Was macht kaltgewalzten Stahlblech korrosionsbeständig?

Wie der Verzinkungsprozess eine dauerhafte Zinkbeschichtung auf Stahlspule erzeugt

Feuerverzinken: Eintauchen, metallurgische Bindung und gleichmäßige Bildung der Zinkschicht

Wenn Stahlband eine Feuerverzinkung durchläuft, wird es korrosionsbeständig, nachdem es in geschmolzenes Zink bei etwa 450 Grad Celsius getaucht wurde. Hier geschieht etwas anderes, als nur eine Lackschicht oder Ähnliches aufzutragen. Stattdessen bilden sich unterhalb einer im Grunde reinen Zinkschicht spezielle intermetallische Schichten aus Zink und Eisen. Die chemische Reaktion erzeugt ein einzigartiges Kristallmuster, das tatsächlich auf atomarer Ebene mit dem Stahl verbunden ist. Aufgrund dieser starken Verbindung bleibt die Beschichtung auch dann haften, wenn das Metall gebogen, gestanzt oder extremen Temperaturen ausgesetzt wird, ohne abzublättern, wie es bei herkömmlichen Beschichtungen der Fall sein könnte.

Zu den wichtigsten Schritten gehören die Säurereinigung zur Entfernung von Zunder und Oxiden, die Aufbringung von Flussmittel zum Verhindern vorzeitiger Oxidation, das kontrollierte Eintauchen für vollständige Abdeckung sowie das Abschrecken mit Luft oder Wasser, um die Beschichtung zu verfestigen. Im Gegensatz zu Lack- oder Polymerbeschichtungen gewährleistet diese atomar verankerte Integration eine lückenlose Durchgängigkeit über Kanten, Löcher und komplexe Geometrien.

Wesentliche Prozessparameter, die Dicke und Haftung der Beschichtung bei der Produktion von feuerverzinktem Stahlband beeinflussen

Die Beschichtungsleistung hängt von der präzisen Steuerung dreier voneinander abhängiger Variablen ab:

1. Eintauchdauer : Längere Eintauchzeiten fördern das Wachstum der Zink-Eisen-Legierung, können jedoch die Duktilität beeinträchtigen, wenn sie zu lang sind; die optimale Zeit gewährleistet ein ausgewogenes metallurgisches Gefüge bei gleichzeitig ausreichender Flexibilität des Endprodukts.
2. Ziehgeschwindigkeit : Regelt den Zinkabfluss und die Dickenuniformität – zu hohe Geschwindigkeiten führen zu dünnen Stellen; zu geringe Geschwindigkeiten verursachen ungleichmäßige Ablagerungen und Tropfenbildung.
3. Kühlrate : Das Abschrecken mit Wasser fixiert eine feinkörnige Mikrostruktur für erhöhte Härte; die Luftkühlung ermöglicht eine langsamere Kristallisation, wodurch die Umformbarkeit für Tiefziehanwendungen verbessert wird.

Die Aufrechterhaltung der Badtemperatur innerhalb von ±5 °C ist entscheidend für eine gleichmäßige Bildung der Legierungsschicht und ein vorhersagbares Beschichtungsgewicht. Industriestandardgemäße Prüfungen bestätigen die endgültige Beschichtungsmasse – typischerweise 50–300 g/m² –, die an die jeweiligen Anwendungsanforderungen angepasst ist, wie beispielsweise Außenbereich, innenarchitektonische Verwendung oder tragende Konstruktionen.

Barriere-Schutz: Wie die Zinkbeschichtung feuerverzinkte Stahlcoils vor korrosiven Einflüssen schützt

Physikalische Trennung des Stahlgrundmaterials von Feuchtigkeit, Sauerstoff und Salzen

Zinkbeschichtungen bilden eine feste Barriere, die Stahl von Dingen wie Feuchtigkeit, Sauerstoff, CO2 und Chlorid-Ionen fernhält. Sie funktionieren so gut, weil sie sich auf Metallebene verbinden und jede Ecke und Schlucht bedecken, einschließlich der schwierigen scharfen Kanten und winzigen Oberflächenunregelmäßigkeiten, wo Korrosion beginnen könnte. Das bedeutet, daß es keine kleinen Lücken gibt, in denen chemische Reaktionen beginnen können. Vor allem an Orten mit viel Feuchtigkeit oder in Küstennähe verhindert diese Art von Schutz, dass Eisen durch eine sogenannte anodische Auflösung zerfällt, was im Grunde Rost verursacht. Die gute Nachricht ist, dass dieser Schutz sofort wirkt, ohne dass eine spezielle Aktivierung erforderlich ist.

Zinkcarbonatpatina: natürliche Passivierung, die die langfristige Barriereleistung verbessert

Wenn Zink im Laufe der Zeit Luft ausgesetzt ist, passiviert es natürlich. Das Metall reagiert mit Kohlendioxid und Feuchtigkeit aus der Atmosphäre, um eine stabile, wasserdichte Schicht aus Zinkcarbonat-Patin zu erzeugen, die die chemische Formel Zn5 ((CO3) 2 ((OH) 6 hat. Was als nächstes passiert, ist ziemlich interessant. Diese Schutzschicht reduziert die Korrosionsrate um etwa die Hälfte im Vergleich zu neuen verzinkten Oberflächen. Und hier ist noch etwas Cooles daran: Die Patina kann kleine Kratzer selbstständig reparieren, wenn sich mehr Carbonat auf beschädigten Stellen anhält. Für Gebäude in typischen städtischen oder ländlichen Umgebungen bietet diese Kombination aus Grundmaterialschutz und der sich entwickelnden Patina eine solide Abwehr vor Witterungsbelastungen für viele Jahre, ohne dass Wartungsarbeiten erforderlich sind. Die meisten Menschen sind überrascht, wie lange diese Beschichtungen dauern, viel länger als man nur anhand der ursprünglichen Beschichtungsdicke erwarten könnte.

Kathodischer Schutz: Die Selbstheilungskraft von Zink in einer galvanisierten Stahlspule

Elektrochemische Prinzipien: Zink als Anodenschützende Stahlkatode

Der elektrochemische Vorteil von Zink ist der Grund, warum galvanisierte Beschichtungen so lange halten. Zink hat ein Standard-Elektrodenpotential von etwa -0,76 Volt, während Stahl bei etwa +0,44 Volt liegt. Wegen dieses Unterschieds fungiert Zink als sogenannte Opferanode, wenn Feuchtigkeit und Verunreinigungen eine Elektrolytzelle erzeugen. Wenn die Schutzschicht irgendwie beschädigt wird, etwa durch Schneide, Kratzer oder Schweißpunkte, dann verwandelt sich der nackte Stahl in eine Kathode, während der nahe gelegene Zink stattdessen korrodiert. Dieser natürliche elektrische Prozess verhindert, dass das Eisen rostet, was die Strukturen intakt hält, auch wenn Teile der Beschichtung fehlen. Untersuchungen, die in Fachzeitschriften veröffentlicht wurden, zeigen, dass diese Eigenschaften galvanisiertes Stahl zwischen zwei und fünfmal länger halten können als herkömmliches Stahl, das ähnlichen Wetterbedingungen ausgesetzt ist.

Real-World-Resilienz: Korrosionsbeständigkeit an Schnittkanten, Kratzern und Schweißzonen

Der Kathodenschutz hat diese erstaunliche Fähigkeit, sich selbst zu heilen, wenn Schaden auftritt. Wenn sich auf Metalloberflächen Schnitte oder Kratzer befinden, beginnt der nahegelegene Zink natürlich zu korrodieren und bildet eine Schutzschicht aus Zinkcarbonat, die diese Defekte tatsächlich versiegelt. Dieser Prozess erzeugt auch einen kleinen elektrischen Strom, der dazu beiträgt, die weitere Ausbreitung der Korrosion zu verhindern. Auch beim Schweißen passiert etwas Besonderes. Die meisten normalen Beschichtungen werden durch die starke Hitze zerstört, aber die Zinkschicht schafft es, sich in den von der Schweißhitze betroffenen Bereich zu bewegen, sodass nach der Arbeit keine zusätzliche Beschichtung erforderlich ist. Die Industrie hat in vielen Jahren Tests durchgeführt, bei denen die Korrosionsrate an beschädigten Stellen im Durchschnitt unter einem halben Millimeter pro Jahr gemessen wurde. Diese Ergebnisse belegen, wie effektiv diese Kombination aus Barriere-Schutz und Opferhandlungen ist, besonders wenn die Bedingungen hart sind und Wartung nicht immer möglich ist.