Korrosionsschutzmaßnahmen gehören zum Alltag jedes Handwerkers oder Unternehmens, das mit Stahl arbeitet. Ohne Schutzbarriere würde jedes Eisenmetall früher oder später der natürlichen Oxidation zum Opfer fallen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, doch die Feuerverzinkung hat sich in der Praxis am meisten bewährt – sie ist effektiv und technologisch einfach umsetzbar.
Man sieht sie überall um sich herum. An Geländern, Treppen, Tragkonstruktionen von Wohn- und öffentlichen Gebäuden, Zäunen sowie Verkehrsmitteln. Die silberfarbene Beschichtung mit einer Struktur wie aus der Feder eines kreativen Künstlers ist seit Jahrhunderten ein fester Bestandteil von Industrieprodukten und Architektur.
Der Ablauf der Verzinkung ist entscheidend für die Qualität des Ergebnisses
Die Oberflächenbehandlung durch Verzinkung erfolgt in einem spezialisierten Betrieb – einer Feuerverzinkerei. Der gesamte technologische Prozess besteht aus mehreren notwendigen und aufeinanderfolgenden Schritten:
- Eine gründliche Vorbereitung des Materials ist Voraussetzung für ein hochwertiges Ergebnis. Das Bauteil oder die Konstruktion muss vollständig von jeglichem Fett befreit werden, da dieses die Verbindung des Zinks mit der Oberfläche verhindern würde. Aus demselben Grund folgt anschließend das Beizen – also das Entfernen von Rost, Verschmutzungen sowie alten Farb- und Lackschichten. Dabei nutzt man in der Regel die Fähigkeit starker Säuren, unerwünschte Schichten effektiv aufzulösen.
- Danach wird der Stahl in das Flussmittelbad getaucht. Dieses verhindert bei der Feuerverzinkung im geschmolzenen Bad die Bildung von Oxiden, die sonst eine resistente Barriere bilden und den direkten Kontakt zwischen dem behandelten Bauteil und dem Zink verhindern würden. In der Praxis unterscheidet man zwei Arten des Auftragens des Flussmittels – Trockenverzinkung und Nassverzinkung:
- Das Verfahren der Trockenverzinkung erfordert ein separates Becken mit Flussmittel. Die zu verzinkende Konstruktion wird darin eingetaucht und anschließend in einem Trockenofen getrocknet.
- Bei der Nassverzinkung wird ein Becken verwendet, dessen Oberfläche aus Flussmittel besteht und das für das Eintauchen in das Zinkbad genutzt wird. Anschließend wird der Stahl in den zweiten Teil mit freier Oberfläche überführt.
- Die eigentliche Verzinkung erfolgt durch vollständiges Eintauchen in ein Bad aus geschmolzenem Zink mit einer Temperatur von über 440 °C und das Verbleiben darin für die notwendige Dauer. Diese richtet sich nach dem konkreten technologischen Verfahren entsprechend der Materialstärke, Form und Art der Konstruktion. Das langsame Herausziehen aus dem Bad kann beginnen, sobald sich Zinkasche auf der Oberfläche zeigt.
- Die abschließende Reinigung erfolgt in zwei Phasen – zunächst wird die verzinkte Konstruktion im Ofen von größeren Rückständen des Prozesses, Tropfen und sogenannten Zinkfahnen befreit. Nach dem Abkühlen folgt eine sorgfältige Endkontrolle, bei der überschüssiges Material entfernt und mögliche Mängel erkannt werden.
Die Vorteile dieses Ansatzes zum Korrosionsschutz sind zahlreich und in der Praxis über viele Jahre hinweg bewährt:
- Niedrige Kosten des eigentlichen Prozesses sowie der benötigten Anlagen
- Günstiger Preis auch im Vergleich zur Herstellung aus hochwertigen Materialien (Edelstahl)
- Lebensdauer verzinkter Produkte von mehreren Jahrzehnten
- Wartungsfreiheit der Produkte nach der Verzinkung
- Einfacher und klar definierter Ablauf und damit minimale Fehlerquote
- Hohe mechanische Widerstandsfähigkeit der Oberflächenbehandlung
- Möglichkeit der Anwendung auch bei formkomplexen Produkten ohne Qualitätsverlust
- Ästhetischer Wert, der häufig in Architektur und Design genutzt wird
Metallbeschichtung und Feuerverzinkung. Was bedeutet das eigentlich?
Die Idee, Oberflächen durch Metallbeschichtung vor Feuchtigkeit zu schützen, ist relativ jung – das Patent von Stanislas Sorel stammt erst aus der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Zunächst handelte es sich um galvanische Beschichtung, die auf der gegenseitigen magnetischen Wirkung unterschiedlich geladener Teilchen in einer Lösung basiert. Eine der eingetauchten Elektroden war dabei eine Art „Spender“ des Metalls und die andere dessen „Empfänger“. Dieses Prinzip funktioniert zwar, ist jedoch für industrielle Anwendungen nur schwer nutzbar.
Das Hindernis liegt vor allem im hohen Material- und Energieaufwand des Prozesses. Daher findet man galvanische Metallbeschichtung eher bei kleineren Gegenständen, beispielsweise chirurgischen Instrumenten oder Verbindungsmaterialien.
Die Feuerverzinkung wird dagegen auch bei großen Konstruktionen häufig eingesetzt. Sie bietet enorme Vorteile und ist bis heute ein unübertroffener Schutz von Stahl vor Korrosion. Das Prinzip des Korrosionsschutzes basiert darauf, dass nach dem Eintauchen des Bauteils in ein Bad aus geschmolzenem Zink und dem anschließenden Herausziehen eine undurchlässige dünne Schicht des silberfarbenen Metalls auf der Oberfläche haftet. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der galvanischen Verzinkung (auch elektrolytische Verzinkung genannt) um eine völlig andere Technologie mit anderen Eigenschaften des Endprodukts.
- Aus dem Vergleich geht eindeutig hervor, dass die Feuerverzinkung eine hervorragende Oberflächenbehandlung für den Außenbereich ist, während galvanisches Zink eher eine ästhetische Funktion erfüllt und weniger als Korrosionsschutz dient.
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Eine gute Metallverarbeitung und Verzinkerei erkennt man an der technologischen Disziplin
Neben den notwendigen Voraussetzungen für die Oberflächenbehandlung durch Verzinkung in Form der erforderlichen Ausstattung und Anlagen ist auch Disziplin in der Produktion entscheidend für die Qualität des Ergebnisses. Wichtig sind die richtige Konstruktion und deren Vorbereitung – also die Schaffung geeigneter Einlauf-, Auslauf- und Entlüftungsöffnungen. Dies gilt nicht nur für geschlossene Profile, sondern auch für Bauteile ohne Hohlräume.
Für die Konstruktion sollten Materialien mit gleicher oder ähnlicher Stärke verwendet werden. Zudem muss die Ausdehnung durch die thermische Belastung im heißen Bad berücksichtigt und geeignete Verstärkungen gegen Verformungen eingesetzt werden. Bohrungen für Schrauben sollten um 2 mm größer ausgeführt werden, eventuelle Gewinde erst nach dem Verzinken geschnitten werden. Nach der abschließenden Endkontrolle sollte die Verzinkerei somit ein fertiges Produkt mit perfekter Oberfläche, optimalem Schutz und hochwertiger Ästhetik verlassen.
Rost als Motor der Entwicklung des Korrosionsschutzes
Bereits unsere Vorfahren versuchten seit vielen Jahrtausenden, Oberflächen von Eisenprodukten mit einer Schutzschicht zu versehen. Schnell erkannten sie, dass ihre Waffen, Werkzeuge und Alltagsgegenstände bei Feuchtigkeit nicht nur von orangefarbenem Rost bedeckt wurden, sondern bei längerer Einwirkung ihre Eigenschaften vollständig verloren. Zunächst führte dies zu logischen Versuchen, Eisen durch andere korrosionsbeständige Metalle und deren Legierungen zu ersetzen. Doch die Kombination aus Festigkeit, Flexibilität, Widerstandsfähigkeit und gleichzeitig guter Bearbeitbarkeit ließ sich nicht so einfach ersetzen.
Die Erkenntnis, dass Eisen und später Stahl vor dem Kontakt mit Feuchtigkeit – einschließlich Luftfeuchtigkeit – geschützt werden müssen, führte zur Anwendung der ersten Schutzbeschichtungen. Anfangs genügte das Einölen, später wurden einfache Beschichtungen mit zähflüssigen Stoffen verwendet, die gut hafteten. Mit der Entwicklung der chemischen Industrie kamen schließlich Farben und Lacke auf, die über viele Jahre hinweg den üblichen Korrosionsschutz darstellten. Die Feuerverzinkung brachte den Schutz von Stahl jedoch auf ein völlig neues Niveau.
Der sogenannte Verzinkungsschutz hat vielfältige Einsatzmöglichkeiten: von verzinkten Drahtzäunen (Lebensdauer 20–40 Jahre) und Dachblechen über verschiedene Konstruktionen (Treppen, Geländer, Regalsysteme) bis hin zu Spenglereielementen. Und falls Ihnen die typische silberfarbene Oberfläche nicht gefällt oder nicht zum Gesamtdesign passt, sollten Sie bedenken, dass frische, glänzende und noch nicht oxidierte verzinkte Bleche eine gewisse Zeit unbehandelt bleiben müssen, damit die Grundfarbe optimal haftet. Anschließend sollte eine speziell für diesen Oberflächentyp geeignete Farbe gewählt werden.
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