L'acciaio inossidabile, il materiale onnipresente nella nostra vita quotidiana, è spesso percepito come impermeabile alla corrosione.in particolare l'acido ossalicoGli scienziati hanno studiato sistematicamente questo fenomeno, scoprendo i meccanismi che si trovano dietro il "calcone d'Achille" dell'acciaio inossidabile.
L'acido ossalico, un acido organico naturale presente in piante come gli spinaci e il tè, svolge un ruolo importante nei processi di pulizia industriale e di tintura dei tessuti.per taluni tipi di acciaio inossidabile, in particolare i gradi ferritici 430 e 444, l'acido ossalico diventa un potente agente corrosivoQuesti tipi di acciaio, apprezzati per la loro resistenza alla corrosione e le loro proprietà meccaniche, mostrano una inaspettata vulnerabilità in ambienti acidi.
I ricercatori hanno impiegato più approcci sperimentali per esaminare il comportamento della corrosione:
- Misurazione della perdita di peso:I campioni sono stati immersi in soluzioni di acido ossalico, con riduzione del peso che indica la gravità della corrosione.
- Prova di polarizzazione a corrente continua:Questa analisi elettrochimica ha valutato le reazioni superficiali e la resistenza alla corrosione.
- Monitoraggio del potenziale naturale dell'elettrodo (NEP):Tracciato i cambiamenti dinamici dello stato elettrochimico dell'acciaio durante la corrosione.
- Spettroscopia di assorbimento atomico:Contenuto metallico disciolto (ferro, cromo) misurato con precisione nelle soluzioni.
- Spettroscopia UV-Vis:Identificato complesso di metallo-oxalati formati durante la corrosione.
- Disoluzione completa del cromo:Contrariamente alla comprensione convenzionale sul ruolo protettivo del cromo, l'analisi spettroscopica ha mostrato una dissoluzione quasi totale del cromo in soluzione piuttosto che la formazione di ossidi protettivi.
- Formazione complessa:L'analisi UV-Vis ha confermato la presenza di complessi [Fe(C2O4) ]3- e [Cr(C2O4) ]3-, dimostrando come gli ioni metallici si legano con gli anioni ossalati per formare composti stabili che accelerano la corrosione.
- Analisi termodinamica:Le costanti di stabilità calcolate e i valori di energia libera di Gibbs hanno rivelato che temperature più elevate favoriscono la formazione di complessi, spiegando i tassi di corrosione dipendenti dalla temperatura.
La ricerca delinea un chiaro meccanismo di corrosione:
- La dissoluzione del metallo rilascia ioni di ferro e cromo in soluzione.
- Questi ioni formano complessi stabili con gli anioni ossalati.
- La formazione complessa crea un gradiente di concentrazione che spinge ulteriore dissoluzione del metallo, creando un ciclo di corrosione autocatalistico.
In particolare, la completa dissoluzione del cromo impedisce la formazione di strati di ossido protettivi, lasciando l'acciaio vulnerabile a attacchi continui.
Quando si utilizza l'acido ossalico per la pulizia di apparecchiature in acciaio inossidabile, diventa essenziale un attento controllo della concentrazione e della temperatura.La selezione dei materiali deve anche tener conto di ambienti acidi specifici in cui gli acciai inossidabili convenzionali potrebbero avere prestazioni inferiori.
La ricerca fornisce informazioni fondamentali sui meccanismi di corrosione dell'acciaio inossidabile, evidenziando al contempo la necessità di ulteriori indagini su fattori quali il pH e il contenuto di ossigeno.Studi futuri potrebbero portare a migliori leghe resistenti alla corrosione e migliori strategie di protezione per applicazioni industriali.