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Arbeitsblätter Feuerverzinken
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2.1
Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit des Grundwerkstoffes
1. Allgemeines
Für den Ablauf und das Ergebnis des Feuerverzinkungsprozesses sind die chemische Zusammensetzung (siehe Arbeitsblatt 2.2) und die Oberflächenbeschaffenheit des Grundwerkstoffes von entscheidender Bedeutung. Sie beeinflussen die Dicke, die Struktur und die Qualität des Zinküberzuges. Ebenso wie bei der feuerverzinkungsgerechten Konstruktion und Fertigung gehört es auch hier zu den Aufgaben des Auftraggebers, durch eine sorgfältige Vorbereitung der Stahlteile zu einem optimalen Verzinkungsergebnis beizutragen.
Eine metallisch blanke Stahloberfläche ist die Grundvoraussetzung für das Feuerverzinken. Jede Stahloberfläche ist jedoch aufgrund ihrer chemischen Beschaffenheit, ihrer Herstellung, ihrer Bearbeitung oder ihrer vorausgegangenen Beanspruchung mit artfremden oder arteigenen Schichten bedeckt.
Zu den artfremden Schichten gehören unter anderem Öle, Fette, Metallseifen, Staub, alte Korrosionsschutz-Beschichtungen, Rückstände von Fertigungshilfsmitteln usw. Zu den arteigenen Schichten gehören Rost und Zunder, die durch Oxidation der Stahloberfläche entstehen. Im Rahmen der Vorbehandlung des Verzinkungsgutes in der Feuerverzinkerei werden die arteigenen Schichten auf der Stahloberfläche durch das Beizen in verdünnter Salzsäure problemlos und vollständig entfernt; nicht so problemlos ist das bei den meisten artfremden Schichten möglich, die von der Beizsäure nur schwer oder überhaupt nicht gelöst werden.
2. Entfernung von artfremden Schichten
Öle und Fette
Zu den artfremden Schichten gehören Öle und Fette. Zwar verfügen viele Feuerverzinkungsunternehmen heute über Entfettungsbäder, trotzdem sollte der Hersteller der Stahlteile sich bemühen, Öl und Fett von der Oberfläche des zu verzinkenden Gutes fernzuhalten oder darauf achten, daß leicht emulgierbare Öle und Fette zur Anwendung kommen. Verbleiben Öle und Fette auf der Stahloberfläche, können Verzinkungsfehler (unverzinkte Stellen) entstehen.
Schweißschlacken und Schweißhilfsmittel
Beim Schweißen mit umhüllten Elektroden entstehen glasartige Schweißschlacken auf der Schweißnaht. Auch derartige Schichten müssen vom Anlieferer entfernt werden, da sie sonst Fehlstellen im Zinküberzug unmittelbar auf der Schweißnaht entstehen lassen können (Abb. I). Beim Schweißen unter Schutzgas entsteht zwar keine ausgeprägte Schlackenschicht, je nach Schweißverfahren und Arbeitsparameter können jedoch auf den Schweißnähten kleine bräunliche, glasartige Rückstände verbleiben. Es handelt sich dabei um Schlacken, die überwiegend aus Mangansilikaten bestehen und im Extremfall ebenfalls Fehlstellen verursachen können, wie es auch bei den üblichen Schweißschlacken der Fall ist.
Ein besonderes Problem ist, daß diese Mangansilikat-Rückstände, die mitunter nur stecknadelkopf groß sind, kaum auffallen und zudem sehr hartnäckig haften. Es kann unter Umständen erforderlich werden, die Schweißnähte nachträglich mit einem Druckluftnadelgerät zu bearbeiten, oder leicht zu überschleifen oder zu überstrahlen.
Zu den problematischen Schweißhilfsmitteln gehören Schweißsprays, die dafür sorgen sollen, daß Schweißspritzer, die vor allen Dingen beim Schweißen unter Schutzgas leicht entstehen, nicht auf der Werkstückoberfläche festbrennen. Der Schweißbereich wird vor der Schweißung eingesprüht, der sehr dünne Film sorgt dann dafür, daß Schweißspritzer keine Verbindung zum Grundwerkstoff bekommen.
Derartige Schweißsprays sind für das bloße Auge kaum sichtbar, sie verursachen jedoch ebenfalls Fehlstellen im Zinküberzug am Rand der Schweißnaht. Falls derartige Schweißsprays benutzt werden, sollten nur fett- und silikonfreie Sprays verwendet werden und zudem nur äußerst sparsam; am besten ist es, auf derartige Sprays völlig zu verzichten.
Strahlen, Strahlmittelrückstände
Stahlbaukonstruktionen werden mitunter nach der Fertigung gestrahlt. Werden derartige gestrahlte Konstruktionen feuerverzinkt, so muß darauf geachtet werden, daß zuvor Strahlmittelrückstände auch aus den Ecken und Winkeln einer Konstruktion vollständig entfernt, gegebenenfalls abgesaugt werden, da auch sie den Verzinkungsvorgang stören und Fehlstellen im Zinküberzug verursachen können.
Farbe, alte Beschichtungen, Signierungen
Stahlteile sind zur besseren Identifikation mitunter mit Farbkennzeichnungen signiert. Ebenso kommt es vor, daß alte Stahlteile verwendet werden, die bereits eine oder mehrere Korrosionsschutzbeschichtungen aufweisen. Auch hier ist eine konsequente Entfernung derartiger Alt-Rückstände durch Strahlen, Schleifen oder in Einzelfällen auch durch Abbrennen oder durch spezielle Farbabbeizer unbedingt erforderlich. Unterbleibt diese Maßnahme, können auch hierdurch unverzinkte Stellen im Zinküberzug entstehen (Abb. 2).
In zunehmendem Maße werden heute historische Tore, Gitter und Zäune im Rahmen von Restaurierungsarbeiten aufgearbeitet und vor dem Wiedereinbau durch Feuerverzinken vor Korrosion geschützt. In solchen Fällen ist eine besonders sorgfältige Entfernung der alten Beschichtungen, auch in Ecken und Winkeln, erforderlich. Besondere Problembereiche sind hierbei geklammerte Bunde oder ähnliche Verbindungen, in denen die alte Farbe aus Spalten nur schwer entfernt werden kann. Sorgfältiges Arbeiten ist hierbei erforderlich und zahlt sich aus.
3. Oberflächenrauheit
Die Stahlzusammensetzung beeinflußt entscheidend die Dicke, den Aufbau und die Struktur des Zinküberzuges. Vielfach wird jedoch nicht bedacht, daß auch die Oberflächenrauheit Auswirkungen auf die Dicke des Zinküberzuges hat.
Oberflächen mit einer sehr großen Rauhtiefe, zum Beispiel Stahlteile, die mit einem sehr scharfkantigen Strahlmittel gestrahlt wurden, bilden in der Regel dickere Zinküberzüge als üblich aus, da die rauhe Struktur der Oberfläche einen größeren Anteil der flüssigen Zinkschmelze beim Herausziehen der Stahlteile aus dem Zinkbad mitschleppt. Auch die Verwendung von alten (rostnarbigen) Teilen zusammen mit neuen Teilen kann nach dem Feuerverzinken noch deutlich sichtbare Unterschiede im Aussehen des Zinküberzuges bewirken, da das schmelzflüssige Zink die sehr rauhe Struktur eines alten, rostnarbigen Stahlteils nur unzureichend einebnet (Abb. 3).
Extrem glatte Stahloberflächen (zum Beispiel bei blank gezogenen, geschliffenen oder polierten Oberflächen) können unter Umständen zu dickeren Zinküberzügen führen, da sie das Wachstum sehr dicker Eisen-Zink-Legierungskristalle (sog. Zeta-Schichten) fördern, die für den Aufbau dicker Zinküberzüge verantwortlich sind.
Unebenheiten der Stahloberfläche (Kratzer, Riefen usw.) können dazu führen, daß an diesen Stellen der Zinküberzug stärker mit dem Grundwerkstoff reagiert und sich dadurch die Auffälligkeit dieser Bereiche nach dem Feuerverzinken erhöht.
4. Werkstoffe
Die Verwendung unterschiedlicher Stahlwerkstoffe kann aufgrund der Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung und damit aufgrund der unterschiedlichen Eisen-Zink-Reaktion zu einem unterschiedlichen Erscheinungsbild der Feuerverzinkung auch innerhalb eines Bauteils führen. Gleiches gilt auch, wenn innerhalb einer Stahlkonstruktion aus normalem Baustahl einzelne Elemente aus Guß, nichtrostendem Stahl oder aus anderen Metallen mit verarbeitet wurden. Unter Umständen kann bei derartigen Werkstoffen der Zinküberzug fehlerhaft sein, oder überhaupt kein Zink anlegieren. In solchen Fällen ist stets eine vorherige Abstimmung mit der Feuerverzinkerei erforderlich.
5. Schalen, Schuppen, Überfaltungen
Bei der Herstellung von Stahlprofilen kann es in seltenen Fällen 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 Überlappungen und durch die dann einsetzende Bildung von Eisen-Zink-Legierungsschichten werden die Ränder einer solchen Überlappung angehoben und dadurch deutlich sichtbar (Abb. 3). Auf der feuerverzinkten Oberfläche erscheinen derartige Fehler dann als Pickel (Abb. 4).
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