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Testo a cura di Stefano Bernuzzi
Sebbene l'alluminio e le sue leghe in generale mostrino un buon comportamento nei confronti della corrosione, spesso si verificano problemi di corrosione localizzata e molto specifica. Due sono i principali fattori che influenzano il comportamento del metallo: il tipo di aggressività ambientale e lo stato metallurgico/chimico. Le atmosfere ambientali vengono solitamente classificate in rurali, industriali, marine, in base al grado di inquinamento o alla presenza di cloruri. Dal punto di vista chimico, solo l'aggiunta di elementi alliganti come rame, ferro o silicio ha un marcato effetto sulla resistenza alla corrosione.
Per distinguere l'aggressività chimica di diversi ambienti, questi vengono confrontati in relazione al loro pH, che determinano anche le diverse modalità di attacco: gli ambienti naturali a pH neutro, e gli ambienti chimici aggressivi con pH decisamente acido o basico. A causa della natura anfotera dell'alluminio, il film di passività è solubile a temperatura ambiente a pH inferiori a 3 o superiori a 9, di conseguenza si avrà una corrosione generalizzata con velocità di propagazione pressoché costante e sarà possibile prevedere con sufficiente precisione le tappe di sostituzione programmata di determinati manufatti.
In concomitanza con il fenomeno corrosivo si possono manifestare anche i fenomeni di cavitazione ed erosione-corrosione, i quali manifestano un forte contributo meccanico alla corrosione, dovuto, nel primo caso, all'implosione di innumerevoli e minuscole bolle di vapore - solitamente vapor d'acqua - che si formano nei punti dove la pressione del fluido diventa, a seguito di forti gradienti della velocità , minore della pressione di vapore del fluido a quella temperatura; nel secondo caso l'azione meccanica è puramente di abrasione dovuta alle alte velocità di scorrimento dei liquidi. Infatti, al di sopra di certe velocità di deflusso - per l'alluminio intorno ai 10 m/s - il liquido può esercitare elevate pressioni tali da rimuovere fisicamente lo strato ossidato superficiale e promuovere così l'instaurarsi di zone anodiche sulla superficie del metallo esposto.
Corrosione ambientale
Il rivestimento naturale dell'alluminio, dato dall'ossido che rende il metallo inerte, rappresenta una protezione agli attacchi dell'aria, del calore, dell'umidità e degli agenti chimici, di spessore relativamente sottile (tra i 50 e i 100 Å). Normalmente la velocità di corrosione dell'alluminio diminuisce rapidamente col tempo, solo in alcuni casi, ad esempio sotto l'azione della soda caustica, tale velocità ha un andamento all'incirca lineare. La resistenza alla corrosione è determinata dalla stabilità chimico-fisica dello strato di ossido ed è legata al valore del pH dell'ambiente: se tale valore è compreso tra 4 e 8 lo strato protettivo è stabile, se il pH è superiore o inferiore a questi valori, la soluzione acida (pH 3+ mentre la soluzione basica (pH > 8) libera ioni AlO2.
Corrosione galvanica (effetto pila)
Il cosiddetto effetto pila si ha quando due materiali, chimicamente differenti, uniti e messi in contatto con una soluzione conduttrice. I danni maggiori si hanno quando si verifica l'unione tra due metalli, a causa della debole resistenza elettrica dovuta alla breve distanza che la corrente deve percorrere, come nel caso di saldature e brasature. A scala microscopica questo genere di corrosione può verificarsi anche fra componenti di leghe multifase o di metalli impuri, al cui interno sono racchiuse particelle estranee o componenti intermetallici. L'accoppiamento tra alluminio e ottone e rame aumenta la capacità di attacco corrosivo in atmosfere normali o in ambiente umido, mentre il contatto con l'acciaio inossidabile dà luogo a corrosione in ambienti secchi e, con conseguenze ancora più dannose, in ambienti marini.
Per ovviare alla corrosione bimetallica si isola un metallo rispetto all'altro, pensando a soluzioni già in fase progettuale; nel caso ciò non fosse possibile, si interpone un materiale isolante in grado di eliminare ogni contatto, come ad esempio il neoprene.
Questo fenomeno corrosivo può essere ulteriormente aggravato dalla corrosione interstiziale che si manifesta quando le condizioni di progettazione o di montaggio comportano la formazione di interstizi tra due parti di alluminio o tra alluminio e altri materiali, creando così le condizioni per la formazione di una cella elettrolitica dovuta a ristagno di elettroliti e quindi condizioni di aerazione differenziata. Può avere effetti molto marcati, essendo un processo spesso autostimolante, e portare in breve tempo alla completa dissoluzione del metallo nelle zone circostanti l'interstizio.
Corrosione per fessurazione
Fessure sottili possono dar luogo a un fenomeno di corrosione intenso e localizzato dimensionalmente, dalle fessurazioni puntiformi al deterioramento di tutta la superficie. Le fessure generalmente si formano a causa della geometria della struttura, dell'attrito tra metallo e parti solide non metalliche, di depositi di polvere, sporcizia, sabbia o del prodotto della corrosione ambientale sulla superficie. La progressione della corrosione è legata anche a una ventilazione non continua dell'ambiente. Questo tipo di corrosione è un fenomeno piuttosto complesso nel corso del quale si forma dell'acido all'interno delle crepe, ha una progressione molto lenta e viene rallentata dalla produzione di allumina Al2O3 che colma l'interstizio.
Una particolare forma di fessurazione è quella puntiforme, è localizzata e si manifesta come rigonfiamenti e cavità dai contorni irregolari. Queste fessure si presentano quando il metallo non è ancora rivestito completamente da uno strato protettivo e hanno origine a seguito di un effetto catodico locale nel punto in cui lo strato viene danneggiato e non può autoripararsi. Spesso tale corrosione si verifica in ambienti umidi, su metalli rivestiti da uno strato di ossido molto sottile, talvolta trasparente, e si può instaurare nel processo di produzione. Una volta asciugata la superficie, la corrosione si ferma.
Corrosione intergranulare
Tipo di corrosione a carattere locale che si sviluppa lungo i bordi dei grani del materiale e nelle zone immediatamente limitrofe ad essi. Questo meccanismo elettrochimico dipende dalla formazione di cellule sulla superficie dei grani metallici durante la seconda fase della precipitazione degli elementi alliganti che determinano uno stato di instabilità elettrochimica puntuale. Il grado di sensibilità di una lega verso la corrosione intergranulare dipende dalla sua microstruttura, dal suo processo produttivo e dal trattamento termico a cui è sottoposto. L'instaurarsi di questo fenomeno con modalità marcate è spesso sintomo di trattamenti termici inadeguati o scorretti. Ad esempio la serie 2xxx - leghe Al-Cu - è particolarmente suscettibile a tale fenomeno, dovuto al carattere fortemente anodico delle zone piu' povere in Cu, nel caso in cui il trattamento termico non abbia prodotto una solubilizzazione omogenea degli elementi alliganti.
Corrosione esfoliante
Tale corrosione è un attacco specifico e mirato che si sviluppa lungo gli stretti passaggi fra le superfici esterne dei grani metallici e corre parallelamente alla superficie del metallo. Questo tipo è associato a una direzione prevalente della struttura dei grani: scaglie e parti interne del rivestimento si separano dalla superficie senza che vengano applicate forze dall'esterno. La corrosione esfoliante è il tipo di fenomeno aggressivo più comune al quale sono esposte le leghe Al-Mg-Cu e Al-Zn-Mg-Cu trattate termicamente.
Corrosione filiforme
Questo tipo di corrosione non è particolarmente dannoso in sè ma può aggravare altre forme già in atto. Si tratta di filamenti bianchi non ramificati, formatisi in seguito al tipico meccanismo corrosivo della cella occlusa, che vanno a occupare la superficie del metallo non protetto o si formano sotto lo strato di rivestimento (vernici, placcature, zincature). Particolarmente suscettibili a questo tipo di corrosione sono i rivestimenti permeabili all'umidità e può arrivare a perforare i fogli sottili in lega d'alluminio. Anche se il substrato metallico risente molto poco di questo tipo di attacco, l'apparenza estetica del manufatto risulta ampiamente insoddisfacente, soprattutto quando l'alluminio viene usato come materiale di rivestimento.
Fonte testo:
H. Wilquin, Atlante dell'alluminio, UTET, Torino, 2003
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