Vorbereitung und Lackierung Galvanisieren / KTA UniversityKTA-Tator

Galvanisieren ist die Anwendung einer Zinkschicht auf Stahl durch eine Vielzahl von Methoden wie Feuerverzinkung, kontinuierliche oder Elektroabscheidung. In vielen Fällen wird verzinkter Stahl nicht lackiert, da die Lebensdauer der Verzinkung allein typischerweise die herkömmlicher Schutzbeschichtungen übersteigt. Wenn Farbe auf die Verzinkung aufgetragen wird, wird sie oft als „Duplexsystem“ bezeichnet.“Die Lebensdauer eines Duplexbeschichtungssystems wurde in Studien als Faktor 1,5 bis 2 angegeben.,3 mal die Summe der einzelnen Nutzungszeiten für blanke Verzinkung oder Lackierung allein. Die tatsächliche Erhöhung der Lebensdauer hängt jedoch von der Expositionsumgebung ab; d. H., das Duplexsystem hat bei einer milden Exposition eine längere Lebensdauer als bei einer schwereren Exposition.

Um die erwartete lange Lebensdauer zu erreichen, ist eine ordnungsgemäße Vorbereitung der Verzinkung entscheidend. Neuer verzinkter Stahl hat eine glatte Oberfläche, die die Beschichtungshaftung hemmt. Darüber hinaus können einige Nachbehandlungen (nachstehend erörtert), die häufig dem Verzinkungsprozess folgen, die Beschichtungsleistung beeinträchtigen.,

Verzinkung Nachbehandlungen

Verzinkter Stahl wird manchmal nachbehandelt oder passiviert, um die Reaktion zwischen Eisen und Zink zu stoppen oder die nachfolgende Oxidation (d. H. Witterungseinwirkung) der Zinkoberfläche zu verlangsamen. Die häufigsten Nachbehandlungen sind Wasserlöschen, Chromatlöschen und Phosphatieren. Beim Wasserlöschen wird frisch verzinkter Stahl in ein Wasserbad getaucht, um den Kühlprozess zu beschleunigen und die Reaktion zwischen Eisen und Zink zu stoppen., Eine Folge des Wasserlöschens ist, dass das Wasser häufig mit Öl oder Schmutz kontaminiert wird, der sich auf der Zinkoberfläche ablagert. Diese Verunreinigungen können die Haftung beeinträchtigen, wenn sie vor dem Lackieren nicht ausreichend entfernt werden.

Chromat-Abschrecken wird hauptsächlich verwendet, um die Bildung von „weißem Rost“ oder „nassem Lagerfleck“ zu verhindern, wenn verzinkter Stahl während des Transports oder der Lagerung dicht gepackt ist. Weißrost bezieht sich auf die Zinksalze, die sich natürlich auf der verzinkten Oberfläche bilden, wenn das Zink während der atmosphärischen Exposition oxidiert., Nassspeicherfleck ist eine beschleunigte Form der Oxidation, die auftritt, wenn höhere Konzentrationen von Feuchtigkeit und Sauerstoff zwischen Stücken oder Blechen aus verzinktem Stahl eingeschlossen werden, die eng gestapelt sind. Obwohl die Chromatbehandlung diese Oxidation verhindern kann, kann sie auch die Haftung beeinträchtigen, wenn später Farbe aufgetragen wird. Eine Chromatbehandlung kann erwünscht sein, wenn nach dem Verzinken keine Lackierung vorgesehen ist, da die Behandlung typischerweise zu einem gleichmäßigeren Aussehen führt, wenn die Zinkoberfläche oxidiert und verwittert., Das“ glänzende „und“ spangled “ Aussehen der neuen Verzinkung wird typischerweise grau, stumpfer und fleckig mit dem Alter.

Phosphatierungsbehandlungen auf Stahl nach dem Verzinken bilden über der Zinkoberfläche eine nicht reaktive Zinkphosphatschicht. Bei diesem Verfahren werden die verzinkten Oberflächen zuerst gereinigt und entfettet und dann in eine Phosphatierungslösung eingetaucht. Phosphatierung verhindert die Bildung von Korrosionsprodukten auf der Oberfläche und fördert die Haftung mit einer anschließend aufgetragenen Lackschicht.,

Verwitterung der Verzinkung

Korrosionsprodukte (weiße Zinksalze) beginnen sich auf einer Zinkoberfläche zu bilden, sobald sie der Umgebung ausgesetzt sind. Im Allgemeinen sind die anfänglichen Zinkverbindungen, die gebildet werden, wasserlöslich, porös und haften lose an der Oberfläche. Im Laufe der Zeit werden diese Verbindungen in einen fest haftenden wasserunlöslichen Film umgewandelt, der dazu dient, die Zinkoberfläche vor weiterer Korrosion zu schützen. Korrosionsprodukte werden aus dem Zink gebildet, das mit Luftsauerstoff, Kohlendioxid und Wasser reagiert., Die Zeit bis zum Erreichen verschiedener Verwitterungsstufen variiert jedoch stark mit den tatsächlichen Umgebungsbedingungen an einem bestimmten Ort. Die folgenden Kategorisierungen von Zink „Verwitterung“ sollten als durchschnittliche Zeiten betrachtet werden.

Neu verzinkt-weniger als 48 Stunden

In den ersten 48 Stunden der Verzinkung bilden sich keine nennenswerten Korrosionsprodukte. Idealerweise sollte die Beschichtung der Verzinkung während dieses Zeitraums erfolgen, falls geplant.,

Teilweise verwittert-48 Stunden bis 2 Jahre

Die Oxidation der Oberfläche beginnt, sobald Zinkverzinkung auf Stahl aufgebracht wird. Diese oxidativen Produkte sind relativ porös und haften während der frühen Bildung lose an der Stahloberfläche. Zunächst bilden sich auf der verzinkten Oberfläche Zinkoxide und Hydroxide, die wasserlöslich sind. Dieses frühe Korrosionsprodukt wird manchmal als weißer Rost bezeichnet. Wenn das Zink weiter verwittert, werden die anfänglichen Korrosionsprodukte langsam in wasserunlösliche Verbindungen umgewandelt, die hauptsächlich aus Zinkcarbonaten bestehen.,

Voll verwittert-über 2 Jahre

Nach längerer Zeit werden Korrosionsprodukte in eine dichte Schicht aus Zinkcarbonaten umgewandelt, die fest an der Stahloberfläche haften. Diese oxidierte Schicht schützt das Zink vor weiterer Korrosion.

Wenn die Anwendung eines Beschichtungssystems gewünscht wird, bestimmen die verschiedenen Verwitterungsstufen, dass je nach Alter der Verzinkung getrennte Oberflächenvorbereitungsverfahren befolgt werden. Im Allgemeinen wird die Lackierverzinkung in zwei Kategorien unterteilt– neue verzinkte und vorhandene verzinkte Oberflächen., Die Vorbereitung von verzinkten Oberflächen für den Farbauftrag wird in einem Artikel der KTA University von Kenneth Trimber mit dem Titel „Vorbereitung der Feuerverzinkung für das Lackieren – Es ist nicht übermäßig kompliziert.“

Lackieren Neue Verzinkung

Die Vorbereitung neuer Verzinkung für die Lackierung geht davon aus, dass seit dem Verzinken ein minimaler Zeitraum (weniger als 48 Stunden) vergangen ist. Die Zinkoberflächen müssen jedoch möglicherweise zusätzlich gereinigt werden, wenn das Material vor dem Lackieren gelagert wurde.,

Frisch verzinkter Stahl muss zuerst gemäß SSPC-SP 1, Lösungsmittelreinigung gereinigt und entfettet werden. Dies ist besonders wichtig, wenn Wasserabschrecken als Nachbehandlung verwendet wurde und Schmutz-und/oder Ölrückstände auf den Oberflächen abgelagert wurden. Darüber hinaus sollten neue Verzinkungen, die zum Lackieren bestimmt sind, nicht mit Chromat abgeschreckt werden. Alle Chromatverbindungen, die auf der verzinkten Oberfläche vorhanden sind, verursachen Haftungsprobleme für anschließend aufgetragene Beschichtungen., Wenn eine Chromatbehandlung verwendet wurde, müssen die Oberflächen gründlich gereinigt werden, um die Behandlung zu entfernen, und dann auf Chromatverbindungen getestet werden, um die Entfernung sicherzustellen. Idealerweise sollten Spezifikationen für verzinkten Stahl keine Chromatbehandlung zulassen und stattdessen eine phosphatierende Nachbehandlung angeben. Wie zuvor beschrieben, erzeugt die Phosphatierung eine Oberfläche, die für anschließend aufgetragene Beschichtungen förderlich ist. Die Phosphatierung passiviert die Zinkoberfläche und erzeugt eine Konversionsbeschichtungsschicht, die ideal für die Anwendung eines Beschichtungssystems ist.,

Nach der Reinigung gemäß SSPC-SP 1 können neue verzinkte Oberflächen durch Auftragen einer Waschgrundierung, chemische Behandlung oder Abbürsten einer Strahlreinigung zum Lackieren vorbereitet werden.

Waschgrundierungen

Eine Option zur Oberflächenvorbereitung besteht darin, eine Waschgrundierung auf die gereinigte verzinkte Oberfläche aufzutragen. Waschprimer sind typischerweise Materialien auf Vinylbutyralbasis, die die verzinkte Oberfläche mit Säure ätzen, um die Haftung von Beschichtungen zu fördern., Die Waschgrundierung muss mit dem vorgesehenen Beschichtungssystem kompatibel sein und es sollte darauf geachtet werden, die Grundierung nicht dicker als empfohlen aufzutragen, da sonst Risse auftreten können. Es sollte beachtet werden, dass die VOC-Konformität (Volatile Organic Compound) von Waschprimern berücksichtigt werden muss. Viele Waschprimer erfüllen möglicherweise nicht die Bundes -, Landes-oder lokalen VOC-Inhaltsgrenzen für Shop-oder Feldanwendungen.

Chemische Behandlungen

Eine weitere Option ist die chemische Behandlung mit leicht sauren oder basischen Lösungen, die die Zinkoberfläche ätzen., Diese Produkte können als „Vorlackreiniger“ bezeichnet werden und sollten speziell für die Verwendung beim Verzinken entwickelt werden. Vorlackreinigungsprodukte werden typischerweise mit Wasser verdünnt, auf die verzinkte Oberfläche aufgetragen und eine kurze Verweilzeit eingeräumt. Obwohl das Spülen der Oberfläche mit Wasser normalerweise erforderlich ist, um Reinigungsrückstände zu entfernen, sind einige Reiniger ohne Spülung verfügbar.

Abbürsten Strahlreinigung

Abbürsten Strahlreinigung kann auch zur Vorbereitung verzinkter Oberflächen für die Beschichtung verwendet werden., Ein offensichtliches Problem besteht jedoch darin, dass die Strahlreinigung einen erheblichen Teil der schützenden Zinkschicht beschädigen und sogar entfernen kann, wenn sie nicht ordnungsgemäß kontrolliert wird. Verzinkte Oberflächen sollten nach SSPC-SP 16, „Brush-Off Blast Cleaning of Coated and Uncoated Galvanized Steel, Stainless Steels, and Non-Ferrous Metals“, abgebürstet werden.“

Lackierung Vorhandenes Verzinken

Wie zuvor beschrieben, bestimmt das Alter und die Belichtungsumgebung der verzinkten Oberfläche das Stadium der Verwitterung., Die in diesem Abschnitt beschriebenen Verfahren für die „vorhandene“ Verzinkung gelten jedoch für alle Verwitterungsstufen; Das Stadium der Verwitterung bestimmt die Reinigungsmenge, die erforderlich ist, um eine gut haftende Standardbeschichtung zu erreichen. Beachten Sie, dass diese Verfahren zur blanken, verwitterten Verzinkung dienen und davon ausgehen, dass zuvor keine Farbe aufgetragen wurde; Die Verfahren würden jedoch nur geringfügige Änderungen erfordern, um das Entfernen alter, locker haftender Farbe anzugehen.,

Die Vorbereitung der vorhandenen Verzinkung sollte die Entfernung von Schmutz und anderen Verunreinigungen, lose haftenden Zinkverbindungen und allen Rost umfassen, um eine für die Beschichtungsanwendung geeignete Oberfläche zu erhalten. Der erste Schritt sollte immer die Lösemittelreinigung per SSPC-SP 1 sein, um Verunreinigungen wie Schmutz, Öl oder Fett zu entfernen. Es können auch Tests auf Chromat oder andere Nachbehandlungen durchgeführt werden, obwohl es unwahrscheinlich ist, dass bei der voll verwitterten Verzinkung weiterhin Probleme mit der Nachbehandlung auftreten. Die anschließende Oberflächenvorbereitung wird am häufigsten durch Reinigung mit Druckwasser erreicht.,

Druckwasserreinigung

Die Druckwasserreinigung ist die bevorzugte Reinigungsmethode für die vorhandene Verzinkung, da sie im Vergleich zu anderen Methoden (z. B. abrasive Strahlreinigung oder Elektrowerkzeugreinigung) ein geringeres Potenzial zur Beschädigung oder Entfernung der verzinkten Schicht aufweist. Obwohl die verzinkte Oberfläche zum Lackieren gereinigt werden muss, sollte die Zinkschicht intakt bleiben, da dies den Stahl galvanisch schützt.,

Alle Oberflächen sollten gemäß SSPC-SP WJ-4 /NACE WJ-4, „Wasserstrahlreinigung von Metallen – Leichte Reinigung“, mit Druckwasser von 3.000 bis 5.000 psi gereinigt werden. Der Wasserdruck und die Reinigungsabstände sollten nach Bedarf angepasst werden, um das angegebene Reinigungsniveau zu erreichen und gleichzeitig die Beschädigung der schützenden Zinkschicht zu minimieren. Das unter Druck stehende Wasser entfernt loses Korrosionsmaterial, lösliche Salze und andere Verunreinigungen. Eine zusätzliche Reinigung mit Hand-oder Elektrowerkzeugen kann erforderlich sein, wenn der darunter liegende Stahl rostet.,

Beschichtungssysteme

Es gibt verschiedene Beschichtungssysteme, die eine erfolgreiche Leistungsgeschichte beim Verzinken aufweisen. Die typischen Systeme umfassen Acrylbeschichtungen, Epoxid – / Polyurethanbeschichtungen oder feuchtigkeitshärtende Urethane. Eine korrosionsbeständige oder zinkreiche Punktgrundierung wird üblicherweise für die Nachbesserung von blanken verrosteten Bereichen auf vorhandenem verwitterten verzinktem Stahl vor der vollständigen Beschichtung empfohlen.,

Es ist wichtig zu beachten, dass Alkydbeschichtungen (auf Ölbasis) aufgrund des Reaktionspotentials zwischen alkalischen Zinkkorrosionsprodukten (Weißrost) und dem Alkydharz der Beschichtung nicht auf die Verzinkung aufgebracht werden sollten. In diesem Fall wird die Beschichtung häufig abgebaut (verseift) und versagt.

Eine weitere Option für die Neuverzinkung ist der Einsatz von werkseitig aufgebrachter Pulverbeschichtung. Pulverbeschichtungen werden durch elektrostatisches Sprühen oder durch Wirbelschichtbeschichtungen aufgebracht, wodurch der Prozess im Vergleich zu typischen Sprühbeschichtungen viel spezialisierter wird., Das Pulver wird abgeschieden und durch die elektrostatische Ladung an der Metalloberfläche gehalten und dann bei hohen Temperaturen gebacken, um das Pulver zu schmelzen und zu einem festen Beschichtungsfilm zu verschmelzen. Pulverbeschichtungen für Verwitterungsexpositionen sind typischerweise Materialien auf Polyesterbasis wie Triglycidylisocyanurat oder TGIC, aber Epoxidpulverbeschichtungen werden auch häufig auf vergrabenen Rohren (z. B. Rohrleitungen für die Gas-und Ölverteilung) verwendet. Pulverbeschichtungen bieten eine hervorragende Haftung, hohe Abriebfestigkeit, geringe VOC-Emissionen und wenig Materialverlust., Polyesterpulver bieten auch hervorragende Verwitterungseigenschaften (Farb-und Glanzretention). Ein Problem bei der Verwendung von Pulverbeschichtungen über Verzinken ist das Potenzial für Ausgasungen während des Filmbildungs-und Härtungsprozesses, was zu Nadellöchern in der fertigen Beschichtungsoberfläche führt. Dies kann durch Vorbacken des verzinkten Bauteils vor der Pulverbeschichtung minimiert werden.

1. van Eijnsbergen, J. F., „Duplex-Systeme“, Elsevier 1994, New York, NY, pp. 7-8

---