2.1. Was sind streifenförmige Verdickungen und Vertiefungen?      <<< zurück


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Als streifenförmige Verdickungen und Vertiefungen bezeichnet man parallel zueinander angeordnete verdickte oder dünnere Stellen des Zinküberzuges unterschiedlicher Länge und Breite. Sie treten nur bei gezogenen Teilen auf und verlaufen stets in Ziehrichtung dieser Teile.

An gezogenen Profilen kommt es hin und wieder zu Fehlerscheinungen im Zinküberzug, die sich in streifenförmigen Verdickungen, manchmal in Form von Inseln, darstellen. Es wird vermutet, dass Phosphate aus den Ziehilfsmitteln hierfür ursächlich sind, die in die Oberfläche "eingebettet" oder oberflächlich reaktiv gebunden wurden und bei der verzinkungsüblichen Oberflächenvorbereitung nicht vollständig entfernt werden konnten.

Beizt man derartige Teile ab und verzinkt sie erneut, kann der Überzug einwandfrei sein. die Erscheinung kann sich aber auch wiederholen oder gar verstärken. Diese Zusammenhänge sind wissenschaftlich noch nicht geklärt, jedoch in Bearbeitung. An ein und demselben Teil kann es vorkommen, dass örtlich die Eisen-Zink-Legierungsphasen bis zur Oberfläche durchwachsen.

 

2.2. Zur Ursache von extrem dicken und ungleichmäßigen Schichten bei der Feuerverzinkung


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Bei der Feuerverzinkung von Profilen und Rohren, insbesondere dann, wenn diese aus kaltverformtem Stahl hergestellt werden, treten häufig stark ungleichmäßige und extrem dicke Zinkschichten auf. Infolge der unterschiedlichen Schichtdicke sind sie optisch besonders störend. Häufig sind diese Zinkschichten streifig ausgebildet. Die Haftfestigkeit ist gering. Die Stahlzusammensetzung spielt hier eine entscheidende Rolle: Sie liegt immer im Bereich des sogenannten "Sandelineffektes". Dieser Effekt, ein verstärktes Wachstum der Zinklegierungsschicht, tritt im Bereich von ca. 0,03 - 0,12 % Silicium sowie bei Gehalten oberhalb von etwa 0,30 % Silicium auf. Der Stahlbauer sollte deshalb Stähle verwenden, deren Si-Gehalt außer der für die Eisen-Zink-Reaktion ungünstigen Bereiche liegt. Im Regelfall werden dies Si-Gehalte zwischen etwa 0,12 und 0,30 % (Massenanteil) sein sowie Silicium-Gehalte unterhalb 0,03 % (Massenanteil). Bei Siliciumgehalten unter ca. 0,06 % erhöht Phosphor die Schichtdicke erheblich, selbst dann wenn der Stahl kein Silicium enthält.

Handelt es sich um Hohlprofile, sind diese ungleichmäßigen Schichten oft nur auf der Außenseite vorhanden. An Schweißnähten und Bearbeitungsstellen ist die Zinkschicht meistens relativ normal.

Derartige Verzinkungen führen häufig zu Reklamationen. Wird die Zinkschicht dann abgebeizt und das Teil nochmals verzinkt, erhält man manchmal eine gleichmäßige Zinkschicht, die dann extrem dick ist; oft führt die zweite Verzinkung aber auch erneut zu ungleichmäßigen Schichten. Selbst nach mehrmaligem Abbeizen erhält man keine Verbesserung. Nur in seltenen Einzelfällen kann man durch eine Wiederholung der Verzinkung den Fehler beseitigen und normal dicke und gleichmäßige Zinkschichten erzielen.

Maßnahmen zur Vermeidung der ungleichmäßigen Zinkschichten
Theoretisch sind zur Vermeidung der ungleichmäßigen Zinkschichten eine Reihe von Maßnahmen möglich, welche jedoch für die Verzinkerei zum Teil nicht oder nur mit großen Schwierigkeiten in der Praxis umzusetzen sind:
1. Einhaltung bestimmter Stahlzusammensetzungen
2. Strahlen der Stahloberfläche mit möglichst feinkörnigen Strahlmitteln

 

2.3. Verzinken von Schweißnähten – unterschiedliche Färbungen und Dicke der Zinkschicht

Eine oft gestellte Frage ist: Wie sind unterschiedliche Färbungen der Zinkschicht in einer Schweißverbindung zu werten, und was muss beim Schweißen von verzinkten Bauteilen beachtet werden?

Sollen geschweißte Konstruktionen aus Stahl feuerverzinkt werden, ist zu beachten, dass Grundwerkstoffe und Zusatzwerkstoffe aufeinander abgestimmt sein müssen. Unterschiede können im Verzinkungsbild zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Die Ursache liegt darin, dass die chemische Zusammensetzung des Stahls den Reaktionsablauf im Verzinkungsbad zwischen Eisen und Zink bestimmt. Es können sich unterschiedliche Schichtdicken und auch Unterschiede im Oberflächenbild ergeben.

Typisch sind derartige Unterschiede an Schweißnähten. Da die meisten Schweißzusatzstoffe aus Si-beruhigten Stählen bestehen, kann das Schweißgut wesentlich schneller mit der Zinkschmelze reagieren als die daneben befindliche unbeeinflusste Stahloberfläche. Der Zinküberzug auf dem Schweißgut, auch wenn die Naht plangeschliffen wurde, ist dann dicker als im Bereich daneben und oftmals grau gefärbt. Dies ist der häufigste Fall!! Es kann aber auch das Gegenteil auftreten, dass der Zinküberzug auf der Schweißnaht dünn und hellglänzend, daneben grau und dick ausfällt.

Die vorab genannten Vorgänge sind naturgesetzlich bedingt und können in der Praxis vom Verzinker kaum oder gar nicht beeinflusst werden. Es handelt sich bei der grauen Verzinkung um eine rein optische Erscheinung, die das gute Korrosionsverhalten bzw. die Qualität des Korrosionsschutzes in keiner Weise beeinträchtigt. Da die Feuerverzinkung in erster Linie als Korrosionsschutz und nicht als Dekor gedacht ist, wird in den meisten Fällen folglich die normale Gebrauchsfähigkeit grau gewordener Gegenstände nicht beeinträchtigt. Dies gilt um so mehr, weil auch bei Bauteilen mit blumiger Verzinkung der Glanz nach kurzer Gebrauchsdauer verschwindet.
Sollen geschweißte Konstruktionen aus Stahl feuerverzinkt werden, ist zu beachten, dass Grundwerkstoffe und Zusatzwerkstoffe aufeinander abgestimmt sein müssen.



2.4. Unterschiedliches Aussehen der Feuerverzinkung: blumig glänzend - blumenlos mattgrau


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Oft kommt es vor, dass ein verzinktes Bauteil teils ein blumig glänzendes, teils ein blumenlos mattgraues Aussehen aufweist. Ist ein Werkstück aus unterschiedlichen Stahlsorten hergestellt worden, können die Zinkschichtdicke oder das Aussehen der Zinküberzüge auf diesen trotz identischer Verzinkungsbedingungen verschiedenartig ausfallen. Häufigstes Beispiel ist hierbei, dass Geländer nach dem Verzinken einen hellglänzenden, blumigen Zinküberzug aufweisen, nur vereinzelt befinden sich dunkelgraue Stäbe zwischen den hellen. Dies ist augenfällig und führt leicht zu einer Reklamation.

Die Ursache ist jedoch der Griff ins falsche Stahllager-Regal bei der Geländerherstellung und kein Fehler beim Verzinken. Die Stähle haben eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung und verhalten sich beim Verzinken entsprechend unterschiedlich. Während des Verzinkungsprozesses bildet sich eine Eisen-Zink-Legierungsschicht. Beim Herausziehen der Teile aus dem Zinkbad überziehen sich diese Legierungsschichten mit einer Reinzinkschicht. Dadurch entsteht normalerweise ein glänzender Überzug mit ausgeprägtem Zinkblumenmuster. Die Bildung der Eisen-Zink-Legierungsschichten kann allerdings mit sehr unterschiedlicher Geschwindigkeit ablaufen. Von entscheidender Bedeutung ist hierbei die chemische Zusammensetzung des Stahls. So kann es bei reaktionsfreudigen Stählen vorkommen, dass die Wechselwirkung Eisen-Zink besonders stark abläuft und der Zinküberzug somit blumenlos und mattgrau aussieht.

Typisch sind derartige Unterschiede auch an Schweißnähten. Da die meisten Schweißzusatzstoffe aus Si-beruhigten Stählen bestehen, kann das Schweißgut wesentlich schneller mit der Zinkschmelze reagieren als die daneben befindliche unbeeinflusste Stahloberfläche. Der Zinküberzug auf dem Schweißgut, auch wenn die Naht plangeschliffen wurde, ist dann dicker als im Bereich daneben und oftmals grau gefärbt. Dies ist der häufigste Fall! Es kann aber auch das Gegenteil auftreten, dass der Zinküberzug auf der Schweißnaht dünn und hellglänzend, daneben grau und dick ausfällt.

Auch an Brennschnitten können Abweichungen vom Erscheinungsbild auf den übrigen Flächen desselben Teiles auftreten. Zum Beispiel können die Walzflächen graue bzw. graufleckige Zinküberzüge aufweisen, während sie an den Brennschnitten hellglänzend und gleichzeitig deutlich dünner ausfallen können.

Die vorab genannten Vorgänge sind naturgesetzlich bedingt und können in der Praxis vom Verzinker kaum oder gar nicht beeinflusst werden. Es handelt sich bei der grauen Verzinkung um eine rein optische Erscheinung, die das gute Korrosionsverhalten bzw. die Qualität des Korrosionsschutzes in keiner Weise beeinträchtigt. Da die Feuerverzinkung in erster Linie als Korrosionsschutz und nicht als Dekor gedacht ist, wird in den meisten Fällen folglich die normale Gebrauchsfähigkeit grau gewordener Gegenstände nicht beeinträchtigt. Dies gilt um so mehr, weil auch bei Bauteilen mit blumiger Verzinkung der Glanz nach kurzer Gebrauchsdauer verschwindet.

 

2.5. Braune Verfärbungen auf Zinküberzügen

Gelegentlich werden auf der Oberfläche feuerverzinkter Konstruktionen deutliche braune Verfärbungen beobachtet, die folgende Ursachen haben können:

1. Fremdrost
Fremdrost sind rostbraune Verfärbungen oder Ablagerungen aus Eisenhydroxiden fremder Herkunft auf Zinküberzügen. Rost, der auf ungeschützten Eisen- oder Stahlteilen entsteht, kann durch Regen oder andere Feuchtigkeit abgewaschen werden und auf diese Weise auf benachbarte Zinküberzüge gelangen. Rostbraune Verfärbungen oder Ablagerungen auf dem Zinküberzug entstehen, wenn unverzinkte Stahlteile (z.B. Nägel, Schrauben, Drahtreste, Bohr- und Schleifspäne und dergleichen in oder auf der feuerverzinkten Konstruktion liegen. Dieses täuscht häufig eine Korrosion vor. Unter den Ablagerungen ist der Zinküberzug jedoch in der Regel kaum oder gar nicht korrodiert.

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Besonders unangenehm kann Fremdrost werden, wenn glühende Schleifspäne (durch z.B. Montagearbeiten auf der Baustelle) auf die Zinkoberfläche geschleudert werden. Sie können sich mitunter regelrecht in die Zinkschicht einschmelzen und lassen sich mit Sicherheit nicht vollständig entfernen. Es entstehen somit Braunfärbungen. In vielen Fällen vermutet der Kunde dann fälschlicherweise eine fehlerhafte Verzinkung.

2. Austretende Beiz- und Flussmittelreste
Austretende Beiz- und Flussmittelreste sind Ablauffahnen von Resten von Beiz- und Flussmitteln, die von Hohlräumen, Spalten oder Poren im Verzinkungsgut (z.B. Endkrater und Poren bei unsachgemäß ausgeführten Schweißnähten, bedingt auch bei Doppelungen) ausgehen.

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In engen Hohlräumen, Spalten und Poren des Verzinkungsgutes können beim Verzinken geringe Restmengen von Beiz- und Flussmitteln eingeschlossen werden, da diese beim Verzinken aus diese engen Hohlräumen nur schlecht abkochen. Nach dem Verzinken greifen diese sauer reagierenden Stoffe den Zinküberzug von der Innenseite her an und treten durch feine Poren im Überzug aus. Dabei entstehen die für austretende Beiz- und Flussmittelreste typischen Ablauffahnen. Die wirkungsvollsten Maßnahmen gegen diese Erscheinungen sind eine feuerverzinkungsgerechte Konstruktion und eine sorgfältige Ausführung der Schweißnähte.

3. Braunfärbung
Während des Verzinkungsprozesses bildet sich eine Eisen-Zink-Legierungsschicht, in deren weiteren Verlauf sich darüber eine Reinzinkschicht aufbaut. Liegen nur aus Eisen-Zink-Legierungsphasen (werkstoffbedingt) bestehende Zinküberzüge vor oder erreicht der atmosphärische korrosionsbedingte Reinzinkabtrag diese Phasen, werden eisenhaltige Korrosionsprodukte in die Deckschicht eingebaut. Diese sind braun gefärbt und haben schon bei sehr geringen Eisengehalten eine intensive Farbwirkung. Der Korrosionsschutz des Grundwerkstoffs ist damit langfristig nicht beeinträchtigt.



2.6. Pickel in der Zinkoberfläche

Als Pickel bezeichnet man kleine Erhebungen, die punktförmig aus der Oberfläche des Zinküberzuges herausragen. Sie können einzeln oder gehäuft auftreten.

Bei der Beurteilung muss man unterscheiden zwischen:

a) Pickel resultierend aus der Oberflächenbeschaffenheit des Verzinkungsgutes
b) Pickel resultierend als Ablagerung von im Zinkbad schwimmmenden festen Bestandteilen

zu a): Hierbei handelt es sich um Pickel, die durch die Oberflächenbeschaffenheit des Grundmaterials verursacht werden.
 

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Bei der Herstellung von Stahlprofilen kann es zu Walzfehlern (wie z.B. Schalen, Schuppen, Schalenstreifen und Überfaltungen) an der Oberfläche von Stahlprofilen kommen. Diese Oberflächenfehler sind mit dem bloßen Auge kaum wahrzunehmen. Während des Verzinkungsvorganges dringt jedoch flüssiges Zink unter derartige Überfaltungen und durch die dann einsetzende Bildung von Eisen-Zink-Legierungsschichten werden die Ränder einer solchen Überfaltung angehoben und dadurch deutlich sichtbar. Auf der feuerverzinkten Oberfläche erscheinen derartige Fehler dann als Pickel.
 

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Außerdem können Pickel an Kratzern der Stahloberfläche entstehen, wenn die Zinkschmelze mit den verkratzten Stellen besonders stark reagiert; bei Stählen mit geringen Siliciumgehalten kann ferner eine örtlich verstärkte Bildung aufgelockerter Legierungsschichten ebenfalls eine Pickelbildung bewirken.

zu b): In aluminium-legierten Zinkschmelzen entstehen Eisen-Aluminium-Verbindungen. Da diese Verbindungen eine geringere Dichte als die Zinkschmelze haben, steigen diese zur Badoberfläche auf und sammeln sich dort an.
 

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Beim Eintauchen des Verzinkungsgutes in die Zinkschmelze wird gleichzeitig gelöstes Eisen eingebracht. Es bilden sich somit feinkristalline Eisen-Zink-Legierungen, sogenannter Hartzink. Dieser Hartzink bildet sich ebenfalls infolge gelösten Eisens vom Kesselwerkstoff. Beim Herausziehen des Verzinkungsgutes aus der Zinkschmelze betten sich diese Hartzinkkristalle dann in den Zinküberzug ein.

Eine Unterteilung der Pickel nach ihrer Entstehungsursache ist in der Regel nur durch eine metallographische Untersuchung möglich. Eine Abarbeitung dieser, auf der gesamten Oberfläche vorhandenen Pickel sind eindeutig technische Grenzen gesetzt, weil die Gefahr der Unterschreitung der Mindestschichtdicke besteht. Eine Bearbeitung erfolgt, in dem die Spitzen abgestumpft werden. Eine durch die Pickelbildung bedingte optische Veränderung der Zinkoberfläche ist harmlos und hat keinen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit. Der normale Gebrauchswert feuerverzinkter Erzeugnisse wird durch diese Erscheinung in der Regel nicht beeinträchtigt.