IT201900018917A1

IT201900018917A1 - Capsula monodose per bagni di zincatura

Info

Publication number: IT201900018917A1
Application number: IT102019000018917A
Authority: IT
Inventors: Marco Bisol
Original assignee: Soprin S R L
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2021-04-15
Also published as: EP4045694A1; US20230175110A1; WO2021074844A1; IL292268A; EP4045694C0; EP4045694B1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“CAPSULA MONODOSE PER BAGNI DI ZINCATURA”

La presente invenzione è relativa ad una capsula monodose per bagni di zincatura.

Più in dettaglio, la presente invenzione è relativa ad una capsula monodose per bagni di zinco fuso da utilizzare per la zincatura a caldo di oggetti di metallo, impiego a cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

Com’è noto la zincatura è un procedimento industriale con cui si ricopre un oggetto di metallo con un sottile strato di zinco per proteggerlo dalla corrosione galvanica.

La zincatura a caldo prevede di immergere per un tempo prestabilito l’oggetto di metallo in un bagno di zinco fuso che si trova grosso modo alla temperatura di 450 °C, in modo tale che lo zinco liquido reagisca metallurgicamente con la superficie dell’oggetto da rivestire e possa formare, una volta solidificato, uno stato protettivo di congruo spessore.

Le differenti tipologie di acciaio presenti nel mercato hanno una differente reattività nei confronti dello zinco fuso, ciò comporta una differente crescita dello spessore di zinco sulla superficie del manufatto. Acciai altamente reattivi come quelli ad alto contenuto di silicio e fosforo presentano un rivestimento di zinco caratterizzato da sovraspessori fragili e disuniformi.

La principale conseguenze di questo fatto è che il rivestimento di zinco, essendo molto fragile, tende a fessurarsi facilmente riducendo la protezione del manufatto dalla corrosione.

In aggiunta la elevata reattività dell’acciaio porta ad un consumo eccessivo di zinco durante il procedimento di zincatura.

Per contrastare questi inconvenienti è prassi consolidata aggiungere al bagno di zinco fuso anche una piccola quantità di nichel.

Purtroppo, per ottenere gli effetti desiderati, la percentuale di nichel nel bagno di zinco fuso deve rimanere stabilmente all’interno di un intervallo prefissato molto piccolo, per cui periodicamente ed in funzione delle tonnellate di materiale zincato, deve essere sempre aggiunta una appropriata quantità di nichel.

In passato, ed ancora oggi in alcuni paesi del mondo, il ripristino della corretta percentuale di nichel nel bagno di zinco fuso veniva/viene effettuato manualmente da un addetto, che dosava e poi versava la giusta quantità di nichel in polvere direttamente nella vasca di zincatura.

Purtroppo, essendo la polvere di nichel stata classificata come pericolosa per la salute (Reg. CE 1272/2008: H351), il dosaggio ed il versamento del nichel in polvere nel bagno di zinco fuso obbliga l’addetto ad adottare una serie di precauzioni/accorgimenti, che rendono tale procedura relativamente lunga e laboriosa.

Per ovviare a questi inconvenienti, nel corso degli ultimi anni sono stati commercializzati dei panetti di paraffina, che inglobano al loro interno una determinata quantità di nichel in polvere ed altri additivi.

Purtroppo, pur rendendo più sicure le operazioni di ripristino della corretta percentuale di nichel nel bagno di zinco fuso (i panetti di paraffina infatti possono essere manipolati dall’addetto senza particolari precauzioni), l’utilizzo dei panetti di paraffina ha portato ad un incremento dei costi di produzione.

Il contatto dei panetti di paraffina con il bagno di zinco fuso, infatti, provoca la momentanea produzione di un fumo denso ed oleoso a base di idrocarburi, che va ad accumularsi rapidamente nei filtri dell’impianto di filtraggio dell’aria della linea di zincatura compromettendone precocemente il buon funzionamento, con i maggiori costi di manutenzione che ne conseguono.

In aggiunta l’utilizzo dei panetti di paraffina ha una efficienza inferiore a quella della polvere di nichel. Prove sperimentali, infatti, hanno evidenziato che quasi il 50% del nichel contenuto nei panetti di paraffina si deposita sul fondo della vasca di zincatura, e viene inglobato nella massa solida che si forma/deposita/sedimenta sul fondo della vasca, tradizionalmente chiamata mattes.

Purtroppo il nichel che si accumula nelle mattes non contribuisce ad innalzare la percentuale di nichel effettivamente disciolta nel bagno di zinco fuso.

In proporzione, quindi, il controllo della percentuale di nichel nel bagno di zinco fuso con l’ausilio dei panetti di paraffina richiede una quantità maggiore di nichel, con l’aggravio dei costi di produzione che ne consegue.

Un altro modo per aggiungere nichel al bagno di zinco fuso è l’utilizzo di lingotti di lega zinco-nichel, con concentrazione di nichel intorno al 2%.

L’utilizzo dei lingotti di lega zinco-nichel è sicuro per la salute dell’uomo e non comporta spese aggiuntive per la manutenzione dell’impianto di zincatura.

Purtroppo, nonostante questi vantaggi, i lingotti di lega zinco-nichel risultano essere il modo meno efficiente e più costoso per aggiungere nichel al bagno di zinco fuso, perché tendono ad affondare immediatamente nel bagno di zinco fuso con tutti i problemi che questo comporta.

Prove sperimentali, infatti, hanno evidenziato che i lingotti di lega zinco-nichel hanno una efficienza pari al 30-40%. In altre parole, su 1 kg di nichel introdotto nella vasca di zincatura, ben 600-700 grammi di nichel precipitano sul fondo della vasca di zincatura e vengono inglobati nelle mattes.

Scopo della presente invenzione è quello di ovviare, a costi contenuti, agli inconvenienti associati all’utilizzo dei panetti di paraffina e dei lingotti di lega zinco-nichel.

In accordo con questi obiettivi, secondo la presente invenzione viene realizzata una capsula monodose per bagni di zincatura come definito nella rivendicazione 1 e preferibilmente, ma non necessariamente, in una qualsiasi delle rivendicazioni da essa dipendenti.

Secondo la presente invenzione viene inoltre proposto un metodo di controllo della percentuale di additivo in un bagno di zinco fuso come definito nella rivendicazione 18.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

― la figura 1 è una vista prospettica esplosa di una capsula monodose per bagni di zincatura realizzata secondo i dettami della presente invenzione; mentre ― la figura 2 è una vista laterale della capsula monodose illustrata in figura 1, sezionata lungo il piano di mezzeria.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con il numero 1 è indicata nel suo complesso una capsula monodose per bagni di zincatura, che è specificamente strutturata per essere gettata/introdotta da una persona nella vasca di zincatura che contiene il bagno di zinco fuso, in modo tale da aggiungere una quantità prestabilita di additivo al medesimo bagno di zinco fuso.

La capsula monodose 1 comprende: un contenitore 2 chiuso sostanzialmente ermeticamente, che ha un volume complessivo inferiore a 2,5 dm<3 >(decimetri cubi) ed è realizzato in un materiale metallico basso-fondente, ossia in un materiale metallico con temperatura di fusione inferiore a 700°C e, più convenientemente, con temperatura di fusione minore od uguale a 500°C; ed una quantità prefissata di additivo per bagni di zincatura 3, che è interamente contenuta all’interno del contenitore chiuso 2.

Più in dettaglio, il contenitore chiuso 2 è preferibilmente realizzato in un materiale metallico con temperatura di fusione sostanzialmente uguale od inferiore alla temperatura di fusione dello zinco.

Il contenitore chiuso 2, in aggiunta, ha un volume complessivo preferibilmente compreso tra 50 cm<3 >(centimetri cubi) e 2 dm<3 >(decimetri cubi), ed è preferibilmente realizzato in zinco o lega di zinco.

Preferibilmente la capsula monodose 1 ha inoltre un peso specifico inferiore alla densità nominale del bagno di zinco fuso, in modo tale da poter temporaneamente galleggiare sulla superficie del bagno di zinco fuso.

In aggiunta, la capsula monodose 1 ha preferibilmente un peso complessivo inferiore a 5 kg e, più convenientemente, compreso tra 0,25 ed 1,5 kg (chilogrammi).

L’additivo per bagni di zincatura 3, invece, è preferibilmente un materiale in polvere, ed è preferibilmente composto prevalentemente da nichel.

Più in dettaglio l’additivo per bagni di zincatura 3 è preferibilmente composto prevalentemente da nichel metallico e/o sali di nichel (ad esempio cloruro di nichel).

In aggiunta, l’additivo per bagni di zincatura 3 ha preferibilmente una granulometria minore od uguale a 3 mm, e preferibilmente comprende nichel in percentuale superiore al 50% e, più convenientemente, anche superiore al 60%.

Preferibilmente l’additivo per bagni di zincatura 3 inoltre comprende anche cloruro di zinco, e più convenientemente cloruro di zinco anidro, in percentuale inferiore al nichel.

Più in dettaglio l’additivo per bagni di zincatura 3 preferibilmente comprende cloruro di zinco in percentuale superiore al 15% e, più convenientemente, anche superiore al 20%.

Ancora più dettaglio, la quantità di nichel è preferibilmente sostanzialmente uguale a 3,3 volte la quantità di cloruro di zinco.

Opzionalmente l’additivo per bagni di zincatura 3 preferibilmente comprende anche alluminio e/o bismuto e/o rame e/o piombo e/o stagno e/o loro sali, preferibilmente in percentuale inferiore al cloruro di zinco.

Preferibilmente, ma non necessariamente, l’additivo per bagni di zincatura 3 può inoltre comprendere anche cloruro di ammonio e/o cloruri metallici (ad esempio cloruro di bismuto, di stagno o di stronzio) e/o borati (ad esempio borato di sodio), preferibilmente in percentuale inferiore al cloruro di zinco.

Inoltre, il nichel contenuto nell’additivo per bagni di zincatura 3 ha preferibilmente una granulometria media inferiore a 500 µm (micron) e, più convenientemente, una granulometria compresa 45 e 250 µm (micron).

Con riferimento alle figure 1 e 2, in aggiunta, il contenitore chiuso 2 ha preferibilmente una struttura rigida ed opzionalmente anche una forma sostanzialmente cilindrica.

Più in dettaglio, il contenitore chiuso 2 preferibilmente comprende: un corpo a tazza 4 preferibilmente di forma sostanzialmente cilindrica, che è realizzato in detto materiale metallico basso-fondente, o meglio in zinco; ed un coperchio 5 preferibilmente di forma sostanzialmente discoidale, che chiude sostanzialmente ermeticamente il corpo a tazza 4 ed è parimenti realizzato in detto materiale metallico basso-fondente, o meglio in zinco.

Preferibilmente il coperchio 5 è inoltre fissato saldamente al corpo a tazza 4 in modo sostanzialmente inamovibile.

Più in dettaglio, il coperchio 5 è preferibilmente fissato sul corpo a tazza 4, o meglio sul bordo perimetrale 4a superiore del corpo a tazza 4, tramite aggraffatura.

In altre parole, il coperchio 5 è preferibilmente costituito da un piattello di metallo preferibilmente di forma circolare, che ha il bordo perimetrale 5a ripiegato e deformato a forza contro il bordo perimetrale 4a del corpo a tazza 4, in modo tale da ricoprire e stringere saldamente il bordo perimetrale 4a per tutta la sua lunghezza.

Il corpo a tazza 4, invece, è preferibilmente realizzato tramite imbutitura.

Con particolare riferimento alle figure 1 e 2, nell’ esempio illustrato, in particolare, la capsula monodose 1 ha preferibilmente un peso complessivo minore od uguale a 0,5 kg (chilogrammi).

In aggiunta, il contenitore chiuso 2 ha preferibilmente forma sostanzialmente cilindrica, con diametro esterno compreso tra 6 e 10 cm (centimetri) ed altezza compressa tra 2 e 3 cm (centimetri). Preferibilmente il contenitore chiuso 2 ha inoltre una capacità inferiore a 300 cm<3 >(centimetri cubi) e, più convenientemente, compresa tra 50 e 200 cm<3 >(centimetri cubi).

Più in dettaglio, il contenitore chiuso 2 ha preferibilmente un diametro esterno di circa 8 cm (centimetri), una altezza di circa 2,5 cm (centimetri), ed una capacità di circa 100 cm<3 >(centimetri cubi).

L’additivo per bagni di zincatura 3, invece, è preferibilmente composto prevalentemente da nichel metallico in polvere.

Più in dettaglio, l’additivo per bagni di zincatura 3 ha preferibilmente una percentuale di nichel in polvere uguale a circa il 76%, ed una percentuale di cloruro di zinco in polvere uguale a circa il 23%.

Il funzionamento della capsula monodose 1 è facilmente desumibile da quanto sopra descritto.

Per controllare la percentuale di additivo presente nel bagno di zinco fuso, l’addetto deve gettare/versare/immettere, nella vasca di zincatura contenente il bagno di zinco fuso, una o più capsule monodose 1. Chiaramente il numero di capsule monodose 1 è funzione della quantità di zinco fuso presente nella vasca di zincatura e/o della quantità di zinco fuso che viene immersa nella vasca in caso di rabbocco e/o dei consumi di nichel in caso di rabbocco.

I vantaggi associati all’utilizzo della capsula monodose 1 sono numerosi.

In primo luogo, essendo il contenitore 2 chiuso ermeticamente, i rischi che il nichel in polvere venga disperso nell’ambiente sono praticamente nulli.

In aggiunta, la realizzazione del contenitore chiuso 2 in zinco o altro materiale metallico basso-fondente compatibili con il processo di zincatura a caldo, semplifica enormemente la gestione del bagno di zinco fuso.

Le capsule monodose 1, infatti, sono molto più facili da maneggiare rispetto ai panetti di paraffina. Anche il trasporto e lo stoccaggio delle capsule monodose 1 è molto più semplice ed economico di quello associato ai panetti di paraffina.

Inoltre la realizzazione del contenitore chiuso 2 in zinco o altri materiali metallici basso-fondenti, evita la produzione di fumi e vapori oleosi che compromettono rapidamente il buon funzionamento dell’impianto di filtrazione dell’aria.

In aggiunta prove sperimentali hanno evidenziato che le capsule monodose 1 riducono in modo significativo la quantità di nichel che si deposita sul fondo della vasca di zincatura, e quindi innalzano la percentuale di nichel effettivamente disciolta nel bagno di zinco fuso.

L’efficienza delle capsule monodose 1, infatti, è pari al 70-80%. Pertanto su 1 kg di nichel introdotto nella vasca di zincatura, solo 200-300 grammi di nichel precipitano sul fondo della vasca di zincatura e vengono inglobati nella massa solida che si forma/deposita/sedimenta sul fondo della vasca, tradizionalmente chiamata mattes.

Parallelamente le stesse prove sperimentali hanno anche evidenziato che l’utilizzo delle capsule monodose 1 riduce anche i tempi di dispersione dell’additivo nel bagno di zinco fuso.

Risulta infine chiaro che alla capsula monodose 1 sopra descritta possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione.

Per esempio, anziché essere fissato in modo inamovibile sul corpo a tazza 4 tramite aggraffatura, il coperchio 5 potrebbe essere avvitato sul corpo a tazza 4, oppure potrebbe avere la struttura di un tappo a corona.

Infine in una forma di realizzazione meno sofisticata, il contenitore chiuso 2 potrebbe essere realizzato in alluminio, piombo, stagno, bismuto, rame o una loro lega.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Capsula monodose (1) per bagni di zincatura caratterizzata dal fatto di comprendere: un contenitore chiuso (2) che è realizzato in materiale metallico basso-fondente ed ha un volume complessivo inferiore a 2,5 dm<3>; ed una quantità prefissata di additivo per bagni di zincatura (3) contenuta all’interno di detto contenitore chiuso (2).
2. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 1, in cui l’additivo per bagni di zincatura (3) comprende nichel.
3. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’additivo per bagni di zincatura (3) è un materiale in polvere.
4. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 3, in cui l’additivo per bagni di zincatura (3) ha una granulometria minore od uguale a 3 mm.
5. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 2, 3 o 4, in cui la percentuale di nichel in detto additivo per bagni di zincatura (3) è superiore al 50%.
6. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 3, 4 o 5, in cui il nichel contenuto in detto additivo per bagni di zincatura (3) ha una granulometria media inferiore a 500 µm.
7. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’additivo per bagni di zincatura (3) comprende anche cloruro di zinco.
8. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 7, in cui l’additivo per bagni di zincatura (3) comprende anche alluminio e/o bismuto e/o rame e/o piombo e/o stagno o loro sali.
9. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui l’additivo per bagni di zincatura (3) comprende anche cloruro di ammonio e/o cloruri metallici e/o borati.
10. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il contenitore chiuso (2) ha una struttura rigida.
11. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 10, in cui il contenitore chiuso (2) comprende un corpo a tazza (4) in materiale metallico basso-fondente; ed un coperchio (5) in materiale metallico basso-fondente, che chiude sostanzialmente ermeticamente detto corpo a tazza (4).
12. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 11, in cui il coperchio (5) è fissato sul corpo a tazza (4) in modo sostanzialmente inamovibile.
13. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo la rivendicazione 12, in cui il coperchio (5) è fissato sul corpo a tazza (4) tramite aggraffatura.
14. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il contenitore chiuso (2) è realizzato in un materiale metallico con temperatura di fusione inferiore a 700°C.
15. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto contenitore chiuso (2) è realizzato in zinco o lega di zinco.
16. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto contenitore chiuso (2) ha una capacità inferiore a 300 cm<3>.
17. Capsula monodose per bagni di zincatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la densità media di detta capsula monodose (1) è inferiore alla densità del bagno di zinco fuso e/o il peso complessivo della capsula monodose (1) è inferiore a 1,5 kg.
18. Metodo di controllo della percentuale di additivo in un bagno di zinco fuso caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di gettare/versare/immettere, nella vasca di zincatura contenente detto bagno di zinco fuso, almeno una capsula monodose come definita in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 17.