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 werden.

Abb. 1: Eingehauster Verzinkungskessel

2. Verfahrensschritte

Die nachstehend beschriebenen Verfahrensschritte sind beispielhaft erläutert. Nach den jeweiligen betrieblichen Gegebenheiten können geringfügige Abweichungen auftreten (Abb. 2). Bei Anlagen zum Feuerverzinken von Kleintei-

len 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 wirt-

schaftliches Verzinken möglich ist.

Abb. 2: Verfahrensablauf des Stückverzinkens (schematisch; Varianten sind möglich)

- Entfetten/Spülen

Teile, die Rückstände von Fetten und Ölen aufweisen, können in einem Entfet-

tungsbad 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 Arbeits-

konzentration 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 Stahl-

oberfläche 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 Flussmittel-film mittels Wärme aufgetrocknet wird. Zur Erwärmung von Entfettungsbädern und Trockenöfen wird in vielen Feuerverzinkereien die Abwärme aus der Behei-zung 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 Be-

trieben zwischen 440° 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%. Um ein optimales Verzinkungsergebnis zu erzie-

len werden die Zinkschmelzen üblicherweise mit anderen Metallen legiert.

Beim Verzinkungsvorgang bildet sich als Folge einer wechselseitigen Diffusion des flüssigen Zinks mit der Stahloberfläche auf dem Stahlteil ein Überzug verschie-

denartig 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).

Abb. 3: Normen liefern die Grundlagen für die Arbeit in der Feuerverzinkerei

- 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 Unterneh-

mens 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.

3. Ergebnis

Ein wesentliches Kriterium für die Güte einer Feuerverzinkung ist die Dicke des Zinküberzuges: sie wird in µm gemessen (l µm = l/l 000 mm), seltener als flächenbezogene Masse in g/m² angegeben. In DIN EN ISO 1461 "Durch Feuer-

verzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken)" sind die Mindestwerte der geforderten Überzugsdicken angegeben, wie sie je nach Materialdicke beim Stückverzinken zu liefern sind (Abb. 4).

Abb. 4: Mindest-Zinkauflage nach DIN EN ISO 1461.

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 Verzinkungs-

anlagen gibt es für die Verzinkung von Rohren bzw. Stahlprofilen, sowie für Kleinteile (Schrauben, Muttern, Drahtstifte usw.).