Progettazione e dimensionamenti: Protezione anti-corrosione

La zincatura a caldo

Poiché i costi di sottostruttura non sono certamente trascurabili ed avendo rilevato spesso ingiustificati pregiudizi circa l'impiego di sottostrutture in ferro zincato, riteniamo utile un cenno sulla zincatura "a caldo".
*La zincatura a caldo consiste in un bagno dei materiali ferrosi in zinco fuso ed è un procedimento che affonda le sue radici nel passato, quando era anche detto zincatura a fuoco.
Nel 1937 detto sistema ebbe una crescente evoluzione industriale, grazie all’invenzione dell’ingegnere polacco Sendzimir, che rese possibile l’applicazione di tale procedimento non più al prodotto finito, bensì a monte dello stesso, cioè alla materia prima, rendendolo applicabile ai laminati in nastro, che potevano essere così sottoposti ad un processo di galvanizzazione continua in speciali impianti collegati con le ferriere.  
Prima di essere sottoposte alla galvanizzazione, le lamiere subiscono un trattamento di sgrassatura meccanica o a immersione, onde eliminare grasso e scorie di lavorazione; successivamente vengono decapate in acido cloridrico, onde trasformare gli ossidi di ferro in cloruro di ferro, facilmente solubile.
La zincatura avviene con un bagno in zinco fuso, come si è detto, all’interno di speciali vasche in materiale refrattario.
Prima di entrare in contatto con lo zinco, le lamiere passano attraverso uno strato di condizionamento galleggiante, formato da sale doppio di zinco e ammonio (CnCl2.NH4Cl.2H2O), che ha una duplice funzione: eliminare ogni impurità residua sul ferro ed evitare che lo zinco sottostante si ossidi.
La successiva immersione nello zinco fuso provoca la lega in profondità tra ferro e zinco, che avviene a temperatura superiore a quella del punto di fusione dello zinco.
Detta lega ferro-zinco avviene a diversi strati.

Fase

Formula

Contenuto
Fe (in peso)

Struttura cristallografica

Densità (g/cm)

Eta

Zn

Max 0.003

Esagonale a corpo centrato

7,14

Zeta

Fe Zn13

5.7-6.3

Monoclima

7,18

Delta

Fe Zn10

7.0-11.5

Esagonale a corpo centrato

7,24

Gamma

Fe5Zn21

21.0-28.0

Cubica a facce centrate

7,36

Lo strato vicino al ferro è estremamente sottile ed è un composto di 20-27% di ferro e zinco (Fe5Zn21, con cristallizzazione cubica gamma, dura e brillante).
La lega intermedia, con un contenuto di ferro da 7 a 11% (Fe5Zn10, con struttura cristallina esagonale); la diffusione di questi strato è molto rapida con il risultato di uno spessore molto più sottile della lega precedente ed ha una struttura di considerevole duttilità.
L’ultimo strato ha un contenuto di 5.75-6.25 di Fe nello zinco e la sua conformazione è monoclima.
Attraverso la stessa, la diffusione del ferro nello zinco risulta molto lenta e con essa si può terminare l’azione dissolvente del ferro nello zinco.
A questo punto, con il naturale rallentamento di questa formazione di lega ferro-zinco, si estrae il materiale dal bagno e si interrompe il processo di lega, lasciando formare sulla superficie uno strato di zinco puro con struttura cristallina esagonale, che per effetto del raffreddamento non fa in tempo a tradursi in lega.
Un influsso notevole   sull’aspetto dei manufatti ha la temperatura del bagno, che influisce ovviamente anche nella riuscita del procedimento di zincatura.
Ad una temperatura troppo elevata consegue un aspetto ruvido ed opaco; ad una  temperatura troppo bassa consegue lo sfaldamento dello spessore di zinco superficiale.
La temperatura ottimale risulta essere tra i 455 ed i 465 °C, mentre deve essere inversamente proporzionale all spessore dei manufatti.
Un’altra variabile che incide sull’aspetto del manufatto è la qualità della materia prima.
Un acciaio troppo dolce, a basso contenuto di carbonio e senza silicio produce un aspetto uniforme a superficie lucida, mentre un acciaio scadente e silicioso si rivela opaco, rugoso e, in dipendenza del tipo di impurità, con macchie giallastre o grigio scure, che tuttavia non infirmano la durata della protezione.
L' aggiunta di poco alluminio allo zinco fuso facilita la zincatura : bastano 120 g (o meno) di alluminio per una tonnellata di zinco e l' alluminio può essere introdotto come lega alluminio-zinco al 2% di alluminio. 
Questo metallo ha un' azione diossidante (catalitica) molto energica, rende il bagno più fluido, per cui si può operare a temperature più basse, con il conseguente effetto di diminuire la quantità dello zinco duro, che è una lega di zinco e di ferro, che si forma per soluzione lenta del ferro nello zinco fuso e si aduna sul fondo e sulle pareti della vasca in strati assai duri e aderenti. 
 Si ottiene uno strato brillante preparando il bagno di zinco fuso con aggiunta di 0,5% di alluminio e 0,2% di bismuto; in luogo del bismuto si può usare lo stagno. 
Un' aggiunta di 0,2-0,5% di piombo (oltre a 0,002% di alluminio) favorisce l' ottenimento di ottimi rivestimenti. 
Deleteria la presenza del rame.
Il tempo di immersione varia a seconda dello spessore che si vuole ottenere.
L' estrazione dal bagno deve compiersi in modo che venga favorita al massimo la scolatura dello zinco per far sì che la superficie risulti il più possibile liscia ed uniforme. 

Transient

Durata della zincatura a caldo
La tabella seguente rappresenta la durata in anni della protezione di zincatura in base allo spessore applicato ed in base alle carattristiche ambientali.
Come si può agevolmente arguire dal grafico sottostante, la zincatura sendzimir con cui sono trattate le lamiere zincate presenta caratteristiche di protezione di tutto rispetto e le rende assolutamente idonee al loro utilizzo in facciata.
E' per altro evidente come la metodologia di lavorazione (punzonatura soprattutto) debba prevedere l'impiego di attrezzature e macchinari che non ne indeboliscano la struttura cristallina di protezione.

Transient

1 = Ambiente all'aperto secco
2 = All'aperto: zona entroterra non inquinata
3 = Ambiente interno umido
4 = All'aperto: zona costiera non inquinata
5 = All'aperto:zona entroterra inquinata
6 = All'aperto:zona costiera inquinata
7 = Immersione in acqua di mare