Wie lange ist verzinkter Stahl bei Schwerlastanwendungen rostbeständig?
Sie legen Materialien für raue Umgebungsbedingungen fest und befürchten, dass die von Ihnen bestellten Stahlkomponenten bereits nach wenigen Jahren Rost ansetzen? Ein vorzeitiger Korrosionsschaden kann verheerende Folgen für den Ruf Ihres Produkts und Ihr Geschäftsergebnis haben.
Die Lebensdauer von verzinktem Stahl lässt sich nicht einfach anhand einer Zahl bestimmen. Sie hängt von der Dicke der Zinkbeschichtung und den rauen Umgebungsbedingungen ab. Eine hochbelastbare feuerverzinkte Beschichtung kann in milden ländlichen Umgebungen über 70 Jahre halten, in aggressiven Küsten- oder Industriegebieten kann diese Lebensdauer jedoch auf 5–10 Jahre sinken.
Ich habe dies aus erster Hand erlebt, sowohl als Einkäufer in den USA als auch heute, wo ich Prime Metals . Kunden verlangen oft eine einfache Garantie für die Lebensdauer eines Teils. Die eigentliche technische Antwort ist kein Datum im Kalender; sie liegt im wissenschaftlichen Verständnis, wie Zink Stahl schützt und welche realen Faktoren diesen Schutz beeinträchtigen. Wir erklären es Ihnen, damit Sie eine fundierte Entscheidung treffen können.
Was ist Verzinken und warum schützt es Stahl?
Denken Sie, dass Verzinken nur eine einfache Schicht grauer Farbe auf Stahl ist? Das ist ein häufiger Fehler, der dazu führt, dass die Leistungsfähigkeit des Verzinkens unterschätzt wird und man für eine schwierige Aufgabe das falsche Material wählt.
Beim Verzinken wird eine Zinkschicht auf eine Stahloberfläche aufgebracht. Diese Zinkbeschichtung schützt den darunterliegenden Stahl auf drei verschiedene Arten: als physikalische Barriere, als Opferanode ( kathodischer Schutz ) und durch die Bildung einer widerstandsfähigen, nicht reaktiven Patina im Laufe der Zeit.
Die physische Barriere
Im Grunde dichtet die Zinkbeschichtung den Stahl von der Atmosphäre ab. Sie bildet einen robusten, haftenden Schutzschild, der verhindert, dass Sauerstoff und Feuchtigkeit – die Hauptbestandteile von Rost (Eisenoxid) – jemals an die Oberfläche des Stahls gelangen. Dies ist die erste und einfachste Verteidigungslinie.
Der Opferschutz
Hier ist die Verzinkung der Lackierung deutlich überlegen. Zink ist elektrochemisch aktiver als Eisen. Das bedeutet, dass bei Kratzern oder Beschädigungen der Beschichtung zuerst das umgebende Zink korrodiert und sich selbst opfert, um den freiliegenden Stahl zu schützen. Dieser „kathodische Schutz“, wie er in Quellen wie Wikipedia zum Thema Galvanisierung , ist ein starker, aktiver Schutz, der auch dann noch wirkt, wenn die Barriere durchbrochen ist.
Die schützende Patina
Mit der Zeit reagiert die Zinkbeschichtung mit der Umgebung und bildet eine dünne, harte und stabile Schicht aus Zinkcarbonat. Diese Schicht, die sogenannte Patina, ist sehr dicht und lässt sich nur schwer abwaschen. Sie verlangsamt die Korrosionsrate des Zinks drastisch, wirkt als sekundäre Barriere und verlängert die Lebensdauer des Schutzes erheblich.
Wie wird die Dicke der Zinkbeschichtung gemessen und was bedeuten die Codes?
Sind Sie durch Begriffe wie „G90“ oder „G60“ auf einem Materialdatenblatt verwirrt? Die Wahl des falschen Codes kann dazu führen, dass Sie ein Teil erhalten, das nur die Hälfte der erwarteten Schutzlebensdauer aufweist.
Die Dicke einer verzinkten Beschichtung wird üblicherweise anhand ihres Flächengewichts angegeben. Dabei werden Codes verwendet, die in Normen wie ASTM A653 . Eine „G90“-Beschichtung bedeutet, dass pro Quadratfuß Stahloberfläche insgesamt 0,90 Unzen Zink vorhanden sind. Dies entspricht einer dickeren und haltbareren Beschichtung als bei G60 oder G30.
G-Codes verstehen
Für vorverzinkte Bleche ist das G-Code-System Standard. Die Zahl bezieht sich auf das Gesamtgewicht des Zinks auf beiden Seiten des Blechs. Das bedeutet, dass eine dickere Beschichtung eine höhere G-Nummer und eine längere Lebensdauer hat.
| Bezeichnung | Gesamtzink (oz/ft²) | Ungefähre Dicke (mils pro Seite) | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| G30 | 0.30 | 0.26 | Verwendung im Innenbereich, Geräte, minimales Korrosionsrisiko. |
| G60 | 0.60 | 0.51 | Leichte Verwendung im Freien, Dacheindeckung, einige Verwendungen im Baugewerbe. |
| G90 | 0.90 | 0.76 | Standard für den Außenbereich, gute Korrosionsbeständigkeit. |
| G185 | 1.85 | 1.57 | Durchlässe, Umgebungen mit sehr hoher Korrosion. |
Dicke der Feuerverzinkung
Bei Teilen, die nachträglich verzinkt werden (nachträglich verzinkt), wie z. B. unseren kundenspezifischen Gussteilen oder Schweißkonstruktionen, ist die Schichtdicke deutlich höher. Dieses Verfahren, das durch Normen wie ASTM A123 , legt Mindestschichtdicken basierend auf der Stahldicke fest. Dies führt oft zu Beschichtungen, die drei- bis fünfmal dicker sind als ein G90-Blech und so eine maximale Lebensdauer gewährleisten.
So überprüfen wir die Beschichtungsqualität
Wir vertrauen nicht auf Treu und Glauben. Im Rahmen unseres ISO 9001-zertifizierten Prozesses überprüfen wir die Schichtdicke mit kalibrierten Magnetmessgeräten. Für kritische Projekte können wir auch Laboranalysen und Salzsprühtestberichte bereitstellen, um die Leistung der Beschichtung und die Einhaltung der von Ihnen geforderten Spezifikationen zu zertifizieren.
Welche Umweltfaktoren greifen verzinkten Stahl am stärksten an?
Gehen Sie davon aus, dass ein Teil, das in Arizona 50 Jahre hält, auch an der Golfküste 50 Jahre hält? Dies ist eine gefährliche und kostspielige Annahme, die zu vorzeitigen Ausfällen vor Ort führen kann.
Die Lebensdauer von verzinktem Stahl wird durch Feuchtigkeit, Salz (Chloride) und industrielle Schadstoffe (Schwefelverbindungen) am schnellsten beeinträchtigt. Die Kombination dieser Faktoren führt in Küsten-, Meeres- oder Schwerindustriegebieten zu den korrosivsten Umgebungen.
Ländliche/trockene Umgebungen
In Gebieten mit geringen Niederschlägen, geringer Luftfeuchtigkeit und ohne industrielle oder maritime Einflüsse korrodiert die Zinkbeschichtung extrem langsam. Die schützende Patina bleibt stabil, und bei einer dicken Beschichtung sind Lebensdauern von 70–100+ Jahren üblich.
Städtische / gemäßigte Umgebungen
In Städten und Vororten führen höhere Feuchtigkeitswerte und leichte Schadstoffe aus dem Verkehr (Schwefel- und Stickoxide) zu einer korrosiveren Umgebung. Dies kann die Lebensdauer im Vergleich zu einer ländlichen Umgebung um 20–40 % verkürzen.
Industrielle Umgebungen
In Produktionsbereichen mit hohem Schwefeldioxidgehalt und anderen Luftschadstoffen entsteht eine saure Umgebung. In Verbindung mit Feuchtigkeit entsteht saurer Regen, der die Zinkbeschichtung aggressiv angreift und ablöst, wodurch die Lebensdauer des Teils drastisch verkürzt wird.
Meeres-/Küstenumgebungen
Dies ist oft die härteste Umgebung. Die Kombination aus hoher Luftfeuchtigkeit und Salznebel (Chloride) in der Luft erzeugt einen starken Elektrolyten, der die Korrosion des Zinks ständig beschleunigt. Die Lebensdauer von Teilen kann hier weniger als ein Zehntel der Lebensdauer in ländlichen Gebieten betragen.
Feuerverzinken vs. galvanisches Verzinken: Was ist für meine Anwendung das Richtige?
Ist Ihnen bewusst, dass sich „verzinkt“ auf zwei völlig unterschiedliche Verfahren mit völlig unterschiedlichen Ergebnissen beziehen kann? Die Angabe „verzinkt“ ohne Erläuterung der Methode kann zu einer kosmetischen Oberfläche führen, obwohl Sie einen Hochleistungsschutz benötigen.
Beim Feuerverzinken (HDG) wird das Teil in geschmolzenes Zink getaucht, wodurch eine dicke, metallurgisch gebundene Beschichtung für maximale Korrosionsbeständigkeit entsteht. Beim galvanischen Verzinken (Verzinkung) wird mithilfe von elektrischem Strom eine sehr dünne, kosmetische Zinkschicht aufgetragen, die nur für milde Innenumgebungen geeignet ist.
Der Feuerverzinkungsprozess (HDG)
Dies ist der Goldstandard für Hochleistungsanwendungen. Nach einer Reihe chemischer Reinigungsbäder wird das Stahlteil vollständig in einen Kessel mit geschmolzenem Zink bei etwa 450 °C (840 °F) getaucht. Dadurch entsteht eine Reihe von Zink-Eisen-Legierungsschichten mit einer Außenschicht aus reinem Zink. Das Ergebnis ist eine sehr dicke (typischerweise 50–100 Mikrometer), robuste und vollständig durchgängige Beschichtung.
Der Prozess der galvanischen Verzinkung
Bei diesem galvanischen Verfahren wird das Teil in eine Zinksalzlösung und durch elektrischen Strom eine dünne Schicht aus reinem Zink abgeschieden. Die Beschichtung ist sehr glatt, glänzend und gleichmäßig, aber auch sehr dünn (typischerweise 5–15 Mikrometer). Sie bietet nur minimalen Schutz und ist leicht verkratzt. Sie wird häufig für kleine Befestigungselemente, Halterungen und Chassis im Innenbereich verwendet, die nicht der Witterung ausgesetzt sind. Sie ist eine wichtige Option für einige unserer [kundenspezifischen Stanzteile](https://standarddie.com/blog/what-are-the-benefits-of-custom-metal-stamping/) .
| Besonderheit | Feuerverzinkung (HDG) | Elektrogalvanisieren (Verzinken) |
|---|---|---|
| Dicke | Sehr dick (50–100+ μm) | Sehr dünn (5-15 μm) |
| Schutz | Maximale, schwere Beanspruchung, für den Außenbereich | Minimal, kosmetisch, für den Innenbereich |
| Aussehen | Mattgrau, kristallin | Hell, glänzend, glatt |
| Kosten | Höher | Untere |
| Am besten für | Baustahl, Outdoor-Hardware | Kleine Befestigungselemente, Innenhalterungen |
Wie sollte ich meine Teile gestalten, damit sie effektiv verzinkt werden können?
Wussten Sie, dass eine schlechte Konstruktion die ordnungsgemäße Verzinkung eines Teils unmöglich machen kann? Wird der Prozess nicht berücksichtigt, kann dies zu unbeschichteten Stellen, Verformungen der Teile oder sogar Sicherheitsrisiken in der Verzinkungsanlage führen.
Damit ein Teil erfolgreich feuerverzinkt , muss Ihr Entwurf Entlüftungs- und Abflusslöcher für alle Hohlprofile enthalten. Dadurch kann das geschmolzene Zink ungehindert fließen und es wird verhindert, dass eingeschlossene, überhitzte Luft Explosionen verursacht.
Die dringende Notwendigkeit der Entlüftung und Entleerung
Wird eine versiegelte Hohlstruktur in 450 °C heißes Zink getaucht, verdampft die eingeschlossene Feuchtigkeit und dehnt sich auf das 1.700-fache ihres Volumens aus, was eine heftige Explosion verursacht. Um dies zu verhindern, muss jeder geschlossene Abschnitt Löcher haben, damit Luft und Reinigungschemikalien entweichen und geschmolzenes Zink vollständig ein- und auslaufen kann. So wird eine 100-prozentige Beschichtung innen und außen gewährleistet.
Minimierung von Verzug und Verzerrung
Die intensive Hitze des Verzinkungskessels kann dazu führen, dass sich dünne, nicht unterstützte Stahlteile verziehen, ähnlich wie ein Backblech im heißen Ofen. Bei der Überprüfung Ihres Designs achten wir auf diese Risiken. Wir können oft das Anbringen temporärer Verstrebungen empfehlen oder kleine Designänderungen vorschlagen, um die Steifigkeit zu erhöhen und die Formbeständigkeit des Teils zu gewährleisten.
Überlegungen zu Gewindeteilen
Die dicke HDG-Beschichtung verstopft Standardgewinde. Bei Teilen mit Gewinden muss dies berücksichtigt werden. Wir können die Gewinde entweder nach dem Verzinken schneiden (Ausbessern des blanken Stahls mit einem zinkhaltigen Spray) oder übergroße Gewindebohrungen und untergroße Außengewinde verwenden, damit sie nach dem Auftragen der Beschichtung korrekt passen.
Über den Autor
Mein Name ist Kevin. Meine Karriere begann in den USA, wo ich mit der Beschaffung von Schwerindustriekomponenten begann und die schmerzhaften Erfahrungen mit vorzeitigem Materialversagen machte. Seit der Gründung von Prime Metals im Jahr 1993 habe ich unsere Fabrik nach dem Prinzip des proaktiven Engineerings aufgebaut. Wir arbeiten mit unseren Kunden zusammen, um die richtigen Materialien und Verfahren auszuwählen und sicherzustellen, dass die von uns produzierten Teile nicht nur druckfertig, sondern auch für den vorgesehenen Einsatzzweck geeignet sind.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Was ist „Weißrost“?
Weißrost (oder Nasslagerfleck) ist ein weißer, pulverförmiger Oberflächenbelag, der sich auf frisch verzinkten Oberflächen bilden kann, wenn diese unter feuchten, schlecht belüfteten Bedingungen dicht ineinander verschachtelt oder gestapelt werden. Es handelt sich um oberflächliches Zinkoxid/-hydroxid und beeinträchtigt die Lebensdauer der Beschichtung im Allgemeinen nicht, ist aber unansehnlich.
Kann man verzinkten Stahl schweißen?
Ja, allerdings sind hierfür besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich. Die Zinkschicht muss zunächst von der Schweißstelle abgeschliffen werden. Beim Schweißen auf Zink werden Zinkoxiddämpfe freigesetzt, deren Einatmen gefährlich ist. Daher sind ausreichende Belüftung und Atemschutz unerlässlich.
Kann verzinkter Stahl lackiert oder pulverbeschichtet werden?
Ja, dieses System wird als Duplex-System bezeichnet und bietet eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit. Die verzinkte Oberfläche muss zunächst sorgfältig vorbereitet werden. Dazu gehört in der Regel ein leichtes Schleifstrahlen und das Auftragen einer speziellen Grundierung, um die korrekte Haftung der Farbe zu gewährleisten.
Wie ist verzinkter Stahl im Vergleich zu Edelstahl?
Verzinkter Stahl ist ein Kohlenstoffstahl mit einer schützenden Zinkbeschichtung. Edelstahl ist eine Legierung aus Eisen, Chrom und oft Nickel, die über die gesamte Dicke von Natur aus korrosionsbeständig ist. Verzinkter Stahl ist in der Regel deutlich günstiger, aber wenn die Beschichtung beschädigt ist, kann der Grundstahl rosten. Edelstahl bietet eine höhere Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in chemischen Umgebungen, ist jedoch deutlich teurer.
Holen Sie sich den richtigen Schutz für Ihr Projekt
Die Wahl des richtigen Korrosionsschutzes ist eine wichtige technische Entscheidung, die sich auf die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer Ihres Produkts auswirkt. Überlassen Sie es nicht dem Zufall.
Lassen Sie sich von unserem Team bei der Auswahl der Optionen unterstützen und die effektivste und wirtschaftlichste Lösung für Ihre Hochleistungsanwendung auswählen.
