Nanotecnologia
Con nanotecnologia si intendono quelle applicazioni in cui vengono utilizzate tecnologie, prodotti o materie prime che hanno dimensioni di pochi nanometri. Nel settore del pretrattamento dei metalli, la nanotecnologia aiuta a rendere la superficie più regolare e costante, oltre che ad aumentare l'adesione con la vernice.
Come funziona
La nanotecnologia viene impiegata come trattamento finale di un processo, tipicamente dopo uno sgrassaggio o dopo una fosfatazione amorfa. I migliori risultati si hanno se la superficie sulla quale si applica questa tecnologia sia ben pulita e sgrassata. I prodotti nanotecnologici sono solitamente rappresentati da molecole chiamate silani, talvolta utilizzati in sinergia con specifici acidi inorganici in grado di reagire col substrato formando così un film denominato "ceramico"; il silano fornisce forza di adesione tra substrato e vernice mentre l'acido (solitamente zirconico) garantisce notevole resistenza alla corrosione.
Le nanotecnologie sono l'ultima frontiera del pretrattamento e tendono col tempo a sostituire la ben più complessa fosfatazione tricationica. A vantaggio rispetto quest'ultima sono sicuramente i vantaggi economici e tossicologici (impianto più snello, controlli ridotti da parte dell'operatore o laboratorio, minore chimica impiegata). Inoltre, con una gestione di un processo nanotecnologico ottimizzata, si riesce in taluni casi a raggiungere le stesse performance di una tricationica, parliamo difatti di più di 1000 ore di resistenza in nebbia salina. Gli aspetti negativi sono il prezzo, lo shelf life e la reattività dei silani che, se utilizzati in maniera scorretta, possono idrolizzarsi o combinarsi e coagulare con altri elementi chimici, anche con gli ioni dell'acqua non demineralizzata.
Esempi formulativi
Formulare preparati a base silanica non è mai facile, causa appunto la loro spiccata reattività. Esistono svariate tipologie di silani anche se possiamo dire che quelli selezionati per il pretrattamento dei metalli sono per la maggior parte ammino-silani, ammino-alchil-silani o epossisilani. Un altro mondo è quello dei finishing estetici in cui vengono usati silani modificati (ad esempio con silice) per dare una notevole resistenza ai graffi e all'usura. Si tratta però di trattamenti finali particolari sui quali non ci soffermeremo in questo contesto.
In sinergia con i silani, come già accennato, possono venir aggiunti nel bagno piccole percentuali di acidi (come l'acido esafluozirconico o l'esafluotitanico), i dosaggi devono essere oculati per non danneggiare il silano (spesso alcalino) e la superficie sulla quale viene applicato. L'acidità dovrà essere fissata attorno a pH 5, garantendo nel contempo una reattività non eccessiva col metallo.
Oltre questa base formulativa, è possibile inserire in formula dei bagnanti, facendo molta attenzione che questi non rimangano sulla superficie prima della verniciatura; il risciacquo finale è importante per rimuovere tali additivi bagnanti e per interrompere la reazione acida sul metallo. Qualora non vi fossero bagnanti e altri additivi che potrebbero compromettere la verniciatura, il risciacquo finale può essere omesso. In linea generale è consigliabile semplificare il più possibile la formula, aiutando il silano ad attaccarsi naturalmente al substrato, senza che vi siano interferenze da parte di altre molecole.
In impianto la soluzione di nanotecnologia viene preferibilmente "nebulizzata a perdere" come stage finale, evitando così la contaminazione del bagno silanico. Quando utilizzati in bagno, necessitano di controlli giornalieri di pH e di conducibilità, visivamente non devono formarsi flocculazioni e opalescenze. Qualsiasi diluizione di silano o lavaggio postumo, dovrà essere eseguito con acqua demineralizzata di buona qualità.
Parallelamente ai silani, si
stanno diffondendo prodotti basati sulla chimica del fosforo, vengono definiti "fosfine". L'operabilità di queste materie prime è grossomodo
simile a quella descritta per i silani, col vantaggio di poter essere impiegate
a diluizioni molto più basse (per contro hanno un prezzo molto più alto). Le
performance di resistenza alla corrosione sembrerebbero essere addirittura
migliori rispetto ai silani, superando le 1200 ore di nebbia salina. Anche le
fosfine funzionano in sinergia all'acido esafluozirconico; questo elemento
dovrebbe essere dichiarato dai fornitori, dato che i prodotti a base fosfina si
stanno diffondendo sempre di più come prodotti alternativi ed ecologici, in
realtà potrebbero contenere piccole aliquote di acidi tossici non dichiarati in
scheda di sicurezza.