Auszüge aus Fachzeitschriften zum Thema Verzinkung und Beschichtung:


Artikel aus Bayern Metall 8/2000: Duplexsysteme
Artikel aus Bayern Metall 8/2000: Vorbereitung von verzinktem Material
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Oberflächentechnik, Verzinkung, Beschichtung

Feuerverzinken plus Beschichten

Duplexsysteme - Korrosionsschutz ohne Schwachstellen

Mit dem Begriff Duplex-System werden Korrosionsschutzsysteme bezeichnet, die aus einer Feuerverzinkung (Stückverzinken) und einem nachfolgenden Beschichtungssystem bestehen. Duplex-Systeme sind aus vielen Bereichen des Korrosionsschutzes nicht mehr wegzudenken, z.B. im Bauwesen, im Straßenverkehr, in der Energieversorgung. Die Vorteile von Duplex-Systemen liegen klar auf der Hand:

  • Lange Schutzdauer: Die Schutzdauer von Duplex-Systemen beträgt zumeist 50 Jahre und mehr. Die Schutzdauer ist im Regelfall deutlich länger als die Summe der jeweiligen Einzelschutzdauer einer Feuerverzinkung und eines Beschichtungssystems. Man spricht hier von einem sogenannten Synergismus-Effekt. Der sich einstellende Verlängerungsfaktor liegt je nach System zwischen 1,2 und 2,5.

  • Gestalterische Gründe: Es ist bei Duplex-Systemen möglich, die gesamte Palette der farblichen Gestaltung zu nutzen.

  • Signalgebung /Tarnung: Bei manchen Objekten ist eine farbige Kennzeichnung zur Warnung oder Identifikation erforderlich. Der Einsatz von Duplex-Systemen ist praktisch an keine Begrenzungen gebunden

Wirkungsweise

Die Wirkungsmechanismen von Duplex-Systemen beruhen auf einer gegenseitigen Schutz beider Partner. Der Zinküberzug wird durch die darüberliegende Beschichtung vor atmosphärischen und chemischen Einflüssen geschützt. Ein Abtrag des metallischen Zinks wird vermieden, der Zinküberzug bleibt lange Zeit in neuwertigem Zustand unter der Beschichtung erhalten. Hierdurch lebt das Zink länger.

Umgekehrt haben Beschädigungen an der Beschichtung keine nachteiligen Auswirkungen zur Folge, da die hohe Widerstandsfähigkeit und Abriebfestigkeit des darunter liegenden Zinküberzuges auch hohen Belastungen stand hält und so Unterrostungen verhindert. Hierdurch lebt die Beschichtung länger. Zinküberzüge haben auch an kritischen Stellen eine ausreichende Dicke. Probleme mit der Schichtdicke in Hohlräumen und Vertiefungen an Ecken und Kanten gibt es nicht. Die klassischen Schwachstellen von Beschichtungsstoffen in diesem Bereichen werden durch die positiven Eigenschaften des Zinküberzuges wieder ausgeglichen.

Normung

Maßgeblich für den Korrosionsschutz von Stahlbauten ist in Deutschland die DIN EN ISO 12944 (Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme, Teil 1-8). In dieser Korrossionsschutz-Grundnorm sind alle relevanten Aspekte des Korrosionsschutzes an zentraler Stelle zusammengefaßt. Sie gibt u.a. Hinweise und Empfehlungen welche Duplexsysteme für welche Belastungsfälle eingesetzt, werden sollen.

Kostenvergleich

Im direkten Vergleich liegen die Erstkosten für ein DuplexSystem über den Erstkosten für eine Feuerverzinkung bzw. für eine Beschichtung. Betrachtet man die Folgekosten kehrt sich die Situation schnell um.
Für hochwertige Beschichtungssysteme sind heute bei atmosphärischer Belastung Standzeiten von durchschnittlich 10- 15 Jahren zu erwarten. Derartige Beschichtungssysteme müssen dann i.d.R. nach 15 Jahreen zum ersten Mal und nach weiteren 10 Jahren zum zweiten Mal ausgebessert oder alternativ nach 20 Jahren vollerneuert werden.

Unter vergleichbaren Bedingungen sind bei einer Feuerverzinkung Zeiträume von 35 Jahren und bei Duplex-Systemen Zeiträume von 50 Jahren keine Seltenheit, sondern die Regel. Dies bedeutet, daß ein Duplex-System erst nach 50 Jahren Instandsetzen ist. Eine Beschichtung ist in dieser Zeit mit entsprechenden Folgekosten bereits zwei bis dreimal instandgesetzt worden. (Tabelle 1).

Oberflächenvorbereitung

Eine einwandfreie Oberflächenvorbereitung ist die Grundvoraussetzunq für ein funktionierendes Duplex-System. Je nach Alter und Zustand des Zink-Überzuges trifft man auf verschiedene lokale Verhältnisse.

  • frische Feuerverzinkung (unbewittert):

    Bereits unmittelbar nach dem Verzinkungsvorgang überzieht sich der Zinküberzug mit sehr dünnen Schichten aus Oxiden. Sie sind für das menschliche Auge praktisch nicht sichtbar. ihre Dicke liegt bei einigen Nanometern (nm). Kommen keine weiterreden erschwerenden Faktoren hinzu (z.B. Chloridrückstände auf der Oberfläche, kondensierte Feuchtigkeit usw.), ist eine Beschichtung kurz nach dem Verzinkungsvorgang vielfach ohne weitere Vorbereitungs-Maßnahmen möglich. Normalerweise vergeht zwischen dem Feuerverzinken und dem beschichten ein längerer Zeitraum. Die Stahlteile werden transportiert. zwischengelagert usw,. Unter diesen Umständen erfordert auch eine frische Feuerverzinkung eine entsprechende Reinigung bzw. Oberflächenvorbereitung.

    Hierbei kommen in Betracht:
    • Abbürsten bzw. Abwaschen mit speziellen Reinigungsmitteln (z. B. ammoniakalische Netzmittelwäsche)
    • mechanisches Schleifen
    • Heißwasser-, Druckwasser-. Dampfstrahlen
    • Sweep-Strahlen (Sweepen)


  • gealterte Feuerverzinkung (bewittert):

    Je nach Dauer der Bewitterung und dem Standort des Objektes können sich außer Oberflächenverschmutzungen auch Korrosionsprodukte des Zinküberzuges von unterschiedlicher Art und Dicke gebildet haben. Die vorstehend genannten Verfahren sind auch in diesem Fall zur Oberflächenvorbereitung geeignet, jedoch muss mitunter mit größerer Intensität behandelt werden.

Genereller Tip:
Die meisten Feuerverzinker in Deutschland übernehmen für Ihre Kunden auch die Beschichtung von feuerverzinktem Stahl - entweder mit einer eigenen Beschichtungslinie oder mit zuverlässigen Partnerunternehmen

Beschichtungsstoffe

Die Zusammensetzung der Beschichtungsstoffe hat einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften des Duplex-Systems, insbesondere auf die Haftfestigkeit.

Beschichtungen auf der Basis von Thermoplasten wie z.B. PVC. PVC-Acryl und Acryl verhalten sich auf unterschiedlichen Zinkoberflächen verträglicher als Zweikomponenten-Beschichtungen auf der Basis von Expoxid- oder Polyuretanharz. Expoxid- oder Polyurethan-Beschichtungen (2-K-Duromere) erfordern in der Regel eine sorgfältige und intensive Oberflächenvorbereitung, am besten durch Sweep-Strahlen, sie bieten dann jedoch ein hervorragendes Korrosionsschutzverhalten. Neben lösemittelhaltigen Beschichtungsstoffen sind auch spezielle wasserverdünnbare Beschichtungsstoffe zugelassen. Eine Ubersicht über den Einsatz von geeigneten Duplex-Systemen und ihrer Ausführungen kann beim Institut Feuerverzinken GmbH, Sohnstraße 70, 40237 Düsseldorf, Fax (0211) 689599, angefordert werden.

Eignungsprüfungen

Beschichtungsstoffe für Duplex-Systeme sollten vom Hersteller getestet und für diesen Anwendungsbereich freigegeben sein.

Duplex-Systeme haben sich ein weites Anwendungsgebiet erobert; sie bieten einen hervorragenden Schutz vor Korrosion, insbesondere wenn die Korrosionsbelastung überdurchschnittlich hoch ist. Die Entwicklung von geeigneten Beschichtungsstoffen und die Techniken der Oberflächenvorbereitung sind heute so weit fortgeschritten, dass Schadensfälle selten geworden sind.

Weitere Informationen zum Thema Duplexsysteme und Feuerverzinken sind im Internet unter www.feuerverzinken.com/Arbeitsblaetter zu finden. H. G.


Institut Feuerverzinken GmbH

0237 Düsseldorf Fax 0211/ 689599

e-Mail: feuerverzinken@t-online.de

Internet: www.feuerverzinken.com (Abschrift aus Bayern Metall 8/2000 Seite 4+5)



Richtiger Stahl ist Basis für gutes Verzinkerergebnis

Das Feuerverzinken ist ein modernes Verfahren, das Eisen- und Stahlteile langlebig vor Korosion schützt. In vielen Fällen erwartet der Planer neben einem zuverlässigen Korrosionsschutz auch eine ansprechende Optik. Die Voraussetzungen dafür können durch die Auswahl eines geeigneten Stahlwerkstoffes geschaffen werden.

Beim Feuerverzinken werden Eisen- und Stahlteile durch Eintauchen in eine Zinkschmeize mit einem Ziriküberzug versehen und während des Tauchvorganges auf eine Zinkbadtemperalur von ca. 450 °C erwärmt. Dabei bilden sich auf der Oberfläche durch wechselseitige Diffussion Eisen-Zink-Legierungsschichten. Beim Herausziehen der Stahlteile aus dem Zinkbad überziehen sich diese Legierungsschichten mit einer Reinzinkschicht, wodurch in der Regel ein typischer, silbrig glänzender Überzug entsteht, der sehr oft eine ausgeprägte Zinkblumenstruktur aufweist. Bestimmte Begleitelemente in Stahl verändern jedoch die beschriebene Eisen-Zink-Reaktion. Derartige Zinküberzüge haben meist ein mattes und graues Aussehen, die Überzugsdicke ist im Regelfall erhöht.

Soll der Zinküberzug neben den Korrosionsschutzanforderungen auch optische Ansprüche erfüllen, müssen hierfür geeignete Stahlwerkstoffe verwendet werden. Nach dem bisherigen wissenschaftlichen Kenntnisstand spielen beim Ablauf der Reaktionen zwischen Eisen und Zinkschmelze insbesondere die Eisenbegleiter Silicium (Si) und Phosphor (P) eine entscheidende Rolle. Die verschiedenen praxisüblichen Gehalte an Silicium und Phosphor in unlegierten Baustählen und ihre Auswirkungen auf das Feuerverzinken lassen sich im Hinblick auf ihre Auswirkungen ungefähr wie folgt beschreiben:

Nr. Silicium + Phosphor- Zinküberzug

Gehalte in %
1 Si + P < 0,030% Normale Eisen-Zink-Reaktion, silbrig glänzender Überzug, normale Schichtdecke

2 Si + P >0,03% < 0,13% Sandelin-Bereich, beschleunigte Eisen-Zink-Reaktion, graue Zinkschicht, hohe Schichtdicke

3 Si + P > 0,13% < 0,28% Sebisty-Bereich, normale Eisen-Zink-Reaktion, silbrig mattes Aussehen, mittlere Schichtdicke

4 Si + P > 0,28% Beschleunigte Eisen-Zink-Reaktion, mattgrau, hohe Schichtdicke, mit zunehmendem Si-Gehalt graues Aussehen


Tabelle I: Vier typische Bereiche der StahIzusammensetzung beschreiben das Verzinkungsverhalten

Die Übergänge zwischen den einzelnen Bereichen sind fliesend und hängen von der Art der Konstruktion, der daraus resultierenden Tauchdauer sowie weitere Faktoren ab.

Für die Anwendung der Feuerverzinkung unter gestalterischen oder ästhetischen Gesichtspunkten empfehlen sich insbesondere Stähle gemäß Nr. 1, für allgemeine korrosionstechnische Anwendungen sind primär Stähle gemäß Nr. 3 zu bevorzugen.

Ältere Fachliteratur verweist teiilweise ausschließlich auf die Auswirkungen unterschiedlicher Siliciurn-Gehalte im Stahl. Dies entspricht nicht mehr dem Stand der Wissenschaft.

Die Feuerverzinkerei hat praktisch kaum eine Möglichkeit, die durch die Stahlzusammensetzung bedingte Bildung der Eisen-Zink-Legierungsschichten zu beeinflussen. Aus diesem Grunde kommt der Auswahl von Stählen, die für das Feuerverzinken gut geeignet sind, eine besondere Bedeutung zu. Die für das Stückverzinken maßgebliche DIN EN ISO 1461 "Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzuge (Stückverzinken)" erwähnt daher auch in den Erläuterungen folgendes:

"Die meisten Stähle lassen sich zufriedenstellend feuerverzinken. Verschiedene reaktive Elemente im Stahl können das Feuerverzinken beeinflussen, z. B. Silicium (Si) und Phosphor (P). Die Stahlzusarnmensetzung hat einen Einfluss auf die Dicke und das Aussehen von Zinküberzügen."

Ein frühzeitiger Hinweis des Bestellers an den Statilhandel, der verzinkungsgeeignete Stähle liefert, stellt die Weichen für ein gutes Verzinkungsergebnis.

Architekten und Planer sollten bereits frühzeitig das Feuerverzinken von Stahlkonstruktionen in ihre Planungen miteinbeziehen. Nicht nur wegen der Langlebigkeit dieses Schutzsystems. Der Stahlhandel liefert verzinkungsgeeignete Stähle, die die Voraussetzung dafür bieten, dass Zinküberzüge ein attraktives Aussehen besitzen und mit ihrem silbrig metallischen Aussehen den Charakter des Stahls unterstreichen.

(Dipi.-Ing. Daniel Marberg)

Institut Feuerverzinken GmbH, 40237 Düsseldorf

Fax 0211/ 689599 e-Mail: feuerverzinken@t-Online.de

Internet: www.feuerverzinken.com (Abschrift aus Bayern Metall 8/2000 Seite 9+10)


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