Analisi della corrosione delle polveri metalliche: identificare l’origine

Una problematica di corrosione su polveri metalliche può avere diverse origini: contaminazione particellare, ossidazione superficiale, presenza di agenti corrosivi, eterogeneità del materiale, deriva della composizione chimica o condizioni di stoccaggio e di riciclo non idonee. Nei settori della metallurgia e della produzione additiva, questi fenomeni possono degradare la scorrevolezza, modificare la reattività superficiale, favorire le inclusioni e compromettere la tenuta finale dei pezzi. La sfida è quindi risalire rapidamente all'origine della corrosione per distinguere un difetto del materiale, un difetto di processo o una contaminazione esterna. Per approfondire le problematiche legate alle polveri nella produzione additiva, consultate la nostra pagina dedicata alla caratterizzazione delle polveri metalliche e il nostro contenuto sulla produzione additiva di pezzi metallici.

L'esperienza inizia con l'osservazione della morfologia delle polveri o delle superfici degradate: stato superficiale, porosità, irregolarità, cricche, sfregamenti, inclusioni, depositi o zone ossidate. In caso di rottura di un pezzo, l'analisi frattografica consente di qualificare il modo di rottura, che sia fragile, duttile o per fatica, e poi di ricercare gli indizi di un attacco corrosivo. Il microscopio ottico, il MEB-EDX, il MEB-FEG e, secondo le esigenze, la tomografia RX permettono di visualizzare i difetti e localizzare le zone da analizzare.

Le indagini si basano su mezzi complementari: MEB-EDX per la morfologia e la composizione locale, microscopio ottico per le osservazioni metallografiche, durometro per i confronti di durezza, ICP per l'analisi della composizione, analizzatori elementari C/S, N/O e H per il controllo dei gas e degli elementi leggeri, DRX per l'identificazione delle fasi e delle impurità cristalline, nonché XPS per la chimica dell'estrema superficie. Per le polveri, controlli di granulometria, densità, scorrevolezza, umidità e morfologia completano l'indagine. In aggiunta, la nostra esperienza in analisi reologica delle polveri può aiutare a collegare lo stato superficiale al comportamento di flusso.

Il ricorso a un laboratorio esperto consente di guadagnare tempo nell'identificazione delle cause radice: contaminazione di un lotto, deriva della lega, ossidazione anomala, inclusione, difetto superficiale o incompatibilità processo/materiale. L'obiettivo non è solo constatare la corrosione, ma collegare le osservazioni analitiche a una decisione industriale: accettare o bloccare un lotto, modificare un parametro di fabbricazione, rivedere uno stoccaggio, qualificare un fornitore o correggere un trattamento superficiale.

Un laboratorio esperto affianca gli industriali per determinare l'origine di un guasto attraverso un approccio multi-tecnica e multi-scala. L'indagine può includere l'esame della superficie, l'identificazione dei prodotti di corrosione, la verifica delle leghe metalliche, la ricerca di impurità, l'analisi della composizione elementare e il confronto tra lotti conformi e non conformi. Questo approccio consente di validare la resistenza dei materiali e dei trattamenti superficiali, di anticipare i rischi prima dell'industrializzazione e di rendere più affidabili le fasi di qualificazione, produzione o riciclo delle polveri.

Per comprendere un'Analisi della corrosione, è necessario determinare la natura chimica delle specie presenti in superficie e nella massa. Le analisi mediante ICP-AES, ICP-MS, analisi elementare C/S, N/O, H, DRX e XPS consentono di verificare la composizione della lega, rilevare elementi in tracce, mettere in evidenza impurità cristalline e identificare stati di ossidazione o di passivazione. Questo approccio è particolarmente utile per confrontare la polvere con un capitolato, verificare una lega metallica o ricercare un agente ossidante o corrosivo.

Quando l'obiettivo è validare la resistenza di un materiale o di un rivestimento, possono essere eseguite prove elettrochimiche: misura del potenziale libero OCV, velocità di corrosione tramite LSV, impedenza elettrochimica EIS e studio dell'accoppiamento galvanico. Prove di invecchiamento accelerato e di nebbia salina consentono inoltre di valutare la resistenza alla corrosione, l'omogeneità di un trattamento superficiale e la perdita di spessore di un rivestimento. Questi dati sono utili sia nell'esperienza di guasto sia nella qualificazione di processo.

Questa competenza è inoltre strategica per la produzione additiva, dove la stabilità delle polveri condiziona la ripetibilità del processo e le prestazioni finali dei pezzi. Uno studio comparativo tra lotti, un monitoraggio del riciclo o una caratterizzazione iniziale consentono di anticipare le derive prima che influenzino la produzione. Le aziende possono inoltre accrescere le proprie competenze grazie a una formazione sulle analisi delle polveri metalliche adattata alle loro esigenze tecniche.

Per avviare un'analisi, è opportuno precisare il contesto di comparsa del difetto, il tipo di polvere o di lega interessato, la storia di stoccaggio o di riciclo, le specifiche attese e, se possibile, i lotti di riferimento. Lo studio può quindi essere strutturato attorno all'osservazione, all'analisi chimica, alla caratterizzazione della superficie, al confronto tra lotti e all'interpretazione dei risultati alla luce del processo industriale. Questo approccio consente di giungere a una conclusione argomentata sull'origine della corrosione e sulle azioni da intraprendere.