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Negli ultimi dieci anni, le normative ambientali e le iniziative globali, compresi REACh e ELV, hanno determinato un aumento della spesa in Ricerca e Sviluppo (R&D) per molte aziende. Con l’obiettivo di sostenere il nostro business globale, anche Coventya ha seguito questa linea.

Inoltre, al giorno d’oggi, l’innovazione nei trattamenti di superficie è meno frequente, a meno che i vostri team R&D siano chiamati a sviluppare delle tecnologie in sostituzione di quelle tradizionali, come, in questo caso, il Cromo funzionale, processo collaudato ed in produzione da 100 anni. Nell’ultimo decennio, ad esempio, le iniziative ambientali hanno richiesto al nostro settore di investire in programmi di ricerca e sviluppo per affrontare le preoccupazioni ambientali derivanti dall’utilizzo del cromo esavalente.

I regolamenti, inclusi il REACh, enunciano i requisiti e i permessi per l’utilizzo del cromo esavalente nelle applicazioni di placcatura, inoltre fissano i limiti in termini di quantità per lo scarico nell’ambiente.

Negli Stati Uniti, queste leggi sono applicate dalla United States Environmental Protection Agency (EPA), che ne stabilisce gli standard; nel 2012 l’EPA ha accettato il contributo della National Association of Surface Finishers per vietare l’utilizzo di PFOS/PFOA, composti di carbonio/fluoro che i sistemi Cr(VI) richiedono per il controllo delle loro emissioni nell’aria. In Europa, i composti PFOS sono stati vietati dal 2008 mentre i composti PFOA hanno avuto delle restrizioni a partire dal 2017, a supporto dei nostri programmi di ricerca per eliminare il loro uso in tutte le tecnologie future. Le più recenti proposte di legge in Europa, prevedono uno stop completo di tutte le restanti eccezioni (tra cui il cromo a spessore) entro il 2025, eliminando così, per sempre, la cromatura esavalente.

Il cromo a spessore, noto anche come Cromo funzionale, è conosciuto globalmente, e la tecnologia Coventya Chrome 450, ad esempio, è stata un obiettivo/target importante per la sua sostituzione. La pericolosità a livello ambientale di questo tipo di chimica è ben nota. non soltanto per i problemi legati al cromo esavalente e ai relativi impatti, comprese le acque reflue, le emissioni nell’aria, ma anche per l’utilizzo dei composti carbonio-fluoro che dovranno essere eliminati. Questi composti per-fluorati sono persistenti, bioaccumulabili e tossici, per cui l’obiettivo è di rispondere alla domanda di eliminazione del CrVI dalle emissioni in aria.

Gli anodi in piombo utilizzati nelle applicazioni Chrome 450 rappresentano un’ulteriore fonte di contaminazione per l’ambiente, da tenere in considerazione nello studio di una tecnologia sostitutiva.

Tuttavia, è importante tenere in considerazione tutti i vantaggi tecnologici apportati dalle applicazioni di cromo funzionale: durata elevata, resistenza all’abrasione, controllo di frizione. Tutti questi vantaggi permettono di migliorare la durata di vita dei pezzi e componenti necessari a numerose industrie, come ad esempio l’aeronautica, idraulica, etc.

Tutti gli aspetti negativi legati ai sistemi di Cr(VI) diventano una preoccupazione del passato con il completamento di un progetto di ricerca e sviluppo per l’introduzione di un elettrolita di cromo a spessore trivalente.

Nel 2014, Coventya ha realizzato una valida alternativa per lo sviluppo di un elettrolita di cromo a spessore non esavalente. Durante la fase di sviluppo, abbiamo fatto progredire la tecnologia in vista della sua commercializzazione e, nel corso dell’ultimo anno, abbiamo contribuito all’industrializzazione di questa nuova piattaforma tecnologica.

  • Sistema conforme alla normativa REACh, elettrolita privo di acido borico.
  •  Nessun compost al carbonio-fluoro (PFAS) utilizzato, nel rispetto dei requisiti PEL.
  •  Il processo utilizza anodi senza piombo.
  •  Deposito con spessori di cromo fino a 500 µm.
  •  La durezza dei depositi varia da 800 a 1000 HV0.05, come i depositi di Cr(VI) senza trattamento termico.
  •  L’usura per abrasione, secondo il metodo Taber (TWI) è da 1 a 3 mg/perdita per 1000 cicli, simile ai depositi di Cr(VI).
  •  Il processo funziona con 18-25 g/L di cromo metallo, inferiore rispetto ai processi  a base di (minore quantitativo di metallo anche in fase di smaltimento).
  •  Il pH di funzionamento è 5.0-5.5, che risulta essere molto meno corrosivo e acido rispetto alla chimica a base di Cr(VI).

Conosciuto oggi come sistema DURATRI 240, i depositi ottenuti soddisfano o in alcuni casi addirittura superano le richieste ingegneristiche dei depositi di cromo spessore esavalente attualmente in commercio.

TABELLA 1: Confronto tra Cr(VI) e Cr(III)
ProprietàCHROME 450 CrVI DURATRI 240 CrIII
Durezza800 – 1150 HV0.05800 – 1000 HV0.05
Apparenza/AspettoDa lucido ad opacoDa lucido ad opaco a seconda delle condizioni di placcatura
MorfologiaMicro fessureQuasi nessuna fessura visibile dopo il trattamento, ma presenti dopo i trattamenti termici
Taber test di abrasione

Taber Wear indice

(mg perdita/1000 cicli)

TWI 1 – 3TWI 1 – 3 con o senza trattamento termico
Resistenza alla corrosionefino a 96 ore NSSTNon sufficiente senza sottostrato di Nichel
Resistenza alla fatica400 MPa a 107 cicli500 MPa a 107 cicli
Effetto della temperaturaDiminuisce la durezzaAumenta la durezza, fino a  1500 HV, allarga le fessure di deposito
Composizione del deposito Cr – 99% mass
C – <1% mass
O – < 1% mass
Cr – 93 – 94% mass
C – 3 – 4% mass
O – < 1% mass

DURATRI 240 presenta caratteristiche di deposito simili ed i risultati del test di resistenza alla fatica ottenuti sono migliori rispetto ai depostiti di Cr(VI), punto particolarmente critico per le applicazioni aeronautiche e aerospaziali o altri sistemi ingegneristici che richiedono elevate prestazioni e affidabilità. Operativamente, DURATRI 240 ha altre importanti differenze rispetto alla chimica di tipo Cr(VI). I metodi tradizionali di preparazione superficiale per cromo funzionale devono essere modificati per ottenere con successo depositi di Cr (III). La pratica di inversione di corrente utilizzata per moltissimi substrati nel processo tradizionale a base di CromoVI deve essere assolutamente evitata con DURATRI 240. La caratteristica del processo a a base di CrVI è di avere un pH basso, molto acido, che consente agli applicatori l’inversione di corrente come fase di attivazione. Al contrario, un pH tra 5.0 e 5.5 tipico delle applicazioni trivalenti non permette di avere questo vantaggio, essendo la soluzione più sensibile all’ inquinamento. Le applicazioni di successo di DURATRI 240 richiedono sequenze di preparazione della superficie simili a quelle per il Nichel chimico, sgrassatura chimica, sgrassatura elettrolitica, attivazione acida, a seconda del tipo di substrato e un’attivazione del substrato di Nichel per molti tipi di lega ad alta resistenza. Per alcuni applicatori Cr(VI) esistenti, il passaggio a questo tipo di piattaforma tecnologica sarà una sfida a causa dei diversi requisiti per le apparecchiature e la metodologia di applicazione rispetto alle applicazioni tradizionali per i Cr(VI) depositi. Le vasche di processo, i raddrizzatori ed altre apparecchiature dovranno essere riprogettati per permettere l’installazione della tecnologia DURATRI 240 Cr(III). Questo è il motivo per cui Coventya sta attualmente portando avanti attivamente la fase di industrializzazione di DURATRI 240 in diverse applicazioni. Sono state avviate le prime linee di produzione. Il team Coventya sarà lieto di discutere con voi le vostre attuali o future esigenze di applicazione per Cromo Funzionale.

Coventya non si ferma alla sviluppo della tecnologia DURATRI 240 Cr(III). La nostra azienda mantiene un programma R&D attivo chiamato CRONOS 2024 iniziato ad ottobre 2018 nel quadro del programma francese IRT M2P, che comprende 17 partner industriali e 2 accademici, con due obiettivi di focus primario.

Il primo è quello di fornire alle parti interessate le capacità di trattare parti rappresentative con la chimica DURATRI 240 nelle linee pilota e industriali dell’IRT o delle sue affiliate e implementare il processo nelle loro strutture. Il secondo obiettivo è quello di valutare la capacità della chimica di essere modificata o ridisegnata per soddisfare specifici requisiti per applicazioni di fascia alta, compresi quelli nei settori aerospaziali e della difesa, che abitualmente non possono essere soddisfatte con la prima generazione chimica. Ecco perché l’evoluzione dell’innovazione in Coventya rimane un obiettivo importante.

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