombardamento” favorisce la formazione di nitruri (ottenuti dalla reazione dell’azoto atomico con gli elementi metallici di lega degli strati superficiali “caldi” dei pezzi) e il conseguente indurimento superficiale per precipitazione

Nonostante sia più costosa rispetto a quella tradizionale, la nitrurazione ionica è grado di offrire svariati vantaggi:

  • maggior numero di parametri operativi indipendenti tra loro (temperatura, pressione, composizione dei gas, differenza di potenziale e intensità di corrente), con ampia possibilità di effettuare nitrurazioni “ad hoc” (in termini di composizione chimica, caratteristiche meccaniche e durezza dei vari strati superficiali), calibrate sullo specifico impiego a cui è destinato il componente trattato
  • ottimizzazione degli strati tipici della nitrurazione, con maggiore compattezza (strato dei composti meno poroso) e minore fragilità superficiale (riduzione dello spessore della “coltre bianca”)

  • durezze superficiali elevate (900÷1000 HV) con strati induriti di modesto spessore ed eventuale possibilità di ottenere risultati migliori ricorrendo a metalli di apporto (titanio, boro, alluminio)
  • ulteriore diminuzione delle deformazioni e distorsioni termiche associate al trattamento
  • aumento della resistenza a corrosione (oltre ad una maggiore inalterabilità chimica delle superfici)
  • possibilità di agire anche su acciai inox, lasciandone pressoché inalterata la resistenza a corrosione
  • rimozione di eventuali strati ossidati o contaminati presenti sulle superfici dei pezzi ancora da trattare
  • superfici di ottima qualità, con diminuzione del coefficiente di attrito e aumento della resistenza a usura
  • incremento della resistenza a fatica (grazie a un generale aumento delle sollecitazioni superficiali residue di compressione indotte dal trattamento)
  • riduzione delle temperature di trattamento e dei tempi necessari al processo

Va comunque sempre tenuto presente che la nitrurazione ionica può essere eseguita efficacemente (con buoni risultati) solo su alcuni tipi di acciai (classificati come acciai da nitrurazione) aventi superfici che non siano fortemente incrudite e non risultino eccessivamente decarburate o ossidate. Al fine di conferire buona resistenza meccanica e tenacità a cuore, prima delle nitrurazione si eseguono solitamente trattamenti di bonifica, ricottura di distensione e finitura meccanica finale (in quanto la nitrurazione è di norma un trattamento “finale” a cui non seguono altre operazioni tecnologiche).

La nitrurazione ionica viene eseguita esclusivamente sugli elementi di rotazione della catena (perni, bussole e rulli) al fine di migliorarne la resistenza a usura, ogni qualvolta essa sia particolarmente gravosa nell’articolazione della catena.

Alla luce di quanto visto finora, appare evidente la notevole varietà di settori in cui la nitrurazione ionica trova efficacemente impiego. Per citare un esempio, la nitrurazione ionica si è rivelata un’ottima soluzione laddove applicata agli elementi di rotazione (realizzati in materiali specifici)  per catene destinate ad operare all’interno di forni a temperature medio-alte ( 300÷450 °C ).

Trattamento superficiale per catena acciaio inox "PINK" (clicca qui per approfondire)

Trattamento superficiale per catena acciaio inox "PINK"

L'evoluzione e la richiesta del mercato sempre alla ricerca di prodotti all'avanguardia in termini di qualità/prestazioni e miglioramenti delle performance di vita del prodotto catena, ci ha portato a sviluppare per gli acciai inox, degli studi volti alla risoluzione di problematiche relative all'usura precoce degli elementi cilindrici di contatto quali perno, bussola e rullo.

A tale scopo proponiamo oggi un trattamento superficiale nuovo detto "PINK" che offre le seguenti caratteristiche:

I componenti presentano un aspetto superficiale di colore nero   
Le durezze superficiali raggiungono i 1100/1200 Vickers con 40÷50 µm di spessore. Ciò implica una maggiore resistenza all'usura con conseguente allungamento della vita catena.
Ha caratteristiche autolubrificanti e anti-grippaggio grazie alla presenza di componenti anti-adesione sulla superficie dura che prevengono dalla formazione di microcricche e diminuiscono il coefficiente di attrito tra i componenti stessi.
Resistenza tra le 300÷400 ore alla nebbia salina.
Risulta efficace a temperature che vanno dai -40°c ai + 500°c.
Si tratta di un trattamento termico nitrurante particolarmente resistente ad usura. Grazie all'elevata durezza superficiale raggiunta, permette di limitare notevolmente nel tempo la comparsa della polvere metallica.

La superficie degli elementi trattati PINK è caratterizzata da nitruri di ferro che in fase di usura si distaccano e si liberano nell'ambiente. Per questo motivo è ammesso l'utilizzo di prodotti INOX trattati PINK in ambienti alimentari quando il prodotto non è direttamente a contatto con la catena.

Pubblicazione di ultimi test su catene agricole con perni cromo duro (clicca qui per approfondire)

Pubblicazione di ultimi test su catene agricole con perni cromo duro

A differenza della cromizzazione, il “cromo duro” è un rivestimento di cromo, quindi il materiale sottostante non subisce modifiche chimiche durante il processo.

Per questa ragione il particolare (perno) può essere, ed è cementato, quindi il cromo duro permette di aggiungere le ottime caratteristiche del rivestimento al cromo alle già buone caratteristiche di un perno cementato.

Durante la vita utile della catena l’usura sarà molto limitata perchè, dapprima si ha lo strato particolarmente duro del cromo riportato e, successivamente, lo strato cementato. Lo strato di cromo duro raggiunge i 40 - 50 micron con durezze di 1000 - 1100 HV.

Al di sotto, lo strato cementato raggiunge durezze di 700 - 800 HV per la profondità di cementazione utile. Il cromo duro aggiunge, alle ottime caratteristiche di resistenza ad usura, un potere protettivo anticorrosione che lo rende particolarmente adatto anche per le applicazioni all’aperto; l’importanza dello spessore del rivestimento permette al perno di resistere con maggiore facilità ad eventuali inclusioni abrasive e/o corrosive.

Durante la vita utile della catena avremo il consumo, dapprima del cromo riportato, e successivamente, e parzialmente dello strato cementato. L’allungamento massimo della catena avverrà prima che quest’ultimo sia terminato.

Il rivestimento al Cromo Duro viene utilizzato da diversi anni dalla ROSA CATENE S.p.A. in campo agricolo, con notevole soddisfazione e riconoscimento da parte della clientela nazionale ed internazionale.

Documentazione su studio relativo al CROMO DURO (file PDF in italiano)

CROMO DURO - Versione in inglese-EN.pdf

CROMO DURO - Versione in tedesco-DE.pdf

CROMO DURO - Versione in francese-FR.pdf

Altri rivestimenti

A richiesta si realizzano altri tipi di rivestimenti protettivi come la zincatura a caldo o come il DeltaSeal Silver GZ che garantisce una resistenza all’ossidazione estremamente elevata. Trattandosi però di rivestimenti speciali con caratteristiche particolari è necessario realizzare prima un’adeguato studio di fattibilità.

 

NOTE GENERALI

I rivestimenti menzionati sono dei depositi superficiali protettivi che aumentano la resistenza all’ossidazione del materiale ricoperto ma non lo rendono un materiale “antiossidante”.  La vita utile di tali rivestimenti dipendono da molteplici variabili che possono pregiudicarne la resistenza. Oltre naturalmente alla variabile tempo (ore lavorate) si deve anche considerare la temperatura d’esercizio, la presenza di sostanze abrasive, e l’uso di detergenti aggressivi che possono influenzare negativamente le caratteristiche protettive del rivestimento.