Überblick über die verschiedenen Arten der Verzinkung als Methode und Maßnahme zum Korrosionsschutz

Erhard Trading GmbH
2021-09-16 10:00:00 / Allgemein / Kommentare 0
Überblick über die verschiedenen Arten der Verzinkung als Methode und Maßnahme zum Korrosionsschutz - Korrosionsschutz: Überblick über die Arten der Verzinkung

Wenn Metallteile, egal ob groß (Brücke) oder klein (Schraube), dauerhaft Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, entstehen Schäden durch die Reaktion des Metalls mit seiner Umgebung. Das Metall rostet, das Werkstück wird beschädigt. Dieser Vorgang nennt sich Oxidation und ist ein natürlicher Prozess der abläuft, sobald drei Einflussfaktoren vorhanden sind: Feuchtigkeit, Eine Metalloberfläche und ein Oxidationsmittel (z.b. Sauerstoff aus der Luft). Reines Metall ist chemisch instabil und wir bei der Korrosion, dem Rosten, in seine Salze, Oxide, Hydroxide oder Sulfide, umgewandelt. Alle Maßnahmen zur Vermeidung dieser Schäden nennt man Korrosionsschutz. Man unterscheidet aktiven und passiven Korrosionsschutz

Unter passivem Korrosionsschutz versteht man alle Maßnahmen die eine abschirmende Schicht gegen das korrosive Medium am Werkstück bilden. Dazu zählen alle Verzinkungsarten, aber auch Beschichtungen aus Kunststoff oder Gummi. In vielen Fällen werden mehrere Methoden angewendet, je nach Verwendungszweck. Beim Verzinken wird auf Stahl ein Überzug aufgebracht der aus Zink besteht. Dieser Überzug schützt den Stahl vor Korrosion. Das wird durch verschiedene Verfahren realisiert. Es darf nur dann von Verzinken gesprochen werden, wenn der Überzug aus reinem Zink besteht. Die so behandelten Metallbauteile bezeichnet man als "verzinkt". Eine Übersicht über alle verzinkten Beschläge und Bauteile in unserem Onlineshop finden Sie hier!

Unter aktivem Korrosionsschutz werden Verfahren verstanden, bei denen eine sog. Opferanode aus unedlem Metall leitfähig mit dem zu schützenden Stück verbunden ist. Im entstehenden Stromkreis fließen nur wenige Milliamper und das unedle Metall erodiert vor dem Edleren das dadurch geschützt wird.

Welche Verzinkungsarten gibt es?

Schmelztauchverzinkung (Feuerverzinkung)

Metallteile die im Schmelztauchverzinkungsverfahren verzinkt werden, nennt man umgangssprachlich auch "feuerverzinkt". Man unterscheidet hier zwischen Stückverzinken und dem Sendzimir Verzinken, welches ein kontinuierliches Verfahren ist. Beim Stückverzinken werden z.B. Schrauben in eine Schmelze aus Zink getaucht. Diese Schmelze ist ca. 450° C heiß und ergibt eine Zink Ummantelung von ca 50-150 µm. Dadurch wird eine durchschnittliche Nutzbarkeit von ca. 50 Jahren erreicht. In diesem Verfahren lässt sich alles was Stückgut aus Stahl ist behandeln. Neben Schrauben werden Winkelbleche, Lochbänder, Hacken, Tür und Torelemente und vieles mehr so vor Korrosion geschützt.

Sendzimir Verfahren

Stahlbleche oder Bänder werden im Sendzimir Verfahren beschichtet, hier liegt die Dicke der Schicht bei 5-40 µm. Der Prozess des kontinuierlichen Feuerverzinkens wird durch einen Durchlaufofen ermöglicht. Das Stahlband taucht schräg nach unten in das flüssige Zink und wird über eine Umlenkrolle aus dem Bad herausgeführt. Durch Luftdüsen wird überschüssiges Zink abgeblasen. Diesem ist ein Anwärm- und Reinigungstrakt vorgeschoben und nach dem Verzinken folgt ein Kühlabschnitt.

Spritzverzinken

Beim Spritzverzinken wird Zinkpulver oder ein Zinkdraht durch eine Flamme aufgeschmolzen und durch Druckluft fein zerstäubt. Der Korrosionsschutz dieses Verfahrens ist sehr gut. Die so behandelten Materialien haben eine sehr große Oberfläche was bei der Weiterbehandlung berücksichtigt werden muss. Dieses Verfahren ist besonders für große Bauteile oder bereits verbaute Elemente, die saniert werden müssen geeignet, zB. Stahlträger beim Brückenbau oder Sanierung historischer Stahlbauten.

Mechanische Verzinkung

Gehärtete Stahlteile sind besonders anfällig gegen Wasserstoffversprödung. In diesen Fällen bietet sich eine mechanische Verzinkung an, bei der mit Hilfe von Glaskugeln, in einem Mischer feiner Zinkstaub auf die Formteile aufgebraucht wird. Es handelt sich hierbei um ein mechanisches Verfahren und nicht um ein elektrolytisches, deshalb entsteht hierbei auch kein Wasserstoff der in den Stahl eindringen könnte. Eine Beschichtung bis 50 µm kann erreicht werden. Verwendet wird es bei Muttern, Schrauben, Federstahl, Beilagscheiben und vielem anderen.

Galvanische Verzinkung (Elektrolytische Verzinkung)

Hier erfolgt das Verzinken durch ein Zinkelektrolyt Bad. Das zu verzinkende Stück wird dabei als Kathode in die Lösung gehängt und als Anode wirkt eine Elektrode aus möglichst reinem Zink. Hier ist die Dicke des Zinküberzugs von der Dauer des Strom Durchflusses abhängig. Dieses Verfahren wird auch Promatverzinken oder Promatisieren genannt. Da diese Art der Verzinkung weniger langlebigen Korrosionsschutz bietet, werden Stücke, die dauerhafter Witterung ausgesetzt, sind mit einer Kunstharzbeschichtung versehen. Diese Methode wird Duplex-System bezeichnet. Vorteile der Galvanischen Verzinkung sind eine sehr glatte Oberfläche. Werkstücke die einer starken mechanischen Belastung standhalten müssen zB. Schrauben werden zusätzlich mit einer Chromatierung versehen. Hierbei wird die Schraube in ein Chromsäure Bad mit Zusätzen gelegt und es bildet sich ein Überzug, eine sog. Konversionsschicht, dieser Vorgang geschieht ohne elektrische Spannung. Verschiedene Chromatierung Verfahren werden mit Farben bezeichnet und unterscheiden sich durch unterschiedlichen Korrosionsschutz:

Blau, umgangssprachlich blau verzinkt, eine leicht bläuliche Färbung lässt den metallischen Charakter des Werkstücks erkennen, der Korrosionsschutz ist relativ gering. Gelb umgangssprachlich gelb verzinkt, hier erscheint das Werkstück in einem transparenten leicht gelblich, irisierendem Farbton der an Messing erinnert. Dieses Verfahren bietet einen sehr hohen Korrosionsschutz und findet daher eine große Verbreitung.

Filmverzinken

hier wird ein Zinküberzug mit einem Anteil von mindestens 96% Zink auf Stahl oder Eisen aufgetragen. Dadurch wird die Oxidation der Metalle durch eine kathodische Schutzfunktion verhindert. Durch die Einflüsse der Bewitterung entsteht eine witterungsbeständige Schutzschicht. Die Beständigkeit der Korrosionsschicht hängt von der Dicke der Schicht und den Witterungsbedingungen ab. Der Überzug wird wie Farbe, per Pinsel oder durch Sprühen aufgebracht. Einsatzgebiete dieses Verfahrens sind Konstruktionen ohne Verzinkung oder Sanierungsarbeiten an bestehenden Konstruktionen. Ein bekanntes Beispiel dafür ist das Aufbringen von Zinkspray beim Auspuff eines Autos im KFZ-Bereich. Aber auch Schweißnähte an verzinkten Teilen, Fallrohre, Stahlaufbauten oder Lüftungsvorrichtungen lassen sich mit Zinkspray behandeln. 

Diffusions-Verzinken / Sherardisieren

Dadurch entsteht eine Diffunsionszone mit nach außen abnehmendem Eisengehalt und zunehmendem Zinkgehalt am Werkstück. Das gereinigte Werkstück wird in eine eine rotierende Trommel gegeben und Zinkpulver und ein Füllmaterial wie Korund oder Quarz werden zugegeben. Die rotierende Trommel wird erhitzt und ab 300°C verdampft das Zink und diffundiert in die Oberfläche des Werkstücks. Es können Schichtdicken zwischen 10 und 100 Mm erreicht werden. Dieses Verfahren wird oft dann angewendet wenn das Werkstück einer weiteren Behandlung unterzogen wird zB. Auftrag von Lacken, Kunststoffbeschichtungen oder Gummi.

Zinklamellenbeschichtung

Sie zählen nicht zu den klassischen Verzinkverfahren, bieten aber einen überdurchschnittlichen Korrosionsschutz und bestehen aus einer Verbindung von Zink- und Aluminiumlamellen. Je nach Werkstück sind hier verschiedene Auftragstechniken möglich. Es kann zum Beispiel bei Schüttgut mit Tauchzentrifuge oder bei größeren Bauteilen mit Sprühverfahren gearbeitet werden. Durch den hohen Korrosionsschutz findet dieses Verfahren Anwendung in der Automobilindustrie aber auch beim Bau von Fassaden oder Offshore Windanlagen.

Aluminiumverzinkung

Die Aluminium-Zink-Legierung wird auch Galvalume genannt. Dieses patentgeschützte Verfahren bezeichnet eine Legierung auf unverzinkten Stahlblechen. Es zeichnet sich durch großen Korrosionsschutz und durch große Oberflächenhärte aus. Das Verfahren hat vor allem bei der Veredelung von Blechen eine Bedeutung und findet Anwendung bei Bauteilen von Dächern Fassaden und allgemein beim Bau. Auch hier handelt es sich nicht um ein klassisches Verzinkt Verfahren.

Kataphoretische Tauchlackierung (KTL)

Die kataphoretische Tauchlackierung (KTL) zählt wie auch die anodische Tauchlackierung (ATL) nicht zu den klassischen Verzinkungsarten. Bei diesem Prozess werden unter Einfluss eines elektrischen Feldes kolloidale Teilchen auf einer Elektrode abgelagert. Die Kataphorese ist ein elektronisches Verfahren in dem besonders komplizierte Werkstücke in großen Stückzahlen gefertigt werden können. Dieses Verfahren wird auch zum Korrosionsschutz bei Fahrzeugkarosserien angewendet.

Ein Wichtes Mittel - Öle und Fette als Korrosionsschutz und Rostvorsorge

Keine Frage, die Behandlung der metallischen Oberfläche stellt einen guten und wichtigen Bestandteil der Korrosionsvorsorge dar. Will man Rost aber wirklich bekämpfen, gerade dort, wo die Oberfläche auch aktiv angegriffen wird, z. B. im KFZ-Bereich, wo der Unterboden oder Achsen durch umherfliegenden Streusplit, Salz und Spritzwasser gefordert und beschädigt werden, gibt es ein weiteres hilfreiches Mittel zur Korrosionsvorsorge. Wie wir oben gelesen haben ist zum Einsetzten der Oxidation auch Sauerstoff nötig. Mit Mitteln wie Fett, Ölen oder Wachs, kann man Sauerstoff jedoch von der Metalloberfläche ausschließen und so den Rostschutz noch weiter aktiv verstärken. Diese Mittel wirken luftabschließend(!) und feuchtigkeitsverdrängend(!), können damit eine versiegelte oder verzinkte Oberfläche erstklassig unterstüzen und wirken gleich auf verschiedenen Wegen eine Rostbildung bereits im Vorfeld entgegen. Wichtig ist es bei diesen Mitteln auf die Kriechfähigkeit und die Fähigkeit zur Verdrängung von Feuchtigkeit zu achten. Denn nur ein Öl, Wachs oder Fett, das auch in die kleinsten Ritzen und Winkel vordringt und dort Feuchtigkeit verdrängt, kann dort eine Oxidation oder ein Fortschreiten der Korrision verhindern.

Wenn es für die Verzinkung bereits zu spät ist: Rostumwandler stoppt den Oxidationsprozess

Problematisch beim Rostprozess ist vorallem die poröse Struktur von Rost, die es Wasser und allgemein Feuchtigkeit besonders leicht macht, sich dauerhaft in der angegriffenen Metalloberfläche festzusetzten. Der Oxidationsprozess von Eisen lässt sich durch den Einsatz eines flüssigen Stoffgemisches, dem Rostwandler oder Rostumwandler, aufhalten. Dabei wird im chemischen Prozess FeOOH in stabile Eisen(III)-Verbindungen umgwandelt. Voraqllem die porösen Strukturen werden durch den Einsatz aufgelöst und diese können die Korrision nicht weiter zusätzlich fördern. Rostumwandler gibt es als reinen Rostumwandler zur direkten Behandlung von Rost und korrosiven Metallen zu kaufen, Rostumwandler wird aber ebenfalls direkt in Farben und Lacke beigemischt, um z.B. Schiffe, Zäune oder Baumaschinen zu streichen. Solche Lacke erkennt man oft an dem Hinweis "Direkt auf Rost". Auch beim Einsatz solcher Lacke erreicht man aber eine längere, bzw. bessere Rostschutzwirkung wenn man Roststellen vorher mechanisch behandelt, sprich Rost durch Sandstrahlen, Schleifen oder Abreiben mit einer Stahlbürste entfernt. Rostumwandler wird Rost nie in Metall zurück wandeln können. Die statt dessen entstehenen Eisen(III)-Verbindungen sind nicht mehr metallisch glänzend, sonder schwarz bis dunkelgrau.

Heutige Rostumwandler arbeiten meist auf der Basis von Phosphorsäure oder Tanninen als chemischem Reaktor. Außerdem enthalten Sie häufig Hilfsmittel wie Tenside, Reaktionsbeschleuniger oder Fettlöser, die z. B. zu einer schnelleren Benetzung der Oberfläche beitragen und damit die Wirksamkeit verbessern und beschleunigen. Prinzipiell kann jeder Flüssigkeit, die Phosphorsäure (E338) enthält als Rostumwandler genutzt werden, sogar Coca-Cola! Wegen des niedrigen Gehalts von nur 17mg/100ml ist die Wirkung allerdings nur sehr gering und in der Praxis nicht ratsam. Viele wirksame Produkte zur Rostbehandlung wie Rostschutz Grundierung oder Rostumwandlung, inkl. Mechanischer Mittel wie Schleifschwämmen oder Schleifpapier finden Sie unserem Shop!

Lebensdauer / Haltbarkeit verschiedener Verzinkungsarten

Wichtig ist zu wissen, dass die Angabe der Lebensdauer von den örtlichen Witterungsverhältnissen beeinflusst werden (Seeluft, Industrieanlagen, etc.), denoch geben Hersteller gewissen Zeiten an, die ohne Gewähr als grober Richtwert zu verstehen sind. Der großteil unserer Beschläge wird vom bekannten deutschen Hersteller GAH Alberts gefertigt. Dieser gibt für seine Oberflächenbehandlungen folgende Richtwerte an:


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