Negli articoli precedenti di “Te lo spiego con un disegno”, abbiamo definito in maniera generica i trattamenti termici come processi in grado di modificare la microstruttura di un materiale al fine di modificarne le caratteristiche meccaniche.
Per spiegarlo nella maniera più semplice possibile (nel caso tu non abbia letto i precedenti articoli) possiamo dire che scaldando e raffreddando un materiale a determinate temperature e con determinate velocità di raffreddamento siamo in grado di controllare le proprietà meccaniche di un materiale per renderlo idoneo a specifiche applicazioni.
Tuttavia non è sempre questo l’intento di un trattamento termico. Una di queste eccezzioni è fatta dal trattamento di ricottura di dezincificazione, un particolare tipo di trattamento che viene eseguito sull’ottone.
L’ottone è una lega principalmente composta da rame e zinco alla quale vengono aggiunti spesso altri elementi di lega per migliorarne la lavorabilità o per migliorarne le caratteristiche meccaniche.
L’ottone è utilizzato in un infinità di ambiti, dai materiali elettrici, agli autotrasporti, munizioni, strumenti musicali, edilizia, fabbricazione di monete, medaglie e tantissimi altri.
Il trattamento ricottura viene eseguito sull’ottone impiegato nell’ambito idrosanitario ed ha la funzione di rendere questo materiale adatto al passaggio di acqua potabile stabilizzandone la struttura.
Come accade per diverse leghe dopo lo stampaggio il materiale viene raffreddato in maniera non controllata, per questo motivo la struttura della lega risulta spesso disomogenea.
Nel caso degli ottoni da stampaggio (con più del 15% di zinco), otterremo un materiale con due fasi ben distinte, una detta fase alpha (più resistente a corrosione) e una detta fase beta (meno resistente).
Il problema di questa struttura è che la fase beta (più ricca di zinco) è più soggetta a corrosione di tipo galvanico (corrosione dovuta alla differenza di potenziale elettrico tra l’acqua ed il materiale), di conseguenza con il passaggio dell’acqua potabile il materiale corroso potrebbere mischiarsi ad essa, inquinandola e rendendola pericolosa per la salute.
Il nostro obbiettivo quindi è quello di stabilizzare il nostro materiale “solubilizzando” la fase beta all’interno della fase alpha.
Introduciamo quindi un concetto chiave di questo trattamento, ossia la solubilità. Nonostante il nome “ricottura” questo trattamento non si differenzia molto da un trattamento di solubilizzazione, infatti il principio è più o meno lo stesso.
Prendiamo ad esempio un bicchiere di acqua alla quale andremo ad aggiungere dello zucchero. Mischiando l’acqua siamo in grado di sciogliere lo zucchero.
Scaldando l’acqua però riusciremo a disciogliere molto più zucchero, perché la solubilità aumenta con l’aumentare della temperatura.
Grazie allo stesso principio scaldando questo tipo di ottone saremo in grado di solubilizzare la fase beta ottenendo così una struttura quasi completamente costituita da fase alpha.
I particolari vengono posizionati in apposite ceste e distribuiti ordinatamente per assicurare un riscaldo ed un raffreddamento il più omogeneo possibile.
Le ceste vengono quindi infornate e portate ad una temperatura attorno ai 500°C, per poi raffreddarle in modo da evitare raffreddamenti troppo drastici (che potrebbero creare tensioni nel materiale) e allo stesso momento sufficentemente rapidi da evitare la precipitazione di altri elementi inibitori della corrosione presenti all’interno della lega (che se in soluzione aiutano a proteggere maggiormente dalla corrosione).
Una volta raffreddati i nostri particolari vengono sempre controllati per garantire che la quantità di fase beta sia accettabile e rientri in specifici parametri definiti per legge.
Al microscopio ottico risulta facile notare come la struttura dopo il trattamento sia più omogenea e quasi completamente priva di fase beta.
Dopo il controllo i particolari sono pronti per essere impiegati in tutte le reti idriche senza pericoli per la salute.
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