Inibitori di corrosione

La corrosione è la degradazione dei materiali metallici dovuta a reazioni chimiche o elettrochimiche con l'ambiente circostante. Questo fenomeno può portare a perdite strutturali, guasti in impianti industriali e rischi ambientali. Gli inibitori di corrosione rappresentano una soluzione cruciale per mitigare questi effetti, proteggendo i metalli e prolungando la loro vita utile.

Tipologie

Inibitori anodici

Gli inibitori anodici funzionano promuovendo la formazione di un film passivo sulla superficie del metallo. Questo film, spesso costituito da ossidi o sali, impedisce la dissoluzione del metallo nell'ambiente circostante. I principali meccanismi di azione includono:

• Passivazione: Formazione di uno strato protettivo che riduce la reattività del metallo.
• Adsorbimento: Gli inibitori si adsorbono sulla superficie metallica, creando una barriera fisica contro gli agenti corrosivi.

Alcuni dei più comuni includono:

• Cromati: Sono tra i più efficaci, noti per la loro capacità di formare un film protettivo resistente. Tuttavia, a causa della loro tossicità, il loro uso è regolamentato.
• Nitriti: Utilizzati principalmente nel trattamento delle acque, sono meno tossici dei cromati e forniscono una buona protezione passivante.
• Molibdati: Spesso usati come alternativa ecologica ai cromati, offrono una protezione efficace in diversi ambienti corrosivi.
• Fosfati: Sono comunemente utilizzati nelle pitture e nei rivestimenti per prevenire la corrosione.

Applicazioni principali:

• Trattamento delle Acque Industriali: i nitriti sono comunemente aggiunti ai circuiti di raffreddamento per prevenire la corrosione delle tubazioni.
• Industria Automobilistica: I fosfati sono utilizzati nei trattamenti superficiali dei componenti automobilistici per migliorare l'aderenza della vernice e prevenire la corrosione.
• Costruzione Navale: I molibdati sono impiegati nelle vernici e nei rivestimenti per proteggere le navi dall'acqua salata altamente corrosiva.
• Impianti Petrolchimici: I cromati, sebbene regolamentati, sono usati in ambienti molto corrosivi dove altri inibitori potrebbero non essere sufficientemente efficaci.

Inibitori catodici

Gli inibitori catodici funzionano principalmente riducendo la reattività delle specie riducenti presenti nell'ambiente corrosivo. Questo processo può avvenire attraverso:

• Precipitazione di Composti Insolubili: Possono reagire con gli ioni presenti nell'ambiente per formare composti insolubili che si depositano sulla superficie del metallo, creando una barriera protettiva.
• Riduzione del Potenziale di Riduzione: Modificando il potenziale elettrochimico della superficie metallica, gli inibitori catodici rendono più difficile la riduzione degli ioni metallici, rallentando la corrosione.

Gli inibitori catodici possono essere classificati in base alla loro composizione chimica. Alcuni dei più comuni includono:

• Carbonati: Utilizzati per la loro capacità di formare strati protettivi di carbonato di calcio sulla superficie metallica.
• Fosfati: Oltre al loro uso come inibitori anodici, i fosfati sono efficaci anche come inibitori catodici grazie alla formazione di strati protettivi di fosfato di metallo.
• Sali di Zinco: Noti per la loro capacità di formare film protettivi attraverso la precipitazione di zinco idrossido.
• Polifosfati: Offrono una protezione efficace formando complessi insolubili sulla superficie del metallo.

Applicazioni principali:

• Trattamento delle Acque: I fosfati e i polifosfati sono comunemente utilizzati nei sistemi di trattamento delle acque potabili e industriali per prevenire la corrosione delle tubazioni e dei serbatoi.
• Industria Petrolifera e del Gas: I sali di zinco sono impiegati per proteggere le strutture offshore e le tubazioni sotterranee dall'acqua di mare altamente corrosiva.
• Industria della Carta e della Polpa: I carbonati sono utilizzati per prevenire la corrosione negli impianti di produzione della carta, dove l'ambiente è altamente corrosivo a causa della presenza di acidi e altri agenti chimici.
• Impianti di Produzione di Energia: I fosfati sono utilizzati nei sistemi di raffreddamento delle centrali elettriche per prevenire la corrosione delle superfici metalliche esposte all'acqua di raffreddamento.

Inibitori misti

A differenza degli inibitori anodici e catodici, che agiscono specificamente su uno dei due processi elettrochimici che causano la corrosione, gli inibitori misti intervengono su entrambi i processi, riducendo sia la reazione anodica che quella catodica. Questa caratteristica li rende estremamente versatili ed efficaci in una vasta gamma di applicazioni industriali.

Essi agiscono attraverso una combinazione di meccanismi, che includono:

• Formazione di un Film Protettivo: Creano un rivestimento sulla superficie del metallo che impedisce il contatto diretto con l'ambiente corrosivo. Questo film può essere composto da ossidi, sali o composti organici.
• Adsorbimento sulla Superficie del Metallo: Le molecole dell'inibitore si adsorbono sulla superficie metallica, formando una barriera fisica che riduce l'attività elettrochimica.
• Modifica del Potenziale Elettrochimico: Alterano il potenziale della superficie metallica, rendendo più difficile sia l'ossidazione anodica che la riduzione catodica.

Gli inibitori misti possono essere suddivisi in base alla loro composizione chimica. Alcuni dei più comuni includono:

• Silico-Fosfati: Composti inorganici che combinano le proprietà protettive dei silicati e dei fosfati.
• Benzimidazoli: Composti organici contenenti gruppi funzionali che favoriscono l'adsorbimento e la formazione di film protettivi.
• Ammine Quaternarie: Molecole organiche con gruppi amminici che si adsorbono fortemente sulla superficie del metallo.
• Derivati dell'Imidazolo: Composti organici noti per la loro efficacia nel formare film protettivi e modificare il potenziale elettrochimico.

Applicazioni principali:

• Industria Petrolifera e del Gas: Sono utilizzati per proteggere le tubazioni e i serbatoi sia dalla corrosione interna che esterna, causata da agenti corrosivi come l'acqua salata e i gas acidi.
• Trattamento delle Acque: Sono impiegati nei sistemi di trattamento delle acque di raffreddamento e nei circuiti chiusi per prevenire la corrosione delle tubazioni e degli scambiatori di calore.
• Industria Chimica: Utilizzati per proteggere le apparecchiature di processo dalla corrosione causata da acidi, basi e altri agenti chimici aggressivi.
• Costruzione Navale: Gli inibitori misti sono impiegati per proteggere le strutture navali e le piattaforme offshore dall'acqua di mare e dagli agenti atmosferici.

Inibitori organici

Questi inibitori contengono composti organici che interagiscono con la superficie del metallo, formando uno strato protettivo che impedisce il contatto con agenti corrosivi. Grazie alla loro versatilità e alla capacità di essere progettati su misura per specifiche applicazioni, gli inibitori organici sono ampiamente utilizzati in vari settori industriali. Molti inibitori organici sono biodegradabili e meno tossici rispetto agli inibitori inorganici tradizionali.

Essi agiscono attraverso diversi meccanismi, tra cui:

• Adsorbimento sulla Superficie del Metallo: Le molecole degli inibitori si adsorbono sulla superficie del metallo, formando un film protettivo che riduce la reattività elettrochimica del metallo.
• Formazione di Complessi: Gli inibitori organici possono formare complessi insolubili con ioni metallici, creando una barriera che impedisce ulteriori reazioni corrosive.
• Passivazione: Alcuni inibitori organici promuovono la formazione di uno strato passivante che riduce la velocità di corrosione.

Gli inibitori organici possono essere classificati in base alla loro struttura chimica e ai gruppi funzionali presenti nelle molecole. Alcuni dei più comuni includono:

• Ammine: Compresi gli alchilammine e le etanolammine, sono noti per la loro efficacia nella protezione contro la corrosione in ambienti acquosi.
• Alcoli: Utilizzati per la loro capacità di formare film protettivi sulla superficie del metallo.
• Acidi Carbossilici: Gli acidi grassi e i loro sali sono spesso utilizzati come inibitori di corrosione grazie alla loro capacità di adsorbirsi sulla superficie metallica.
• Derivati dell'Imidazolo: Composti contenenti il gruppo imidazolico sono particolarmente efficaci nella formazione di film protettivi e nella modifica del potenziale elettrochimico.
• Tioli: Composti contenenti gruppi solfidrilici (-SH) che formano forti legami con la superficie metallica, offrendo una protezione efficace.

Applicazioni principali:

• Industria Petrolifera e del Gas: Le ammine e i derivati dell'imidazolo, sono utilizzati per proteggere le tubazioni e i serbatoi dalla corrosione causata da idrogeno solforato e anidride carbonica.
• Trattamento delle Acque: Gli acidi carbossilici e i loro sali sono impiegati nei sistemi di raffreddamento e nei circuiti chiusi per prevenire la corrosione delle tubazioni e degli scambiatori di calore.
• Industria Chimica: Gli alcoli e i tioli sono utilizzati per proteggere le apparecchiature di processo dalla corrosione causata da acidi, basi e altri agenti chimici aggressivi.
• Industria Automobilistica: Sono aggiunti ai liquidi di raffreddamento e ai rivestimenti protettivi per prevenire la corrosione dei componenti metallici.

Inibitori inorganici

Gli inibitori inorganici sono composti chimici che possono agire come inibitori anodici, catodici o misti, e sono apprezzati per la loro efficacia e stabilità, offrendo una protezione a lungo termine contro la corrosione, in una vasta gamma di condizioni ambientali.

Essi possono essere classificati in base alla loro funzione specifica:

Inibitori inorganici anodici

• Cromati: Formano un film passivo di ossido di cromo sulla superficie del metallo. Sebbene molto efficaci, il loro uso è regolamentato a causa della loro tossicità.
• Molibdati: Agiscono in modo simile ai cromati, formando strati protettivi di ossido di molibdeno. Sono una scelta ecologica rispetto ai cromati.
• Nitriti: Utilizzati principalmente nei sistemi di raffreddamento, formano ossidi di ferro protettivi sulla superficie del metallo.

Inibitori inorganici catodici

• Sali di Zinco: Precipitano come zinco idrossido sui siti catodici, riducendo la velocità delle reazioni di riduzione.
• Fosfati: Formano strati protettivi di fosfato di metallo che riducono sia le reazioni anodiche che catodiche.

Inibitori inorganici misti

• Silico-Fosfati: Combinano le proprietà protettive dei silicati e dei fosfati, agendo su entrambe le reazioni anodiche e catodiche.
• Polifosfati: Formano complessi insolubili che offrono protezione sia anodica che catodica.

Applicazioni principali:

• Trattamento delle Acque: Nitriti, fosfati e polifosfati sono comunemente utilizzati nei sistemi di raffreddamento e nelle caldaie per prevenire la corrosione delle tubazioni e degli scambiatori di calore.
• Industria Petrolifera e del Gas: Molibdati e sali di zinco sono impiegati per proteggere le strutture offshore e le tubazioni dalla corrosione dovuta all'acqua di mare e ai composti solforati.
• Industria Automobilistica: I fosfati sono utilizzati nei trattamenti superficiali dei componenti automobilistici per migliorare l'aderenza della vernice e prevenire la corrosione.
• Costruzione Navale: Sebbene regolamentati, i cromati sono utilizzati in alcune applicazioni per la loro efficacia nel proteggere le strutture marine dall'acqua salata.
• Impianti di Produzione di Energia: Gli inibitori inorganici come nitriti e molibdati sono utilizzati nei circuiti di raffreddamento delle centrali elettriche per prevenire la corrosione dei componenti metallici.

Innovazioni

Recentemente, la ricerca si è focalizzata su inibitori di corrosione più ecologici e sostenibili. Gli inibitori a base di estratti naturali e composti biologici stanno emergendo come alternative promettenti agli inibitori tradizionali. Inoltre, l'uso di nanomateriali per creare rivestimenti più efficaci e duraturi rappresenta un'area di crescente interesse.