Lektion 11.4BeschichtenKapitel 11 · Beschichten und Oberflächenbearbeitung

Feuerverzinken

In geschmolzenes Zink getauchter Stahl bildet eine haftende Zinkschicht

Das Feuerverzinken schützt Stahl vor Rost, indem er in ein Bad aus geschmolzenem Zink getaucht wird. Die matte graue, leicht schuppige Oberfläche auf Autobahn-Leitplanken, Strommasten und Weidetoren stammt von diesem Verfahren. Ein verzinktes Teil kann im Freien oft mehrere Jahrzehnte ohne Wartung halten.

Foto: Wertuose, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Feuerverzinken · die Beckenlinie, die Schichten der Beschichtung und der OpferschutzDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die Ausschnitte zeigen die Beschichtung aus der Nähe und warum ein Kratzer nicht rostet.

So funktioniert es

Entfetten. Der Stahl hängt an einem Kran und wird in ein heißes alkalisches Bad (einen starken seifigen Reiniger) getaucht, das Öl, Fett und Farbspuren entfernt.
Beizen. Ein verdünntes Säurebad, meist Salzsäure, löst Rost und Walzhaut (die dunkle Oxidhaut vom Walzen). Zink bindet nur an vollkommen sauberem Stahl.
Flussmittel und trocknen. Ein Tauchgang in ein Flussmittel (eine Salzlösung aus Zinkammoniumchlorid) hinterlässt einen dünnen Film, der neuen Rost verhindert und dem Zink hilft, den Stahl zu benetzen. Das Teil wird dann getrocknet.
In geschmolzenes Zink tauchen. Das Teil kommt für einige Minuten in einen Kessel mit Zink von etwa 450 °C. Eisen und Zink reagieren und bilden Schichten aus Zink-Eisen-Legierung, die mit der Stahloberfläche verbunden sind.
Herausheben und abtropfen lassen. Das Teil wird langsam herausgezogen, damit überschüssiges Zink abläuft. Eine Schicht aus fast reinem Zink bleibt über den Legierungsschichten.
Abkühlen und prüfen. Das Teil wird in Wasser abgeschreckt oder an Luft abgekühlt, dann auf Dicke und blanke Stellen geprüft, und Tropfnasen werden entfernt.

Dieselbe Idee läuft kontinuierlich in Stahlwerken: Blechcoils rollen durch ein Zinkbad ab, oft mit mehr als 100 m pro Minute. Dieses Blech wird zu Autokarosserien, Dächern und Gerätepaneelen.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Kohlenstoffstahl und niedriglegierter Stahl sowie Gusseisen; Zinkbad mit kleinen Zusätzen wie Aluminium
Typische Teile: Stahlträger, Leitplanken, Masten, Pfosten, Zäune, Verbindungselemente, Anhänger, Landmaschinen
Bauteilgröße: Von Schrauben bis zu mehrere Meter langen Trägern; die größten Kessel sind über 15 m lang
Präzision: Schicht meist 50–150 µm und ungleichmäßig; Gewinde und eng passende Bohrungen brauchen Reinigung oder Abdeckung
Oberfläche: Matt grau oder glänzend mit Kristallmuster (Zinkblume), mit dem Alter mattgrau werdend; Tropfnasen und raue Stellen sind häufig
Geeignete Losgröße: Einzelne Konstruktionen bis zu großen Serien; Verzinkereien rechnen nach dem Gewicht des Stahls ab
Werkzeug- und Maschinenkosten: Kein bauteilspezifisches Werkzeug; eine Verzinkerei kostet Millionen
Geschwindigkeit: Minuten im Zink; ein ganzer Chargenzyklus mit Reinigung dauert Stunden; kontinuierliche Bandanlagen laufen mit hoher Geschwindigkeit

Stärken und Grenzen

Stärken

Sehr lange Lebensdauer im Freien, oft mehrere Jahrzehnte ohne Pflege
Bedeckt jede Fläche, auch in Rohren und Ecken, in einem Tauchgang
Zähe, metallurgisch gebundene Schicht, die Stößen standhält
Zink schützt Kratzer und Schnittkanten, indem es zuerst korrodiert

Grenzen

Nur für Stahl und Eisen; wirkt industriell, sofern nicht lackiert
Bei etwa 450 °C können sich dünne Teile verziehen, und geschlossene Hohlräume müssen entlüftet werden, damit sie nicht platzen
Dicke, ungleichmäßige Schicht, daher schlecht für genaue Passungen und Gewinde
Schweißen oder Schneiden danach brennt Zink ab und setzt Dämpfe frei

Wo es eingesetzt wird

BauwesenStahlbau, Treppen, Balkone, Bewehrungsstahl
VerkehrsinfrastrukturAutobahn-Leitplanken, Schilderbrücken, Lichtmasten, Brücken
EnergieStrommasten, Umspannwerksgerüste, Montagegestelle für Solarmodule
LandwirtschaftTore, Zäune, Stallkonstruktionen, Tiergehege
AutomobilbauVerzinktes Stahlblech für Autokarosserien (Bandanlage), Anhänger
BeschlägeSchrauben, Muttern, Nägel, Ketten, Draht

So erkennen Sie es

Eine matt silbergraue oder glänzende Oberfläche, manchmal mit einem frostartigen Kristallmuster, der Zinkblume.
Kleine Tropfen, Läufer oder Zinkklumpen an Kanten und unteren Enden, wo das Zink abgelaufen ist.
In den Ecken von Rohren und geschlossenen Formen gebohrte Entlüftungs- und Ablauflöcher.
Bei älterem Stahl im Freien ein gleichmäßiges mattes Grau ohne Rost, selbst an Schnittkanten und Kratzern.

Im Vergleich mit

Galvanisieren11.5bringt ebenfalls Zink auf Stahl, aber mit Strom bei Raumtemperatur; viel dünner (meist 5–25 µm) und präziser, für Schrauben und Kleinteile.Pulverbeschichten11.2fügt Farbe hinzu; sie wird oft in einem „Duplex“-System auf die Verzinkung aufgebracht.Thermisches Spritzen11.10spritzt geschmolzenes Zink auf Konstruktionen, die zu groß zum Tauchen sind, etwa Brückenabschnitte.

Ansehen

Galvanizers Association · Die Verfahrensschritte, erklärt vom britischen Branchenverband

American Galvanizers Association · Wie die fertige Beschichtung aussieht und warum

Joseph Ash Galvanizing · Ein echter Tauchgang in geschmolzenes Zink und das Herausheben

Brooke Alden · Ein Anlagenrundgang an jedem Becken vorbei

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Feuerverzinken — Verfahrensschritte, Chargen- und Bandanlagen, Geschichte, mit Fotos
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Sauberer Stahl, bei etwa 450 °C in Zink getaucht, bildet eine Schicht, die mit seiner Oberfläche verbunden ist.
Zink schützt doppelt: als Barriere und indem es überall dort zuerst korrodiert, wo der Stahl freiliegt.
Es ist die langlebige Wahl für Stahl im Freien, aber die Schicht ist dick und nicht präzise.