Labor-Feuer­verzinkung
Verzinkungs­kessel

Im Verzinkungskessel des IKS werden Stahlproben im Labormaßstab feuerverzinkt und Tauchversuche in Zinkschmelzen durchgeführt.

Der Kessel fasst ca. 30 kg Schmelze; Schmelzzusammensetzung, Temperatur, Tauchdauer und Stahlsorte lassen sich damit gezielt variieren und getrennt bewerten. Der Verzinkungskessel gehört zum Arbeitsfeld Verzinkung der Abteilung Überzüge und Analytik, die die Lebensdauer eines Zinküberzugs von der Applikation bis zur Schadensfallaufklärung untersucht.

Typische Fragestellungen

Einfluss von Legierungselementen wie Aluminium, Bismut, Zinn oder Blei auf Zinkschmelze und Zinküberzug

Schichtbildung und Überzugsdicke in Abhängigkeit von der Stahlzusammensetzung, etwa bei Niedrig- und Hochsiliziumstählen

Einfluss der Oberflächenvorbereitung auf das Anbindungsverhalten des Überzugs

Angriff der Zinkschmelze auf Stahl: Stahlabtrag und Schädigung von Kesselwerkstoffen in bleifreien und aluminiumhaltigen Schmelzen

Herstellung verzinkter Proben unter dokumentierten Bedingungen für nachfolgende Korrosions- und Beschichtungsuntersuchungen

Nachstellen von Verzinkungsbedingungen bei der Aufklärung von Schadensfällen

Verfahren

Beim Feuerverzinken wird der vorbereitete Stahl in schmelzflüssiges Zink getaucht. Durch Diffusion bilden sich an der Stahloberfläche Eisen-Zink-Legierungsphasen, über denen beim Herausziehen eine Reinzinkschicht erstarrt. Aufbau und Dicke des Überzugs hängen vor allem vom Silizium- und Phosphorgehalt des Stahls, von Schmelztemperatur und Tauchdauer sowie von den Legierungszusätzen der Schmelze ab.

Die Schmelze befindet sich in einem Kesseltiegel mit rund 5 l Fassungsvermögen in einem Verzinkungsofen der Firma Körner, der für Betriebstemperaturen von 460 bis 520 °C ausgelegt ist. Für Tauchversuche, insbesondere Langzeittauchversuche, werden definierte Tauchdauern festgelegt, die Schmelze wird regelmäßig mittels ICP-OES analysiert und die Temperatur überwacht. Für die Oberflächenvorbereitung der Proben stehen im Arbeitsfeld Verzinkung Strahlkabinen und eine galvanische Anlage zur Verfügung, die chemische Zusammensetzung der Stähle wird mit dem Funkenspektrometer bestimmt.

Die verzinkten Proben werden im Materialographie- und im Analytiklabor des IKS ausgewertet: Schichtdicke und Zinkauflage, Phasenaufbau am Querschliff, Elementverteilung mit REM/EDX. In Forschungsprojekten wurden so unter anderem der Stahlabtrag in bleifreien, aluminiumhaltigen Bi-Sn-Zinkschmelzen und der Einfluss von Schmelzvarianten auf die direkte Beschichtung feuerverzinkten Stahls untersucht.

Ergebnisse

1  Verzinkte Proben
Zinküberzüge mit dokumentierter Schmelzzusammensetzung, Temperatur und Tauchdauer.

2  Schichtdicke und Zinkauflage
magnetinduktiv nach DIN EN ISO 2178 und gravimetrisch nach DIN EN ISO 1460; beide Verfahren sind in der Anlage zur DAkkS-Akkreditierungsurkunde D-PL-19138-01-00 geführt.

3  Überzugsaufbau
Querschliff mit Eisen-Zink-Legierungsphasen und Reinzinkschicht, ergänzt durch REM/EDX sowie Analysen von Schmelze und Stahl.

4  Weiterführende Prüfungen
Haftfestigkeit von Zinküberzügen im Stempelabreißversuch (IKS-Hausverfahren in Anlehnung an DIN EN ISO 4624), Korrosionsprüfungen und Freibewitterung.

Anwendung: Forschung und Entwicklung zu Zinkschmelzen und Verzinkungsprozessen, Bewertung von Stählen und Kesselwerkstoffen, Herstellung von Prüfsubstraten, Schadensfalluntersuchungen an verzinkten Bauteilen.

Weiterführend

Arbeitsfeld Verzinkung Normen und Hausverfahren Akkreditierung Arbeitsfeld Analytik

Anfrage zu diesem Verfahren

Beschreiben Sie kurz Stahlsorte, Schmelzzusammensetzung oder Verzinkungsbedingungen und Ihre Fragestellung. Wir stimmen mit Ihnen ab, ob der Laborversuch geeignet ist, und nennen Ihnen andernfalls ein alternatives Vorgehen, etwa die Untersuchung industriell verzinkter Proben.

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