77883 - TRATTAMENTI SUPERFICIALI E RIVESTIMENTI PER MATERIALI METALLICI M

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.

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

Lucidi e dispense messi a disposizione dello studente in formato elettronico su AMS Campus.

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

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

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

8. 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. Tutte le slide impiegate a lezione vengono messe a disposizione dello studente in formato elettronico su AMS Campus.

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

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto (test a risposte multiple costituito da 30 domande a 3 opzioni) integrato da breve discussione orale dei risultati ottenuti. In alternativa e su richiesta, esame esclusivamente orale o esclusivamente scritto.

L'apprendimento viene verificato mediante le prove descritte, 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), il loro stato tensionale residuo (quindi la loro influenza sul comportamento a fatica), la loro durezza (quindi la loro influenza sul comportamento ad usura/attrito), adesione, compattezza, nobiltà pratica (quindi la loro influenza sul comportamento a corrosione).

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).

 

 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Carla Martini

Consulta il sito web di Alessandro Morri