Trattamento superficiale di materiali metallici mediante plasma a pressione atmosferica: ottimizzazione del processo e caratterizzazione dei prodotti

Il trattamento di materiali mediante la tecnologia del plasma atmosferico è impiegato in molti settori della produzione industriale. I potenziali utilizzi della tecnica sono illimitati, infatti materiali polimerici, metallici e vetri vengono efficacemente puliti e attivati. Questo tipo di processo inoltre limita l’uso di solventi alogenati finora impiegati nell’industria per gli stessi scopi. In questo lavoro è stato trattato lo strato passivo superficiale dell’acciaio inossidabile AISI 304L mediante plasma a pressione atmosferica generato da aria. In seguito al trattamento è stata valutata l’influenza della modifica allo strato superficiale in relazione alla resistenza a corrosione. La composizione del film di ossido superficiale è stata studiata tramite spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS) e spettrometria di massa di ioni secondari (SIMS). Misure di polarizzazione anodica e spettroscopia di impedenza (EIS) sono state invece impiegate per valutare l’effettiva resistenza alla corrosione del materiale in seguito al trattamento. Il processo porta alla formazione di uno strato passivo che mostra una più alta resistenza alla corrosione rispetto all’ossido nativo. Il tempo di trattamento influenza sia la composizione chimica che lo spessore dello strato. La disossidazione di superfici metalliche è un processo necessario in vista di determinati trattamenti industriali. In quest’ottica l’uso del plasma a pressione atmosferica contenente basse percentuali di H2 può rivelarsi utile per la rimozione di ossido superficiale da particelle di Sn impiegate per la preparazione di paste brasanti. Campioni di Sn massivo sono stati trattati mediante plasma a pressione atmosferica generato da una miscela N2 – H2. Nell’ambito di questo studio, l’analisi per riduzione elettrochimica sequenziale (SERA) si è rivelato un metodo semplice e preciso per determinare il tipo di ossido e valutarne le quantità relative presenti sulla superficie del materiale. Le analisi sono state condotte in soluzioni tampone di NaB4O7, applicando una corrente catodica (-20 microA) tra la superficie del materiale e un contro-elettrodo inerte (Pt). Il cambiamento del potenziale catodico della superficie ossidata è registrato in funzione del tempo. Le curve risultanti consistono in una serie di plateaux di potenziale caratteristici ciascuno di un tipo di ossido e indicano i risultati raggiunti con il trattamento superficiale. Nelle condizioni operative applicate, questo processo non porta ad una disossidazione completa del materiale, tuttavia il trattamento con il plasma atmosferico va ad influenzare la quantità relativa dei diversi ossidi presenti sulla superficie dello Sn massivo