1. Allgemeines

Beim Feuerverzinken werden Eisen- und Stahlteile durch Eintauchen in eine Zink-

schmelze mit einem Zinküberzug versehen und während des Tauchvorganges auf die Zinkbadtemperatur von ca. 450 °C erwärmt. Dabei bilden sich auf der Ober-

fläche durch wechselseitige Diffusion Eisen-Zink-Legierungsschichten. Beim Herausziehen der Stahlteile aus dem Zinkbad überziehen sich diese Legierungs-

schichten mit einer Reinzinkschicht. Dadurch entsteht normalerweise ein silbrig glänzender Überzug, teilweise mit einem ausgeprägten Zinkblumenmuster

(Abb. I).

Abb. 1: Schliffbild eines feuerverzinkten Stahls mit typischem Schichtaufbau

Die Bildung der Eisen-Zink-Legierungsschichten (auch Hartzinkschichten genannt) kann allerdings mit sehr unterschiedlicher Geschwindigkeit ablaufen. Von ent-

scheidender Bedeutung ist dabei die chemische Zusammensetzung des Stahls.

Grundsätzlich lassen sich zwar alle gängigen Baustahlsorten und Gusseisenarten feuerverzinken, es kann jedoch insbesondere bei Stählen mit einem kritischen Silicium-Gehalt vorkommen, dass die Reaktion zwischen Eisen und Zink während des Verzinkungsvorganges besonders rasch abläuft und deshalb der Anteil der Eisen-Zink-Legierungsschichten im Zinküberzug größer als normal ist. Im Extremfall kann der gesamte Zinküberzug aus Eisen-Zink-Legierungsschichten bestehen (Abb. 2).

Abb. 2: Schliffbild feuerverzinkten Stahls mit durchgewachsener Fe+Zn-Legierungsschicht

2. Einfluss von Silicium und Phosphor

In bestimmten Mengen beschleunigen Silicium und Phosphor die Eisen-Zink-Reaktion während des Feuerverzinkens mit dem Ergebnis, dass dickere Zinküberzüge entstehen. Derartige Zinküberzüge haben meist ein mattes oder graues Aussehen und eine rauhe Oberfläche. Die Gehalte an Silicium und Phosphor im Stahl addieren sich in ihrer Wirkung.

Die verschiedenen praxisüblichen Gehalte an Silicium und Phosphor in allge-

meinen Baustählen und ihre Auswirkungen auf das Feuerverzinken lassen sich im Hinblick auf ihre Auswirkungen ungefähr wie folgt beschreiben:

Die Übergänge zwischen den einzelnen Bereichen sind fließend und hängen u.a. von der Art der Konstruktion, der Tauchdauer und der Temperatur der Zink-

schmelze ab.

Für die Anwendung der Feuerverzinkung unter gestalterischen oder ästhetischen Gesichtspunkten empfehlen sich insbesondere Stähle gemäß Nr. 1; für allgemei-

ne korrosionstechnische Anwendungen sind primär Stähle gemäß Nr. 3 zu bevorzugen.

Werden an das Aussehen und die Dicke des Zinküberzuges besondere Anforder-

ungen gestellt, sind insbesondere im Hinblick auf die Auswahl geeigneter Stahl-

werkstoffe zwischen Auftraggeber und Feuerverzinkungsunternehmen besondere Abstimmungen zu treffen.

3. Bestellhinweise

Die Feuerverzinkerei hat praktisch kaum eine Möglichkeit, das durch die Stahlzu-

sammensetzung bedingte extreme Wachstum der Eisen-Zink-Legierungsschichten zu beeinflussen. Aus diesem Grunde kommt der Auswahl von Stählen, die für das Feuerverzinken gut geeignet sind, eine besondere Bedeutung zu.

Die Normenreihe DIN EN 10025 1-6 (Warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen), Ausgabe 2005, empfiehlt zu den in den Teilen 2,3,4 und 6 unter Abschnitt 7.4.3 "Eignung zum Schmelztauchverzinken: Anforderungen bezüglich Schmelztauchverzinken müssen zwischen Hersteller und Besteller vereinbart werden".

Liegen im Einzelfall keine Hinweise über die Stahlzusammensetzung vor oder bestehen Zweifel über die Eignung eines Werkstoffes, empfiehlt es sich, anhand eines kleinen Materialabschnittes eine Probeverzinkung durchzuführen. Aussagefähige Ergebnisse können mit einer Probeverzinkung jedoch nur dann erzielt werden, wenn unter ähnlichen Bedingungen verzinkt wird wie bei den späteren Originalteilen. Die Einhaltung praxisgerechter Bedingungen gilt beson-

ders im Hinblick auf die Tauchdauer der Probe und die Zinkbadtemperatur.

Abb. 3: Einfluss des Silicium- und Phosphorgehaltes im Stahl auf die Dicke von Zinküberzügen (schematisch)

4. Andere Stähle

Die vorstehenden Aussagen gelten primär für Stähle im Rahmen der DIN EN 10025, Teile 2-4. Sollen Stähle außerhalb dieser Normen feuerverzinkt werden, sind unter Umständen besondere Abstimmungen mit der Feuerverzinkerei erforderlich. Das gilt besonders für hochfeste Werkstoffe (z.B. hochfeste, vergütete oder thermomechanisch behandelte Feinkornbaustähle).

Besondere Aufmerksamkeit im Hinblick auf eine Versprödung der Stähle durch Wasserstoff, der beim Beizen aufgenommen werden kann, ist bei Stählen gegeben, wenn ihre Härte höher liegt als etwa 34 HRC, 340 HV oder 325 HB.

In solchen Fällen müssen unter Umständen besondere Maßnahmen bei der Vorbereitung des Verzinkungsgutes (z.B. Strahlen der Oberflächen) oder beim Feuerverzinken selbst ergriffen werden.

Beim Feuerverzinken von Gussteilen und von Stählen außerhalb der DIN EN 10 025, Teile 2-4 ist aufgrund der erforderlichen Maßnahmen im Rahmen der Vorbereitung derartiger Stahlteile eine präzise Abstimmung mit der Feuerverzinkerei erforderlich.

Abb. 4: Dachkonstruktion. Auf den Breitflanschträgern ist der Zinküberzug hellglänzend, auf den eingesetzten Blechecken dagegen mattgrau ausgefallen

5. Zinkschmelze

Zur Optimierung des Verfahrensablaufes und der Qualität sind nahezu alle Zink-

schmelzen mit anderen Metallen legiert. Hierdurch läßt sich zum Teil der nachteilige Einfluß von Silicium und Phosphor im Stahl auf das Verzinkungsergebnis verringern, jedoch nicht vollständig eliminieren.

Abb. 5: Graues netzartiges Aussehen des Zinküberzuges