Die Wahl der Metalloberflächen für Produkte ist eine der wichtigsten Entscheidungen im Projekt. Verzinktes Metall ist aufgrund seiner höheren Festigkeit, Haltbarkeit und Formbarkeit zu einer der beliebtesten multifunktionalen Metalloberflächenbehandlungen geworden.
Definition von Verzinkung
Beim Verzinken wird, wie der Name schon sagt, die Oberfläche von Metallen, Legierungen und anderen Materialien mit einer Zinkschicht überzogen. Es handelt sich um eine Oberflächenbehandlungstechnik, die sowohl ästhetische als auch rostbeständige Eigenschaften hat. Da es sich bei Zink um eine Opferbeschichtung handelt, kann es das darunter liegende Substrat schützen.
Daher wird die Verzinkung häufig zur Verlängerung der Lebensdauer von Metallbauteilen eingesetzt. Diese Metallbeschichtung hat ein breites Anwendungsspektrum und kann für Komponenten in verschiedenen Branchen wie Automobil, Solarenergie, Elektronik und Bauwesen verwendet werden.
Welche Metalle können verzinkt werden?
Die am häufigsten zum Verzinken geeigneten Metalle sind Stahl und Eisen. Es können jedoch auch andere Metallarten verzinkt werden. Im Allgemeinen können Eisenmetalle wie Gussstahl, Gusseisen, Temperguss, warm-gewalzter Stahl und kalt-gewalzter Stahl verzinkt werden.
Andererseits gibt es andere Materialien, die keine galvanische Schicht bilden können. Aufgrund der Bedeutung von Eisen bei der Verzinkungsreaktion ist es für Metalle wie Kupfer oder Aluminium schwierig, eine verzinkte Schicht zu bilden. Darüber hinaus können Materialien wie Chrom-Molybdän-Stahl zwar Beschichtungen bilden, es gibt jedoch viele freiliegende Bereiche und unvollständige verzinkte Schichten.
Verzinkungsprozess: Wie schützt die verzinkte Schicht das Grundmetall?
Beim Galvanisieren wird eine Zinkschicht auf die Oberfläche von Metallen wie Stahl und Eisen aufgebracht. Es gibt verschiedene Methoden zum Verzinken. Daher variiert der Prozess je nach gewählter Technologie. Sie alle haben jedoch das gemeinsame Prinzip, Stahl oder Eisen mit Zink zu beschichten, das in flüssiger oder pulverförmiger Form vorliegen kann.
Beim Einbringen von Zink in das Bauteil reagiert das Eisen im Metallsubstrat mit Zink und bildet eine fest haftende Legierungsschicht. Dabei handelt es sich um eine relativ einfache Beschichtung, die eine ziemlich dicke Schicht bildet. Der gesamte Prozess lässt sich in drei Phasen unterteilen:
- Vorbereitung der Metalloberfläche
- Verzinkungsprozess
- Oberflächenbehandlung nach der Galvanisierung
Im Allgemeinen schützt die Verzinkung Metalle nach folgenden Grundsätzen:
- Die Zinkschicht kann das Grundmetall vor korrosiven Stoffen wie Säuren, Ätzalkalien und Gasen schützen.
- Zink ist ein Opfermetall. Beim Zerkratzen der Beschichtung verliert Zink leicht seine Anode, um das Grundmetall vor Rost zu schützen.
- Die Korrosionsrate von Zink ist schneller als die von unedlen Metallen, was es zu einer hervorragenden Methode zum Schutz von Metallen macht.
Die Wirksamkeit des Verzinkungsprozesses wird jedoch durch die vorbereitenden Arbeiten und Nachbehandlungsmethoden im Anfangsstadium bestimmt. Unzureichende Vorbereitungsarbeiten können die Reaktion zwischen dem Grundmetall und der Stahlschmelze beeinträchtigen. Darüber hinaus kann auch eine unzureichende Nachbearbeitung das endgültige Aussehen der verzinkten Schicht beeinträchtigen. Dies wirkt sich auf die Gesamtwirkung des Produkts aus.
Verschiedene Verzinkungsmethoden
Es gibt mehrere Methoden zum Verzinken, jede mit ihren eigenen Eigenschaften und Vorteilen. Schauen wir uns unten um.
Feuerverzinkung
Wie der Name schon sagt, beinhaltet diese Methode das Eintauchen des Grundmetalls in ein Becken aus geschmolzenem Zink. Vor der eigentlichen Verzinkung muss der Mechaniker eine chemische oder mechanische Reinigung des Grundmetalls durchführen. Die Reinigung ist ein vorbereitender Prozess zur Sicherstellung der Verbundqualität zwischen Metall und Zinküberzügen. Nach der Reinigung das Metall mit Flussmittel behandeln, um eventuelle Oxidreste zu entfernen.
Dann in ein erhitztes Zinkbad eintauchen, das typischerweise auf einer Temperatur von etwa 460 °C gehalten wird. Wenn sich eine metallurgische Bindung zwischen Zink und dem Metallsubstrat zu bilden beginnt, reagiert das Metallsubstrat mit Sauerstoff unter Bildung von Zinkoxid, nachdem es aus der Schmelze entfernt wurde. Zinkoxid reagiert auch mit Kohlendioxid unter Bildung von Zinkcarbonat, der letzten Schutzschicht.
Die Feuerverzinkung ist eine schnelle und wirtschaftliche Methode, die sowohl auf einfache als auch auf komplexe Blechteile angewendet werden kann. Bei unsachgemäßer Bedienung kann es jedoch vorkommen, dass die Beschichtung auf der Metalloberfläche etwas uneinheitlich ist.
Vorverzinkt
Der Vorverzinkungsprozess ähnelt der Feuerverzinkung. Sie erfolgt jedoch in der ersten Produktionsstufe (Stahlwerk). Bei diesem Verfahren werden Metallplatten mit mechanischen oder chemischen Reinigungsmitteln gewalzt, um sie für die Verzinkung vorzubereiten. Nach der Reinigung führt der Mechaniker das Grundmetall durch ein Bad mit geschmolzenem Zink und rollt es sofort wieder auf.
Dieser Prozess gewährleistet eine schnelle Verzinkung großer Coil-Stahlplatten und sorgt für eine gleichmäßigere Beschichtung. Wenn man jedoch mit der Herstellung von vorverzinktem Metall beginnt, kann es sein, dass einige unbeschichtete und freiliegende Bereiche vorhanden sind. Wenn beispielsweise ein längeres Stahlblechcoil in kleine Stücke geschnitten wird, liegt die Schnittkante aufgrund der fehlenden Verzinkungsschicht frei.
Elektroverzinkung
Im Gegensatz zu den beiden oben diskutierten Verfahren ist beim Galvanisieren kein Bad aus geschmolzenem Zink erforderlich. Im Gegensatz dazu geht es beim Galvanisieren darum, Strom in eine Elektrolytlösung einzuleiten und ihn dann auf das Substrat aufzubringen. Die Funktion des Stroms besteht darin, Zinkionen auf das Metallsubstrat zu übertragen.
Bei dieser Methode zum Verzinken von Metall werden positiv geladene Zinkionen zu metallischem Zink reduziert, das dann auf einem positiv geladenen Metall (Stahl oder Eisen) abgeschieden wird. Hersteller werden außerdem Kornfeinungsmittel hinzufügen, um eine glatte Zinkschicht auf dem Metall zu gewährleisten. Wie die Vorverzinkung wird auch die galvanische Verzinkung in der Anfangsphase des Produktentwicklungsprozesses auf lange Coil-Bleche angewendet.
Dieser Prozess kann eine präzise und gleichmäßige Beschichtungsdicke auf Metallen erzeugen. Darüber hinaus ist die Beschichtung bei diesem Verfahren in der Regel dünner als bei der Feuerverzinkung.
Glühverzinkung
Beim Galvanisierungsglühen handelt es sich um eine Kombination aus Feuerverzinkung und Glühverfahren, die darauf abzielt, verzinkten Stahl mit einer speziellen Schicht zu überziehen. Glüh- und Schmelztauchprozesse werden sofort durchgeführt, um eine mattgraue Oberfläche zu erzeugen.
Der Schmelztauchprozess wird normalerweise durchgeführt, bevor das beschichtete Metall durch ein Luftmesser geleitet wird, das dabei hilft, überschüssiges Zink vom Metall zu entfernen. Anschließend wird das Metall in einem Glühofen kurzzeitig auf eine Temperatur von 500 bis 565 Grad C erhitzt, wobei die Zinkschicht und die Eisenschicht ineinander diffundieren und an der Oberfläche eine Zink-Eisen-Legierung bilden.
Das auf diese Weise hergestellte verzinkte Stahlblech ist gut schweißbeständig und kann durch seine Oberfläche auch eine hervorragende Lackhaftung gewährleisten.
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