Rivestimenti per componenti di aerei e automobili anche in versione ecologica
Le tecniche tradizionalmente impiegate per il rivestimento di componenti metallici ingegnerizzati nel settore automobilistico e aeronautico, come ad esempio la cementazione in cassetta e la galvanoplastica a base di cromo esavalente, sono spesso inefficienti e nocive per l’ambiente. Entrambe utilizzano polveri, attivatori e acidi che possono essere tossici e produrre in tal modo prodotti di scarto dannosi da trattare come rifiuti speciali. Si tratta inoltre di materiali energivori che, per raggiungere la necessaria microstruttura di rivestimento di alluminuro, richiedono temperature elevate e due trattamenti termici. Da tempo è stato scientificamente riconosciuto che l’elettrodeposizione dell’alluminio (Al) da liquidi ionici su substrati promette un miglioramento di questo processo in virtù dell’unicità dei composti (stabilità rispetto a ossidazione e riduzione, elevata solubilità dei sali metallici, bassa pressione di vapore, infragilimento da idrogeno trascurabile, facilità di recupero di metalli precipitati e bassa tossicità). Tuttavia, dal momento che gli elettroliti non funzionano in un’atmosfera contenente umidità, le difficoltà associate all’utilizzo di sistemi chiusi riempiti con gas inerte per il processo di elettrodeposizione erano accompagnate da un ulteriore ostacolo legato all’attivazione di tale processo a livello industriale. Il progetto SCAIL-UP, finanziato dall’UE, ha progettato, sviluppato e convalidato un impianto pilota da 200 litri su scala industriale in grado di eseguire la galvanoplastica dell’alluminio sugli attuali componenti di prototipi industriali tridimensionali polimerici (ABS) e metallici (leghe di nichel) utilizzando liquidi ionici. Nuovi componenti estetici e resistenti Partendo dai risultati di progetti precedenti, l’iniziativa SCAIL-UP ha modificato le condizioni di processo per perfezionare l’elettrodeposizione dell’alluminio mediante i liquidi ionici, procedendo lungo due diverse direttive. Come spiega la dottoressa Mónica Solay, coordinatrice del progetto, “La centralità della standardizzazione del processo ai fini dell’industrializzazione ci ha spinti verso la convalida del processo e l’esecuzione di alcune attività di standardizzazione preliminari con prototipi aeronautici e automobilistici reali”. In primo luogo, concentrandosi principalmente sul settore automobilistico, il team ha sviluppato una base di plastica (substrati polimerici), in parte metallizzata con estetica dell’Al. La struttura multistrato della base conferisce una serie di vantaggi alla superficie, specialmente in termini di elevata resistenza alla corrosione. Inoltre, il peso ridotto garantisce un ridimensionamento dei bisogni del veicolo sul piano energetico. Il processo offre anche un’alternativa a tecniche pericolose, come la galvanoplastica a base di nichel e di cromo. In secondo luogo, spostando l’attenzione sulle applicazioni aeronautiche, specialmente pale e palette di turbine a gas ad alte prestazioni, il team è riuscito a sviluppare una nuova tecnologia di alluminatura che ha promosso la diffusione dell’alluminio attraverso un processo a due fasi basato sull’elettrodeposizione iniziale che utilizza liquidi ionici seguita da un processo di trattamento termico sotto vuoto, in grado produrre un materiale intermetallico (alluminuro di nichel). Ciò ha condotto alla metallizzazione diffusa della superficie di alluminio adeguatamente protetta dalla corrosione e dall’ossidazione a elevate temperature. Il progetto ha anche esplorato caratteristiche aggiuntive quali resistenza all’usura e lubricità. Dopo essersi occupato di importanti criticità, quali protezione dall’umidità, corrosione dei liquidi ionici, controllo dell’automazione, ecc., il processo è stato adattato alle condizioni industriali, con la progettazione e la costruzione della linea pilota. Offrire alle aziende europee un vantaggio competitivo ed ecologico L’alternativa ai rivestimenti in cromo esavalente offerta dal progetto SCAIL-UP contribuisce direttamente al perseguimento degli obiettivi ambientali europei. Come spiega la dott.ssa Mónica Solay, “Secondo l’Ufficio europeo dell’ambiente, i metalli ad alta tecnologia rappresentano uno dei principali settori di riferimento da integrare nel prossimo programma di azione a favore dell’ambiente, ai fini del raggiungimento degli obiettivi di crescita europei nel prossimo futuro. L’iniziativa offrirà per la prima volta al settore automobilistico e aeronautico l’opportunità di scegliere prodotti verdi di elevata qualità, promuovendo nel contempo la consapevolezza sociale sull’agenda ambientale dell’UE.” Nel breve termine, lo sviluppo tecnologico, specialmente in termini di applicazioni aeronautiche, continuerà a essere oggetto di sperimentazioni in impianti pilota finalizzate al perfezionamento del processo. Se incontrerà il favore dei clienti, una volta definita e ottimizzata, la tecnologia potrebbe essere commercializzata mediante impianti pilota interni. Si prevede che il successo futuro di questi strumenti condurrà alla creazione di un impianto su scala industriale in grado di gestire volumi maggiori.
Parole chiave
SCAIL-UP, automobilistico, aeronautico, rivestimenti, fabbricazione verde, elettrodeposizione, alluminio, liquidi ionici, componenti
