Was ist Verzinkung und wie kann sie Metallteile verbessern?

Die Galvanisierung ist ein Verfahren zum Hinzufügen einer Zinkbeschichtung an die Oberfläche von Stahl oder Eisen . Da das Zink als Opferbeschichtung fungiert, schützt es den Stahl oder das Eisen darunter und kann somit die Lebensdauer von Metallteilen verlängern.

Die Verzinkung ist jedoch ein komplexer Prozess, der auf verschiedene Arten durchgeführt werden kann. Es gibt verschiedene Arten der Verzinkung, darunter die Feuerverzinkung und die thermische Diffusionsverzinkung, und diese Varianten bieten ihre eigenen besonderen Vor- und Nachteile. Es ist daher hilfreich, die verschiedenen Formen der Verzinkung zu verstehen, bevor Sie sie in ein Prototyping- oder Fertigungsprojekt einbeziehen.

Verzinktes Metall ist häufiger als Sie vielleicht denken. Strukturen wie Gebäuderahmen, Metallbänke, Balkone, Leitern und Feuerleitern können alle aus verzinktem Metall hergestellt werden, um eine längere Lebensdauer und einen angemessenen Schutz vor Korrosion und Beschädigung zu gewährleisten. Weitere Beispiele finden sich in Autoteilen und Elektrogeräten.

Darüber hinaus können verzinkter Stahl und verzinktes Eisen in verschiedenen Herstellungsverfahren verwendet werden, von der Blechbearbeitung bis zur CNC-Bearbeitung, was es zu einem Grundverfahren in der Fertigungswelt macht.

Dieser Artikel geht auf die Grundlagen der Verzinkung ein und beantwortet Fragen wie z. B. was Verzinkung ist, welche Metalle galvanisiert werden können, wofür Verzinkung verwendet wird, welche Arten von Verzinkung es gibt und wie die Verzinkung Metallteile verbessert.

Was ist Verzinkung?

Galvanisierung (oder Verzinkung) ist der Prozess des Hinzufügens einer Zinkschicht auf die äußere Oberfläche eines Metalls, nämlich Stahl oder Eisen. Der Zweck besteht darin, dem darunter liegenden Metall eine Schutzschicht hinzuzufügen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Korrosion oder Rost verringert wird.

Der Galvanisierungsprozess variiert je nach der genauen Technik. Der wichtigste Teil des Prozesses besteht jedoch darin, dass er im Allgemeinen Stahl oder Eisen in Zink umgibt, das sich in einem flüssigen oder staubartigen Zustand befinden kann. Wenn das Zink eingebracht wird, reagiert das Eisen im umgebenden Metall mit dem Zink, wodurch eine fest verbundene Legierungsbeschichtung entsteht.

Der End-to-End-Verzinkungsprozess kann in drei Phasen unterteilt werden:

1. Vorbereitung der Oberfläche des Stahls oder Eisens
2. Die eigentliche Verzinkung
3. Oberflächenbehandlung nach der Verzinkung

Galvanisierung ist ein relativ einfacher Beschichtungsprozess und erzeugt eine ziemlich dünne Oberflächenbeschichtung, typischerweise etwa 80 µm – etwa dreimal dicker als eine durch Galvanisieren erzeugte Beschichtung.

Verzinkungsmaterialien

Die Hauptgrundmaterialien, die verzinkt werden können, sind Stahl und Eisen . Allerdings auch andere Eisenmetalle kann auch verzinkt werden.

Das Beschichtungsmaterial beim Galvanisieren ist immer Zink . Ein ähnlicher Prozess wie die Verzinkung ist jedoch das Verzinnen, bei dem Zinn durch Zink ersetzt wird. Verzinnung eignet sich gut für einfache Anwendungen wie die Lagerung von Lebensmitteln, ist aber weniger zuverlässig als Galvanisierung:Wenn die Beschichtung beschädigt ist, frisst das Zinn das darunter liegende Eisen.

Verzinkungsarten

Die beiden beliebtesten Arten der Verzinkung sind die Feuerverzinkung und die galvanische Verzinkung. Diese beiden Methoden und andere werden unten diskutiert. Um zu wissen, welche Art der Verzinkung zu wählen ist, kann die Hilfe eines Experten erforderlich sein.

Feuerverzinkung

Beim Feuerverzinken wird Metall bei rund 450 °C in ein Bad aus heißem Zink getaucht. Wenn es entfernt wird, reagiert die beschichtete Oberfläche mit Sauerstoff, um Zinkoxid zu bilden, und reagiert dann mit Kohlendioxid, um Zinkcarbonat zu bilden. Vor der Verzinkung muss das Metall mit einer ätzenden Lösung gereinigt und dann in einer sauren Lösung gebeizt werden; Zinkammoniumchlorid kann auch aufgetragen werden, um eine vorzeitige Oxidation des Metalls vor der Galvanisierung zu verhindern.

Elektrogalvanisierung

Die galvanische Verzinkung kombiniert das Verzinken mit dem Galvanisieren:Durch ein Zinkbad mit einer Zinkanode und einem Stahlleiter wird elektrischer Strom geleitet. Das Verfahren erzeugt eine dünnere Beschichtung als die Feuerverzinkung und schafft auch eine glänzendere Oberflächenbeschaffenheit, die für kosmetische Anwendungen geeignet ist.

Sherardisierung

Diese Form der Verzinkung hat mehrere Namen:Sherardisierung, thermische Diffusionsverzinkung, Dampfverzinkung und Trockenverzinkung. Dabei werden Stahlteile in einer geschlossenen rotierenden Trommel, die Zinkstaub enthält, auf bis zu 500 °C erhitzt. Das verdampfte Zink diffundiert in die Oberfläche des Stahlteils und bildet eine stark haftende Beschichtung. Es ist ideal für kleine Teile und Teile, die eine Innenbeschichtung erfordern.

Galvannealing

Galvannealing ist eine Kombination aus Feuerverzinken und Glühen. Der Feuerverzinkungsprozess erfolgt wie gewohnt, bevor das beschichtete Metall durch Luftmesser geführt wird, um überschüssiges Zink zu entfernen. Das Metall wird dann in einem Glühofen sehr kurz auf 500–565 °C erhitzt, wodurch die Eisen- und Zinkschichten ineinander diffundieren und Schichten aus einer Zink-Eisen-Legierung bilden.

Vorteile der Verzinkung

Der Zweck der Verzinkung besteht darin, eine Schutzschicht aus Zink auf einem Stahl- oder Eisenteil zu erzeugen. Aber warum ist das nützlich und was sind die Hauptvorteile der Verzinkung?

• Blockiert ätzende Substanzen :Eine Zinkbeschichtung auf verzinktem Metall verhindert, dass korrosive Substanzen das schwächere darunter liegende Substratmetall erreichen. Dies kann die Lebensdauer des Substrats verlängern, insbesondere wenn es in einer anspruchsvollen Anwendung verwendet wird.
• Verhindert Rost :Die Verzinkung verzögert das Einsetzen von Rost erheblich.
• Erzeugt Opferanode :Die Zinkbeschichtung wird durch korrosive Substanzen verbraucht und bietet daher dem darunter liegenden Metall Schutz, bis sie vollständig aufgebraucht ist. Selbst wenn ein Kratzer in die Beschichtung eindringt, wird das Zink vor dem Bügeleisen aufgebraucht.
• Hält lange an :Durch Galvanisierung erzeugte Zinküberzüge sind robust und langlebig und bieten oft jahrzehntelangen Schutz für das darunter liegende Metall.
• ist erschwinglich :Die Verzinkung ist ein ziemlich einfaches und erschwingliches Verfahren, das einen bemerkenswerten Vorteil bei minimalem Aufwand bietet.
• Erzeugt eine dicke Schicht :Obwohl nicht für alle Anwendungen geeignet, erzeugt die Galvanisierung eine dickere Beschichtung als beispielsweise die Galvanisierung.

Anwendungen der Verzinkung

Die Fähigkeit, Korrosion in Stahl und Eisen zu verhindern, macht die Verzinkung in vielen Branchen weit verbreitet.

Die häufigste Anwendung ist verzinkter Stahl für den Bau :Hunderttausende Tonnen verzinkter Baustahl werden jährlich produziert, um Konstruktionen wie Gebäudegerüste, Stadtmöbel, Feuerleitern, Leitern und Balkone herzustellen.

Verzinkter Stahl ist auch im Automobil üblich Industrie, wo es zu rostbeständigen Teilen verarbeitet werden kann, darunter der Großteil der „Rohkarosserie“ eines Autos:sein Skelett. Stoßstangen, Träger, Rahmen und Fahrgestelle können auch aus verzinktem Stahl hergestellt werden.

Rostschutz ist ein wünschenswertes Merkmal in der Telekommunikation , wo Telefonleitungen und Elektrokästen täglich den Elementen ausgesetzt sind. Die Verzinkung dient dazu, die Lebensdauer solcher Artikel zu erhöhen.

Fertigung mit verzinktem Metall

Verzinkte Materialien sind als verzinktes Blech weit verbreitet , geeignet für Blechbearbeitungsprozesse wie Biegen und Stanzen, oder als verzinkte Metallstäbe, -rohre und -stangen geeignet für Prozesse wie CNC-Bearbeitung.

Verzinkte Materialien lassen sich in der Regel leicht bearbeiten, da die Zinkbeschichtung weicher ist als der darunter liegende Stahl.

Verzinktes Metall kann auch geschweißt werden, aber Zink kann gefährliche Dämpfe abgeben, daher ist eine gute Belüftung unerlässlich. Lackieren ist auf verzinktem Stahl oder Eisen nicht besonders effektiv, es sei denn, das Material wurde Galvannealed.