Acciaio inossidabile o cromo-vanadio?

Tabella 1

Tabella 2

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Materiali a confronto: Gli strumenti impiegati nelle camere bianche devono resistere non solo alle sollecitazioni meccaniche, ma anche offrire il massimo livello di sicurezza in termini di sterilità e assenza di microbi, ovvero minimizzare i rischi di prodotto. E in questo punto ci sono differenze significative tra acciaio inossidabile e leghe di cromo-vanadio.

L’esperienza dimostra ancora una volta: per quanto riguarda gli strumenti, molte aziende dell’industria farmaceutica e alimentare continuano a utilizzare leghe di cromo-vanadio anche in camere bianche o ambienti sensibili all’igiene, mentre una quota molto più piccola utilizza strumenti in acciaio inossidabile. Ma questo fa davvero differenza? Sono i materiali così diversi? Risposta chiara: sì. Ad esempio, in termini di durezza degli strumenti e quindi di resistenza al momento torcente, nonché di resistenza all’usura e all’abrasione. In ottica di protezione del prodotto, nonché di sterilizzabilità e disinfezione, le leghe di cromo-vanadio e l’acciaio inossidabile differiscono anche per la loro tolleranza alle temperature, la resistenza alla corrosione e la capacità di resistere allo stress meccanico.

«Naturalmente, ci sono differenze non solo tra leghe di cromo-vanadio e acciaio inossidabile, ma anche all’interno della categoria degli acciai inossidabili», afferma Steffen Hild, amministratore delegato di CAT Clean Air Technology GmbH, specializzata in camere bianche a Stoccarda. Per acciaio inossidabile o acciaio non ruggine, come si dovrebbe usare il termine corretto, esistono cinque strutture di lega, che dipendono dai componenti dell’acciaio come cromo, carbonio, nichel e molibdeno:

- acciaio inossidabile austenitico,
- acciaio inossidabile martensitico,
- acciaio inossidabile ferritico,
- acciaio duplex inossidabile e
- acciaio inossidabile a precipitazione rinforzata.

Il confronto successivo si concentra, oltre che sul cromo-vanadio, sulla martensite e sull’austenite. Oltre a componenti di lega simili a quelli presenti nell’austenite, la martensite possiede una caratteristica eccellente che la rende particolarmente adatta come materiale per strumenti: può essere temprata termicamente, cosa che invece non avviene con l’austenite.

Durezza dell’acciaio

La durezza di uno strumento è rilevante per due motivi. Ad esempio, in relazione a cosa uno strumento deve fare. Nella maggior parte dei casi, ha il compito di trasferire un momento torcente o una forza su un altro componente. Se lo strumento si deforma perché non resiste alle forze richieste, può essere smaltito anche durante l’uso – come, ad esempio, strumenti molto usati come chiavi a forchetta o cacciaviti. È inoltre importante la resistenza all’abrasione e all’usura. Perché in un ambiente di produzione critico, non devono essere prodotti particelle di metallo usurate o, peggio, entrare in contatto con il prodotto finale. Questo è fondamentale soprattutto nel settore farmaceutico e alimentare, ma anche nell’elettronica micro, sia sotto il profilo della qualità che dell’analisi dei rischi di processo (vedi tabella 1).

Pulizia, disinfezione e sterilizzazione

La richiesta industriale di pulizia degli strumenti è almeno quella di una pulizia visiva. Le impurità e le incrostazioni sulla superficie devono essere rimosse per proteggere il prodotto. Per requisiti microbiologici più elevati, come nel settore alimentare e farmaceutico, la disinfezione e la sterilizzazione degli strumenti sono imprescindibili (vedi tabella 2).

Corrosione e autoclave

Ciò che provoca la corrosione negli strumenti di cromo-vanadio è una reazione elettrochimica o un liquido che funge da scambiatore di ioni. Lo strato superficiale del materiale offre una protezione moderata dalla corrosione, fintanto che rimane intatto. Tuttavia, già il carico meccanico degli strumenti può portare a microcricche sulla superficie, che possono corrodere rapidamente. In seguito, può anche verificarsi che la superficie si scheggi almeno parzialmente. La disinfezione con agenti più aggressivi favorisce ulteriormente il processo di corrosione, poiché i mezzi di disinfezione più comuni sono “migliori” scambiatori di ioni.

Le leghe di acciaio non ruggine come martensite e austenite sono avvantaggiate grazie alla presenza di uno strato passivo intrinseco del materiale, che avvolge il materiale come una pellicola protettiva rigenerante. Come nell’alluminio, questa protezione è costituita da uno strato di ossido, più precisamente di ossido di cromo. Se lo strato protettivo viene danneggiato, il materiale sottostante ossida con l’ossigeno e si rigenera. Lo strato passivo è relativamente reattivo e fornisce così una protezione efficace contro la corrosione.

Se si considera infine il processo di autoclave, emerge un altro svantaggio del cromo-vanadio. Questo materiale resiste solo a temperature di poco inferiori ai 100°C. A temperature più elevate, la superficie del materiale si scheggia, portando inevitabilmente alla corrosione.

Conclusioni

La protezione del prodotto e la durata degli strumenti per ambienti sterili dipendono molto dal materiale scelto. Il materiale deve ovviamente soddisfare principalmente i requisiti meccanici, ma in ambienti critici anche le esigenze di pulizia e igiene sono di fondamentale importanza. «Poiché gli strumenti impiegati nelle camere bianche devono essere regolarmente disinfettati e sterilizzati, si consiglia di preferire strumenti in leghe martensitiche rispetto a quelle in austenite e, ancor di più, rispetto al cromo-vanadio», è questa la raccomandazione di Steffen Hild, amministratore delegato di CAT.