6.1. Was ist Weißrost und wie kann es zur Weißrostbildung kommen?      <<< zurück

Zink erhält seine korrosionsverhütende Wirkung erst dadurch, dass es bei der Reaktion mit seiner Umgebung schützende, festhaftende Deckschichten ausbildet. Infolge des CO2-Gehaltes der Luft bilden sich somit basische Zinkkarbonate. Diese Deckschichten können sich aber nicht ausbilden, wenn die Zinkoberflächen mit einem Wasser (Regen, Nebel, Kondenswasser bzw. erhöhte Luftfeuchtigkeit) benetzt werden, welches keine oder nur sehr wenig mineralische Stoffe enthält, oder wenn der Luftzutritt und damit das Angebot an CO2 ungenügend ist. Weißrost ist ein weißer bis hellgrauer voluminöser Belag auf feuerverzinkten Überzügen.
 

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Weißer Rost kann zum Beispiel entstehen, wenn Schwitz- oder Regenwasser längere Zeit auf Zinkoberflächen einwirken kann. Mit Kondenswasser ist stets dann zu rechnen, wenn plötzliche Temperatur / Feuchte-Wechsel derart auftreten, dass das über Nacht ausgekühlte Verzinkungsgut am Morgen mit schneller aufgewärmter Luft in Berührung kommt. Das Auftreten von Weißrost ist kein Maßstab für die Güte der Feuerverzinkung und die Qualität des durch sie gewährten Korrosionsschutzes.
 

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Die Weißrostbildung kann vom Verzinker auch nicht beeinflusst werden. Durch leichte Weißrostbildung wird die normale Gebrauchsfähigkeit feuerverzinkten Stahls in der Regel nicht beeinträchtigt. Weißrost beeinträchtigt zwar das optische Bild einer Verzinkung, zu bedenken ist jedoch, dass sich der eventuell vorhandene silbrige Glanz einer frischen Feuerverzinkung aber ohnehin im Verlaufe einiger Monate verliert und sich schnell in einen hellen Grauton verwandelt. Sind die Bedingungen, die die Weißrostbildung ausgelöst haben, nicht mehr vorhanden, breitet er sich auch nicht weiter aus. Bei geringem Weißrostbefall ist daher eine Entfernung des dünnen weißlichen Belages nicht zwingend erforderlich; die Korrosionsprodukte lagern sich vielmehr in die sich langsam bildende Deckschicht ein. Ist jedoch eine zusätzliche Beschichtung vorgesehen, so muss auch der geringste Weißrostbelag unbedingt entfernt werden (z.B. abbürsten und mit reinem Wasser nachspülen), da andernfalls das Haftvermögen der Beschichtung erheblich beeinträchtigt wird.
 

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Als vorbeugende Maßnahmen zur Vermeidung der Entstehung von Weißrost auf feuerverzinkten Produkten sind zu nennen:
- 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

 

6.2. Zinküberzug und Trinkwasserberührung – Was ist zu bedenken?

Trinkwasser ist nach DIN 2000 das wichtigste Lebensmittel. Es kann nicht ersetzt werden. An trinkwasserbeanspruchte Bauteile werden deshalb aus hygienischen Gründen besonders hohe Anforderungen gestellt.

Wenn feuerverzinkte Werkstücke bestimmungsgemäß mit Trinkwasser in Berührung kommen sollen, ist der Verzinkungsbetrieb hierauf schriftlich hinzuweisen. Dem Verzinker ist der Verwendungszweck meist unbekannt.

Bei solchen Werkstücken sind in Anlehnung an die DIN EN 10240 Fehlstellen im Zinküberzug an der wasserbeaufschlagten Oberfläche nicht zulässig - auch nicht mit Ausbesserung. Außerdem müssen diese Oberflächen frei von Rückständen nichtmetallischer Art wie z.B. Zinkascheresten und Flussmittelrückständen sein.

Die chemische Zusammensetzung des Zinküberzuges muss den Anforderungen nach DIN EN ISO 10240 entsprechen. Da nur wenige Verzinkungsbetriebe diese Anforderungen erfüllen können und dieses betrieblich nicht kurzfristig umzustellen ist, muss diese Frage rechtzeitig geklärt und in die Planungen einbezogen werden.

 

6.3. Was ist bei Bauteilen mit Gelenken, Scharnieren, Bohrungen und Gewinden zu beachten?

Beim Feuerverzinken dieser Teile ist die aufzubringende Dicke des Zinküberzuges zu berücksichtigen, damit sie passfähig bleiben. Die Überzugsdicke liegt normalerweise in einem Bereich von 50 µm bis 100 µm - das entspricht 0,05 bis 0,1 mm - jedoch sind für Unebenheiten und Toleranzen Zuschläge zu machen. Im allgemeinen sollen bewegliche Teile wie Scharniere und Gelenke im unverzinkten Zustand ein Spiel von 1 mm haben. Will man ein Aufreiben nach dem Feuerverzinken vermeiden, so sind Nietlöcher 1 mm über Nietnennmaß, Schraubenlöcher 2 mm über Schaftdurchmesser auszuführen.

Schrauben und Muttern, Gelenke, Scharniere oder andere bewegliche Erzeugnisse sollten in Einzelteile zerlegt und voneinander getrennt feuerverzinkt werden. Dementsprechend sind sie auch in Einzelteilen der Feuerverzinkerei anzuliefern. Im anderen Falle füllt sich der Spalt mit flüssigem Zink, das nach dem Erstarren die Teile miteinander verklebt. Man kann sie später zwar wieder beweglich machen, indem man das Zink vorsichtig mit einer Gasflamme auf Schmelztemperatur erwärmt und dann die Teile solange in Bewegung hält, bis das Zink wieder erstarrt ist. Dieses Verfahren ist jedoch sehr mühsam.

Sollen Gewindeteile feuerverzinkt werden, ist darauf zu achten, dass die Gewinde frei von Eisen- und Metallspänen sind, wie sie zum Beispiel vom Gewindeschneiden herrühren können. Es empfiehlt sich, Muttern als Rohlinge zu verzinken und das Gewinde erst nach dem Feuerverzinken einzuschneiden.

Einschränkung der Zinkannahme
Es kann gelegentlich vorkommen, dass innerhalb einer feuerverzinkten Konstruktion einzelne Bereiche oder Teile, bedingt durch den Verwendungszweck, unverzinkt bleiben sollen. Das ist grundsätzlich möglich, erfordert jedoch zum Teil einen nicht unerheblichen Arbeits- und Zeitaufwand, der naturgemäß eine Kostensteigerung zur Folge hat. Man kann jedoch in vielen Fällen auch mit geringem Aufwand zum Ziel kommen. Dazu einige Beispiele:

Besitzt eine zu verzinkende Konstruktion ein relativ kleines Innengewinde, so kann eine Schraube leicht eingedreht (Achtung, Entstehung von Hohlkörpern!) und nach dem Feuerverzinken, nötigenfalls mit Hilfe einer weichen Flamme, wieder herausgedreht werden. Innengewinde lassen sich außerdem mit einem Holzpfropfen dichtsetzen, welcher im Zinkbad größtenteils verkohlt und später entfernt werden muss. Diese Methode hat den Nachteil, dass es durch das Verkohlen zu Fehlstellen bzw. zu verstärkten Verbrennungsrückständen an den angrenzenden Flächen kommen kann.

Soll ein Innengewinde lediglich aus Gründen der Passfähigkeit unverzinkt bleiben, so kann man es mit Übermaß entsprechend der Zinkschichtdicke herstellen, feuerverzinken und anschließend gängig schneiden.

Drehzapfen und ähnlich geformte Teile lassen sich oftmals durch strammes Umwickeln mit handelsüblichem oder hitzebeständigem Isolierband gegen die Zinkannahme schützen, welches jedoch nicht garantiert werden kann.

Sollen großflächige Bereiche zinkfrei bleiben, kommt praktisch nur das Auftragen spezieller Abdeckbeschichtungen infrage. Derartige Beschichtungen verhindern das Beizen der Oberfläche sowie die Reaktion mit dem Flussmittel; sie verkohlen beim Feuerverzinken.

 

6.4. Wie und mit was reagiert mein Bauteil beim Eintauchen in das Zinkbad?


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Ablauf der Eisen-Zink-Reaktion
Der Ablauf der Reaktionen zwischen Eisen und flüssigem Zink ist äußerst kompliziert. Während des Tauchvorganges im Zinkbad wird das Verzinkungsgut auf die Zinkbadtemperatur von 450°C erwärmt. Dabei bilden sich auf der Oberfläche durch wechselseitige Diffusion Eisen-Zink-Legierungsschichten. Beim Herausziehen der Teile aus dem Zinkbad überziehen sich diese Legierungsschichten üblicherweise noch mit einer Reinzinkschicht gemäß Badlegierung. Im Extremfall kann der gesamte Zinküberzug aus Eisen-Zink-Legierungsschichten bestehen. Eine wechselseitige Eisen-Zink-Diffusion setzt sich aber auch noch nach dem Erstarren des Überzuges fort. In Abhängigkeit von der Stahlzusammensetzung und dem Wärmeinhalt des Verzinkungsgutes kann auch die Reinzinkphase des Überzuges während des Auszieh- und Abkühlvorganges noch ganz oder teilweise in Legierungsphasen umgewandelt werden.

Einfluss des Silicium- und Phosphorgehaltes im Stahl
Die Phasengrenzreaktionen sind von den Einflussgrößen des Grundwerkstoffes und den Verzinkungsbedingungen abhängig. Die Eisen-Zink-Reaktion kann von einigen Stahlbegleitelementen, insbesondere Silicium, erheblich verstärkt werden. Dieses wurde hauptsächlich bei Gehalten von etwa 0,03 bis 0,12 % (Massenanteil) Silicium beobachtet (sogenannter Sandelin-Effekt) sowie bei Gehalten oberhalb von etwa 0,30 % (Massenanteil) Silicium. Höhere Phosporgehalte können, additiv zu den Siliciumgehalten, zur Verstärkung der Eisen-Zink-Reaktionen beitragen. Andere Stahl- und Gusseisen-Begleitelemente sind in ihrer Wirkung auf die Eisen-Zink-Reaktionen vernachlässigbar, wenn ihre Gehalte im Bereich der Normangaben liegen.

Die Verzinkerei hat nur begrenzte verfahrenstechnische Möglichkeiten, durch Variation von Badtemperatur und Tauchdauer die von der Werkstoffzusammensetzung her bedingte beschleunigte Eisen-Zink-Reaktion zu beeinflussen. Der Stahlbauer sollte deshalb Stähle verwenden, deren Silicium-Gehalt außerhalb der für die Eisen-Zink-Reaktion ungünstigen Bereiche liegt. Im Regelfall werden dies Silicium-Gehalte zwischen 0,12 und 0,30 % (Massenanteil) sein sowie Silicium-Gehalte unterhalb 0,03 % (Massenanteil), beispielsweise bei Al-beruhigte Stählen. In besonderen Fällen (z.B. Serienteile, umfangreiche Losgrößen) sollten sich die Beteiligten durch eine Probeverzinkung über eventuelle Verzinkungsschwierigkeiten unterrichten und die Werkstoffauswahl, die Konstruktion sowie die Verzinkungsbedingungen darauf abstellen.

 

6.5. Zinkanhäufungen und Zinkbärte infolge falsch angeordneter oder fehlender Bohrungen

Abtropfnasen und -fahnen
Die beim Feuerverzinken durchzuführenden Arbeitsvorgänge Beizen, Spülen, Fluxen und Verzinken sind Tauchvorgänge. Aus diesem Grunde müssen Hohlkörper (z.B. Rohrgeländer, Rohrsysteme, Behälter u. ä.) mit geeigneten Zu- und Ablauföffnungen versehen sein.

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Gegebenenfalls sind hierfür Bohrungen vorzusehen, die so anzuordnen sind, dass der freie Ein- und Auslauf von Säure, Wasser, Flussmittel und Zink gewährleistet ist und gleichzeitig Lufteinschlüsse unmöglich sind. Somit sind beim Entwerfen und Herstellen eines Gegenstandes, der feuerverzinkt werden soll, die Regeln zum konstruktiven Gestalten einzuhalten.

Beim Feuerverzinken werden Stahlteile in ein Bad aus schmelzflüssigem Zink getaucht. Wie jede andere Flüssigkeit auch, tropft das (über-)flüssige Zink ab. Es kann dabei vorkommen, dass sich das abfließende Zink an Kanten oder Graten ansammelt und unvollständig abtropft bzw. erstarrt und somit kleine Verdickungen oder Tropfnasen- fahnen bildet. Wenn diese Verdickungen nicht allzu groß geraten sind, stören sie kaum und sollten daher so verbleiben, wie sie sind. Wenn es aber darum geht, Stahlteile passgenau zusammenzufügen oder zu montieren, können sie Probleme bereiten.
 

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Bei falsch angebrachten Bohrungen besteht z.B. die Gefahr, dass Zink mit ausgeschöpft wird und innerhalb der Konstruktion erstarrt; bei zu kleinen Bohrungen kann es vorkommen, dass das Zink bereits beim Auslaufen erkaltet und damit zu sogenannten „Zinkbärten" führt.
Derartige Erscheinungen lassen sich auch bei sorgfältigster Arbeit der Verzinkerei nicht immer vermeiden, wenn Bauteile mit ungeeigneten Zu- und Ablauföffnungen versehen werden. Nacharbeiten können dann unter Umständen erhebliche Kosten verursachen bzw. es ist mit Qualitätseinbußen zu rechnen.

 

6.6. Sperrige Teile

Transport und Handling von Verzinkungsgut gehören automatisch zum Verfahrensablauf. Die Bäder in der Feuerverzinkerei haben eine begrenzte Größe. Abmessungen, Gewichte und die damit in Zusammenhang stehenden Sachverhalte sind entscheidende Parameter bei der erfolgreichen Vorbereitung eines Verzinkungsauftrages.

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Um das Feuerverzinken möglichst schnell und damit rationell und in guter Qualität durchführen zu können, sollten Stahlteile, die feuerverzinkt werden, nicht sperrig sein. Sperrige Teile können beim Transport Schwierigkeiten bereiten und unter Umständen beschädigt werden. Spätestens beim Feuerverzinken erfordern sie jedoch einen wesentlich höheren Arbeitsaufwand als nicht sperrige Teile. Da die Kosten beim Feuerverzinken unter anderem von der optimalen Traversenauslastung abhängig sind, verursachen ungünstige, sperrige Konstruktionen auch zwangsläufig hohe Kosten.

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Die Konstruktion sollte daher möglichst glatt und ebenflächig (zweidimensional) geplant sein, auch auf die Gefahr hin, dass dadurch der spätere Montage- oder Zusammenbauaufwand steigt. Derartige Stahlteile lassen sich einfacher und rationeller transportieren und ebenso kostengünstiger und qualitativ besser feuerverzinken.

Nicht jedes Bauteil welches von den Abmessungen her in die Zinkwanne passt, aber auf Grund seiner Sperrigkeit nicht feuerverzinkungsgerecht gehangen bzw. getaucht werden kann, ist von optimaler Qualität geprägt. Also: Sperrige Teile vermeiden; sie verteuern das Feuerverzinken und können die Verzinkungsqualität nachteilig beeinflussen!

 

6.7. Was ist bei der Feuerverzinkung von Gusswerkstoffen zu bedenken?


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Oft kommt es zu Fehlern oder zu Schäden im Zinküberzug an Gussteilen. Die Ursachen dafür sind:
Gussteile können auf der Oberfläche Oxide, Graphitreste, Formsandrückstände, Seigerungsstellen und andere "Problemzonen" aufweisen. Die übliche Vorbehandlung in der Feuerverzinkerei (Beizen in verdünnter Salzsäure) ist mitunter nicht in der Lage, alle diese Verunreinigungen zu beseitigen. Die in der Regel rauhere Oberfläche von Gussteilen kann dazu führen, dass auf ihnen dickere Zinküberzüge aufgebaut werden als dieses bei Stahlteilen mit einer glatten Oberfläche der Fall ist.
 

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Mischkonstruktionen, die sowohl aus Stahl als auch aus Gussteilen bestehen, sind nur eingeschränkt zum Feuerverzinken geeignet. Verhält sich Stahlguss beim Feuerverzinken weitgehend wie normaler Walzstahl, so muss bei anderen Gusswerkstoffen mit Schwierigkeiten gerechnet werden. Anderes Aussehen, eine andere Dicke des Zinküberzuges können ebenso die Folge sein wie teilweise unverzinkte Bereiche auf den Gussteilen.