LDH per la protezione dalla corrosione di AlSi10Mg stampato in 3D (da 3Druck)
Perché AlSi10Mg (AM) ha bisogno di protezione
La lega AlSi10Mg prodotta via Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) è molto usata in automotive e aerospazio per il buon equilibrio tra peso, resistenza e stampabilità; tuttavia l’esposizione a ambienti con cloruri (nebbia salina, strade invernali, marina) accelera fenomeni di pitting e di dissoluzione del film passivo, rendendo necessari trattamenti superficiali mirati. Studi comparativi mostrano che la resistenza alla corrosione delle parti AM dipende in modo marcato da trattamenti termici e finiture applicate.
Chi firma lo studio e cosa c’è di nuovo
Un team della Vrije Universiteit Brussel (VUB) e dell’Università di Udine ha dimostrato la crescita in situ di Zn–Al Layered Double Hydroxides (LDH) su AlSi10Mg AM, lavorando a temperatura e pressione ambiente senza autoclave: il substrato fornisce l’alluminio necessario alla formazione del rivestimento. È il primo lavoro che studia in modo sistematico LDH su AlSi10Mg prodotto additivamente, confrontandolo con una lega fusa di composizione analoga.
Crescita del film: differenze tra getto e AM
Dopo 60 minuti di trattamento si osserva sul campione AM una pellicola compatta di ~1,5–2 μm, mentre sul campione fuso la crescita è più rapida (strato ben definito già a 30 min, fino a ~2,5 μm a 60 min, e ~5,5 μm a 360 min). La microstruttura fine e la distribuzione omogenea del silicio tipiche dell’AM rallentano la nucleazione LDH (minor dissoluzione dell’alluminio), ma portano a una maggior compattezza del film.
Prestazioni in corrosione: meno spessore, più compattezza
Nei test elettrochimici in NaCl 3,5%, i provini AM con LDH hanno mostrato maggiore resistenza alla dissoluzione rispetto ai getti rivestiti, malgrado lo spessore inferiore: la compattezza e l’adesione del film LDH sull’AM rallentano l’ingresso degli ioni cloruro e posticipano l’innesco del danno. Gli autori indicano che ~60 min di trattamento sono già sufficienti per ottenere una copertura uniforme e funzionale su AlSi10Mg AM.
Come funzionano gli LDH (in parole semplici)
Gli LDH sono strutture stratificate con scambio anionico: intrappolano inibitori (es. molibdato, vanadato, cerio) che possono essere rilasciati on-demand in presenza di cloruri, attivando una protezione “attiva” oltre alla barriera fisica. Ampie rassegne su Al-leghe confermano il potenziale degli LDH come alternativa o integrazione a processi tradizionali, riducendo la dipendenza da chimiche tossiche a base di cromati.
Dove si inseriscono rispetto ad altre finiture (anodica/PEO/sol-gel)
Per l’alluminio AM si usano spesso anodizzazione, PEO/MAO o sol-gel: gli LDH possono sigillare pori e difetti o formare sistemi duplex LDH+sol-gel, migliorando durabilità e adesione del top-coat. Studi su leghe AA2024 mostrano guadagni tangibili quando LDH e sol-gel lavorano insieme, e l’approccio LDH idrotermale sopra PEO migliora la protezione grazie alla chiusura dei pori. Implicazioni industriali
Il protocollo VUB–Udine è scalabile: tempi brevi (≥60 min) e condizioni blande riducono capex/opex rispetto a sintesi LDH convenzionali (≥24 h, alta T, reattori pressurizzati). Nei settori auto e aero — dove AlSi10Mg AM è sempre più presente — un pretrattamento LDH può diventare primer funzionale prima di verniciature o sigillature, con vantaggi su lead time e manutenzione in ambienti salini.
Limiti e prossimi passi (indicati dagli autori)
Il lavoro propone di intercalare inibitori “green” negli LDH (es. Ce-based, MoO₄²⁻, VO₃⁻) e di validare il sistema come pretreatment per vernici, con campagne di prova più lunghe e realistiche. È rilevante anche l’effetto anisotropia delle superfici XY/XZ tipiche dell’AM, che influenza sia la crescita del film sia la risposta in corrosione.
In 5 punti operativi per chi produce
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Lega/tecnologia: AlSi10Mg via L-PBF. 2) Trattamento: Zn–Al LDH in situ, ambiente e 60–360 min. 3) Spessori tipici: ~1,5–2 μm (60 min, AM); fino a ~3,5 μm (360 min, AM); ~5,5 μm (360 min, fusione). 4) Vantaggio AM: film più compatto ⇒ migliore resistenza alla dissoluzione in NaCl 3,5%. 5) Integrazione: compatibile con top-coat/vernici e potenzialmente con sol-gel.
