ZINCATURA A CALDO
La zincatura a caldo, nota anche come hot dip galvanizing o HDG, è un trattamento superficiale comunemente utilizzato per gli elementi di fissaggio in acciaio. Offre una protezione dalla corrosione molto resistente e duratura. La zincatura a caldo dei prodotti fabbricati in acciaio è standardizzata dalla norma ISO 1461, mentre la norma specifica applicabile agli elementi di fissaggio è la ISO 10684.
Il processo è relativamente semplice. Gli elementi di fissaggio vengono immersi in un bagno di zinco fuso a temperature normali comprese tra circa 455°C e 480°C, oppure a temperature più elevate comprese tra 530°C e 560°C. Successivamente vengono centrifugati per rimuovere lo zinco in eccesso e raffreddati in acqua per solidificare il rivestimento.
Lo strato di zinco risultante ha generalmente uno spessore compreso tra 40 e 70 micrometri. È quindi notevolmente più spesso dello strato ottenuto mediante zincatura elettrolitica, che presenta uno spessore di circa 3–20 micrometri. I dadi vengono trattati nello stesso modo, con la differenza che la filettatura interna viene realizzata soltanto dopo la zincatura. Sebbene la filettatura interna rimanga priva di un proprio rivestimento di zinco, la protezione catodica fornita dalla vite o dal bullone corrispondente contribuisce a proteggere l’acciaio esposto. La zincatura a caldo è generalmente considerata adatta agli elementi di fissaggio con diametro M8 o superiore.
ZINCATURA A CALDO E ZINCATURA ELETTROLITICA A CONFRONTO
| Caratteristica | Zincatura a caldo (HDG) | Zincatura elettrolitica |
|---|---|---|
| Spessore del rivestimento | 40–70 µm | 3–20 µm |
| Protezione dalla corrosione | Eccellente per applicazioni esterne e strutturali | Buona per applicazioni interne e poco gravose |
| Norma | ISO 10684 | ISO 4042 |
| Dimensione minima del bullone | Generalmente a partire da M8 | Nessuna dimensione minima generale |
| Aspetto | Grigio opaco e leggermente ruvido | Lucido e liscio |
| Protezione catodica autorigenerante | Sì — protegge piccoli graffi e aree esposte | Più limitata a causa del minore spessore dello strato di zinco |
| Accoppiamento della filettatura | Richiede un sistema HDG ISO-fit o un sistema con dadi sovradimensionati | Utilizza generalmente tolleranze di filettatura standard |
| Costo relativo | Più elevato | Più basso |
| Applicazioni tipiche | Ponti, strutture esterne e impianti petrolchimici | Elettronica, macchinari per interni e applicazioni automobilistiche |
| Sistema duplex con verniciatura | Sì — durata della protezione potenzialmente da 1,5 a 2,5 volte superiore alla somma dei due sistemi utilizzati separatamente | Possibile, ma l’adesione e la preparazione della superficie devono essere valutate attentamente |
Per informazioni dettagliate sulla zincatura elettrolitica, consultate la nostra guida tecnica sulla zincatura elettrolitica e sui rivestimenti in lega di zinco.
L’elevato contenuto di zinco offre un’eccellente resistenza alla corrosione nei normali ambienti esterni. Tuttavia, lo spessore del rivestimento è notevolmente superiore al normale gioco disponibile nella filettatura, creando una difficoltà per gli elementi di fissaggio filettati.
Per risolvere questo problema, la norma ISO 10684 prevede due soluzioni. Entrambe comportano modifiche alle dimensioni di base degli elementi di fissaggio filettati.
La prima soluzione è il sistema HDG ISO-fit. Gli elementi di fissaggio con filettatura esterna, come i bulloni, vengono fabbricati prima della zincatura con uno scostamento fondamentale maggiore, rendendo la filettatura leggermente più sottile. Dopo la zincatura, il bullone si accoppia con una filettatura interna della normale classe di tolleranza 6H. I bulloni appartenenti a questo sistema sono contrassegnati con la classe di resistenza e con una lettera aggiuntiva “U”.
La seconda soluzione è il sistema HDG con dadi sovradimensionati. La filettatura interna dei dadi viene realizzata con una dimensione leggermente maggiore dopo la zincatura, in modo che si accoppi correttamente con la filettatura esterna zincata del bullone. I dadi appartenenti a questo sistema sono contrassegnati con la classe di resistenza e con una lettera aggiuntiva “Z”.
I due sistemi non devono mai essere combinati. L’utilizzo di un bullone destinato al sistema con dado sovradimensionato insieme a un dado ISO-fit può causare problemi di montaggio. L’utilizzo di un bullone ISO-fit con un dado sovradimensionato può ridurre in modo critico la capacità portante del collegamento filettato.
CAPACITÀ PORTANTE DEGLI ELEMENTI DI FISSAGGIO FILETTATI
In generale, le proprietà meccaniche dei bulloni conformi alla norma ISO 898-1 e dei dadi conformi alla norma ISO 898-2 non vengono influenzate dalla zincatura a caldo. Tuttavia, l’Appendice A della norma ISO 10684 prevede un’eccezione per i diametri M8 e M10. Per queste dimensioni, la capacità portante viene ridotta di circa il 20%. Per ulteriori dettagli, consultate la norma ISO 10684.
Per i dadi DIN 934, ancora ampiamente utilizzati, la zincatura a caldo veniva eseguita in conformità alla norma DIN 267-10, oggi ritirata. Ciò determina una riduzione della capacità portante degli elementi di fissaggio zincati a caldo. La capacità portante di una combinazione bullone-dado con dadi DIN 934 si riduce di circa il 5% per la dimensione maggiore, M36. Questa riduzione aumenta progressivamente fino a circa il 20% per la dimensione più piccola, M6. Ulteriori valori specifici sono riportati nella norma DIN 267-10.
A causa delle diverse tolleranze delle filettature, è ammesso che la filettatura del bullone si strappi al raggiungimento del carico minimo di rottura.
CORROSIONE ATMOSFERICA DELL’ACCIAIO ZINCATO A CALDO
Quando il rivestimento viene esposto all’atmosfera, si forma uno strato di prodotti di corrosione noto come patina di zinco. Questo strato è costituito principalmente da carbonato di zinco. Poiché il carbonato di zinco è quasi insolubile, rallenta l’ulteriore avanzamento della corrosione.
Quando l’acciaio zincato rimane bagnato per un periodo prolungato senza un’adeguata circolazione dell’aria, può formarsi un prodotto di corrosione dello zinco bianco e voluminoso, noto come ruggine bianca. Questo fenomeno può essere indesiderato per ragioni estetiche o quando la superficie deve essere verniciata. La formazione di ruggine bianca può essere ridotta mediante un immagazzinamento e un imballaggio adeguati oppure, se necessario, mediante oliatura o passivazione.
INFLUENZA DEL CLIMA SULLA PROTEZIONE DELL’ACCIAIO ZINCATO A CALDO
Il periodo durante il quale l’acciaio rimane protetto dalla corrosione è proporzionale allo spessore dello strato di zinco e dipende dalle condizioni climatiche. La durata della protezione viene generalmente misurata dal momento dell’esposizione fino a quando la corrosione del metallo di base, nota come ruggine rossa, diventa visibile su oltre il 5% della superficie.
Resistenza alla corrosione in diverse condizioni climatiche:
- C2: Clima continentale
- C3: Ambienti di grandi città
- C4: Clima industriale moderato o costiero
- C5: Clima industriale aggressivo
Questo grafico deve essere utilizzato esclusivamente per stime indicative, poiché le condizioni ambientali locali possono variare considerevolmente.
EFFETTO AUTORIGENERANTE DEGLI ELEMENTI DI FISSAGGIO ZINCATI A CALDO
Se il rivestimento di zinco viene graffiato o danneggiato, lo zinco circostante continua a proteggere l’area interessata nelle normali condizioni atmosferiche.
Poiché lo zinco è meno nobile del ferro o dell’acciaio, si corrode per primo. Questa azione sacrificale protegge l’acciaio sottostante fino al completo consumo dello zinco disponibile.
Quando le interruzioni dello strato di zinco hanno una larghezza di circa 1,5–2 mm o quando le superfici prive di rivestimento raggiungono un’area massima di 10 mm2, l’acciaio può continuare a essere protetto attraverso un processo elettrochimico denominato ponte catodico. Lo zinco fornisce una protezione sacrificale, mentre i sali di zinco si accumulano gradualmente sull’area esposta.
Un esempio pratico è la filettatura interna di un dado zincato a caldo, che viene realizzata dopo la zincatura. Lo strato di zinco presente sulla filettatura del bullone corrispondente protegge la filettatura interna non rivestita del dado. Un’altra importante caratteristica della protezione catodica è che la corrosione non si propaga al di sotto di uno strato di zinco integro.
Rappresentazione schematica del ponte catodico:
VERNICIATURA DELLE SUPERFICI ZINCATE A CALDO
Un sistema duplex combina la zincatura a caldo con un rivestimento di vernice. È adatto ad ambienti molto aggressivi, come le zone costiere o gli ambienti acidi, quando la manutenzione e le riparazioni sono difficili oppure quando è richiesto un colore specifico.
Un sistema duplex applicato correttamente può offrire una durata della protezione da 1,5 a 2,5 volte superiore alla somma della durata dei due sistemi utilizzati separatamente. La corretta pulizia e sgrassatura della superficie zincata sono essenziali per garantire un’adesione efficace della vernice.
DOMANDE FREQUENTI SULLA ZINCATURA A CALDO
Qual è lo spessore minimo del rivestimento degli elementi di fissaggio zincati a caldo?
Secondo la norma ISO 10684, lo spessore locale minimo del rivestimento degli elementi di fissaggio zincati a caldo è generalmente di 40 µm, con un intervallo tipico compreso tra 40 e 70 µm. Questo rivestimento è notevolmente più spesso di quello ottenuto mediante zincatura elettrolitica, che presenta uno spessore di circa 3–20 µm. Per questo motivo, la zincatura a caldo offre una protezione dalla corrosione superiore nelle applicazioni esterne e strutturali.
I bulloni HDG e i dadi HDG sovradimensionati possono essere combinati con componenti ISO-fit?
No. I due sistemi HDG non devono mai essere combinati. L’utilizzo di un bullone destinato al sistema con dado sovradimensionato insieme a un dado ISO-fit può causare problemi di montaggio. L’utilizzo di un bullone ISO-fit con un dado sovradimensionato può ridurre in modo critico la capacità portante del collegamento. Verificate sempre che il bullone e il dado appartengano allo stesso sistema HDG. Cercate la marcatura “U” sui bulloni ISO-fit e la marcatura “Z” sui dadi sovradimensionati.
Che cos’è la ruggine bianca sugli elementi di fissaggio zincati?
La ruggine bianca è un prodotto di corrosione dello zinco di colore bianco e dall’aspetto polveroso, costituito principalmente da idrossidi e carbonati di zinco. Si forma quando le superfici zincate rimangono umide senza un’adeguata circolazione dell’aria. Una leggera formazione di ruggine bianca è spesso soltanto superficiale, ma una formazione prolungata o intensa può consumare parte del rivestimento di zinco. Il rischio può essere ridotto mediante un corretto immagazzinamento, imballaggio, oliatura o passivazione.
Per quanto tempo la zincatura a caldo protegge gli elementi di fissaggio in acciaio?
La durata della protezione dipende dallo spessore dello strato di zinco e dall’ambiente circostante. In un clima continentale mite di categoria C2, un rivestimento HDG di 50 µm può fornire protezione per oltre 50 anni. In un ambiente industriale moderato o costiero di categoria C4, si può prevedere una durata di circa 15–25 anni. In un ambiente industriale aggressivo di categoria C5, la protezione può durare circa 8–15 anni. Le condizioni locali possono influenzare significativamente queste stime.
Gli elementi di fissaggio zincati a caldo possono essere verniciati?
Sì. Un sistema duplex che combina zincatura a caldo e verniciatura può offrire una durata della protezione da 1,5 a 2,5 volte superiore alla somma della durata dei due sistemi utilizzati separatamente. La corretta pulizia e sgrassatura della superficie zincata sono essenziali per l’adesione della vernice. I sistemi duplex sono particolarmente adatti agli ambienti aggressivi o alle applicazioni che richiedono un colore specifico.
ACQUISTATE ELEMENTI DI FISSAGGIO ZINCATI A CALDO DA FABORY
Scoprite la gamma Fabory di elementi di fissaggio e prodotti di ancoraggio per applicazioni che richiedono una protezione durevole dalla corrosione.