• Gespecialiseerde informatie over
    thermisch verzinken

Thermisch verzinken wordt erkend als de beste methode om staal te beschermen tegen corrosie.

Natuurlijk verwacht u van onze ZINQ experts een optimale corrosiebescherming voor uw staalproject. Voor een optimaal resultaat is het echter zinvol om uw staalproduct al in de planningsfase op elkaar af te stemmen.

Waar moet in het algemeen rekening mee worden gehouden bij het ontwerpen van de producten? Kunnen thermisch verzinkte onderdelen worden verzinkt? Onze sectie Kennis biedt uitgebreide antwoorden op deze en andere vragen over corrosiebescherming.

Als u nog vragen hebt, adviseren onze ZINQ experts u graag.

Kennis over thermisch verzinken

Technische basiskennis: thermisch verzinken

Het proces van thermisch verzinken verloopt in meerdere stappen die op elkaar aansluiten.

De reactie tussen het staal en het gesmolten zink leidt tot de vorming van een metallurgische verbindingslaag, deze is opgebouwd uit 4 lagen, te weten de Gamma, Delta, Zeta en Eta laag. Deze ijzer-zink legeringslaag is zeer goed bestand tegen mechanische beschadigingen en corrosieve spanningen.

  • De ijzer-zinkfasen hebben een hogere hardheid dan het basismateriaal.
  • De afnamesnelheid van de zinklaag is laag, zelfs bij hoge corrosieve belastingen.
  • Door de kathodische beschermende werking van zink treedt er geen staalcorrosie op, zelfs niet als de zinklaag beschadigd is (zelfherstellend effect).

Normen:

NEN-EN ISO 1461 „Zinkdeklagen op staal door thermisch verzinken“

NEN-EN ISO 14713 versie 1 en 2 Bescherming van ijzer- en staalconstructies tegen corrosie

NEN-EN ISO 10684 „Bevestigingsmiddelen - Thermisch verzinken“

Richtlijnen:
„Richtlijn voor de productie van thermisch verzinkte schroeven“, Deutscher Schraubenverband „Aanbevelingen ter voorkoming van scheurvorming in thermisch verzinkte staalconstructies“, Deutscher Schraubenverband & Industrieverband Feuerverzinken „Thermisch verzinken van dragende stalen onderdelen“, DASt-richtlijn 022.

Mechanische effecten

De component wordt verhit tot ongeveer 450 °C, wat de volgende effecten heeft op het basismateriaal:

  1. Uitzetting van het materiaal met ongeveer 4,5 mm/m
  2. Bij 450 °C is de treksterkte nog maar ± 40-60 % van de waarde bij kamertemperatuur

Tijdens thermisch verzinken wordt staal verhit tot ongeveer 450 °C. Door deze hoge temperatuur wordt het staal tijdelijk zachter en minder sterk dan bij kamertemperatuur. Tegelijk zet het staal uit.

Als de constructie ongelijkmatig opwarmt of alleen aan ophangpunten hangt, kan het door het eigen gewicht licht doorbuigen of vervormen. Dunne of slanke delen zijn hier gevoeliger voor dan dikke en stijve onderdelen.

Na het verzinken koelt het staal weer af en krijgt het zijn sterkte terug, maar eventuele vervorming kan blijven zitten.

Met een goed ontwerp, en overleg met de ZINQ expert kunnen we een optimaal resultaat behalen en het voorkomen van faalkosten.

Materiaalkeuze en verwerking van het materiaal

De te verzinken staalmaterialen moeten voldoen aan de eisen van NEN-EN 10025 en op grond van hun chemische samenstelling en mechanische eigenschappen geschikt zijn voor thermisch verzinken. Stalen materialen volgens andere normen dan NEN-EN 10025 en met andere eigenschappen mogen alleen op verzoek en na testen door de fabriek worden geleverd. Aangezien het silicium-(Si) en fosforgehalte (P) van het staal een beslissende invloed heeft op het verzinkresultaat (zie ook punt „Materiaalkeuze en verwerking van het materiaal > Staal met speciale samenstelling“), raden wij het gebruik van staal volgens NEN-EN ISO 14713-2, tabel 1 (vereenvoudigde richtlijn voor de samenstelling van staal) aan. Voor meer info en bij vragen, kan men steeds contact opnemen met onze ZINQ experten.

Het verzinken van gietijzer kan, maar heeft wel de nodige aandachtpunten. Gietijzer is bros, en kan nauwelijks vervormen. Door de ongelijke opwarming en afkoeling ontstaan er spanningen in het materiaal, welke scheurvorming en breuk kunnen veroorzaken. Het hoge koolstofgehalte kan zorgen voor een onregelmatige, visuele slechte zinklaag. Aandachtspunt is oud of dun gietijzer, dit is extra gevoelig. Voor meer info en bij vragen, kan men steeds contact opnemen met onze ZINQ experten.

Bepaalde elementen in het staal, met name silicium (Si) en fosfor (P), beïnvloeden de reactie tussen het ijzer en het gesmolten zink. Daarom hebben bepaalde staalsamenstellingen een ander uiterlijk (glanzend of mat), en een andere dikte en gelijkmatigheid (gladheid) dan andere. Als er speciale eisen worden gesteld aan het uiterlijk van verzinkt staal, moeten de volgende grenswaarden worden aangehouden voor de staalsamenstelling volgens NEN-EN ISO 14713-2, tabel 1: - ≤ 0,03 % Si en < 0,02 % P, waarbij Si + 2,5 P ≤ 0,09 % of voor koudgewalste staalsoorten Si + 2,5 P ≤ 0,04 % of - ≥ 0,14 % Si tot ≤ 0,25 % Si. Bovendien mag het aluminiumgehalte maximaal 0,04 % zijn.

Let op: in de 14713-2 staan onder de tabel opmerkingen. Deze zijn een aanvulling op bovenstaande info.
MIG/MAG lasdraad of las electroden hebben een andere staalsamenstelling dan het basismateriaal. Het SI gehalte zorgt voor een rustig smeltbad en een hogere vloeibaarheid (natlopen).
Door het SI gehalte van ca 0,7 tot 1 % zal de lasdraad zichtbaar meer aangroeien dan het basismateriaal.

Als gevolg van verschillend materiaal in de lasdraad en het basismateriaal kunnen er verschillende reacties optreden tussen zink en staal, of tussen zink en het lasdraadmateriaal. Hierdoor kan de lasnaad optisch afwijken van het basismateriaal. Wij raden het gebruik van lasdraden aan met een maximaal siliciumgehalte van 0,45 %. Daarnaast mag het aluminiumgehalte maximaal 0,03 dragen.

Autogeen lassen is een lasproces waarbij metalen worden verbonden door ze plaatselijk te verhitten met een gasvlam, meestal zuurstof + acetyleen. De staalsamenstelling van een autogeen lasdraad (voor ongelegeerd/constructiestaal) is afgestemd op zacht staal (S235–S355) en lijkt sterk op die van het basismateriaal, maar met iets meer mangaan en silicium om oxidatie tijdens het lassen te compenseren. Veel toegepaste lasdraad is de W2SI en de W3SI1. De laagdikte van de zinklaag na het thermisch verzinken is vergelijkbaar met het MIG/MAG systeem.

De toepassing zachtsolderen kan niet thermisch verzinkt worden, omwille van de toevoegmaterialen zoals tin, lood en koper. Deze verbinding heeft een smeltpunt van 180 -> 230 graden. De toepassing hardsolderen kan wel de temperatuur van 450 graden verdragen van het thermisch verzinkbad. Hier ligt het smeltpunt op ca. 600 graden. Op de las wordt geen zinklaag gevormd, en dit zal moeten worden nabewerkt met eventueel koudzink.

Koudvervormen introduceert restspanningen in het onderdeel, die kunnen vrijkomen tijdens het verzinken en vervolgens leiden tot vervorming van de constructie. Bovendien wordt, afhankelijk van de mate van koudvervorming, de vervormingscapaciteit van het staal aangetast (veroudering). In dit geval kan het effect van het gesmolten zink negatieve gevolgen hebben, waaronder schade aan het onderdeel. De toegestane mate van koudvervorming hangt af van de gebruikte materiaalsoort. Bij twijfel moet het veilig verzinken van koudgevormde onderdelen worden gecontroleerd door middel van een proefverzinking. Koudvervormen is bij de staalsoorten S235 -> S355 over het algemeen geen probleem, mits men de voorschriften aanhoudt over buigradiussen. (radius 2x de materiaal dikte). Belangrijk is om de EN 1993 (Eurocode 3) – Ontwerp staalconstructies aan te houden.

Constructief ontwerp

Alle werkstukken worden opgehangen aan dwarsbalken en doorlopen zo het verzinkproces. Eén gat is meestal voldoende voor kleine onderdelen, terwijl grotere onderdelen minstens twee gaten nodig hebben om op te hangen. De benodigde gaten of zeilringen kunnen meestal zo worden aangebracht dat ze niet in de weg zitten aan de zichtzijde. Vooraf overleg met de verzinkerij wordt aanbevolen.

Bij holle profielen is het belangrijk dat er voldoende en voldoende grote openingen zijn om de voorbehandelingsmedia in en uit te laten stromen en de lucht te laten ontsnappen. Als er geen openingen zijn, bouwt de verwarmde lucht een zeer hoge inwendige druk op, waardoor de holle profielen kunnen exploderen! Volgens NEN-EN ISO 14713-2 worden de volgende aanbevelingen voor de grootte en het aantal openingen gegeven voor kleine en middelgrote holle profielen: In de 14713-2 staan nieuwere tabellen.

OPMERKINGEN:

De normatieve aanbevelingen verwijzen niet naar een lengte. We raden daarom aan om de aangrenzende specificaties voor horizontale elementen als een waarde/m te beschouwen. Voor grotere doorsneden moeten de openingen ongeveer 25 % van de diameter van het holle profiel bedragen.

Als de benodigde openingen niet op de juiste plaats zitten, ontstaan er bijvoorbeeld schepvormige delen of luchtzakken. Dit kan leiden tot ongewenste zinkophopingen of defecten. De openingen moeten zo worden aangebracht dat de ingesloten lucht naar boven kan ontsnappen als een onderdeel wordt ondergedompeld en dat het zink naar beneden kan afvloeien als het wordt verwijderd.

Inkepingen zijn een ontwerpoptie voor het maken van uitsparingen, ventilatiegaten of zinkinlaat- en uitlaatopeningen. Hieronder volgen enkele aanbevelingen voor de plaatsing van inlaat- en uitlaatopeningen:

Grote onderdelen kunnen leiden tot transport- en verzinkproblemen, terwijl vlakke onderdelen beter en economischer kunnen worden verzinkt.

Om restspanningen en ongewenste vervorming door het verzinkproces te verminderen/vermijden, moeten de volgende aanbevelingen in acht worden genomen tijdens het ontwerp en de productie:

  • Minimalisatie van productiegerelateerde restspanningen (bijv. door een geschikte lasvolgorde),
  • Vermijd scherpe hoeken (dikteverschillen zo klein mogelijk),
  • Kies dwarsdoorsneden die zo symmetrisch mogelijk zijn,
  • Hou rekening met uitzetting van het materiaal.

PDF om te downloaden

Oppervlaktegesteldheid bij levering

De oppervlaktegesteldheid van het uitgangsmateriaal beïnvloedt de kwaliteit van de zinklaag. Omdat sommige materiaal gerelateerde defecten en productie gerelateerde onzuiverheden niet kunnen worden verwijderd door de voorbehandelingsmedia en kunnen leiden tot onjuist verzinken, is het belangrijk om rekening te houden met een aantal punten met betrekking tot de oppervlaktekwaliteit van het zwarte materiaal tijdens de productie. Het staaloppervlak moet onbehandeld zijn bij levering. Veranderingen aan het zuivere staaloppervlak, bijvoorbeeld door vlamsnijden of het aanbrengen van lossingsmiddelen of primers, die worden uitgevoerd door de staalfabrikant of -verwerker of op andere manieren die buiten de verantwoordelijkheid van het verzinkbedrijf vallen, kunnen de reactiviteit van het staal beïnvloeden. Dit kan resulteren in zinklagen die afwijken van de vorming die anders te verwachten is op grond van de chemische samenstelling onder normale verzinkomstandigheden, met name wat betreft de dikte van de zinklaag (zie ook „Materiaalkeuze en verwerking van het materiaal > Staal met speciale samenstelling“) en kan lager zijn dan de minimale dikte die door de norm wordt vereist.

Producten zoals lasspray, boorolie etc, die worden gebruikt t.b.v. het lasproces of voorbewerking van het materiaal moeten ten aller tijden siliconen vrij zijn. Siliconen zijn niet te verwijderen tijdens de voorbehandeling van het staal. Onverzinkte plekken of een afwijkende zinklaag zal hiervan het gevolg zijn.

Stickers en etiketten laten resten achter op het staaloppervlak die niet worden verwijderd door de voorbehandelingsvloeistoffen. Als de stickers, etiketten en eventuele lijmresten niet vooraf worden verwijderd, zal er op deze plekken een onjuiste galvanisatie plaatsvinden (zwarte plekken of onverzinkte plekken). Dit is de verantwoordelijkheid van de klant.

Krassen van plaatbewerking, buigbanken, plaatscharen en krabnaalden en slijpsporen zijn duidelijk zichtbaar, zelfs na thermisch verzinken. Walsfouten kunnen leiden tot plaatselijke verdikkingen (puistjes).

Thermisch verzinken van gestraald materiaal is geen probleem. Het is echter belangrijk om ervoor te zorgen dat de ruwheidsdiepte niet te groot is doordat het straalmiddel te grof is (standaard wordt er gestraald tot SA 2 1/2). De laagdikte is groter. Gestraalde materialen moeten ook worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat ze niet al zijn verzinkt en moeten worden ontzinkt voordat ze opnieuw worden behandeld.

Verwerken

In de praktijk kunnen kleine defecten, montagegerelateerde afbrokkeling of onverzinkte plekken ontstaan tijdens de daaropvolgende bewerking (snijden, lassen, boren) van een onderdeel. Zulke gebieden tot een grootte van 10 cm2 (volgens NEN-EN ISO 1461) kunnen zonder meer worden gerepareerd, waarbij de volgende punten in acht moeten worden genomen:

  • Volgens NEN-EN ISO 1461 moet de laagdikte op het reparatiepunt minstens 100 µm zijn.
  • Zinkspray mag niet worden gebruikt omdat het een hoog aluminiumgehalte heeft, wat er goed uitziet maar slechts een zeer beperkte bescherming tegen corrosie biedt (laagopbouw per spuitlaag max. 10 μm)!
  • Gebruik in plaats daarvan zinkstofverf conform de ISO 1461.
  • Vóór het coaten moet het defecte gebied voldoende worden gereinigd en gedroogd (standaard reinheid SA 2 1⁄2).
  • Een andere geschikte reparatiemethode is thermisch spuiten, wat geregeld wordt in NEN-EN ISO 2063. Voor reparaties raden we de zinkstoflakken LZ 09, LZ 50 en LZ 99 aan die in onze fabrieken verkrijgbaar zijn. Als alternatief voor reparatie met verf raden we ZINQ® Fix aan.

Lassen gebeurt bij voorkeur vóór het thermisch verzinken.

Als er na het thermisch verzinken wordt gelast, moet de coating plaatselijk in de lasnaadzone worden verwijderd voor het lassen om een las van hoge kwaliteit te garanderen.

Het lassen van gegalvaniseerde onderdelen moet worden uitgevoerd volgens de huidige gezondheids- en veiligheidsvoorschriften met geschikte ventilatie.

In de regel worden thermisch verzinkte constructies met elkaar verbonden door middel van schroef- of boutverbindingen. In dit geval is het gebruik van thermisch verzinkte bevestigingsmiddelen verplicht volgens DIN 18800 - 7 (uitvoering van staalconstructies).

Bij zetwerk of buigen kunnen de bovenste 3 zinklagen losbreken van de gammalaag. De gammalaag zal niet loskomen, daar dit een moluculaire verbinding is met het basismateriaal. Het is daarom aanbevolen om geen scherpkantig gereedschap te gebruiken, en 3 x de materiaaldikte als radius aan te houden. Als een dikkere of brose zinklaag toch openbreekt, is het aanbevolen om deze beschadiging vrij te maken van het losse zink, en te behandelen met ZINQ LZ09.

Heb je nog vragen?

Onze ZINQ experts helpen je graag - om technische vragen te verduidelijken, voor training in de
corrosiebescherming, zelfs inclusief ondersteuning bij bouwinspecties.

Indien gewenst adviseren we je graag op locatie bij een van onze ZINQ vestigingen of bij jou op het bedrijf.

Tel. +32 11 510 210 info@zinq.be

BETROKKEN BIJ
Zoek op