Letteratura sulla zincatura

Il consumo di zinco a livello mondiale è rimasto costante nel 2011, poiché l’aumento del consumo nei Paesi con mercati emergenti (quali Cina, Brasile e India) ha compensato il calo del consumo in Europa e negli Stati Uniti, secondo le statistiche del gruppo di studio internazionale del piombo e dello zinco.

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Ci sono due processi principali: il processo elettrolitico e il processo termico. Oltre il 90% della produzione mondiale proviene dal processo elettrolitico.
Il processo elettrolitico prevede quattro fasi:

a) concentrazione del minerale
b) arrostimento del minerale in aria
c) conversione dell’ossido di zinco in solfato di zinco
d) elettrolisi della soluzione di solfato di zinco

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Più di 13 milioni di tonnellate di zinco sono state prodotte nel 2013 in tutto il mondo. Il 60% di questo viene utilizzato per la zincatura per proteggere l’acciaio dalla corrosione prolungando in tal modo significativamente la durata dei prodotti in acciaio. Circa il 15% è impiegato nella produzione di leghe di zinco, principalmente per approvvigionare l’industria della pressofusione, il 14% viene utilizzato nella produzione di ottone e bronzo e l’8% nella produzione di composti tra i quali ossido di zinco e solfato di zinco. Il resto è costituito da leghe di zinco, principalmente laminate, utilizzate in applicazioni semilavorate, incluse le monete e applicazioni architettoniche.

Dopo di che lo zinco viene convertito in una vasta gamma di prodotti. La più ampia area di applicazione è l’edilizia dove trova impiego il 45% di tutti i prodotti in zinco di primo utilizzo. Nel settore dei trasporti si consuma il 25% dello zinco globale, mentre i beni di consumo, inclusi elettrodomestici e apparecchi elettronici, rappresentano il 23%. Il restante 7% viene utilizzato per la produzione di macchine industriali.

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Esistono diversi rivestimenti di zinco che sono spesso genericamente chiamati “zincatura”, ma ciascuno ha caratteristiche uniche. Queste caratteristiche non solo influenzano l’applicabilità, ma anche l’economia e le prestazioni nell’ambiente. Il metodo di applicazione, l’adesione al metallo di base, la durezza, la resistenza alla corrosione e lo spessore di ogni rivestimento di zinco variano. Questo ausilio pratico esamina i seguenti rivestimenti di zinco: zincatura continua del laminato, elettrozincatura e zincatura propriamente detta; per aiutare architetti, ingegneri e altri progettisti a valutare e selezionare il rivestimento di zinco più adatto per la protezione della corrosione.

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Il meccanismo principale con cui i rivestimenti zincati proteggono l’acciaio consiste nella creazione di una barriera impermeabile che non consente all’umidità di entrare in contatto con l’acciaio, in quanto senza umidità (elettroliti) non si verifica corrosione. La natura del processo di zincatura garantisce che il rivestimento del metallo con lo zinco presenti caratteristiche ottime di adesione, abrasione e resistenza alla corrosione. I rivestimenti zincati non si deteriorano (lesioni, bolle e scrostamenti) come con altri rivestimenti di barriera come la verniciatura. Tuttavia, lo zinco è un materiale reattivo e si corrode e si erode lentamente. Per questo motivo, la protezione offerta da un rivestimento zincato è proporzionale al suo spessore e alla velocità di corrosione. È quindi importante comprendere il meccanismo di corrosione dello zinco e quali fattori influenzano la velocità di corrosione.

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Il rivestimento a caldo in continuo implica l’applicazione di un rivestimento fuso sulla superficie del laminato di acciaio in un processo ininterrotto. Il laminato di acciaio viene passato come un nastro continuo attraverso un bagno di metallo fuso a una velocità che può arrivare all’incirca fino a 182 metri al minuto. Nel bagno di metallo fuso, la striscia di acciaio reagisce (si lega) con il metallo fuso per legare il rivestimento sulla superficie della striscia. Quando la striscia emerge dal bagno fuso, trascina il metallo liquido in eccesso, in modo molto simile a quando un oggetto viene tirato rapidamente da un contenitore di acqua. Attraverso un processo di pulitura a gas, sulla superficie della striscia viene fatto rimanere uno spessore controllato di rivestimento, di solito espresso in peso (massa) del rivestimento per area unitaria.

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Il dizionario definisce “spangle” come oggetto scintillante. Quando la parola “spangle” viene usata per descrivere l’aspetto della superficie di laminati di acciaio zincato, ci si riferisce al pattern tipico a fiocchi di neve o a stella a sei punte visibile a occhio nudo. La Figura 1 mostra i dettagli di un tipico schema a cristalli (spangle) di un rivestimento zincato con un ingrandimento di circa 10 volte.

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La corretta selezione dello spessore del rivestimento per soddisfare le esigenze degli utilizzatori di laminati di acciaio zincato richiede la conoscenza della corrosività dell’ambiente in cui sarà utilizzato il prodotto. Lo spessore del rivestimento di zinco determina in gran parte la sua durata massima, ma non viene utilizzato direttamente per specificare la quantità di rivestimento. GalvInfoNote 1.1 spiega perché i rivestimenti dei laminati zincati vengono specificati non in termini di spessore, ma come peso del rivestimento (grammi per metro) o massa del rivestimento (sistema SI).

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Applicazioni dei laminati di acciaio zincato preverniciato: tubi per riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria, grandi elettrodomestici, sistemi di condizionamento dell’aria e refrigerazione, pannelli elettrici, riscaldatori/raffreddatori idrici, tubi metallici, tetti, porte di acciaio, mobili, automobili, armature metalliche di cavi interrati, supporti per cavi, griglie, reti, controsoffitti, pareti divisorie, ecc.

Specifica degli standard ASTM A653/A653M-15 per laminati di acciaio, prodotti zincati (galvanizzati) o prodotti rivestiti con lega di zinco-ferro (galvannealed) mediante processo a caldo: EN 10346-09 – Prodotti di acciaio laminato zincato a caldo — Condizioni tecniche di consegna: JIS G3302 – Laminati e coil di acciaio zincato a caldo: ISO 3575-2011 – Laminato di acciaio al carbonio con zincatura continua a caldo di qualità commerciale e progettuale

Lead promotes spangle formation. Lead is miscible in liquid zinc to about 0.5%. Levels above that will settle to the bottom of the galvanizing bath as an immiscible lead-rich liquid.

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Lo zinco svolge un ruolo cruciale nella zincatura a caldo continua. Utilizzando il grado di zinco correttamente specificato, la lega di zincatura continua (continuous galvanizing grade, CGG) o lega master è fondamentale per produrre un prodotto zincato che soddisfi i requisiti del mercato. Il controllo della quantità di alluminio nello zinco è fondamentale per ottenere una buona adesione al substrato in acciaio. A tal fine, il galvanizzatore deve poter contare su una fornitura di lingotti di zinco grezzi che soddisfano determinati limiti di composizione. Ciò avviene attraverso una serie di standard ASTM che coprono i prodotti di zinco. GalvInfoNote 5.2 al GalvInfo Center (vedere link in basso) esamina i gradi di zinco disponibili per la zincatura a caldo continua e i documenti ASTM che li regolamentano.

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• Oscuramento dei cristalli
• Adesione ritardata/mancata
• Inidoneità per applicazioni di verniciatura

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L’utilizzo dell’antimonio attenua i timori relativi alle condizioni del piombo, tuttavia la corrosione dei limiti dei cristalli può rimanere un problema.

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6.2 Zinc Bath Analysis—The bath metal used in continuous hot-dip galvanizing shall contain not less than 99 % zinc, with a lead level not exceeding 0.009%. NOTE 3—To control alloy formation and promote adhesion of the zinc coating with the steel base metal, the molten coating metal composition normally contains a percentage of aluminum usually in the range from 0.05 to 0.25. This aluminum is purposely supplied to the molten coating bath, either as a specified ingredient in the zinc spelter or by the addition of a master alloy containing aluminum. Specification B852 specifies continuous galvanizing grade (CGG) zinc alloys, including multiple zinc alloys, that both enable the molten coating to be controlled within 0.05 to 0.25 % aluminum and to not exceed 0.009 % lead. Specification B6 specifies certain grades of zinc that do not exceed 0.009 percent lead, but contain lower levels of aluminum.

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