4.1. Vermeidung von Problemen vor Auftragsvergabe von zusätzlichen Beschichtungen auf Zinküberzügen      <<< zurück

Zur Vermeidung von Fehlerscheinungen beim Beschichten und Unstimmigkeiten zwischen Auftraggeber und dem Beschichter werden nachstehend Zusammenhänge aufgezeigt, die der Auftraggeber wissen sollte, bevor er einen Auftrag über das Beschichten von feuerverzinkten Teilen erteilt.

Für eine anschließende Beschichtung sind glatte fehlerfreie Zinküberzüge Grundvoraussetzung. Der Auftraggeber beeinflusst die Verzinkungsqualität entscheidend durch die Präzision seiner Vorarbeit. Nachstehende Besonderheiten sind deshalb unbedingt zu beachten.

Die Feuerverzinkerei muss Kenntnis haben von
- der vorgesehenen Beschichtung nach dem Feuerverzinken
- den Sichtflächen der Beschichtung (nur hier erfolgt eine Feinverputzung)
- dem vorgesehenen Oberflächenvorbereitungsverfahren (z.B. Sweepen)

Was hat der Stahlbauer zu beachten?
1. Einsatz von geeigneten Werkstoffen
2. feuerverzinkungsgerechte Gestaltung der konstruktiven Bauteile
3. beschichtungsgerechte Gestaltung der konstruktiven Bauteile

zu 1:
Bei nicht verzinkungsgerechten Stählen können folgende Erscheinungen auftreten:
- Erhöhte Schichtdicken (rauh, teils streifenförmig mit einer verminderten Haftung und der damit verbundenen erhöhten Gefahr von Abplatzungen, z.B. beim Sweepen).
- Es kann zur Ausbildung einer Eisen – Zink – Legierungsschicht kommen, welche mit größter Wahrscheinlichkeit ausgasen wird.

Empfehlung: Verzinkungsgerechte Stähle verwenden, deren Silicium-Gehalt außerhalb der für die Eisen-Zink- Reaktion ungünstigen Bereiche liegt. Siehe Info:
- „Unterschiedliches Aussehen der Feuerverzinkung: blumig glänzend – blumenlos mattgrau"
- „Zur Ursache von extrem dicken und ungleichmäßigen Schichten bei der Feuerverzinkung"
- „Probleme bei der Beschichtung von feuerverzinktem Stahl- Blasenbildung - Abgasung"

zu 2:
Die Tauchzeit wird im wesentlichen durch die Masse des Werkstücks und der Konstruktion bestimmt. Dieses kann zu erhöhten Schichtdicken des Zinküberzuges führen. Analoge Erscheinungen wie in Punkt 1 genannt, können auftreten.

Empfehlung: Konstruktion so gestalten, dass eine schnellstmögliche Tauchung erfolgen kann (Ausklinkungen; Entlüftungsbohrungen; Zinkein- auslauföffnungen maximal gestalten). Siehe Info:
- „Grundregeln für das feuerverzinkungsgerechte Konstruieren"

zu 3:
Zusätzlich zu den konstruktiven Bauteilausführungen für die Feuerverzinkung sind konstruktive Forderungen der Beschichtungsausführung zu beachten. Angaben dazu erfolgen in der DIN EN ISO 12944.

Werden höhere dekorative Anforderungen an die beschichtete Oberfläche gestellt, so ist zu beachten:
- Unebenheiten in der Oberfläche des Grundwerkstoffes, z.B. Überwalzungen, Schweißnähte, Zunder- und Rostnarben, Schleifspuren, Riefen, bleiben nach dem Feuerverzinken erkennbar bzw. werden dadurch erst sichtbar.
- Die Anwendung von Grundwerkstoffen mit ungeeigneter oder kritischer Zusammensetzung Silicium- und Phosphorgehalt beachten) für die Feuerverzinkung kann zu deutlich sichtbaren Oberflächenunebenheiten auf den Flächen oder an den Brennschnittkanten führen.
- Weißrostbildung ist zu vermeiden (trocken lagern bzw. transportieren). Ansonsten kann es beim Pulvern zu Haftverbundstörungen bzw. Oberflächenstörungen in der Pulverlack-Oberfläche in Form von Blasen, Kratern und Poren kommen (Ausgasung).

Durch entsprechende geeignete Werkstoffauswahl und ggf. durch die Durchführung einer Probeverzinkung sind Oberflächenfehler zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
 

4.2. Probleme bei der Beschichtung von feuerverzinktem Stahl - Blasenbildung - Abgasung

Bei der Beschichtung von feuerverzinktem Stahl treten immer wieder Probleme auf, die Anlass zu einer Reklamation geben, jedoch nicht im Verantwortungsbereich der Feuerverzinkerei zu suchen sind.

1. Qualitätsprobleme durch Weißrost
Bereits nach relativ kurzer Einwirkung von Luftsauerstoff, Wasser (Kondenswasser) sowie Luftverunreinigungen wird die Zinkoberfläche unansehnlich, d.h. es bildet sich ein weißlich-grauer Korrosionsbelag und die Oberfläche wird stumpf, wodurch sich Fette, Öle und Verunreinigungen leicht ansetzen können. Dieses wird als Weißrost bezeichnet. Für eine nachfolgende Beschichtung ist Weißrost unbedingt zu entfernen.

In vielen Fällen ist der Haftverbund von Beschichtungen auf feuerverzinkten Stahloberflächen ungenügend. Hauptursache dafür ist das Vorhandensein von Weißrost auf der verzinkten Stahloberfläche. Bei der Pulverbeschichtung kommt erschwerend die Tatsache hinzu, dass nicht entfernter Weißrost beim Einbrennen des Pulverlackes sich thermisch zersetzt, wodurch Wasser, CO2 und SO2 entstehen kann. Diese Spaltprodukte verhindern eine gleichmäßige Vernetzung der Pulverlackschicht. Die Folge sind Oberflächenstörungen in der vernetzten Pulverlack –Oberfläche in Form von Blasen, Kratern und Poren.

2. Qualitätsprobleme durch Verwendung nicht verzinkungsgerechter Stähle
Während des Eintauchens der metallisch reinen Stahlteile in das schmelzflüssige Zink bei etwa 450°C bildet sich auf der Stahloberfläche eine mehrschichtige Eisen-Zink-Legierung. Diese Legierungsschicht wird beim Herausziehen der Stahlteile mit einer Schicht reinen Zinks überdeckt.

Die Ausbildung dieser verschiedenen Legierungsphasen wird stark durch den Silciumgehalt des Stahles beeinflusst. Bei einem Si-reichen Stahl bildet sich die Zinkschicht besonders stark aus, die porig–harte Zeta–Schicht ist sehr dick und reicht teilweise bis zur Oberfläche. Die Reinzinkschicht (Eta–Schicht) fehlt dann meistens, wodurch dieser Zink-Eisen–Legierungsaufbau mit größter Wahrscheinlichkeit ausgasen wird. Bei Temperatureinwirkung, bedingt durch den Pulverlack–Aushärtungsprozess, entweichen diese Gase aus dem Zink–Eisen–Legierungsgefüge und verursachen Pulverlack– Oberflächenstörungen. Besonders starke Ausgasungserscheinungen treten bei der Verwendung von Stählen mit einem Si-Gehalt zwischen 0,03 und 0,12 % auf. Bei Stählen mit niedrigen Si-Gehalten hat der Phoshorgehalt eine wesentliche Beeinflussung auf Ausgasungserscheinungen.

Vorbeugende Maßnahmen:
- Einsatz von verzinkungsgerechten Stählen durch den Konstrukteur oder Metallbauer
- die Feuerverzinkerei muss Kenntnis von einer anschließenden Beschichtung haben
- zur Vermeidung von Weißrostbildung: für eine gute Belüftung sorgen
- Teile so lagern und transportieren, dass Regenwasser gut ablaufen und abtrocknen kann
- Taupunktunterschreitungen (und damit die Bildung von Kondenswasser) vermeiden


4.3. Sweepen - Was ist das und was muss man dabei beachten?

In zunehmendem Umfang werden feuerverzinkte Konstruktionen und Bauteile zusätzlich beschichtet. Die Kombination eines metallischen Überzuges mit einer Beschichtung wird als Duplex System bezeichnet. Vor der zusätzlichen Beschichtung muss eine Oberflächenreinigung erfolgen.

Diese Oberflächenreinigung erfolgt u. a. durch möglichst leichtes Strahlen der Zinkoberfläche unter Verwendung eines nichtmetallischen, kantigen Strahlmittels. Mit der Reinigung erfolgt gleichzeitig eine Aufrauhung und Aktivierung der Oberfläche. Das Sweepen ist das sicherste Oberflächenvorbereitungsverfahren und grundsätzlich generell anwendbar.

Nach DIN EN ISO 1461 (Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge) [Stückverzinken] wird das Sweepen als höhere mechanische Beanspruchung eingestuft, sodass höhere Anforderungen an die Haftung des Zinküberzuges und damit an die Ausführung der Feuerverzinkung gestellt werden.

Zur Sicherung einer möglichst niedrigen mechanischen Belastung mit hohem Effekt der Oberflächenreinigung sind folgende Ausführungsparameter erforderlich:
- Strahldruck = 0,4 Mpa
- Auftreffwinkel des Strahlmittels ca. 45 °
- Abstand der Düse von der Oberfläche 0,5 bis 0,8 m
- Strahlmittel im Korngrößenbereich von 0,2 bis 0,5 mm
- überwiegend angewendete Strahlmittel Kupferhüttenschlacke (MCU) oder Schmelzkammerschlacke (MSK) nach DIN 8201, Teil 9.

Bei der Ausführung ist zu beachten:
- Mit den genannten Ausführungsparametern erfolgt ein Zinkabtrag von 10 bis 15 µm. Die Schichtdicke des Zinküberzuges muss deshalb über den erforderlichen Schichtdickenvorgaben der DIN EN ISO 1461 liegen, damit nach dem Sweepen die Toleranzgrenzen noch eingehalten werden.
- Zinkabplatzungen beim Sweepen sind zu vermeiden. Nicht vermeidbare Zinkabplatzungen sind wie Verzinkungsfehler nach DIN EN ISO 1461 auszubesseren durch Spritzverzinkung oder Beschichtung mit geeigneten Zinkstaubgrundbeschichtungsstoffen. Zu beachten ist, dass vorliegende, mit Beschichtungen ausgebesserte Fehlverzinkungen durch das Sweepen freigelegt werden und erneut ausgebessert werden müssen. Die Summe von Fehlverzinkungen und unvermeidbaren Zinkabplatzungen sollte die zulässige Größenordnung nach DIN EN ISO 1461 nicht überschreiten.
- Vor der Beschichtung ist der Strahlstaub von der Oberfläche zu entfernen.
- Die Beschichtung sollte unmittelbar nach dem Sweepen, spätestens innnerhalb von 20 Stunden, erfolgen. Eine Zwischenbewitterung (Freibewitterung) ist auszuschließen.
- Um das Haftvermögen des Zinküberzuges am Stahluntergrund nicht zu überfordern, kann darüber hinaus ein gegenüber schwarzem Stahl vergrößerter Strahlabstand sinnvoll sein. Erfahrung ist hierbei vonnöten.