Galvanisierung

Die Verzinkung ist die Wirkung eines Abdeckstücks einer Zinkschicht zum Schutz vor Korrosion . Die Behandlung soll antikorrosiv sein . Das Wort stammt aus dem Namen des Erfinders Luigi Galvani (1737-1798), italienischer Physiker und Arzt, der entdeckt galvanism auf6. November 1780.

In der Industrie bezieht sich dieser Begriff im Wesentlichen auf Verfahren der „ Feuerverzinkung “   .

Einführung

Geschichte

Die ersten Patente für die Feuerverzinkung (durch Tauchen aller Elemente) stammen aus den 1840er Jahren . Der französische Ingenieur Stanislas Sorel erhält ein Patent auf10. Mai 1837für dieses Feuerverzinkungsverfahren. 1837 entdeckte der deutsche Physiker und Ingenieur, eingebürgerter Russe Moritz Hermann von Jacobi , in Sankt Petersburg die Galvanik . 1854 gründete der Industrielle und Chemiker Léopold Oudry in Auteuil in der Rue Cuissard 10 (heute Rue Félicien David) eine elektrochemische Werkstatt . Es gelingt ihm, kleine Teile dauerhaft zu verkupfern, dann erhält er durch Änderung seines Verfahrens den Auftrag, alle Gegenstände und Denkmäler aus Gusseisen in der Stadt Paris und insbesondere mehrere Brunnen galvanisch zu verkupfern .

Chemisches Prinzip

Das Prinzip ist das des kathodischen Schutzes durch Opferanode  :

Die verschiedenen Prozesse

Mehrere industrielle Verfahren können verwendet werden, um ein Teil zu verzinken:

Es ist zu beachten, dass unabhängig vom gewählten Verfahren das zu verzinkende Teil zuerst gereinigt werden muss (von Fett, Oxiden, Zunder , Staub usw.), da sich sonst das Zink schlecht (oder gar nicht) auf den Teilen ablagern würde. "verschmutzte" Teile, die die Verzinkung unwirksam machen.

Heißverzinkung

Die Feuerverzinkung , oder genauer die "Feuerverzinkung" ist eine Technik der Metallurgie , die dazu dient, ein Stück Stahl mit Zink vor Korrosion zu schützen . Dieses Verfahren verleiht der Schutzbeschichtung Haftung, Undurchlässigkeit und mechanische Festigkeit. Ein galvanisch behandeltes Teil wird als galvanisiert bezeichnet .

Chemische Prinzipien

Beim Feuerverzinken wird Stahl mit Zink beschichtet und verbunden, indem der Stahl in ein Bad aus geschmolzenem Zink bei ca. 450  °C getaucht wird .

Dieser Prozess besteht nicht nur darin, Zink über wenige Mikrometer auf der Stahloberfläche abzuscheiden. Der Zinküberzug ist chemisch mit dem Grundstahl verbunden, da eine chemische Reaktion metallurgische Diffusion zwischen dem Zink und dem Eisen bzw. Stahl bis 450  °C stattfindet . Beim Herausnehmen des Stahls aus dem Zinkbad haben sich auf seiner Oberfläche mehrere Schichten von Zink-Eisen-Legierungen gebildet, auf denen das mitgeführte Zink erstarrt. Diese unterschiedlichen Legierungsschichten , die zum Teil härter sind als der Grundstahl, weisen einen immer höheren Zinkgehalt auf, je näher man sich der Beschichtungsoberfläche nähert. Die Behandlung muss der ISO 1461 („Feuerverzinkte Beschichtungen auf fertigen Gusseisen- und Stahlerzeugnissen“) entsprechen.

Im Jahr 2014 gab es in Frankreich rund 55 Industriestandorte für die Feuerverzinkung. Sie verzinken rund 600.000 Tonnen Stahl pro Jahr, davon 45% für Gebäude ( Rahmen , Metallteile , Geländerelemente usw.). Die anderen Verwendungen betreffen Straßenmöbel ( öffentliche Beleuchtung , Beschilderung , Barrieren und Crashbarrieren ), Energie, Verkehr (einschließlich Kettenträger) und verschiedene Träger, insbesondere in Schwimmbädern oder auf See. Dh in einem harten Einsteigen dämpfen und / oder Chlor -haltige Anlagen in Wasseraufbereitungs- oder Kläranlagen oder Stallgebäuden in saurer Atmosphäre.

Der Feuerverzinkungsprozess von Fertigprodukten (Auftrag)

Das Aufbringen einer Zinkbeschichtung durch Galvanisieren ist nicht auf das Eintauchen eines Stahlteils in ein Bad aus geschmolzenem Zink beschränkt. Die Verzinkung der Fertigprodukte erfolgt stufenweise.

Bewerbungsprozess

Die Verzinkung von Fertigprodukten besteht aus 8 Hauptschritten:

Im Durchschnitt braucht es 60 bis 70 Kilogramm Zink, um eine Tonne Stahl vor Korrosion zu schützen. Die folgende Abbildung zeigt die verschiedenen Stadien der Verzinkung von Fertigprodukten.

Korrosionsschutz, der über eine einfache Zinkablagerung hinausgeht

Beim Feuerverzinken geht es nicht nur darum, Zink auf der Stahloberfläche abzuscheiden. Der Zinküberzug ist metallurgisch mit dem Grundstahl verbunden, da zwischen Zink und Eisen eine metallurgische Diffusionsreaktion stattfindet.

Wenn der Stahl aus dem Bad genommen wird, haben sich auf seiner Oberfläche mehrere Schichten von Zink-Eisen-Legierungen gebildet, auf denen das mitgeführte Zink erstarrt. Diese unterschiedlichen Legierungsschichten, die härter als der Grundstahl sind, weisen einen immer höheren Zinkgehalt auf, je näher man sich der Oberfläche der Beschichtung nähert.

Diese mit dem Verzinkungsverfahren verbundene Besonderheit verleiht der Schutzschicht somit Haftung, Undurchlässigkeit und mechanische Beständigkeit .

Außerdem ist die Dicke dieser Beschichtung größer als bei anderen Schutztechniken.

Eine Technik, die auf einer relevanten Stahlauswahl basiert

Die Beschichtung eines feuerverzinkten Teils (Dicke, Struktur und Aussehen) variiert hauptsächlich je nach Zusammensetzung des Stahls. Sein Silizium- und Phosphorgehalt spielt eine wichtige Rolle für seine Reaktivität gegenüber flüssigem Zink.

Daher ist es wichtig, den richtigen Stahl für die Verzinkung auszuwählen. Die Norm NF A 35-503 (2008) definiert 3 Kategorien von Stählen, die zum Verzinken geeignet sind, abhängig vom Gehalt dieser beiden Elemente.

Stähle der Kategorien A und B sind normalerweise reaktiv: Nach der Verzinkung haben sie ein schönes, gleichmäßiges Aussehen mit Dicken, die mindestens der Norm NF EN ISO 1461 entsprechen.

AFNOR NF 35-503 Standard: Was Sie zu beachten haben  :

Aspekt Mechanische Beständigkeit der Beschichtung Beschichtungsmasse benutzen
Katze. BEIM Ausgezeichnet Ausgezeichnet Standard, entspricht dem Minimum des Standards Ästhetik- und Korrosionsschutzforschung
Katze. B Gut Gut Standard, im Allgemeinen über dem Minimum des Standards Korrosionsforschung und korrektes Aussehen
Katze. VS Weg Durchschnittlich Stärker - für aggressive Umgebungen Optimale Suche nach Schutz

Diese Elemente sind rein indikativ.

Stähle der Kategorie C sind reaktiver: Ihr Aussehen nach der Verzinkung ist matt, mit der Möglichkeit von marmorierten oder rauen Grauzonen, ohne die Korrosionsbeständigkeit zu beeinträchtigen. Die Dicken erreichen 120 bis 200 Mikrometer oder sogar mehr. Sie können 200 Mikrometer für Teile überschreiten, die längere Eintauchzeiten erfordern.

(*) Klassifizierung der Stähle nach ihrem Silizium- und Phosphorgehalt

Element% Kategorie A Kategorie B Kategorie C
Ja 0,030 0,040 0,14 ≤ Si ≤ 0,25
Wenn +2,5 P 0,090 0,110 -
P - - 0,035

Nach Absprache mit der Bestellung kann eine Produktanalyse durchgeführt werden.

Das industrielle Verzinkungsverfahren (nur zum Verzinken von kontinuierlichen Stahlcoils)

Schematische Darstellung

Abisolieren

Um ein Teil zu verzinken, muss es einwandfrei und frei von Schmutz ( Zunder , Fett ) sein. Zum Beizen gibt es zwei Hauptmethoden: Beizen mit Säure ( Salz- oder Schwefelsäure ) und Kugelstrahlen:

Verzinkung und Konditionierung (nur für kontinuierliche Verzinkung)

Feuerverzinkungs-Durchlaufanlagen bestehen aus:

Eigenschaften feuerverzinkter Teile

Die Dicke dieser Beschichtung ist größer als bei anderen Schutztechniken. Für EDF / SNCF-Standards in Frankreich beträgt die Zinkschichtdicke beispielsweise 70 µm. Die Norm EN ISO 1461 schreibt mindestens 55  µm für Stähle mit einer Dicke zwischen 1,5 und 3  mm vor , 70  µm für Stähle mit einer Dicke zwischen 3 und 6  mm und 85  µm für Stähle mit einer größeren Dicke bis 6  mm .

Die Opfereigenschaft der Galvanisierung ist ein wichtiger Faktor bei der Wahl dieses Verfahrens. Wenn das Metall auf einem feuerverzinkten Teil freiliegt, sorgt die Reaktion zwischen Eisen (Fe + ) und Zink (Zn – ) dafür, dass das spannungsführende Teil durch Ablagerung von Zinksalz geheilt wird.

Die American Galvanizer Association gibt die Korrosionsbeständigkeit von verzinkten Metallen an:

Im Anschluss an die von der Galvazinc- Gesellschaft durchgeführten Arbeiten finden Sie die beiden Tabellen, die die Lebensdauer und die zu erwartende Korrosionsrate in Abhängigkeit von den verschiedenen Umgebungen, denen verzinkter Stahl ausgesetzt sein kann, angeben:

Kaltverzinkung gibt es nicht

Es ist eine falsche Bezeichnung für galvanische Verzinkung . Dieser Begriff wird häufig für Aerosolfarben verwendet, die oft in sehr geringen Mengen Aluminiumpulver oder Zinkpulver enthalten. Bei diesem System entsteht keine intermetallische, dh eine Reaktion (Gemisch) zwischen Eisen und Zink. Auch andere Industrien können diesen Begriff für Zinkabscheidungen über einen elektrolytischen Prozess namens Elektrogalvanisierung verwenden.

Galvanisierung durch Zentrifugation

Allgemeines

Die Feuerverzinkung hat solche Vorteile, dass ihr Anwendungsbereich ständig erweitert wird. Immer mehr Teile mit kleinen Abmessungen (Befestigungselemente, Schrauben, Gewindestangen etc.) werden feuerverzinkt.

Die für diese Art der Herstellung verwendete Technik ist die Schleuderverzinkung, auch Schleuderverzinkung genannt.

Prozesse

Anstatt an Baugruppen aufgehängt oder unter Schaukeln aufgehängt zu werden, werden die zu verzinkenden Teile chargenweise in Körbe gelegt und am Ausgang des Zinkbades zentrifugiert. Vorteile der Zentrifugation  :

Sherardisierung

Die shérardisation ist eine Methode erfunden von Sherard Cowper Cowles zu Beginn des XX - ten  Jahrhunderts. Dieses thermochemische Korrosionsschutzverfahren besteht aus der Diffusion und dem Eindringen von Zink in den Stahl. Die Sherardisierung ermöglicht es, eine Beschichtung vom Typ einer Eisen-Zink-Legierung aus zwei Schichten einer Eisen-Zink-Legierung zu erhalten, der teilweise diffundierten Gammaschicht, die 21 bis 28 % Eisen enthält, und der kompakten Deltaschicht, die 8 bis 10 % Eisen enthält.

Prozess

Während der Sherardisierung werden die Festphasenteile von 380 auf 450  °C in einem geschlossenen Kasten erhitzt, der durch eine langsame Rotation in Gegenwart von Zinkpulver und einem inerten Material belebt wird. Unlegierte Kohlenstoffstähle, HR-Stähle, Sinterwerkstoffe, Eisen und Gusseisen eignen sich sehr gut für die Sherardisierung.

Es können mehrere Nachbearbeitungen durchgeführt werden:

Anwendungen

Die Sherardisierung ist eine Korrosions- und Abriebschutzbehandlung, die viele Anwendungen in der Industrie erfüllt:

Leistungen

Die Sherardisierung hat folgende Vorteile:

Umweltaspekte

Laut Galvazinc Association (Verband der Verzinkereien) ist die Ökobilanz des Materials von Interesse, da die Feuerverzinkung zwar Energie und Chemikalien verbraucht , aber „im Vergleich zu anderen Korrosionsschutzverfahren wie Lacken energetisch doppelt so viel wirtschaftlicher ist, über a betrachtete Lebensdauer von 60 Jahren […] dank des völligen Fehlens der erforderlichen Wartung der behandelten Teile, ohne dass alle 15 Jahre eine Neulackierung durchgeführt werden muss  ” .
Auch die Lebensdauer von verzinkten Teilen wäre länger, insbesondere in den aggressivsten Umgebungen. Fünf Parameter würden das – unvermeidliche – Korrosionsphänomen beeinflussen: Temperatur, Feuchtigkeit, Niederschlagsmenge, Schadstoffkonzentration (SO 2 -Typ ) und Chlorgehalt. "Je nach Standort kann die Aggressivität der Atmosphäre die Lebensdauer des Raumes halbieren." Eine lokale Behandlung auf Basis einer speziellen Duplexfarbe wäre jederzeit möglich, um die Lebensdauer der belichteten Elemente um zehn Jahre zu verlängern.

Quellen

Diese Definition stammt von der Seite des französischen Verbands für die Entwicklung der Verzinkung GALVAZINC ( ISO 1461- Norm ) und von der Seite des Verzinkungsspezialisten Galva Union SA . Diese Site bietet auch Videos zu Galvanisierungsprozessen, die in der Mediathek der Site verfügbar sind; siehe insbesondere das Video Feuerverzinkung durch Zentrifugation . Siehe auch die Seiten der PRESTIA-Gruppe (Mitglied von Galvazinc) und die von Galva Atlantique (Mitglied von Galvazinc).

Hinweise und Referenzen

  1. Gallica, “  Neue Entdeckung seit 15 Jahren patentiert. : Sorel-Verfahren zum Galvanisieren von Eisen  “ , auf gallica.bnf.fr (abgerufen am 20. Februar 2020 ) .
  2. Batiactu, Galvanisierung, ein über ein Jahrhundert altes, aber immer noch relevantes industrielles Verfahren
  3. Hubert Demory, „  Die Geheimnisse von Monsieur Oudry  “ , auf mapage.noos.fr (abgerufen am 19. Februar 2020 ) .
  4. http://www.chardon-couchoud.fr/zinc_electrolytiques.html
  5. http://www.progalva.be/documents/bijlagen/tf-20-la-galvanisation-a-chaud-et-la-protection-cathodique.pdf
  6. http://galvazinc.com/la-galvanisation/le-zinc/technologies-et-proc%C3%A9d%C3%A9s.html
  7. http://www.arcelormittal.com/sections/fileadmin/redaction/pdf/Brochures/Galvanisation_FR.pdf
  8. "  Galvanisierung durch Zentrifugation - GALVA UNION Spezialist für Galvanisierung  " , über Galvanisierung und Pulverbeschichtung GALVA UNION (Zugriff am 15. August 2020 ) .
  9. Interview mit Ludovic Néel (Galvazinc) von batiactu , Juni 2012

Siehe auch

Literaturverzeichnis

Zum Thema passende Artikel

Externe Links