77883 - TRATTAMENTI SUPERFICIALI E RIVESTIMENTI PER MATERIALI METALLICI M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Energia pulita e accessibile Industria, innovazione e infrastrutture Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente sa valutare quando sia necessario o conveniente modificare le proprietà superficiali di un materiale metallico per migliorarne le prestazioni (es. rendendolo più resistente all’usura o alla corrosione o conferendogli particolari proprietà fisiche e chimiche). In particolare, lo studente è in grado di scegliere tra le principali tecniche di trattamento superficiale e per la deposizione di rivestimenti a diverso spessore, con particolare riguardo ai metodi di deposizione da fase vapore, liquida e solida.

Programma/Contenuti

1. Parte introduttiva:

1a. Generalità su fenomeni di corrosione. Corrosione ad umido: aspetti termodinamici e cinetici; metodi di protezione. Corrosione a secco (ossidazione ad alta temperatura): aspetti termodinamici e cinetici; metodi di protezione. Rivestimenti per la protezione dalla corrosione.

1b. Generalità sui fenomeni di attrito e usura: caratteristiche delle superfici reali; contatto fra le superfici; attrito; processi e meccanismi di usura; trattamenti e rivestimenti per applicazioni tribologiche.

 

2. Rivestimenti depositati da fase vapore (processi PVD, CVD e PACVD: tecnologie di deposizione, proprietà e strutture degli strati; trattamenti duplex, rivestimenti nanostrutturati ed adattivi, rivestimenti a base di carbonio). Trattamenti termochimici che coinvolgono fenomeni di diffusione (carbocementazione, nitrurazione, carbonitrurarione e nitrocarburazione, sulfinazione, borurazione, alluminizzazione, cromizzazione, sherardizzazione).

 

3. Rivestimenti depositati da fase liquida: da soluzione acquosa: (i) rivestimenti galvanici (Cr, Ni, Zn, alternative alla deposizione da bagni contenenti Cr (VI)) e chimici (Ni-P, Ni-B); rivestimenti compositi a matrice Ni-P); (ii) trattamenti di conversione (cromatazione e trattamenti alternativi; fosfatazione; ossidazione anodica; ossidazione elettrolitica al plasma), o per immersione nel metallo fuso (zincatura e alluminatura a caldo).

 

4. Rivestimenti depositati da fase solida: spruzzatura termica e riporti per saldatura (tecnologie di deposizione, proprietà e strutture degli strati). Cladding.

 

5. Criteri di scelta per trattamenti e rivestimenti da impiegare in applicazioni anticorrosione o antiusura/antiattrito, con esempi pratici di processi di selezione (casi di studio).

 

6.Metodi di caratterizzazione per superfici metalliche rivestite/trattate: morfologia, rugosità, composizione, spessore, durezza, modulo elastico, adesione, tensioni residue, tenacità a frattura, resistenza ad attrito/usura e a corrosione.

 

 





Testi/Bibliografia

Materiale necessario al superamento della prova d'esame:

  1. Appunti presi a lezione
  2. Materiale in formato elettronico fornito dal docente (tutte le slide proiettate a lezione sono messe a disposizione degli studenti su Moodle, in formato pdf protetto da password).

Libri di consultazione consigliati:

1. P.Paracchini (a cura di), "Manuale di trattamenti e finiture, Tecniche nuove" (2003).

2. ASM Handbook vol.5, “Surface Engineering”, ASM International (2010).

3. G.Bianchi, F.Mazza “Corrosione e protezione dei metalli”, AIM (2005).

4. G. Straffelini, “Attrito e usura”, Tecniche Nuove (MI), (2005).

5. G. Straffelini, "Friction and wear: Methodologies for design and control", Springer (2015).

6. I.Hutchings, P.Shipway, "Tribology: Friction and Wear of Engineering Materials", Butterworth-Heinemann (Elsevier) (2017).

7. K.Holmberg, A.Matthews, ” Coatings Tribology: Properties, Mechanisms, Techniques and Applications in Surface Engineering”, Elsevier (2009).

8. C.Donnet, A. Erdemir, “Tribology of DLC Coatings: Fundamentals and Applications”, Springer (2008).

9. H.Dong (Ed.), “Surface engineering of light alloys: Aluminium, magnesium and titanium alloys”, Woodhead (2010).

10. S.Grainger, “Engineering coatings - design and applications”, Abington Publishing, Cambridge, UK (1989)

 

 

 

 

 

Metodi didattici

Il corso è composto da:

- Lezioni teoriche in aula, con svolgimento secondo l'orario ufficiale.

- Esercitazioni in laboratorio, relative ai metodi di caratterizzazione dei materiali rivestiti. 

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento viene verificato mediante prove il cui fine è quello di valutare la comprensione dei criteri per la scelta dei rivestimenti e dei trattamenti superficiali per materiali metallici, con particolare riguardo alle temperature di deposizione/trattamento, le microstrutture e gli spessori degli strati ottenibili, il potere penetrante (capacità di rivestire uniformemente geometria complesse), lo stato tensionale residuo (quindi la loro influenza sul comportamento a fatica), la durezza superficiale (quindi la loro influenza sul comportamento ad usura/attrito), l'adesione, compattezza, nobiltà pratica (quindi la loro influenza sul comportamento a corrosione), la tipologia di substrati trattabili/rivestibili.

L'esame è costituito da una prova scritta (test a risposte multiple costituito da 30 domande a 3 opzioni, durata 45 minuti) integrato da discussione orale. La votazione è espressa in trentesimi. Si accede alla prova orale se il risultato conseguito nella prova scritta è superiore a 18/30. A titolo di esempio, è disponibile nel materiale didattico caricato sulla piattaforma Moodle un testo con domande-tipo presenti nella prova scritta, durante la quale non sono ammessi strumenti ausiliari sia di testo che elettronici. La durata della discussione orale, basata sui risultati conseguiti nella prova scritta, è inferiore a 30 minuti. Il superamento della prova totale avviene con il conseguimento di un punteggio pari o superiore a 18/30. 

Il calendario delle prove è reso disponibile con anticipo sulla piattaforma web AlmaEsami dell'Ateneo di Bologna. Gli studenti che intendono sostenere la prova devono iscriversi preliminarmente nella lista dell'appello scelto e devono esibire un documento di riconoscimento il giorno dell'esame.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore e computer, lavagna tradizionale.

Laboratorio didattico (attrezzatura per preparazione all'analisi microstrutturale; microscopi ottici microscopio elettronico a scansione (SEM) con microsonda per analisi localizzata a dispersione di energia (EDS); microdurometro Vickers; attrezzature per prove di adesione (scratch test) e usura). Si richiede l'uso di un computer portatile personale per l'elaborazione e la presentazione dei dati acquisiti in laboratorio. Eventuali strumenti per studenti con disabilità possono essere concordati con il Servizio Studenti con DSA.

 

 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Carla Martini

Consulta il sito web di Alessandro Morri