Maass P., Peissker P. (ред.) Handbuch Feuerverzinken
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wird nicht mehr empfohlen, da die haftungsverbessernde Bildung einer „Zink-
patina“, bestehend aus Zinkoxid und basischem Zinkcarbonat, in Abhängigkeit von
der chemischen Zusammensetzung des Zinküberzuges und von der korrosiven
Belastung nicht sichergestellt und geprüft werden kann.
Für die Praxis ergeben sich folgende grundsätzliche Möglichkeiten der Sicherung
der erforderlichen Oberflächenvorbereitungsqualität:
I
weitgehende Vermeidung des Entstehens kritischer arteigener
Verunreinigungen und örtliche Entfernung der Verunreini-
gungen oder
I
Durchführung einer ganzflächigen Oberflächenvorbereitung
mit einem geeigneten Verfahren zur sicheren Entfernung aller
kritischen arteigenen und artfremden Verunreinigungen.
Der Umfang und das Verfahren der Oberflächenvorbereitung sind abhängig von
I
der vorliegenden Oberflächenverunreinigung des Zinküber-
zuges,
I
der Art der anzuwendenden Beschichtungsstoffe:
– Flüssig-Beschichtungsstoffe,
– Pulver-Beschichtungsstoffe.
I
der vorliegenden Korrosionsbelastung während der Nutzung,
unterteilbar in
– normale atmosphärische Korrosionsbelastung mit niedrigen
oder gemäßigten Gehalten an Schadstoffen (z. B. Schwefel-
dioxid, Chloride), z. B.: Korrosivitätskategorie C 1 bis C 3
(Innenraum, Land- und Stadtatmoshäre) nach DIN EN ISO
12944–2[10.1];
– erhöhte atmosphärische Belastung mit hohen Gehalten an
Schadstoffen (z. B. Schwefeldioxid, Chloride), z. B.: Korro-
sivitätskategorie C 4, C 5-I und C 5-M (Industrie- und
Meeresatmosphäre);
– Sonderbelastungen (z. B. chemische Belastungen, mecha-
nische Belastungen, Temperaturbelastung, kombinierte
Belastungen) nach DIN EN ISO 12944–2, Anhang B [10.1].
Je größer die vorliegende Oberflächenverunreinigung, je höher die Korrosionsbe-
lastung während der Nutzung und/oder je hochwertiger die Beschichtungsstoffe
(z. B. 2-K-Beschichtungsstoffe) sind, desto wirksamer muss das auszuführende
Oberflächenvorbereitungsverfahren sein; ggf. ist neben der Oberflächenreinigung
eine Aufrauung des Zinküberzuges zur Haftungsverbesserung der Beschichtung
erforderlich (z. B. bei 2-K-Beschichtungsstoffen). FürdieOberflächenvorbereitung
von Feuerverzinkungsüberzügen sind zahlreiche Verfahren bekannt, die in folgende
Gruppen eingeordnet werden können:
I
Mechanische Oberflächenvorbereitungsverfahren,
I
Nassreinigung,
I
Nasschemische Reinigung,
I
Chemische Oberflächenumwandlung.
10 Beschichtungen auf Zinküberzügen – Duplex-Systeme
380
In der heutigen Praxis werden hauptsächlich folgende Verfahren angewandt:
I
Für Beschichtungssysteme mit Flüssig-Beschichtungsstoffen:
– Druckwasserstrahlen oder Dampfstrahlen mit und ohne
Zusätze einer ammoniakalischen Netzmittellösung (s.
Abschnitt 10.6.3.1) bzw. von Strahlmitteln,
– Sweep-Strahlen (s. Abschnitt 10.6.3.2),
– Schleifen mit Schleifvlies, ggf. in Kombination mit ammo-
niakalischer Netzmittelwäsche (s. Abschnitt 10.6.3.3).
I
Für Beschichtungssysteme mit Pulver-Beschichtungsstoffen:
– Chromatierung,
– Phosphatierung (s. Abschnitt 10.6.3.4).
Bei der Auswahl des für den Anwendungsfall geeigneten Oberflächenvorberei-
tungsverfahrens ist insbesondere zu beachten:
I
Spezifische Vorgaben des Stoffherstellers zur Oberflächen-
vorbereitung, abgestimmt auf den Beschichtungsstoff.
I
Erforderliche gründliche Nachtrocknung der Bauteile bei
Ausführung einer Nassreinigung bzw. nasschemischen Rei-
nigung, ggf. mit zusätzlich erforderlichen Spülgängen.
Die Möglichkeit einer Nachtrocknung ist abhängig von der Gestaltung des Bauteils
und in der Praxis vor allem unter Baustellenbedingungen schwer realisierbar und
kontrollierbar. Verbleibende Nässe unter der Beschichtung führt zum Schadensfall.
Die Anwendung der Nassreinigung bzw. nasschemischen Reinigung sollte deshalb
auf Ausnahmen beschränkt bleiben.
10.6.3
Beschreibung praktisch angewandter Oberflächenvorbereitungsverfahren
10.6.3.1 Sweep-Strahlen
Die Oberflächenreinigung erfolgt durch möglichst leichtes Strahlen der Zinkober-
fläche unter Verwendung eines nichtmetallischen, kantigen Strahlmittels. Mit der
Reinigung erfolgt gleichzeitig eine Aufrauung der Oberfläche. Das Sweepen ist das
sicherste Oberflächenvorbereitungsverfahren und grundsätzlich generell anwend-
bar.
ZurSicherungeinermöglichst niedrigen mechanischen Belastung des Zink-
überzuges mit hohem Effekt der Oberflächenreinigung sind folgende Ausfüh-
rungsparameter beim Druckluftstrahlen erforderlich:
I
Strahldruck bis 0,3 MPa
I
Auftreffwinkel des Strahlmittels £ 30 °
I
Abstand der Düse von der
Oberfläche
0,5 bis 0,8 m
I
Strahlmittel im Korngrößen-
bereich von
0,2 bis 0,5 mm
10.6 Oberflächenvorbereitung des Zinküberzuges für die Beschichtung
381
I
überwiegend angewandte
Strahlmittel
Kupferhüttenschlacke
(MCU) oder Schmelzkam-
merschlacke (MSK) nach
DIN 8201, Teil 9 [10.8].
In der Werkstattfertigung besteht auch die Möglichkeit des Sweepens in Schleuder-
radstrahlanlagen unter Verwendung von ferritfreien Strahlmitteln (z. B. hoch-
legiertes Fe Cr-Granulat).
Bei der Ausführung ist zu beachten:
I
Gesweepte Oberflächen müssen ein mattgraues Aussehen
haben, die Oberflächenrauheit sollte dem Rauheitsgrad fein
(G) nach DIN EN ISO 8503–1 [10.9] entsprechen (Abb. 10.6).
I
Mit den genannten Ausführungsparametern erfolgt ein
Zinkabtrag von 10 bis 15 µm. Die Schichtdicke des Zink-
überzuges sollte deshalb über den erforderlichen Schicht-
dickenvorgaben der DIN EN ISO 1461 [10.7] liegen, damit nach
dem Sweepen die Toleranzgrenzen des Zinküberzuges noch
eingehalten werden.
I
Zinkabplatzungen beim „Sweepen“ sind zu vermeiden. Nicht
vermeidbare Zinkabplatzungen sind wie Verzinkungsfehl-
stellen nach DIN EN ISO 1461 [10.7] auszubessern durch
Spritzverzinkung oder Beschichtung mit geeigneten Zink-
staubgrundbeschichtungsstoffen. Zu beachten ist, dass vor-
liegende, mit Beschichtungen ausgebesserte Fehlverzinkun-
gen durch das „Sweepen“ freigelegt werden und erneut
ausgebessert werden müssen. Die Summe von Fehlverzin-
kungen und unvermeidbaren Zinkabplatzungen sollte die
zulässige Größenordnung nach DIN EN ISO 1461 [10.7] nicht
überschreiten.
I
Vor der Beschichtung ist der Strahlstaub von der Oberfläche zu
entfernen.
I
Die Beschichtung sollte unmittelbar nach dem „Sweepen“,
spätestens innerhalb von 24 Stunden, erfolgen. Eine Zwi-
schenbewitterung (Freibewitterung) bzw. Chloridbelastung
durch Zwischenlagerung in der Verzinkerei ist auszuschlie-
ßen.
10 Beschichtungen auf Zinküberzügen – Duplex-Systeme
Abb. 10.6 Gesweepter Zinküberzug matt (Schneider)
382
10.6.3.2 Hochdruckwasser- oder Dampfstrahlen
Die Oberflächenreinigung erfolgt durch Abwaschen mit einem versprühten
Hochdruckwasser- oder -dampfstrahl mit oder ohne Netzmittelzusätzen (Abb.
10.7). Es wird eine gute Entfernung von Schmutz, Ölen und Fetten erreicht.
Festhaftende Verunreinigungen, wie z. B. Weißrost,sindschwerbzw.nicht
entfernbar. Sie müssen zusätzlich durch mechanische Oberflächenreinigung
entfernt werden, z. B. durch
I
örtliches Abschleifen mit Schleifvlies,
I
Zumischung von Strahlmitteln zum Wasser- oder Dampf-
strahl.
Das zuzumischende Strahlmittel entspricht in Art und Zusammensetzung dem des
„Sweepens“ und wird über eine Injektordüse am Sprühkopf zugemischt. Es erfolgt
eine Oberflächenreinigung mit gleichzeitiger leichter Aufrauung bei niedriger
mechanischer Belastung der Zinkoberfläche (Vermeidung von Zinkabplatzungen).
Das Verfahren ist bei sachgerechter Ausführung dem Sweepen gleichzusetzen.
Das Hochdruckwasser- oder -dampfstrahlen erfolgt mit folgenden Parametern:
I
Strahldruck: ca. 6–30 MPa
I
Wasser-/Dampftemperatur: ca. 20–50 °C.
Bei der Ausführung ist zu beachten:
I
Bei Netzmittelzusätzen ist die Oberfläche gründlich mit
reinem Wasser nachzuwaschen.
I
Es ist Wasser mit einem niedrigen Chlorgehalt anzuwenden
(optimal deionisiertes Wasser).
I
Vor der Beschichtung ist ein vollständiges Abtrocknen der
Zinkoberfläche sicherzustellen. Die Anwendung höherer
Wassertemperaturen beschleunigt die Trocknung. Wasser-
ansammlungenanschöpfenden Bauteilen sind zu beachten.
Bei Anwendung von Strahlmittelzusätzen sind diese nach dem
Abtrocknen vom Bauteil zu entfernen.
I
Die Beschichtungsausführung sollte unmittelbar nach
Abtrocknung, spätestens innerhalb von 24 Stunden erfolgen.
10.6 Oberflächenvorbereitung des Zinküberzuges für die Beschichtung
Abb. 10.7 Hochdruckwasserstrahlen (Schneider)
383
10.6.3.3 Abschleifen mit Schleifvlies
Die Oberflächenreinigung erfolgt durch manuelles Schleifen der Oberfläche mit
Korund-Kunststoffvlies mit und ohne Zusatz einer ammoniakalischen Netzmittel-
lösung. Es wird eine gute Entfernung aller kritischen Verunreinigungen erreicht.
Das Verfahren ist jedoch sehr zeitaufwendig und bleibt deshalb in der Praxis oft auf
kleine Bauteile oder auf die örtliche Reinigung als Ergänzung, z. B. des Hoch-
druckstrahlens für örtliche Bereiche mit Weißrostbildung, begrenzt. Fürdas
Abschleifen mit Schleifvlies werden folgende Parameter empfohlen:
Korund-Kunststoffvlies z. B. Scotch-Britt (keine metallhaltigen Schleifmittel), ggf.
in Verbindung mit ammoniakalischer Netzmittellösung
Zusammensetzung: 10 l Wasser
+0,5l Ammoniaklösung (25%ig)
+2–4cm
3
Netzmittel
Bei der Ausführung ist zu beachten:
I
Das Verschleifen mit Zusätzen hat bis zur mattgrauen Färbung
der Zinkoberfläche zu erfolgen (Abb. 10.8).
I
Nach dem Schleifen mit Zusätzen ist die Zinkoberfläche
gründlich mit klarem Wasser nachzuwaschen, um Haf-
tungsschäden zu vermeiden (Abb. 10.9).
10 Beschichtungen auf Zinküberzügen – Duplex-Systeme
Abb. 10.8 Überschliffener Zinküberzug (Schneider)
Abb. 10.9 Weißrostbildung durch ungenügendes Nachwaschen
nach ammoniakalischer Netzmittelwäsche (Schneider)
384
I
Vor der Beschichtung ist ein vollständiges Abtrocknen der
Zinkoberfläche sicherzustellen.
I
Die Beschichtung sollte unmittelbar nach Abtrocknung
erfolgen, spätestens innerhalb von 24 Stunden.
10.6.3.4 Chemische Umwandlung
Die chemische Umwandlung der Oberfläche des Zinküberzuges erfolgt aus-
schließlich in der Werkstatt durch Chromatieren und Phosphatieren bzw. durch
gleichwertige oder artverwandte Verfahren. Folgende technologische Schritte sind
mindestens auszuführen:
Entfetten – Spülen – Aktivieren (Zwischenbeizen) – Spülen – Chromatieren/
Phosphatieren – Spülen – Spülen mit deionisiertem Wasser – Trocknen
Die Beschichtung ist unmittelbar nach der chemischen Umwandlung auszu-
führen.
10.6.4
Einordnung der Oberflächenvorbereitung und der Beschichtung
in die Fertigungstechnologie
Beschichtungssysteme mit Flüssig-Beschichtungsstoffen
Unter Berücksichtigung der aufgezeigten Prämissen werden in der heutigen Praxis
die Oberflächenvorbereitung und die Beschichtung mit Flüssig-Beschichtungsstof-
fen nach folgenden Varianten fertigungstechnologisch eingeordnet:
1. Oberflächenvorbereitung und Beschichtung unmittelbar nach der Feuerverzinkung
Durch die Ausführung der Beschichtung unmittelbar nach der Feuerverzinkung
ohne Zwischenbewitterung bzw. Schadstoffbelastung wird die mögliche Ober-
flächenverunreinigung weitestgehend minimiert. Voraussetzung dafürist
I
die Ausführung der Beschichtung innerhalb von 24 Stunden
nach der Feuerverzinkung,
I
der Ausschluss einer Zwischenbewitterung im Freien, einer
Betauung sowie einer Korrosionsbelastung im unmittelbaren
Bereich der Feuerverzinkung (Chloridbelastung durch Vor-
behandlungsbäder).
Für 1-K-Beschichtungsstoffe in normaler Korrosionsbelastung ergibt sich die
Möglichkeit einer vereinfachten Oberflächenvorbereitung durch örtliche mechani-
sche Reinigung (z. B. Abschleifen mit Schleifvlies) sowie einer ganzflächigen
Staubentfernung. Sehr gute Haftungseigenschaften werden mit Beschichtungsstof-
fen auf der Bindemittelbasis AY-Hydro erreicht, die auch mit 2-K-Beschichtungss-
toffen überarbeitet werden können. Für 2-K-Beschichtungsstoffe auf der Binde-
mittelbasis EP sowie bei höheren Korrosionsbelastungen sollte eine Oberflächen-
vorbereitung mit einer Aufrauung durch Sweep-Strahlen erfolgen.
10.6 Oberflächenvorbereitung des Zinküberzuges für die Beschichtung
385
2. Oberflächenvorbereitung und Beschichtung nach kurzer Zwischenbewitterung
Die Oberflächenvorbereitung und die Beschichtung erfolgen außerhalb der
Feuerverzinkerei, sodass ein Zwischentransport mit Freibewitterung erforderlich
ist. Der Zeitraum zwischen Verzinkung und Beschichtung sollte 14 Tage nicht
überschreiten. Für 1-K-Beschichtungsstoffe mit einer Anwendung in normaler
Korrosionsbelastung ergibt sich die Möglichkeit der Oberflächenvorbereitung durch
Hochdruckwasser- oder -dampfstrahlen; ggf. wird eine örtliche mechanische
Reinigung (Abschleifen mit Schleifvlies) oder ein Zusatz von Strahlmitteln zum
Hochdruckwasser- oder -dampfstrahlen beim Vorliegen größerer Verunreinigun-
gen (z. B. Weißrost) erforderlich. Eine trockene Oberfläche ist vor der Beschichtung
zwingend sicherzustellen.
Für 2-K-Beschichtungsstoffe auf der Bindemittelbasis EP sowie bei höheren
Korrosionsbelastungen sollte eine Oberflächenreinigung mit einer Aufrauung
durch „Sweepstrahlen“ erfolgen.
3. Oberflächenvorbereitung und Beschichtung nach längerer Zwischenbewitterung
Ist die Ausführung der Oberflächenvorbereitung und der Beschichtung erst nach
einem längeren Zeitraum (z. B. nach der Montage) möglich, so ist der vorliegende
Verunreinigungsgrad nur schwer einschätzbar. In diesem Fall ist eine generelle
Beurteilung zur Festlegung des Oberflächenvorbereitungsverfahrens anzuraten.
Für 1-K-Beschichtungsstoffe kann eine Oberflächenvorbereitung analog der Aus-
führung nach kurzer Zwischenbewitterung ausreichend sein, es kann jedoch auch
die Notwendigkeit der Oberflächenvorbereitung durch „Sweepstrahlen“ bestehen.
Für 2-K-Beschichtungsstoffe auf der Bindemittelbasis EP und bei höheren
Korrosionsbelastungen sollte eine Oberflächenreinigung mit Aufrauung durch
„Sweepstrahlen“ erfolgen.
Unabhängig von den möglichen aufgezeigten Varianten der fertigungstechno-
logischen Einordnung der Oberfl
ächenvorbereitung und der Beschichtungwird eine
Au
sfü
hrung unter Werkstattbedingungen unmittelbar nach der Feuerverzinkung
bzw. nach kurzer Zwischenbewitterung auch bei erforderlichem „Sweepstrahlen“
bevorzugt.
Beschichtungssysteme mit Pulver-Beschichtungsstoffen
Die Oberflächenvorbereitung und die Beschichtung mit Pulver-Beschichtungsstof-
fen sind bedingt durch die erforderlichen Prozessstufen (siehe Abschnitt 10.6.3.4)
nur in der Werkstatt ausführbar.
Die Oberflächenvorbereitung erfolgt durch chemische Umwandlung (Phospha-
tieren, Chromatieren siehe Abschnitt 10.6.3.4) oder durch Sweep-Strahlen (siehe
Abschnitt 10.6.3.1).
Zur Ausführung der Beschichtung mit Pulver-Beschichtungsstoffen ist eine
Aushärtung durch Einbrennen erforderlich (siehe Abschnitt 10.7.)
Eine Übersicht über die Oberflächenvorbereitungsverfahren und ihre fertigungs-
technologische Einordnung ist in Tab. 10.2 dargestellt.
10 Beschichtungen auf Zinküberzügen – Duplex-Systeme
386
10.6 Oberflächenvorbereitung des Zinküberzuges für die Beschichtung
Tab. 10.2 Praktisch angewandte übliche Technologie der Oberflächenvorbereitung
387
10.7
Beschichtungsstoffe, Beschichtungssysteme
Zur Beschichtung von Zinküberzügen müssen geeignete Beschichtungsstoffe
angewandt werden.
Die früher häufig eingesetzte Haftvermittler (Primer) sind wegen ihrer festge-
stellten Nachteile heute bei der Beschichtung von Zinküberzügen nicht mehr
anzuwenden. Die Gründe dafürsind:
I
Ausführung mit einer zulässigen Schichtdicke bis zu 10 µm
und damit nicht schichtbildend (zusätzliche Beschichtung
zum Beschichtungssystem),
I
bei Schichtdickenüberschreitung häufiges Auftreten von
Haftverlusten der Beschichtung.
I
Die Messung und Kontrolle der Schichtdicke von bis zu 10 µm
ist unter Praxisbedingungen nicht möglich.
Heute werden Beschichtungsstoffe angewandt, die zum Direktauftrag auf feuer-
verzinkte Oberflächen geeignet sind. Für die Eignung sind Bindemitteltyp und
Pigmentierung dieser Beschichtungsstoffe von Bedeutung. Geeignete Binde-
mitteltypen sind in Tabelle 10.3 fürFlüssig-Beschichtungsstoffe und in Tabelle
10.4 für Pulver-Beschichtungsstoffe aufgeführt:
Bei der Auswahl von Beschichtungssystemen auf Zinküberzügen ist zu
berücksichtigen:
I
Bewertung des erforderlichen Korrosionsschutzes in Abhän-
gigkeit von der Korrosivitätskategorie (Korrosionsbelastung)
und der erforderlichen Schutzdauer (Zeitraum bis zur
erforderlichen Instandsetzung der Beschichtung)
– Korrosivitätskategorie nach DIN EN ISO 12944–2 [10.1]:
C2 gering
C3 mäßig
C4 stark
C 5-I sehr stark (Industrieatmosphäre)
C 5-M sehr stark (Meeresatmosphäre)
– Schutzdauer nach DIN EN ISO 12944–1 [10.4]
niedrig (L) 2–5Jahre
mittel (M) 5–15 Jahre
hoch (H) > 15 Jahre
I
Weitestgehende Ausführung der Beschichtung als Werkstatt-
fertigunginfolgendenVarianten:
– Werkstattseitige Vollschutzausführung bei zu erwartendem
niedrigem Beschädigungsgrad des Beschichtungssystems
durch Transport- und Montageprozesse.
– Werkstattseitige Ausführung einer Teilbeschichtung mit
baustellenseitiger Vollschutzkomplettierung bei zu erwar-
tendem höherem Beschädigungsgrad des Beschichtungs-
systems durch Transport- und Montageprozesse.
10 Beschichtungen auf Zinküberzügen – Duplex-Systeme
388
I
Formulierung des Beschichtungssystems für die entspre-
chende Korrosivitätskategorie und Schutzdauer unter Angabe
von:
– Erforderliches Oberflächenvorbereitungsverfahren,
– Beschichtungssystemaufbau mit möglicher Trennung in
Werkstatt- und Baustellenleistung.
I
Sollschichtdicken der Einzelbeschichtungen und des
Beschichtungssystems.
I
Farbtöne der Einzelbeschichtungen, die sich deutlich von-
einander und vom Zinküberzug unterscheiden.
Übersichten über mögliche Beschichtungssysteme sind fürFlüssig-Beschichtungs-
stoffe in Tab. 10.5 und für Pulver-Beschichtungsstoffe in Tab. 10.6 zusammenge-
stellt.
10.7 Beschichtungsstoffe, Beschichtungssysteme
Tab. 10.3 Flüssig-Beschichtungsstoffe
Bindemittelbasis Kurzzeichen Charakterisierung
Acrylharze AY
AY-Hydro
1-komponentige Verarbeitung
physikalisch trocknend
Lösemittel: organisch oder Wasser
Vinylchlorid-Copolymerisate PVC/AY 1-komponentige Verarbeitung
physikalisch trocknend
Lösemittel: organisch
Epoxidharze EP 2-komponentige Verarbeitung
chemisch härtend
Lösemittel: organisch oder Wasser
Epoxidharz-Kombinationen EP-Kombi 2-komponentige Verarbeitung
chemisch härtend/physikalisch trocknend
Lösemittel: organisch
Polyurethanharze PUR 2-komponentige Verarbeitung
chemisch härtend
Lösemittel: organisch oder Wasser
Tab. 10.4 Pulver-Beschichtungsstoffe
Bindemittelbasis Kurzzeichen Charakterisierung
Epoxidharze EP chemisch härtend bei thermi-
scher Behandlung
(150–220 °C)
Lösemittel: keine
Epoxidharz/Polyesterharz EP/SP
Polyesterharz SP
Polyurethan PUR
389