La fosfatazione è uno dei trattamenti superficiali del metallo più importanti e diffusi nella meccanica di precisione. Consente di ottenere una significativa resistenza alla corrosione, migliorando la durata del materiale e facilitando l'adesione delle vernici.
Il fulcro dell’intero processo consiste nell'applicazione di uno strato cristallino, che funge da rivestimento protettivo e conferisce al pezzo le proprietà sopra menzionate.
La fosfatazione dei Metalli: di che cosa si tratta
Durante il processo di fosfatazione dei metalli, un sottile strato costituito dalla sovrapposizione di piccoli cristalli di fosfato si deposita sulla superficie del pezzo trattato. Agisce come barriera contro l'effetto corrosivo di ossigeno e acqua, prevenendo reazioni di ossidazione e aumentando la durata del materiale.
Uno degli effetti più interessanti della fosfatazione è la formazione di micro-rugosità, fondamentali per garantire un migliore ancoraggio delle vernici. Tali rugosità possono avere una struttura cristallina aghiforme o prismatica, e il loro scopo è fornire una superficie che permetta al colore di aderire saldamente al particolare.
È importante sottolineare che si tratta di un processo altamente specializzato, che richiede un'attenta valutazione delle specifiche esigenze del pezzo e delle condizioni ambientali in cui sarà utilizzato.
Come eseguire la Fosfatazione
Prima di vedere più da vicino come eseguire la fosfatazione, chiariamo un punto importante: per essere effettuata, la lavorazione necessita di impianti appositamente progettati e personale qualificato.
Il trattamento si svolge all'interno di vasche che richiedono cure e pulizie periodiche: gli addetti devono occuparsi della rimozione dei fanghi fosfatici che vengono a crearsi durante l’accelerazione, nonché della manutenzione degli strumenti.
Le Fasi
Le fasi in cui si articola il trattamento sono le seguenti:
- Presgrassaggio
- Sgrassaggio
- Lavaggio
- Attivazione
- Fosfatazione
- Passivazione
- Risciacquo
Bisogna tenere a mente che il processo è piuttosto lungo e che alcuni stadi, come presgrassaggio e lavaggio, vengono ripetuti. Questi due, assieme allo sgrassaggio, costituiscono gli step preparatori al trattamento vero e proprio.
L’attivazione è volta ad aumentare il numero dei centri di cristallizzazione; quest’ultimo direttamente proporzionale alla quantità dei cristalli e inversamente proporzionale al loro peso e alla loro dimensione. È così che si ottiene uno strato microcristallino distribuito in modo regolare.
Per i bagni di fosfatazione sono utilizzate soluzioni di fosfato che andranno a rivestire la parte metallica. Si consiglia di ricorrere a prodotti di accelerazione, utili a velocizzare il trattamento. Restringere i tempi significa rendere il processo più efficiente ed economico, perciò è fortemente raccomandato il loro impiego. In genere si adoperano elementi ossidanti di natura minerale in grado di ossidare in prossimità dell’anodo e di depolarizzare in prossimità del catodo.
Con la passivazione vengono eliminati tutti i cristalli diversi da quelli desiderati, che potrebbero causare incrinature nella vernice e un conseguente distacco. Segue una fase di risciacquo, in cui il pezzo viene trattato con acqua distillata per prevenire la formazione di calcare, responsabile della compromissione delle prestazioni dello strato cristallino.
Risulta evidente quanto la realizzazione del ciclo sia complessa, tanto per le attrezzature necessarie quanto per le numerose fasi in cui si articola. Ogni step deve essere eseguito con grande precisione e attenzione per garantire un risultato finale di alta qualità.
Fosfatazione allo Zinco e al Manganese?
Esistono due tipi di fosfatazione, distinguibili in base al rivestimento che si viene a creare: in un caso a base di fosfati di zinco e ferro; nell’altro a base di fosfato di manganese. Tuttavia, entrambe fanno capo alla medesima normativa DIN, la DIN-50942.
La fosfatazione allo zinco è comunemente utilizzata per migliorare l’ancoraggio della vernice sulla superficie del componente metallico. Dopo aver creato lo strato di fosfati di zinco e di ferro, si procede all'applicazione della vernice sul particolare, ormai divenuto grigio. In questo modo, il colore aderisce perfettamente e, al contempo, viene garantita una maggiore resistenza alla corrosione del prodotto finale.
La fosfatazione al manganese, invece, viene eseguita quando si vuole prediligere lo scorrimento della parte. Un trattamento simile è particolarmente adatto a proteggere dalla corrosione e dall'ossidazione, consentendo allo stesso tempo un alleggerimento dello sforzo di attrito. È il caso ad esempio di ingranaggi, componenti oleodinamici e ruote dentate. Al termine della lavorazione il colore che si ottiene sul particolare va dal grigio scuro al nero, ma il risultato dipende dalla natura del materiale.
La scelta della tipologia di fosfatazione soggiace alle specifiche esigenze del pezzo e agli obiettivi che si vogliono raggiungere. L'officina meccanica di precisione, quindi, dovrà valutare attentamente a quale delle due alternative ricorrere per ottenere il massimo risultato in termini di resistenza, durata e prestazioni del prodotto finale.
I trattamenti superficiali del metallo non si esauriscono ai due tipi di fosfatazione, ma includono anche nichelatura, brunitura, cromatura e tante altre lavorazioni presenti nel nostro glossario.