Evento Tecnologie Alternative alla Cromatura Galvanica

Evento Tecnologie Alternative alla Cromatura Galvanica

Si è tenuto il 19 gennaio in AQM, nell’ambito delle attività legate all’ AQM&PARTNERS EXHIBITION YEAR, alla presenza di oltre 100 tecnici, progettisti e manager, l’evento TECNOLOGIE ALTERNATIVE ALLA CROMATURA GALVANICA.
Nel corso dell’evento HEF Groupe ha presentato le tecnologie innovative, caratterizzate da basso impatto ambientale, nel rispetto dei principi dell’economia circolare, più adatte a sostituire la cromatura galvanica.

Recenti restrizioni a livello normativo, sia in Europa che in Italia, richiedono infatti l’utilizzo di nuove tecnologie capaci di mantenere le stesse performances in resistenza alla corrosione ed all’usura del cromo elettrodepositato, pur non ricorrendo più all’utilizzo del cromo esavalente.

Durante l’evento c’è stata la possibilità di costruire un dialogo aperto con le aziende che hanno esigenze specifiche sui loro prodotti, proponendo tecnologie alternative alla cromatura galvanica e strumentazioni semplici e robuste, atte a supportare gli utilizzatori finali delle nuove tecnologie per verificare la qualità dei risultati ottenuti ed il mantenimento delle performances nel tempo

L’incontro, organizzato in partnership tra HEF e AQM ed in cooperazione con CSMT, e con la gentile collaborazione di Studio PAS e Anton Paar, ha dato l’opportunità di orientarsi al meglio sulle implicazioni legate all’utilizzo, oggi e domani, del cromo esavalente per la cromatura galvanica e di valutare quali tecnologie disponibili sul mercato sono adatte a rimpiazzare la cromatura galvanica.

 

Gli interventi durante l’evento Tecnologie alternative alla cromatura galvanica:

Dopo l’introduzione del ruolo di AQM, volano di innovazione tecnologica oltre che supporto nella caratterizzazione e nella formazione in ambito metallurgico, sull’intero territorio Italiano da parte di Gabriele Ceselin, CEO e direttore Generale di AQM, sono seguiti gli interventi più specifici che qui andiamo a riassumere.

1. Antonella Fornelli, Key Account Manager & Business Development Italy

Sono stati presentati gli aspetti più importanti del gruppo HEF, sia dal punto di vista tecnico che economico.
HEF è una società francese, specializzata nell’ingegneria dei materiali di superficie.
Fondata nel 1953, oggi è caratterizzata da un profilo internazionale. Infatti opera in 21 paesi diversi con 90 siti produttivi. Può annoverare più di 3200 dipendenti e ben oltre 6500 clienti in tutto il mondo. Negli ultimi hanno ha impostato una strategia di partnership e collaborazioni che l’anno portata a realizzare una crescita del fatturato di oltre il 30%, con un turnover di oltre 300 M€ nel 2022.
Oltre il 10% del fatturato è reinvestito in R&D, cuore pulsante dell’azienda, e lo scorso anno sono stati investiti più di 55 M€ in sviluppi legati a tecnologie environmental friendly.

Le principali competenze di HEF, sono nell’ambito in:
1) Tribologia, ovvero delle applicazioni che prevedono corpi solidi in movimento reciproco e nello studio e risoluzione di tutte le problematiche legate all’usura ed all’attrito
2) Fotonica ovvero dello studio dei meccanismi d’interazione fra la luce e la materia con ricaduta nel campo ottico
3) Tecnologie relative all’idrogeno:
1) La produzione di H2 tramite elettrolisi
2) L’utilizzo di H2 per produrre energia tramite le fuel cell (trattamento delle bipolar-plates con coating)
3) La distribuzione e l’immagazzinamento dell’H2 in maniera sicura

Le principali tecnologie disponibili presso HEF sono:
1. La nitrocarburazione in Bagno di Sali, trasformazione termochimica del materiale di base sulla superficie senza cambiare significativamente le proprietà meccaniche del substrato
2. Trattamenti in camera da vuoto PVD e PECVD, aggiunta di coating, tipo DLC di cui siamo leader,
3. La produzione di boccole ad elevate prestazioni per ambienti severi (corrosione e temperature) e delle più svariate dimensioni, anche molto grandi e per organi che funzionano sotto carichi elevati ed oscillanti allo stesso tempo (ciclo produttivo completo)
4. La funzionalizzazione controllata di polveri che possono essere utilizzate anche nell’additive manufacturing consentendo così la produzione di materiali compositi con stechiometrie finemente controllate o per la realizzazione con l’ausilio della tecnologia laser di specifici layer in superficie
5. L’utilizzo dei femtolaser per poter tagliare e incidere a livello micrometrico e quindi realizzare delle texturizzazioni delle superfici sia trattate che non, in maniera sostenibile.

I settori applicativi di HEF sono i più diversi ed in particolare
1) Costruzioni, nitrurazione PVD e boccole
2) Difesa e aerospaziale
3) Medicale
4) Energia green e rinnovabile
5) Automotive

HEF ha una integrazione verticale di tutte le competenze che permettono di passare dalla ricerca scientifica all’applicazione industriale
1) Una divisione di R&D che si occupa di design delle soluzioni tecniche, design degli impianti e del testing delle soluzioni innovative messe a punto per i clienti
2) Una divisione di engineering per lo sviluppo dei processi e per la costruzione degli impianti
3) Una divisione dedicata alla sintesi dei Sali che sono utilizzati in nitrurazione
4) Le unità produttive denominate tutte Techniques Surfaces (TS) distribuite in tutto il mondo
5) Una divisione che si occupa della produzione completa delle boccole a partire dalla materia prima, continuando con i trattamenti termici e superficiali.

2. Ivan Scherenkov, Nitriding Product Manager – Europe

In questo intervento è stata presentata la tecnologia brevettata da HEF dal nome commerciale CLIN (Controlled Liquid Ionic Nightriding). Tale tecnologia, rispettosa della salute degli operatori e dell’ambiente, è certamente la più promettente, ma non unica, fra quelle proposte dal gruppo HEF per la sostituzione della cromatura galvanica su manufatti in acciaio.
Il processo di nitrurazione o nitrocarburazione è un trattamento termochimico dedicato ad arricchire la superficie dei materiali ferrosi con atomi di azoto e carbonio.
Il processo può essere eseguito in diversi mezzi, gas, plasma, polvere e liquido. Il processo brevettato da HEF è realizzato in bagno di sale fuso attivato. La temperatura del processo di nitrurazione è compresa tra 500 e 630 gradi, con tempi di trattamento compresi tra 1 e 3 ore. Come si può notare, la nitrurazione a bagno di sale ha un tempo di trattamento basso e quindi può vantare un’elevata flessibilità ed un’elevata efficacia allo stesso tempo.
Si tratta di un trattamento di diffusione grazie al quale si formano due strati in superficie, lo strato dei composti, generalmente compreso tra 15 e 30 micron, e un’area di diffusione che può arrivare fino a 100 micron.
Tale trattamento è utile per:
a. Aumentare la resistenza all’usura e ridurre l’attrito.
b. Aumentare la resistenza alla corrosione
c. Proteggere dal grippaggio
d. Evitare il distacco e la fessurazione della superficie
e. Eliminare le operazioni di rilavorazione
Dopo il trattamento le parti hanno un colore nero decorativo.
HEF ha messo a punto un processo sicuro ed amico dell’ambiente grazie al fatto che ha introdotto dei sali di nuova generazione che limitano la produzione di specie dannose nel corso del processo, ha sviluppato impianti capaci di abbattere le emissioni nell’ambiente delle specie prodotte e ha messo a punto una tecnologia brevettata capace di riciclare l’acqua e i prodotti esausti di processo. Diversi green center sono in corso di realizzazione in modo da poter essere vicini ai propri clienti anche con questo servizio di riciclo oltre che per quello di nitrocarburazione. Nella sua interezza il processo è in linea con la direttiva REACH.
Fra le applicazioni più importanti è possibile annoverare:
• Molle e pistoni per shock absorber
• Valvole motore
• Cilindri idraulici e cilindri telescopici
• Pistoni e dischi freno
• Perni
• Pompe
• Canne e otturatori pistola
• Alberi per macchine di lavaggio domestico ed industriale
Tuttavia, molte altre applicazioni sono in fase di studio come alternativa alla cromatura galvanica.

3. Guillaume Chevret, PVD Product Manager Europe

PVD (Physical Vapour Deposition) e PE- CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) sono tecniche ben note per la deposizione di coating sottili sulle superfici dei materiali più diversi, polimeri, ceramica, acciaio, leghe leggere, carta, legno e così via. Tali tecnologie, a differenza della nitrurazione, possono essere applicate su tutti i materiali.
Tali processi sono condotti in camera da vuoto, richiedono l’utilizzo di materie prime non tossiche e qualora mai prodotte nel corso del processo, sono facilmente abbattibili. Di conseguenza l’impatto ambientale e sulla salute degli operatori di tali tecnologie è praticamente del tutto trascurabile e din linea con la direttiva REACH.
I coating possono avere natura puramente metallica (singolo o combinazione di più metalli) o ceramica (carbo-nitruri e ossidi di metalli e semiconduttori) o possono essere simili al diamante. Questi ultimi prendono il nome di DLC.
I coating realizzati con tali tecnologie sono noti per:
• Elevata resistenza all’usura e ottime proprietà antiattrito, da qui il notevole utilizzo per applicazioni tribologiche
• Colorazioni più diverse
• Resistenza alla corrosione con limitazioni

Per le applicazioni in cui la tipologia di materiale di base, il tipo specifico di geometria del componete e i requisiti estetici (colore diverso dal nero) non sono compatibili con la nitrurazione non risultasse la soluzione tecnica applicabile, il trattamento PVD e PECVD può essere un’alternativa alla nitrurazione, soprattutto quando si richiede una durezza superficiale maggiore o uguale a 1000 HV.
Quando la resistenza alla corrosione è un requisito tecnico mandatorio, i coating ottenuti tramite tecniche PVD e PECVD possono essere applicati su underlayer ottenuti con stessa tecnica o per deposizione chimica e /o elettrochimica, in modo da ottimizzare le performances.

4. Paola Tonincelli, Studio PAS-Brescia

E’ stata presentata una overview sullo stato dell’arte relativo alle restrizioni riguardanti il Cromo esavalente, la sostanza utilizzata per la cromatura galvanica. Già da molti anni tale sostanza è stata definita dal REACH una sostanza (SVHC) perché risulta cancerogena e teratogena. E’ pertanto possibile utilizzarla solo se si possiede una specifica autorizzazione all’uso.
Attualmente la maggior parte degli utilizzatori di cromo esavalente possiedono un’autorizzazione che hanno ottenuto tramite il consorzio CTACSUB. In tale caso le autorizzazioni scadranno a Settembre del 2024. Alcune aziende invece hanno provveduto a richiedere un’autorizzazione individuale che può avere una durata anche maggiore.
Tutte le aziende che oggi possiedono l’autorizzazione grazie al CTACSUB dopo il 2024 potranno continuare l’uso del cromo 6 solo se o sempre in maniera consortile o individualmente avranno provveduto a richiedere un’altra autorizzazione ad ECHA. Tali domande a seconda che siano singole o collettive possono richiede un impegno economico significativamente diverso, ma occorre saper che le autorizzazioni possono essere concesse ancora una sola volta e solo se le aziende richiedenti dimostrano di aver provato soluzioni tecniche alternative a minore impatto ambientale e sulla salute senza aver riscontrato successo. Inoltre devono essere messe in pista attività importanti e costose per il monitoraggio della salute degli operatori e delle emissioni in tutti i comparti ambientali. Probabilmente ci saranno dei settori ove per motivazioni economiche, se e solo se sarà possibile dimostrare che nessuna delle tecnologie alternative può rispondere ai requisiti tecnici di esistenza del business, l’utilizzo del cromo esavalente sarà ulteriormente prolungato, ma intanto è ancora tutto da valutare se ciò sarà possibile e certamente i costi di produzione della cromatura non potranno rimanere così competitivi come lo sono oggi.

5. Laura Treccani, Technology Transfer Engineering, CSMT

Sono stati presentati i processi alternativi alla cromatura galvanica, spaziando dai processi elettrochimici a base di cromo trivalente ai processi di deposizione autocatalitica a base di nichel, dalla spruzzatura HVOF o al plasma ai trattamenti termochimici di nitrurazione e ai coating depositati tramite tecniche PVD e PECVD.
In sintesi non risulta esserci una unica alternativa che possa sostituire la cromatura galvanica in tutte le varie applicazioni, ma di volta in volta occorre valutare quale delle nuove tecnologie possa rispondere meglio al requisito tecnico specifico.

6. Ruggero Silimbani, Technical and Quality Manager, Interpump

Ha raccontato un caso di successo per Interpump come per HEF, evidenziando i risultati tecnici che hanno permesso di sostituire la cromatura galvanica con la nitrurazione in bagno di sali di HEF sui cilindri telescopici.
Per HEF, la soddisfazione del cliente è il requisito primario in ogni relazione commerciale e tale testimonianza ci ha resi ancora più orgogliosi di lavorare in Italia!

7. Simone Marchesi, Area Manager Surface Characterization, Anton Paar

Nel corso dell’evento, molto utile è stato anche l’intervento dell’azienda Anton Paar, che ha descritto come possa essere facile controllare anche questi trattamenti più innovativi tramite strumentazioni robuste e semplici da utilizzare proprio in casa del cliente.

L’evento è stato un’opportunità unica di ascoltare direttamente dalla voce di più esperti le recenti restrizioni avvenute in ambito ECHA e REACH e le evoluzioni previste negli anni a venire, sia per quanto riguarda  gli aspetti relativi ai processi che alcune specifiche applicazioni, con casi di successo legati all’applicazione delle tecnologie di HEF raccontati direttamente dagli utilizzatori.

Il modello dell’evento con un  mix tra ricerche accademiche, l’esposizione di risultati in termini di performances tecniche e la particolare attenzione alla sostenibilità ambientale ed economica sarà prossimamente replicato in altre iniziative in AQM, nell’ambito dell’AQM&PARTNER EXHIBITION YEAR.

 

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