Perché il 5052 è adatto agli ambienti marini e umidi
La piastra in alluminio 5052 è uno dei materiali standard per scafi di barche, strutture navali, attrezzature di coperta e opere architettoniche costiere. Resiste in queste condizioni grazie a due proprietà che agiscono insieme: una composizione chimica della lega che resiste all'attacco delle soluzioni di cloruro e una pellicola superficiale che si ripara da sola. In servizio il risultato è un tasso di corrosione basso e prevedibile piuttosto che la progressiva perdita di sezione di cui soffre l'acciaio non protetto.
La lega contiene circa il 2,5% di magnesio con aggiunta di cromo e non è-trattabile termicamente. Il magnesio conferisce resistenza e migliora il comportamento alla corrosione; il cromo affina la microstruttura e aiuta a sopprimere alcune forme di attacco localizzato. Nessuno degli elementi si consuma durante l'uso, pertanto la protezione è intrinseca al materiale anziché dipendere da un rivestimento.
Il meccanismo dietro la resistenza alla nebbia salina
Quando l'alluminio viene esposto all'aria o all'acqua, l'ossigeno reagisce immediatamente con la superficie per formare uno strato sottile e aderente di ossido di alluminio spesso pochi nanometri. Questo film è la barriera primaria che separa il metallo dall'ambiente. È elettricamente isolante e chimicamente stabile in un ampio intervallo di pH ed è auto-riparante: se la superficie viene graffiata, si forma nuovo ossido in pochi secondi a condizione che sia presente ossigeno.
In 5052 il contenuto di magnesio cambia il carattere di quella pellicola. L'ossido di magnesio e l'idrossido di magnesio si incorporano nello strato superficiale e lo rendono più stabile in presenza di ioni cloruro, che sono le specie aggressive nell'acqua di mare e nella nebbia salina. Il cromo svolge un ruolo di supporto limitando la precipitazione delle fasi grossolane in cui tendono ad innescarsi fenomeni di corrosione localizzata.
I sali depositati dagli spruzzi del mare sono igroscopici: trattengono sulla superficie una sottile pellicola di elettrolita concentrato anche quando il materiale sfuso appare asciutto. All'interno di quella pellicola, la riduzione dell'ossigeno nei siti catodici bilancia la dissoluzione del metallo nei siti anodici, e lo strato di ossido è ciò che interrompe la reazione anodica. Poiché il film è continuo e riformabile, l'attacco rimane superficiale e generale invece di penetrare.
Dati sulle prestazioni e confronto
| Condizione di esposizione | Comportamento dell'alluminio 5052 |
|---|---|
| Nebbia salina neutra | Attacco basso e uniforme; nessuna vaiolatura significativa durante i test standard |
| Immersione continua in acqua di mare | Tasso di corrosione molto basso, con leggero scurimento della superficie in caso di lunga esposizione |
| Atmosfera marina e zona splash | Eccellente, purché si evitino fessure e umidità intrappolata |
| Servizio indoor con elevata umidità | Ottimo, senza macchie di ruggine sulle superfici adiacenti |
L'esposizione alla nebbia salina neutra viene normalmente valutata secondo ASTM B117, con metodi ciclici di nebbia salina e nebbia salina come ASTM G85 utilizzati laddove il servizio prevede bagnatura e asciugatura. Poiché la lega non è trattabile termicamente-, i suoi giunti saldati mantengono una resistenza alla corrosione paragonabile a quella del metallo base, a differenza delle zone-alterate dal calore di alcune leghe delle serie 6000 e 7000.
Applicazioni che si basano su questo comportamento
Scafi, ponti, cabine e sovrastrutture di piccole imbarcazioni e imbarcazioni da lavoro
Ferramenta nautica, staffe, scale e ringhiere
Serbatoi di carburante e acqua su navi e veicoli
Rivestimenti architettonici, coperture e fasce costiere e offshore
Trasportare cassoni e contenitori esposti al sale stradale e alle intemperie
Scambiatori di calore e sistemi di raffreddamento in ambienti vegetali umidi
Note su progettazione, fabbricazione e qualità
Lo strato di ossido protegge una superficie pulita e liberamente esposta. Non può proteggere una fessura, quindi la progettazione dovrebbe evitare giunti stretti e sovrapposti, giri non sigillati e trappole in cui l'acqua può depositarsi senza ricambio di ossigeno. Gli elementi di fissaggio e i raccordi devono essere isolati dall'alluminio laddove viene utilizzato un metallo diverso come l'acciaio inossidabile o l'acciaio al carbonio, poiché l'alluminio fungerà da anodo in una coppia galvanica e si corroderà preferibilmente.
Anche la pratica di fabbricazione è importante. Le spazzole metalliche in acciaio al carbonio e gli strumenti di movimentazione lasciano particelle di ferro incastonate che arrugginiscono e macchiano la superficie, quindi vengono utilizzati strumenti dedicati in alluminio o acciaio inossidabile. Se la piastra verrà verniciata o anodizzata, la superficie deve essere preparata immediatamente dopo la pulizia, poiché l'ossido appena formato continuerà ad addensarsi e a compromettere l'adesione.
L'ispezione per gli ordini marittimi normalmente copre la composizione chimica, la resistenza alla trazione, la resistenza allo snervamento e l'allungamento rispetto a ASTM B209, controlli dimensionali e di planarità e un esame della superficie per contaminazione e danni da manipolazione. Il materiale viene fornito con un certificato indicante il numero di colata e i risultati misurati e, nel caso in cui la nave sia classificata, l'approvazione della società competente verrà registrata sulla documentazione. Insieme, la chimica della lega e le proprietà testate sono ciò che consente al progettista di pianificare un intervallo di manutenzione con sicurezza anziché congetture.
Domande frequenti
D: Perché il 5052 resiste alla nebbia salina meglio di molte leghe?
R: Il suo contenuto di magnesio stabilizza lo strato di ossido di alluminio che si forma naturalmente, rendendolo più resistente all'attacco del cloruro, mentre l'aggiunta di cromo limita i siti in cui inizia la corrosione localizzata.
D: Qual è il meccanismo di protezione?
R: Sulla superficie si forma una pellicola di ossido sottile, aderente e autoriparante. Agisce come una barriera tra il metallo e l'elettrolita e si riforma immediatamente se danneggiato, a condizione che sia disponibile ossigeno.
D: Il 5052 necessita di verniciatura in ambiente marino?
R: Funziona bene a nudo in molte posizioni, ma il rivestimento è consigliabile per superfici immerse, zone soggette a schizzi e aree a contatto con metalli diversi, dove le condizioni localizzate sono più aggressive.
D: Come si confronta con 5083 per il lavoro marittimo?
R: Il 5083 ha un contenuto di magnesio più elevato e una resistenza più elevata ed è preferito per la placcatura dello scafo e la struttura primaria. 5052 viene utilizzato per sovrastrutture, serbatoi e componenti marini generali.
D: Cosa bisogna evitare per proteggere la superficie?
R: Evitare l'umidità intrappolata nelle fessure, nei giunti non sigillati e nel contatto con l'acciaio al carbonio. Le particelle di ferro intrappolate nelle spazzole in acciaio o nelle attrezzature di movimentazione causano macchie di ruggine.
D: Come vengono verificate le prestazioni di corrosione marina?
R: Attraverso test in nebbia salina neutra secondo ASTM B117 e, per programmi specifici, test ciclici come ASTM G85, insieme a test di composizione e meccanici secondo ASTM B209.
