Nitrurazione gassosa di componenti in lega di titanio Ti6Al4V realizzati mediante manifattura additiva a letto di polveri: ottimizzazione di componenti per il settore del packaging

Marchesini Group, azienda leader nella progettazione e costruzione di macchine automatiche per il confezionamento farmaceutico e cosmetico, cerca costantemente di incrementare le prestazioni e l’affidabilità delle proprie macchine. In tale contesto, l'impiego delle leghe di Ti, come la Ti6Al4V processata tramite additive manufacturing (Direct Metal Laser Sintering, DMLS), offre numerose opportunità. Tuttavia, le limitate proprietà tribologiche delle leghe di Ti ne ostacolano l'applicazione in organi meccanici soggetti a contatti ciclici per strisciamento. Per superare tale criticità, il presente studio si focalizza su un caso specifico: l'ottimizzazione di un disco dosatore realmente installato in macchina. A tal fine, un trattamento di nitrurazione gassosa su scala industriale è stato applicato a campioni con geometria semplificata, in Ti6Al4V stampati con DMLS. L'attività sperimentale ha messo a confronto i campioni non trattati con quelli nitrurati, attraverso verifiche dimensionali e delle rugosità, prove di microdurezza Vickers e indagini microstrutturali al microscopio (ottico ed elettronico in scansione). I risultati ottenuti dimostrano che durante il processo si genera uno strato superficiale continuo di nitruri, dello spessore di circa 2 µm, che si estende anche all'interno dei fori ciechi più critici e garantisce un notevole incremento della durezza superficiale. Le analisi hanno però evidenziato l'assenza di un’estesa zona di diffusione dell'azoto, sostituita da un sottile strato di transizione ricco di alluminio; una condizione comunque tollerabile per il disco dosatore in esame, dato che non è sottoposto ad elevati carichi meccanici. In conclusione, la nitrurazione gassosa si è dimostrata una soluzione tecnologicamente valida per superare i limiti tribologici tipici delle leghe di titanio, distinguendosi per la capacità di trattare efficacemente anche le geometrie più complesse, non raggiungibili invece dai tradizionali trattamenti di deposizione.