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(1)
Eingehauster Verzinkungskessel
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(2)
Normen liefern die Grundlagen für die Arbeit in der Feuerverzinkerei
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Mindest-Zinkauflage nach DIN 50976. Bei den Materialdicken 1mm, 3mm und 6mm gelten jeweils die
höheren Werte
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Arbeitsblätter Feuerverzinken
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1.2
Verfahrensparameter
1. Voraussetzungen
Diskontinuierliches Feuerverzinken - das Stückverzinken - ist das Aufbringen eines Zinküberzuges auf Stahl oder Gußteile durch Eintauchen der vorbereiteten Werkstücke in geschmolzenes Zink. Unabdingbare Voraussetzung für ein einwandfreies Verzinkungsergebnis sind u.a. folgende Parameter:
- Feuerverzinkungsgerechte Konstruktion und Fertigung
- Berücksichtigung der maximalen Abmessungen
- Einhaltung der maximalen Transportgewichte
- Auswahl geeigneter Werkstoffe
- Berücksichtigung des Oberflächenzustandes
Zur Erfüllung dieser Voraussetzungen muß auch der Auftraggeber seinen Beitrag leisten. So ist von ihm zum Beispiel darauf zu achten, daß die Konstruktion feuerverzinkungsgerecht konstruiert und gefertigt wird. Ebenfalls dürfen auf den Oberflächen der zu verzinkenden Teile keine "artfremden" Verunreinigungen vorhanden sein. Darunter versteht man Reste von Farbbeschichtungen, Rückstände von Schweißschlacken, Signierungen, Fertigungshilfsmitteln usw. Die zum Feuerverzinken angelieferten Stahlteile sollten auch möglichst frei von Ölen und Fetten sein. Bei den maximalen Abmessungen der zu verzinkenden Teile sind die Maße der zur Verfügung stehenden Verzinkungsbäder zu berücksichtigen, ebenso die maximalen Stückgewichte einzelner Bauteile, die durch die Leistungsfähigkeit der Hebezeuge und Fahrzeuge eingeschränkt.
2. Verfahrensschritte
Die meisten Feuerverzinkungsunternehmen in der Bundesrepublik Deutschland sind Service-Betriebe, die als Lohnverzinkereien im Auftrage ihrer Kunden arbeiten und somit fremdes Gut gegen Entgelt vor Korrosion schützen. Die nachstehend beschriebenen Verfahrensschritte sind beispielhaft erläutert. Nach den jeweiligen betrieblichen Gegebenheiten können geringfügige Abweichungen auftreten (Abb. 2). Bei Anlagen zum Feuerverzinken von Kleinteilen können teilweise erhebliche Änderungen des Verfahrensablaufs auftreten.
Nach der Anlieferung der zu verzinkenden Teile in der Feuerverzinkerei und einer notwendigen Eingangsprüfung werden die Werkstücke zunächst zu Chargen möglichst gleichartiger oder ähnlicher Bauteile zusammengestellt, damit ein wirtschaftliches Verzinken möglich ist.
Entfetten/Spülen
Teile, die Rückstände von Fetten und Ölen aufweisen, können in einem Entfettungsbad oder auf andere geeignete Weise gereinigt werden. Als Entfettungsmittel kommen üblicherweise wäßrige alkalische oder saure Entfettungsmittel zur Anwendung. Anschließend erfolgt ein kurzes Eintauchen in ein Wasserbad, um das Verschleppen von Entfettungsmitteln mit dem Verzinkungsgut zu vermeiden.
Beizen
Der nächste Schritt ist eine Beizbehandlung zur Entfernung von arteigenen Verunreinigungen (z. B. Rost und Zunder) von der Stahloberfläche. Das Beizen erfolgt üblicherweise in verdünnter Salzsäure. Die Dauer des Beizvorgangs richtet sich nach dem Verrostungsgrad des Verzinkungsgutes und der Arbeitskonzentration der Beize. Die Beizbäder werden im Regelfall bei Raumtemperatur betrieben.
Spülen
Nach dem Beizen erfolgt ein erneuter Spülvorgang in einem Wasserbad, um die Möglichkeit, daß Säure- und Salzreste mit dem Verzinkungsgut verschleppt werden, zu minimieren.
Fluxen
Dem Spülbad schließt sich ein Flußmittelbad an. Aufgabe des Flußmittels ist es, eine letzte, intensive Feinreinigung der Stahloberfläche vorzunehmen. Ähnlich wie z. B. bei Lötverbindungen, bei denen in der Regel auch Flußmittel eingesetzt werden, erhöht das Flußmittel auch die Benetzungsfähigkeit zwischen der Stahloberfläche und dem schmelzflüssigen Zink. Das Flußmittel besteht meistens aus einer wäßrigen Lösung von Chloriden, am häufigsten einer Mischung aus Zink- und Ammoniumchlorid.
Werkstoff- und produktabhängig können Flußmittel auf unterschiedliche Weise aufgetragen werden. So ist es zum Beispiel möglich, das Flußmittel auch direkt flüssig oder in Pulverform auf die Werkstoffoberfläche zu sprühen oder das Verzinkungsgut durch eine aufgeschäumte, auf dem Zinkbad schwimmende Flußmitteldecke hindurch in die Schmelze einzutauchen.
Trocknen
In den meisten Fällen folgt dann eine Trockenstation, in welcher der Flußmittelfilm mittels Wärme aufgetrocknet wird. Zur Erwärmung von Entfettungsbädern und Trockenöfen wird in vielen Feuerverzinkereien die Abwärme aus der Beheizung des Verzinkungskessels mitgenutzt.
Feuerverzinken
Nach der Flußmittelbehandlung bzw. dem Trocknen wird das Verzinkungsgut in die flüssige Zinkschmelze getaucht. Zink hat eine Schmelztemperatur von ca. 419 °C; die Betriebstemperatur eines Verzinkungsbades liegt in den meisten Betrieben zwischen 440ƒ bis 460 °C; in besonderen Fällen auch bei mehr als 530 °C (Hochtemperaturverzinkung). Der Zinkgehalt der Schmelze liegt gemäß DIN EN ISO 1461 bei mindestens 98%.
Beim Verzinkungsvorgang bildet sich als Folge einer wechselseitigen Diffusion des flüssigen Zinks mit der Stahloberfläche auf dem Stahlteil ein Überzug verschiedenartig zusammengesetzter Eisen-Zink-Legierungsschichten. Beim Herausziehen der feuerverzinkten Gegenstände bleibt auf der obersten Legierungsschicht noch eine - auch als Reinzinkschicht bezeichnete - Schicht aus Zink haften, die in ihrer Zusammensetzung der Zinkschmelze entspricht. Nach dem Eintauchen des Verzinkungsgutes in das geschmolzene Zink verbleiben die Teile im Zinkbad, bis sie dessen Temperatur angenommen haben. Nachdem das Flußmittel nun "abgekocht" ist, wird die Oberfläche des Zinkbades von Oxiden und Flußmittelresten gereinigt: bevor dann das Verzinkungsgut wieder aus der Zinkschmelze herausgezogen wird (Abb. 3).
Kühlen, Kontrollieren
Die nun noch sehr heißen feuerverzinkten Stahlteile kühlen entweder an der Luft oder in einem Wasserbad ab. In einem letzten Schritt wird dann das fertig verzinkte Material gewogen, da im Regelfall das verzinkte Gewicht die Basis für die Preisermittlung des Unternehmens bildet. Vor der Auslieferung wird die Güte der Feuerverzinkung kontrolliert. Bei Bedarf erfolgt dann noch ein Verputzen der Teile, d.h. es werden, falls nötig. Zinkspitzen und Unsauberkeiten auf dem Zinküberzug beseitigt. Eventuell noch vorhandene Reste von Zinkasche und Flußmitteln werden entfernt.
3. Ergebnis
Ein wesentliches Kriterium für die Güte einer Feuerverzinkung ist die Dicke des Zinküberzuges: sie wird in um gemessen (l µm = l/l 000 mm), seltener als flächenbezogene Masse in g/m2 angegeben. In DIN EN ISO 1461 "Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken)" sind die Mindestwerte der geforderten Überzugsdicken angegeben, wie sie je nach Materialdicke beim Stückverzinken zu liefern sind (Abb. 4). Etwaige Fehlstellen im Zinküberzug sind norm- und fachgerecht, vorzugsweise durch Thermisches Spritzen oder durch geeignete Zinkstaubbeschichtungsstoffe auszubessern. Werden insbesondere an das Aussehen und die Dicke von Zinküberzügen oder an ihr Haftvermögen besondere Anforderungen gestellt, so sind hierüber zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer Vereinbarungen zu treffen.
4. Verfahrensvarianten
Anlagen zum Stückverzinken sind zum Feuerverzinken von Serienprodukten in einigen Bereichen automatisiert worden. Teil- oder vollautomatische Verzinkungsanlagen gibt es für die Verzinkung von Rohren bzw. Stahlprofilen, sowie für Kleinteile (Schrauben, Muttern, Drahtstifte usw.).
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