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STOP CORROSION!
Arresta la Corrosione!
Franco Martinazzo
The corrosion
La corrosione
ST Powder Coatings Spa,
Montecchio Maggiore (VI), Italy
As reported in Treccani encyclopaedia, the corrosion is “a
chemical phenomenon which causes a gradual destruction
of materials, usually metals, due to external agents”.
For most of these materials, the metallic state is not the
most thermodynamically favourite one.
This means that, in determinate weather atmospheric
conditions and with suitable oxidizing agents, the metals
tend to react in order to move toward a more stable state,
which generally consists of oxides and salts.
Not all metals have the same tendency to react with
oxidizing substances. Some of them, such as gold, hardly
combine with other elements, because of their chemical
inertia. Other ones, such as aluminium, tend to react
easily with the oxygen, however this reaction forms a very
compact oxide layer which acts as a protective barrier
stopping the corrosion process (in this case it’s talking
about metal passivation compared to the surrounding
environment).
Other metals, such as iron, instead, are highly reactive
toward oxygen and other oxidizing agents, they do not
find the protection under their own oxide layer because
it is too uneven and porous. In this case, the corrosion
process continues till a complete metal consumption.
This is the reason why in the nature there are no metallic
iron mines, but only iron compounds mines, such as
hematite (Fe2O3) and magnetite (Fe3O4).
Come riportato nell’enciclopedia Treccani, la corrosione viene
definita come un “fenomeno chimico che provoca il graduale
deterioramento di una sostanza solida, per lo più un metallo,
per effetto di agenti esterni”.
Per la maggior parte di questi elementi, lo stato metallico non è
la forma termodinamicamente favorita. Questo significa che in
determinate condizioni ambientali e in presenza di opportune
sostanze ossidanti, i metalli tendono a reagire per portarsi verso uno stato più stabile costituito, in genere, da ossidi e da sali.
Non tutti i metalli hanno la stessa tendenza a reagire con le
sostanze ossidanti. Alcuni di essi, come ad esempio l’oro, si
combinano con molta difficoltà con gli altri elementi, grazie
alla loro inerzia chimica. Altri, come l’alluminio, reagiscono
facilmente con l’ossigeno ma lo strato di ossido che si forma,
di natura molto compatta, si comporta come una barriera
protettiva arrestando, di fatto, il processo corrosivo (si parla
in questo caso, di passivazione del metallo rispetto all’ambiente che lo circonda).
Altri metalli come il ferro, invece, molto reattivi verso l’ossigeno e altre sostanze ossidanti, non trovano alcuna protezione
sotto il proprio strato di ossido essendo, quest’ultimo, troppo disomogeneo e poroso. Il processo di corrosione prosegue, in questo caso, fino al completo consumo del metallo.
Questo è il motivo per il quale, in natura, non esistono miniere di ferro metallico ma solo miniere di composti del ferro
come l’ematite (Fe2O3) e la magnetite (Fe3O4).
[email protected]
82 N. 25 - 2014 JANUARY/FEBRUARY - international PAINT&COATING magazine
INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
Tipi di corrosione
Depending on the type of reaction between metal and
oxidant, the corrosion process can be distinguished
between “chemical corrosion” and “electrolytic corrosion”.
A seconda del tipo di reazione che intercorre tra metallo e
ossidante, il processo di corrosione viene distinto in “corrosione chimica” e “corrosione elettrolitica”.
Chemical corrosion: when a metal such as iron is immersed
in a solution which contains, for example, hydrochloric acid
there is a chemical reaction as reported below:
Corrosione chimica: Quando un metallo come il ferro viene immerso in una soluzione contenente, ad esempio, acido cloridrico
avviene tra i due una reazione chimica come di seguito riportato:
Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2
Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2
Generally the presence of strong acids and bases entails the
complete dissolution of the metal in a very short time.
Electrolytic corrosion: an electrolytic corrosion occurs when,
in the metal, there is a creation of a system that behaves
as a galvanic cell. A galvanic cell
is made of two different metals
(with different electrochemical
potential) combined with an
electrolyte that keeps them in
contact. In these conditions the
less noble metal (i.e. with lower
electrochemical potential, the
anode) tends to corrode.
A classic example is the iron
oxidation in case of humidity
(Fig. 1). The iron alloys, in fact,
are never perfectly homogeneous
and may present areas with
different electrochemical potential.
The inhomogeneity can be of chemical type (due to
fluctuations of the chemical composition) or physical type
(due to the production process of the iron object as, for
example, welding and polishing). In case of condensation
(there is always some dissolved oxygen which behaves as
electrolyte) a classic galvanic cell is created and the area
with lower electrochemical potential is oxidized.
In genere la presenza di acidi e basi forti comporta la totale
dissoluzione del metallo in tempi molto rapidi.
Corrosione elettrolitica: la corrosione elettrolitica avviene
quando nel metallo si crea un sistema che si comporta come
una cella galvanica. La cella galvanica è costituita da due metalli di natura diversa (con potenziale elettrochimico diverso) associati ad un
elettrolita che li tiene a contatto.
In queste condizioni il metallo meno nobile (cioè con potenziale elettrochimico minore) tende a corrodersi.
Un classico esempio è l’ossidazione del ferro in presenza di umidità
(fig. 1). Le leghe di ferro, infatti, non
1
sono mai perfettamente omogenee e possono presentare zone
con potenziale elettrochimico diverso.
Le disomogeneità possono essere di tipo chimico (dovute a
fluttuazioni della composizione chimica) o fisico (dovute alle
lavorazioni che i manufatti in ferro possono subire come, ad
esempio, saldature e lucidature). In presenza di condensa (la
quale contiene sempre dell’ossigeno disciolto e si comporta
da elettrolita) si genera la classica pila galvanica e la zona a più
basso potenziale elettrochimico si ossida.
Corrosion protection
The man’s battle against corrosion is almost as long as the
human history itself. The use of paints and coatings as a
protective system against the corrosion has its roots in the
third century BC when, in a small town of North Africa, a
particular vegetal resin was used to coat and to protect
several objects1.
Protezione contro la corrosione
La battaglia dell’uomo contro la corrosione è lunga quasi
quanto la storia dell’uomo stesso. L’utilizzo delle vernici quale sistema protettivo contro la corrosione affonda le sue radici nel terzo secolo Avanti Cristo dove, in una piccola città
del nord Africa, si utilizzava una particolare resina vegetale
per rivestire e proteggere diversi tipi di manufatto1.
1 The word “varnish” derived from the Medieval Latin “veronix-icis”, in turn
from the Greek “bereníkë” or “beroníkë”, which indicated a “resinous tree”
or even a “sweet-smelling resin” itself. This term is originated, probably,
from the name of a city in North Africa, Berenice, Benghazi today, where
this resin was collected and used to produced a sort of varnish for objects’
protection.
1 Il termine “vernice” deriva dal latino medievale veronix-icis, a sua volta
dal greco bereníkë o beroníkë, e indica un ‘albero resinoso’ e forse la sua
stessa ‘resina odorifera’. Il termine ha origine probabilmente dal nome di
una città in Nord Africa, Berenice, oggi Bengasi, dove questa resina veniva
estratta ed utilizzata per produrre delle vernici protettive.
© St Powder Coatings
Corrosion’s types
international PAINT&COATING magazine - JANUARY/FEBRUARY 2014 - N. 25
83
Stop Corrosion!
The coatings’ corrosion protection can be carried out
in various ways. Ones of the most important are the
“sacrificial anode” effect, through the use of fillers based
on metallic zinc, and the “barrier” effect, given by particular
fillers that hinder the path of oxidizing
agents to the metal.
Sacrificial anode: the coatings, which
contain a high percentage of zinc,
offer a significant cathodic protection
when applied to ferrous substrates
(Fig. 2). Zinc, in fact, thanks to its low
electrochemical potential, acts as the
cathode during the corrosion process
and degrades in place of ferrous
support.
Barrier effect:
some types
of fillers are
Water,Oxygen, Corrosive species
not limited to
“reduce” the
cost of a coating
formulation
but give a
high degree
of protection
against corrosion
a. Film pigmented with spherical particles
to coating
through the socalled barrier
effect.
The protection, in this case, is physical, a shield that is
interposed between the oxidizing agents that are outside
(air, humidity, chemical agents, etc.) and the metal. The best
fillers used for this specific purpose have lamellar particles
which are arranged parallel to the surface, making arduous
the infiltration of the external oxidizing agents (Fig. 3).
La protezione contro la corrosione offerta dalle vernici può essere espletata in vari modi. Tra i più importanti ricordiamo l’effetto “anodo sacrificale” ottenibile attraverso l’uso di filler a base di zinco metallico e l’effetto barriera dato da particolari filler
che ostacolano il percorso degli
agenti ossidanti verso il metallo.
Anodo sacrificale: Le vernici
contenenti una elevata percentuale di zinco offrono una
rilevante protezione catodica
quando applicate su substrati ferrosi (fig. 2). Lo zinco, infatti, dato il suo basso potenziale
elettrochimico, funge da catodo
durante il processo di corrosio2
ne e si degrada al
posto del supporto ferroso.
Water,Oxygen, Corrosive species
Effetto barriera:
Alcuni tipi di cariche non si limitano solo a “ridurre” il costo
formulativo di un
rivestimento ma
impartiscono alla
b. Film pigmented with lamellar particles
vernice una ele3
vata protezione
contro la corrosione attraverso il cosiddetto effetto barriera. La protezione è, in
questo caso, una protezione fisica, uno scudo che si interpone
tra gli agenti ossidanti che si trovano all’esterno (aria, umidità,
agenti chimici, etc.) e il metallo del manufatto. I migliori filler
usati per questo specifico scopo hanno le particelle di tipo lamellare le quali si dispongono parallele alla superficie rendendo impervio il cammino degli agenti ossidanti esterni (fig. 3).
Correlation between corrosion and environment –
ISO 12944 description
The type and the amount of corrosion to which a metal
is subjected depend strongly on the environment where
the manufactured object is located. It is well know, in fact,
that articles identical for composition and manufacture,
placed in different locations, can be damaged by the
corrosion in very different ways.
Starting from this assumption, the International
Organization for Standardization (ISO) has classified, in
the Standard ISO 12944, different environments (outdoor
and indoor) as a function of their corrosivity levels.
Legame tra corrosione e ambiente - Descrizione della
ISO 12944
Il tipo e l’entità di corrosione al quale un manufatto in
metallo è sottoposto dipende fortemente dall’ambiente
ove esso si trova. È risaputo, infatti, che manufatti identici per composizione e manifattura, posizionati in località diverse, possono subire danni dovuti alla corrosione
molto diversi tra loro.
Partendo da questo presupposto, la International
Organization for Standardization (ISO) ha classificato,
all’interno della norma ISO 12944, i diversi ambienti (interni ed esterni) in funzione della loro classe di corrosività.
84 N. 25 - 2014 JANUARY/FEBRUARY - international PAINT&COATING magazine
INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
The classification is summarized in the table below:
Corrosivity Level
C1
Very Low
C2
Low
C3
Medium
C4
High
C5-I
Very High (Industrial)
C5-M
Very High (Marine)
La classificazione è riassunta nella seguente tabella:
Typical outdoor environment
Typical indoor environment
-
Heated buildings with clean/neutral atmosphere,
for example offices, schools, hotels, shops.
Environments with low pollution,
mainly rural areas.
Not heated buildings where condensation may be formed, for
examples warehouses, sport’s room.
Urban and industrial environments, moderate sulphur
dioxide pollution. Coastal areas with low salinity.
Production areas with high humidity and a relative pollution level; for
example alimentary industry, laundries, breweries, dairies.
Industrial and coastal areas with moderate salinity.
Chemical processing plants, swimming pools,
coastal sites for boats.
Industrial areas with high humidity and aggressive
atmosphere.
Buildings or areas with almost permanent condensation and with
high pollution.
Coastal and offshore areas with high salinity.
Buildings or areas with almost permanent condensation and with
high pollution.
The ISO Standard just mentioned, besides the corrosive
environments’ classification, establishes also the
protection type necessary for a steel object according to
the environment where it will stay. The sense of the ISO
12944, in other words, is to give an adequate support
in choosing the right pre-treatment and the right curing
La norma ISO appena citata, oltre a classificare i diversi
ambienti corrosivi, stabilisce anche quale tipo di protezione deve essere data ad un manufatto in acciaio
in funzione dell’ambiente dove esso dovrà operare. Il
senso della Norma ISO 12944, in altre parole, è quello di dare un adeguato supporto nella scelta del tipo
Stop Corrosion!
cycle in order to have a maximum durability according
to the environment where the coated object will stay.
The durability of a coating system should then be
tested through the accelerated aging tests contained in
Standard UNI EN ISO 12944-6.
It is important to note that the term “durability”
indicates a forecast of the effectiveness of a complete
curing cycle (substrate’s preparation, pre-treatment,
pre-treatment’s quality, coating, polymerization, etc.)
in order to obtain a good protection against corrosion.
The durability, therefore, does not equate to a guarantee
time but it is only an indication of time that can elapse
the painting and the subsequent maintenance’s action.
The durability is divided in 3 levels according to the UNI
EN ISO 12944-1:
• Low (L)
= from 2 to 5 years
• Medium (M) = from 5 to 15 years
• High (H)
= more than 15 years
di pretrattamento e del ciclo di verniciatura per ottenere
la massima durabilità in funzione dell’ambiente in cui è situato il manufatto. La durabilità di un sistema verniciante
deve poi essere provato mediate i test di invecchiamento
accelerato riportati nella normativa UNI EN ISO 12944-6.
È importante precisare che con il termine durabilità si intende una previsione indicativa dell’efficacia di un ciclo
completo di verniciatura (preparazione del supporto, pretrattamento, qualità del pretrattamento, verniciatura,
polimerizzazione, etc.) al fine di ottenere una buona protezione anticorrosiva. La durabilità, quindi, non è una garanzia di durata ma solo un’indicazione dell’intervallo di
tempo che può intercorrere tra la verniciatura ed il successivo intervento di manutenzione. La durabilità è suddivisa,
in base alla norma UNI EN ISO 12944-1, in 3 classi:
• Bassa (L) = da 2 a 5 anni
• Media (M = da 5 a 15 anni
• Alta (H
= oltre 15 anni
The durability is also associated to some chemical-physical
tests. Some of these tests, according to corrosion levels, are
shown in the table below.
ed è associata ad una serie di test chimico-fisici. Alcuni
di essi sono riportati nella seguente tabella in funzione
della classe di corrosione.
Corrosion level as
determinated by
ISO 12944-2
Durability Level
C2
Low (L)
Medium (M)
High (H)
Low (L)
Medium (M)
High (H)
Low (L)
Medium (M)
High (H)
Low (L)
Medium (M)
High (H)
Low (L)
Medium (M)
High (H)
C3
C4
C5-I
C5-M
ISO 28121 (chemical
resistance) hours
_
_
_
_
_
_
_
_
_
168
168
168
_
_
_
As mentioned before, the Standard UNI EN ISO 12944,
besides giving information about the tests to be
performed, gives also information about the type of
pre-treatment and coating to be done in order to reach
the goal. Let’s consider, for example, a C4 aggressive
environment. For this type of environment, the ISO
Standard enunciates that the steel structures must be:
a) sandblasted with SA 2,5 grades;
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ISO 28122 (water
immersion) hours
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
ISO 6270 (water’s
condensation)
hours
48
48
120
48
120
240
120
240
480
240
480
720
240
480
720
ISO 9227 (neutral
salt spray) hours
_
_
_
120
240
480
240
480
720
480
720
1440
480
720
1440
Come già detto in precedenza, la Norma UNI EN ISO
12944, oltre a dare informazioni sui test da eseguire,
da indicazioni anche sulla tipologia di pretrattamento e di verniciatura da eseguire per il raggiungimento
dell’obiettivo. Consideriamo, ad esempio, l’ambiente
aggressivo di tipo C4. Per questo tipo di ambiente la
norma dice che le strutture in acciaio devono essere:
a) sabbiate con grado SA 2,5;
INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
b) coated with one or two layers of a suitable primer
(80 micron thickness);
c) finished with two or three layers of a suitable
“top coat” (120 -240 micron thickness, according
to the type of powder coating and the durability
required);
d) the final thickness of the film should be between
200 and 320 micron, according to the durability
required.
Salt spray test for a C4 environment is showed below:
Environment
C4
Durability Level
Low (L)
Medium (M)
High (H)
ST Powder Coatings’ Anticorrosive Primer
In order to meet the needs of many customers, ST
Powder Coatings’ R&D labs have developed two
specific anticorrosive primer to prevent the corrosion
and to protect steel objects from it.
EZ-658-7300-010
The primer EZ-658-7300-010, based
sed
on “sacrificial anode” technology,
y,
carries out its protection thanks
to its high content of metallic
zinc. The anticorrosive
performances of this primer,
combined with a suitable
pre-treatment cycle,
closely matches the hot dip
galvanized steel ones.
EY-658-7300-001
The anticorrosive primer EZ-658-7300-010, although carrying outt
his anticorrosive duties perfectly, may not be
be
accepted by the final users because of raw materials
considered dangerous for the environment (zinc
powder). ST Powder Coatings’ R&D labs, therefore,
have studied and developed an Anticorrosive Primer,
totally dangerous substances free, based on an
exceptional “barrier effect”. The product code of this
primer is EY-658-7300-001.
The tables below show the results of the salt spray
tests carried out in parallel on samples coated with
Primer EZ-658-7300-010 and with the new Primer EY658-7300-001, both over coated with white polyester.
b) rivestite con 1 o 2 mani di un adeguato primer (spessore 80 micron);
c) finite con un 2 o 3 mani di un adeguato “top coat”
(spessore da 120 a 240 micron a seconda del tipo di
vernice e della durata richiesta).
d) Lo spessore totale del film di vernice deve essere tra
i 200 e i 320 micron, a seconda della durata richiesta.
Il test di nebbia salina previsto per l’ambiente C4 è riportato nella seguente tabella:
ISO 9227 (Neutral salt spray)
240 hours
480 hours
720 hours
Primer Anticorrosivi di produzione ST Powder Coatings
Per far fronte alle esigenze di molti clienti, i laboratori
della ST Powder Coating hanno sviluppato due specifici
primer anticorrosivi per prevenire e proteggere i manufatti in acciaio dalla corrosione.
EZ-658-7300-010
EZ
658
58 7300 010
0
EZ-658-7300-010, basato sulIl primer
p
tecnologia dell’anodo sacrificale,
la tecn
svolge la sua azione protettiva grazie
aal suo elevato contenuto di zinco
metallico. Le performance antim
corrosive di questo primer, in
ccombinazione con un adeguati
ciclo di pretrattamento, si avvicinano a quelle dell’acciaio zincato a caldo.
EY-658-7300-001
EY-658
primer anticorrosivo EZ-658-7300-010,
Il prim
egregiamente le sue funziopur svolgendo
svolg
lg
anticorrosive,
ni anticorro
osive può
ppu non essere accettato dagli utilizzatori finali in quanto contenente materie prime considerate pericolose per l’ambiente (lo zinco in polvere). I
laboratori di Ricerca e Sviluppo ST, perciò, hanno studiato
e realizzato un Primer Anticorrosivo totalmente privo di
sostanze pericolose che basa la sua efficacia anticorrosiva
su un eccezionale effetto barriera. Il codice del primer in
questione è EY-658-7300-001.
Le seguenti tabelle riportano l’esito dei test in nebbia salina effettuati in parallelo su provini verniciati con il Primer EZ-658-7300-010 e con il nuovo EY-658-7300-001 e
sovra verniciati con un poliestere liscio lucido bianco.
international PAINT&COATING magazine - JANUARY/FEBRUARY 2014 - N. 25
87
Stop Corrosion!
Table 1:Corrosion resistance of EY-658-7300-001 and
EZ-658-7300-010 on Zinc phosphate steel panels, over
coated with polyester powder coatings code P2-8589010-010 (ISO 9227 neutral salt spray).
Tabella 1:Resistenza alla corrosione di EY-658-7300-001 e
EZ-658-7300-010 applicati su pannelli in acciaio pretrattati
con Fosfati di Zinco e sovraverniciati con finitura poliestere
cod. P2-858-9010-010 (ISO 9227 neutra).
Primer Tested
1.000 hours
2.000 hours
3.000 hours
4.000 hours
5.000 hours
EY-658-7300-001 No blistering.
No blistering.
No blistering.
No blistering.
No blistering.
No film detachment. No film detachment. No film detachment. No film detachment. No film detachment.
EZ-658-7300-010 No blistering.
No blistering.
No blistering.
No blistering.
No blistering.
No film detachment. No film detachment. No film detachment. No film detachment. No film detachment.
Table 2: Corrosion resistance of EY-658-7300-001
and EZ-658-7300-010 on Iron phosphate steel panels,
over coated with polyester powder coatings code P2858-9010-010 (ISO 9227 neutral salt spray).
Tabella 2: Resistenza alla corrosione di EY-658-7300-001 e
EZ-658-7300-010 applicati su pannelli in acciaio pretrattati
con Fosfati di Ferro pesante e sovraverniciati con finitura
poliestere cod. P2-858-9010-010 (ISO 9227 neutra).
Primer Tested
EY-658-7300-001
500 hours
No blistering.
No film detachment.
1.000 hours
No blistering.
No film detachment.
2.000 hours
No blistering. Film detachment
near the crosscut (3-6 mm)
EZ-658-7300-010
No blistering.
No film detachment.
No blistering.
No film detachment.
No blistering. Film detachment
near the crosscut (1-8 mm)
The anticorrosive properties of both primer
(EZ and EY), combined with an appropriate pretreatment cycle, allow to reach and widely exceed the
corrosion resistance tests for the highest durability
levels described in Regulation ISO 12944 (C5-I e C5-M).
Some coated panels subjected to accelerating aging
test are shown in the images below.
88 N. 25 - 2014 JANUARY/FEBRUARY - international PAINT&COATING magazine
Le proprietà anticorrosive di entrambi i primer, combinati con un adeguato ciclo di pretrattamento, consentono di raggiungere e superare ampiamente i test di resistenza alla corrosione previsti per le più alte classi di
durabilità descritte nella Norma ISO 12944 (C5-I e C5-M).
Una immagine dei provini sottoposti al test di invecchiamento accelerato è riportata di seguito.

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