Acciaio inox sotto stress nei frantoi: il rivestimento al nitruro di titanio migliora la resistenza

L'industria dell'olio d'oliva, uno dei comparti agroalimentari più importanti dell'area mediterranea, si affida da decenni a sistemi di estrazione continui basati sulla separazione centrifuga. Tra i componenti maggiormente sollecitati figurano i raschiatori delle centrifughe orizzontali, realizzati in acciaio inox AISI 304L per garantire resistenza alla corrosione e sicurezza alimentare. Durante il processo di separazione della sansa, tuttavia, questi elementi sono sottoposti a condizioni estremamente gravose che possono portare alla loro completa usura nell'arco di appena tre settimane, con conseguenze sia sull'efficienza produttiva sia sulla qualità dell'olio.

Per comprendere le cause del fenomeno e individuare possibili soluzioni, i ricercatori hanno studiato il comportamento tribologico dell'acciaio inox 304L sia allo stato nudo sia dopo l'applicazione di un rivestimento in nitruro di titanio (TiN), ottenuto mediante deposizione fisica da vapore ad arco catodico. Le prove sperimentali hanno incluso test di usura per scorrimento contro noccioli di oliva, prove di cavitazione con sonda a ultrasuoni e una speciale apparecchiatura centrifuga progettata per riprodurre le reali condizioni operative della fase di denocciolatura.

I risultati hanno confermato che il rivestimento in TiN offre un'elevata resistenza all'usura da scorrimento. Nei test pin-on-disc i campioni rivestiti non hanno mostrato danni visibili, mentre l'acciaio non trattato ha subito un deterioramento significativo. La situazione cambia però quando il materiale viene sottoposto alle condizioni più complesse che caratterizzano il funzionamento delle centrifughe industriali.

Le prove effettuate con il banco sperimentale hanno infatti evidenziato che l'usura deriva dall'azione combinata di impatti continui dei frammenti di nocciolo, fenomeni erosivi e cavitazione. In queste condizioni la superficie dell'acciaio inox si deforma plasticamente e tale deformazione provoca la frattura del rivestimento ceramico, che finisce per distaccarsi nonostante la sua elevata durezza.

Le osservazioni al microscopio elettronico a scansione hanno confermato che il limite principale non risiede nel rivestimento, bensì nella ridotta capacità del substrato in acciaio inox di sostenere le sollecitazioni meccaniche. Questa interpretazione è stata ulteriormente rafforzata dalle prove di cavitazione eseguite su campioni di acciaio rapido rivestiti con lo stesso TiN. Grazie alla maggiore durezza del materiale di base, il rivestimento ha mostrato una resistenza decisamente superiore alla formazione di cricche e al successivo distacco.

Lo studio conclude che il nitruro di titanio rappresenta una soluzione efficace contro l'usura da scorrimento, ma non è sufficiente da solo a garantire una lunga durata dei componenti impiegati nelle centrifughe per l'estrazione dell'olio. Per aumentare realmente la vita utile dei raschiatori è necessario intervenire anche sulle caratteristiche meccaniche del substrato, adottando materiali più duri o trattamenti superficiali in grado di migliorare il supporto al rivestimento e di resistere alle intense sollecitazioni tipiche del processo produttivo.