IL GIORNALE DELLA

UNA TECNOLOGIA IMPORTANTE

LA LUCIDATURAELETTROLITICAPER L'ACCIAIOINOSSIDABILEdi Fausto Capelli

Esistono casi applicativi dove la finitura superficialeassume un ruolo chiave, come i settori quali l'alimentare,il farmaceutico e l'elettronico.Importante in questo contesto la lucidatura elettrolitica.

IntroduzioneLo stato superficiale di un genericometallo può sembrare a prima vistaun aspetto secondario nei confrontidi altre caratteristiche tipiche, qualiquelle fisiche, quelle meccanicheoppure quelle di lavorabilità.Esistono invece dei casi applicativiparticolari dove la finiturasuperficia-le assume un aspetto molto impor-tante, basti pensare al problema del-l'igienicità di un materiale, legato an-che ai possibili fenomeni di cessio-ne nei confronti della sostanza o del-l'ambiente messo in contatto; oppu-re ai fenomeni di contaminazione daparte di altri metalli, che potrebberocreare, quando il componente è po-sto in servizio, problemi di corrosio-ne o variazione delle caratteristichefisiche.

I settori principali nei quali è neces-sario, per determinati componenti,porre particolare attenzione alla fini-tura superficiale sono soprattuttoquello alimentare, quello farmaceu-tico e quello elettronico.In certi casi, per garantire dati di resi-stenza alla corrosione e di assolutainerzia nei confronti delle sostanzemesse in contatto dei vari compo-nenti si rende necessaria una «luci-datura elettrolitica».Vediamo di che cosa si tratta, po-nendo particolare attenzione adesempi in cui questo trattamento èstato condotto su particolari di ac-ciaio inossidabile.

La lucidatura elettroliticaQuesto procedimento di finitura su-perficiale è idoneo per manufatti co-struiti in serie e di dimensioni non ri-levanti, la cui forma renderebbetroppo costosa la lucidatura mecca-nica a causa della difficile accessibi-lità delle cavità interne (per esem-pio, caffettiere, teiere, ecc), oppure,per l'elevato rapporto tra vuoti e pie-ni (per esempio, griglie, calandre,ecc).Viene altresì impiegato, come ac-cennato nell'introduzione, quando ilcomponente è chiamato ad assolve-re compiti di notevole «responsabili-tà» dal punto di vista chimico-fisicosuperficiale.Il sistema consiste in un bagno di so-luzione elettrolitica, in cui il manufat-to da lucidare costituisce l'anodo diuna cella per elettrolisi, mentre il ca-todo è di solito realizzato da un piat-to di rame o di acciaio inox AIS! 304oppure, a volte, di piombo.La vasca che contiene la soluzioneelettrolitica è normalmente ricoper-ta, all'interno, di materiale plastico odi mattoni antiacido, oppure in piom-bo.L'apparecchiatura elettrica deve es-sere in grado di erogare correntecontinua ad una tensione di 5 -=-15 Ve la densità di corrente riferita allasuperficie da trattare di solito è almassimo 0,5 A/cm2 e pertanto è ne-cessario disporre di intensità di cor-rente proporzionata af totale delle

superìici di tutti i pezzi trattati nellostesso tempo.La temperatura del bagno è sempresuperiore a quella ambiente e deveessere fissata opportunamente infunzione del tipo di soluzione e deltipo di materiale da trattare.

Il principio della lucidatura elettro-chimica è il contrario di quello delladeposizione galvanica. Consiste inuna asportazione di materiale condissoluzione selettiva della superfi-cie del pezzo inserita anodicamenteentro un elettrolita, sotto l'azione diuna fonte esterna di corrente.La dissoluzione del metallo avvienein condizioni geometricamente spia-nanti senza attacco intergranulare esenza effetti meccanici, termici ochimici sul materiale.Sotto l'effetto della corrente di luci-datura l'elettrolita, durante il proce-dimento di lucidatura, forma sullasuperficie dei pezzi il cosiddetto filmdi lucidatura, uno strato povero d'ac-qua, viscoso, con elevata resistèn-za alla diffusione.

Punte di rugosità con dimensioni in-feriori allo spessore del film di luci-datura, vengono preferibilmenteasportate e da questo risulta una le-vigatura ed un livellamento in cam-po micro (Fig. 1). Strutture macro-scopiche vengono levigate ed arro-tondate sulla superficie, ma non li-vellate.Lo spessore degli strati da asporta-re con la lucidatura elettrochimica èesattamente riproducibile mediantedensità di corrente e tempo di lavo-razione ed in pratica è circa 5 -r 15^m.La maggior parte dei metalli e delleleghe tecnicamente utilizzabili pos-sono venir trattati con la lucidaturaelettrochimica, operazione in cui so-litamente si impiegano elettroliti co-stituiti da miscele di acidi mineraliconcentrati.

Proprietà funzionali dellesuperficie lucidateelettrochìmicamenteCaratteristiche delle superfici

La lucidatura elettrochimica eliminastrati superficiali danneggiati e resiimpuri da materiali estranei unita-mente alle tensioni ed alle microcric-che in essi contenute, in modo chela superficie finale è costituita dallastruttura di base pura e non danneg-giata del materiale di volta in volta inquestione.La superficie lucidata elettrochimi-

Pubblicato su: "Tecnologie Meccaniche" n. 5/Maggio 1990

camente è metallicamente pura, le-vigata e compatta in campo microed inoltre rivela uno sviluppo note-volmente ridotto in confronto alle su~-perfici trattate meccanicamente.Tale superficie si trova ad un livellodi energia potenziale basso e di re-gola è esente da tensioni locali ditrazione e compressione.In campo macro è contraddistintada una certa ondulazione residua,la cui dimensione dipende dallostrato iniziale delle su perfici, dalladurata della lucidatura elettrochimi-ca e dalla finezza della struttura cri-stallina. Questa ondulazione resi-dua di solito non è significativa per ilcomportamento funzionale delle su-perfici, ma da tuttavia una falsa im-magine della qualità superficiale, seper la sua definizione vengono indi-cati esclusivamente i valori di rugo-sità.Questi rappresentano dati geome-trici e non sono determinanti per ilconfronto del comportamento fun-zionale delle superfìci, che sono sta-te ottenute con procedimenti diffe-renti.Il grado di lucentezza delle superficilucidate elettrochimicamente è di re-gola più elevato di quello delle su-perfici lucidate meccanicamente,tuttavia — a causa della ondulazio-ne residua — non si'ha un effetto dilucentezza a specchio, ma una ri-flessione leggermente diffusa.Le superfici lucidate elettrochimica-mente sono esenti in tutta la loroestensione, anche nelle zone piùdifficilmente accessibili, da bave, la-melle e bavette incluse e microcric-che.

Miglioramento delie caratteristichefunzionali delle superficiCon la lucidatura elettrochimica sidiminuisce l'usura sulle superfici discorrimento e negli accoppiamentidi materiale metallo/plastica.Inoltre la lucidatura elettrochimicaviene impiegata per aumentare laresistenza a fatica grazie all'elimina-zione dell'origine delle cricche, perridurre le perdite per irradiazione ne-gli assorbitori solari e scambiatori dicalore, per diminuire le perdite ditemperatura nei gas liquidi, per mi-gliorare le caratteristiche elettrichenella tecnica dell'alta frequenza, pereseguire il pretrattamento prima diprocessi di deposizione galvanica,chimica o fisica, per migliorare le ca-ratteristiche tecniche di brasatura e

segue -*Fig. 1 • Schema del livellamento progressivo che la lucidatura elettrolitica crea sullasuperficie metallica.

saldatura ed anche per migliorare lavelocità di degassaggio negli impian-ti sotto vuoto spinto.Un settore molto importante di appli-cazione per la lucidatura elettrochi-mica è rappresentato dalla sbavatu-ra fine di superfici e spigoli nel cam-po della meccanica di precisione,nella costruzione di macchine, nel-l'elettrotecnica, nell'idraulica e nel-l'industria pneumatica.Di seguito vengono descritti alcuniesempi di miglioramenti qualitativiche si possono ottenere con la luci-datura elettrochimica e che sono si-gnificativi particolarmente per il mi-glioramento delle qualità funzionalidelle superfici di acciaio inossidabi-le.

Resistenza alla corrosionee passivitàLe superfici lucidate elettrochimica-mente, a causa dell'eliminazione dielementi locali come impurità, difettistrutturali e tensioni, hanno la mi-glior resistenza alla corrosione pos-sibile per il materiale di volta in volta

Fig. 3 - Serbatoio in acciaio inox lucidatoesternamente ed internamente con ilsistema elettrolitico, destinatoall'industria farmaceutica (Delmet -Gorgonzola - Mi).

Fig. 2 - Stampi per gelati in acciaio inox Aisi 304, lucidatf elettroliticamente. Vengonogarantite: resistenza alla corrosione, scivolosità della superficie, igienicità e faciledetergenza (Delmet - Gorgonzola - Mi).

Fig. 4 - Camera di reazione sottovuotolucidata elettroliticamente (Delmet).

impiegato.Durante la lucidatura elettrochimicasulla superficie dei pezzi si libera os-sigeno, che si arricchisce nel film dilucidatura e porta alla formazione distrati passivi contenenti ossidi subi-to dopo aver disinserito la correntedi lucidatura.Per i vari materiali non sussiste il pe-ricolo deH'infragilimento da idroge-no, poiché pertuttaladuratadel pro-cedimento la superficie dei pezzinon viene a contatto con l'idrogeno.La lucidatura elettrochimica creaspecialmente sulle superfici di ac-ciaio inossidabile le premesse idealiper una formazione dello strato pas-sivo, in cui un leggero arricchimentodegli elementi di lega Cromo e Ni-chel sulla superficie lucidata rappre-senta un ulteriore vantaggio.La elevata passività delle superficilucidate elettrochimicamente portaalla soppressione delle reazioni ca-talitiche delle superfici metallichecon i mezzi circostanti ed i fenomeninegativi da ciò risultanti.

Per la lucidatura elettrochimica nor-malmente ci si riferisce alla normaDIN 8590 che la definisce come unprocedimento di finltura che asportamateriale con passaggio di elettrici-tà ed è anche descritta nelle normeVDI3401 (foglio 2).

Esempi applicativiLa lucidatura elettrolitica viene con-dotta, su alcuni tipi di particolari,come accennato all'inizio, dell'indu-stria alimentare, cartaria, farmaceu-tica, nucleare o elettronica.Di seguito sono riportate alcune fo-tografie di particolari realizzati in ac-ciaio inossidabile Aisi 304 e Aisi 316,lucidati elettroliticamente. •