Zinklamellenüberzug
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zinklamellenüberzüge sind nicht-elektrolytisch aufgebrachte Beschichtungen, die einen guten Korrosionsschutz anbieten. Diese Überzüge bestehen aus einer Mischung von Zink- und Aluminiumlamellen, die durch eine anorganische Matrix verbunden sind.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Geschichte
Da verzinkte Oberflächen einen geringen Korrosionsschutz bieten, und auch galvanische Zinkschichten hochfesten Stahl (z.B. Hochfeste Schrauben mit Festigkeitsklasse 10.9 und 12.9) verspröden können, brauchte die Industrie ein Korrosionsschutzsystem, um die Wasserstoffversprödung zu vermeiden.
In den 70er Jahren wurde in den USA ein neues Beschichtungssystem entwickelt: die Zinklamellenüberzüge. Durch eine geringe Schichtdicke ergab dieses System hohen Korrosionsschutz und ermöglichte die Vermeidung der Wasserstoffversprödung.
In den 80er und 90er Jahren verbreitete sich die Anwendung dieser Beschichtungssysteme, z.B. in der Automobilindustrie. Die Automobilindustrie benötigt Beschichtungssysteme mit hoher Korrosionsbeständigkeit. Bei Schraubenverbindung mit hochfesten Schrauben spielt die Vermeidung von Wasserstoffversprödung eine wesentliche Rolle. Da Zinklamellenüberzüge keinen Wasserstoff im Prozess erzeugen, wurden sie als Alternative zu galvanischen Oberflächen bei kritischen Anwendungen benutzt.
Heute werden diese Beschichtungen in der Automobilindustrie bevorzugt, weil sie gute Optik (Farbe), einen sehr guten Korrosionsschutz, auch unter Temperaturbelastung, gute Chemikalienbeständigkeit, Umweltfreundlichkeit (die Cr6-freie Alternativen) und Reibungseigenschaften (bei Schrauben und Muttern) und keine Gefahr von Wasserstoffversprödung bei hochfesten Verbindungselementen anbieten. Die Anforderungen der Automobilindustrie haben neue Ziele festgelegt; Korrosionsschutz und Optik sind die einzigen und wichtigsten Eigenschaften nicht mehr.
[Bearbeiten] Eigenschaften
Neben dem Verzinken bieten Zinklamellenüberzüge den so genannten kathodischen Schutz; die Schicht "opfert" sich, um das Basismetall zu schützen. Stahl kann mit diesen Schichten geschützt werden. Die Schichtdicke kann zwischen 5 µm und 15 µm dick sein. Dünnere Schichten bieten geringeren Korrosionsschutz, beeinträchtigen jedoch die Funktionalität der beschichteten Oberfläche nicht, z.B. bei Schrauben und Muttern.
Im Gegensatz zu Lacken breitet sich Korrosion unter der Beschichtung nicht aus. Beim Salzsprühtest ergeben Zinklamellenschichten 480 St ohne Rotrost (RR). Es ist auch möglich 720 St oder 840 St ohne Rotrost beim Salzsprühtest zu erreichen, mit oder ohne Nachbehandlung. Diese Ergebnisse beim Salzsprühtest zeigen einen besseren Korrosionsschutz als eine typische galvanische Zink-Beschichtung, die beim Salzsprühtest von 96 St bis 200 St ergeben kann.
Neben dem Korrosionsschutz liefern diese Beschichtungen mittlere Temperaturbeständigkeit, gute elektrische Leitfähigkeit und auch gute Chemikalienbeständigkeit (z.B. gegen Reiniger, Kraftstoff, Kühlmittel, Öle).
[Bearbeiten] Beschichtungstechnik
Das Beschichtungsmaterial der Zinklamellenüberzüge wird in flüssiger Form geliefert; es muss vor der Anwendung zu den gewünschten Anwendungsbedingungen vorbereitet werden. Die Viskosität, Temperatur, Rührungszeit vor der Anwendung spielen hier eine wichtige Rolle
Das Material kann mit den folgenden Anwendungstechniken aufgebracht werden:
- Sprühverfahren
- Dip-spinning (= Tauch-Schleuder-Verfahren)
Vor der Beschichtung müssen die Teile vorbehandelt werden. Beizen mit Säuren (z.B. Schwefelsäure, Chlorsäure) erzeugt atomaren Wasserstoff und kann in die Stahlstruktur eindringen und sie vespröden. Um Beizverfahren zu vermeiden, sind andere Vorbehandlungsprozesse nötig. Die typischen Reinigungsverfahren sind Entfettung mit einer alkalischen wässrigen Lösung und dann Strahlen mit sehr kleinen Stahlkugeln (Strahlmittel). Reinigungsmittel beseitigen Fett, Öl und Schmutz von der metallischen Oberfläche. Strahlen beseitigt Zunder und Rost durch die mechanische Aktion der Stahlkugeln, die mithilfe einer Turbine auf die Teile in einer Kammer beschleunigt werden. Beide Verfahren erzeugen keinen Wasserstoff; aus diesem Grund gibt es keine Gefahr von Wasserstoffversprödung.
Nach der Vorbehandlung kommt das Beschichtungsverfahren; die Teile werden beschichtet. Die Teile werden auf einem Gestell mit dem Zinklamellenmaterial gesprüht oder in einem Behälter getaucht. Auf der Oberfläche der Teile bildet das Beschichtungsmaterial eine flüssige Schicht, die noch nicht kompakt ist und alle ihre Eigenschaften zeigt; sie muss eingebrannt werden.
Die beschichteten Teile müssen in einem Ofen eingebrannt werden. Die Beschichtung ist noch hochreaktiv und es muss sich eine kompakte Schicht bilden. Nach dem Einbrennen wird die Beschichtung vernetzt und eine uniforme und trockene Schicht wird erzeugt.
[Bearbeiten] Normung
Die Anforderungen der Zinklamellenüberzüge werden in der internationalen Norm ISO 10683 festgelegt. Es gibt zwei Gruppen von Zinklamellenüberzügen:
- Cr6-haltige (sechswertiges Chrom) Zinklamellenüberzüge. Cr6-haltige Oberflächen bieten höheren Korrosionsschutz mit weniger Schichtdicke an, aber Cr6 ist krebserzeugend und nicht umweltfreundlich. Neue europäische Verordnungen begrenzen seine Anwendung, wie die Altautoverordnung EG 2000/53 ab 1. Juli 2007.
- Cr6-freie Zinklamellenüberzüge. Cr6-freie Schichten sind umweltfreundlicher als Cr6-haltige Oberflächen.
Verschiedene Konstrukteure, wie Automobilfirmen und ihre Lieferanten haben auch ihre eigene Spezifikationen und Liefervorschriften erstellt, um die Anforderungen dieser Beschichtungssysteme festzulegen.
[Bearbeiten] Anwendung
Zinkamellenüberzüge werden weltweit in der Automobil- und Bauindustrie als kathodische Korrosionsschutzschichten benutzt. In Kombination mit dünnen organischen Beschichtungen können diese auch Farbe, Chemikalienbeständigkeit, geringe elektrische Leitfähigkeit und Reibungseigenschaften anbieten. Die Zinklamellenschicht dient als Basisüberzug für die organische oder anorganische Nachbehandlung, die als Endschicht aufgebracht wird.
Stahlteile die mit Zinklamellenüberzügen beschichtet werden können sind z.B. Schrauben, Muttern, Federn und Bleche.
Zinklamellenüberzüge sind besonders für hochfeste Schrauben (Festigkeitsklasse 10.9 und höher), Konstruktionsteile mit Zugfestigkeit > 1000 N/mm² geeignet.
[Bearbeiten] Quellen
- ISO International Organization for Standardization. ISO 10683 Fasteners -- Non-electrolytically applied zinc flake coatings, 2000
- Qualicor - European Quality Label Association. Vademecum - Nicht-elektrolytisch applizierte Zinklamellen-Schichten
