Transcript 1.5 Beläggningsmetoder med zink

1.5 Beläggningsmetoder med zink
Zink är en mycket använd ytbehandlingsmetall, som ger stål en kraftigt förbättrad livslängd.
Zink används i skikttjocklekar från 3 µm upp till 250 µm, vilket innebär från dekorativ
ytbehandling till kraftigt korrosionsskydd. Följande ytbehandlingsmetoder med zink finns:
•
•
•
•
•
•
•
Elektrolytisk förzinkning
Mekanisk förzinkning
Sprutförzinkning
Sherardisering
Kontinuerlig varmförzinkning
Styckvis (allmän) varmförzinkning
Målning med zinkrik färg
1.5.1. Elektrolytisk förzinkning
Elektrolytisk förzinkning fungerar enligt nedanstående korrosionscell med föremålet som
skall förzinkas som katod och zinkplåt eller zinkkulor som anod. Zink övergår i jonform från
anoden till elektrolyten som består av zinkhydroxid (förr hade man cyanid som elektrolyt men
p g a dess giftighet använder man idag hydroxid eller klorid). Från elektrolyten utfälls
återigen zinken på stålföremålet som ren zink.
Anodreaktioner:
Zn ⇒ Zn2+ + 2eZn2+ + 2OH- ⇒ Zn(OH)2
Katodreaktioner:
Zn2+ + 2e- ⇒ Zn
2e- + 2H+ ⇒ H2
Som framgår av ovanstående reaktioner fälls inte enbart zink vid katoden utan även något
väte. Det är därför det finns risk för vätesprödhet hos stål med högre hållfasthet (< 34 HRC)
vid elförzinkning.
Vid elförzinkning används standardskikttjocklekarna 3, 5, 8, 12 och 25 µm (SS-ISO 2081).
Normalt använda skikttjocklekar är 5 – 8 µm. I samband med elförzinkningen kromateras ofta
zinken med blå (blank), gul, svart eller grön kromat. Den gula kromaten minskar i
Bild ovan. Tvärsnitt av ett elektrolytiskt pålagt zinkskikt
användning eftersom sexvärt krom är allergi- och cancerframkallande. De rena zinkbaden
ersätts idag med järn-zinkbad, vilka går bättre att kromatera (framför allt den svarta) och ger
ett bättre korrosionsskydd. Elförzinkning används mest i dekorativt syfte eller där korrosionen
är låg (inomhus- och lantatmosfär).
Elförzinkning kan ske i trumma (massgods) eller på hängare. Trummorna och hängarna
förflyttas mellan de olika processbaden med hjälp av en programstyrd robot.
1.5.2. Mekanisk förzinkning
Avfettade föremål läggs tillsammans med glaskulor i en trumma. Där trumlas de först i ett
surt rengöringsmedel och sedan i ett förkoppringsmedel. Därefter trumlas de förkopprade
detaljerna med zinkpulver och vissa aktiverande kemikalier.
Vanligen läggs zink på till skikttjocklekar mellan 12 och 14 µm men även tjockare skikt, ca 75
µm uppges kunna erhållas. Beläggningarna blir mycket jämna även på gods med
komplicerad geometri. Ytan är matt. Någon risk för hydrogenförsprödning föreligger inte,
varför även härdade stål med hög hållfasthetsklass kan behandlas.
Mekanisk förzinkning känns lätt igen på att rullar man de förzinkade detaljerna i handen får
man ”zinkflagor” på huden.
Svensk eller internationell standard för denna typ av beläggningar saknas.
1.5.3. Sprutförzinkning
Stålet rengörs genom noggrann blästring - minst till Sa 21/2 enligt SS 05 59 00 (ISO 85011:1988). Zink i form av tråd eller pulver matas in i en zinkspruta och smälts av en gaslåga
eller plasma. De smälta dropparna kastas mot stålytan med hjälp av tryckluft.
Gaslågan når ca 2 000 ºC medan plasman ger 20 000 ºC.
Skiktet blir något porigt och ytan rå. Skikttjockleken kan varieras från ca 30 µm till i praktiken
ca 300 µm. Vidhäftningen till stålytan är endast mekanisk men sitter bra tack vare att
blästringen gjort ytan ganska rå.
Bilden nedan visar ett tvärsnitt av ett sprutförzinkat zinkskikt
Metoden är lämplig för större föremål med inte alltför komplicerad form. Den är också väl
lämpad för reparation av zinkbeläggningen på varmförzinkade föremål, som skadats genom
t ex svetsning.
Sprutförzinkad yta lämpar sig väl för målning. Målningen bör dock ske i anslutning till
sprutförzinkningen.
1.5.4. Sherardisering
Genom betning rengjorda ståldetaljer packas tillsammans med zinkpulver och sand i en
trumma, som under rotation upphettas till strax under zinkens smälttemperatur. Under viss
hålltid vid denna temperatur och fortsatt rotation av trumman reagerar järn och zink med
varandra (diffusion) och bildar en järn-zinklegering på stålytorna.
Sherardisering ger relativt tunna beläggningar (15-40 µm) med mörkt grå ytor.
Beläggningarna har god vidhäftning och mycket jämn skikttjocklek även på föremål med
komplex form. Metoden har ungefär samma tillämpningsområde som elförzinkning.
Svensk och internationell standard saknas för genom sherardisering påförda beläggningar.
Vid behov kan hänvisas till Brittisk Standard BS 4921. Metoden används för närvarande inte i
de nordiska länderna mest p g a att den inte ger en estetisk tilltalande yta.
En variant av denna metod kan sägas vara Victocor, som tagits fram i Israel. Här trumlas
också godset med en vägd mängd zinkpulver under värme. Metoden kan användas på icke
rengjort material, vilket anses som en fördel. Godsstorleken blir dock begränsad av
trumdimensionen. Metoden används för närvarande i Norge på spik.
1.5.5. Kontinuerlig varmförzinkning
Kontinuerlig varmförzinkning kan användas på tunnplåt, smala band och tråd.
Tunnplåt varmförzinkas i kontinuerliga produktionslinjer där alla processerna är sammanlänkade i ett slutet ugnssystem. Basmaterialet är kallvalsad plåt i rullar. Den ena
bandrullen svetsas till den andra till ett ändlöst band.
Efter avfettning betas eller oxideras bandet. Därefter befrias ytan från oxider genom
reduktion vid 950 °C. Samtidigt fås en mjukglödgning av stålet. Bandytan är sedan metalliskt
ren och går i skyddsgas direkt ned i zinkbadet.
Upp ur badet går bandet lodrätt och passerar mellan s.k. jetknivar. Genom dessa blåses fina
luft eller ångstrålar som skalar av zinkbeläggningen till önskad tjocklek. Kontroll av skiktets
tjocklek och styrning av jetknivarna sker med hjälp av tjockleksmätare och datorer.
Via kylsträcka, riktning och behandling mot angrepp av vitblemma förs bandet antingen till
formatklippning eller upphaspling i rullar för leverans eller senare plastbeläggning, målning
och/eller profilering.
Tunnplåt förzinkas antingen med mikrolegerad, låglegerad eller högt legerad zink. Den
viktigaste legeringstillsatsen är i alla fallen aluminium. Typiska halter aluminiumtillsats är 0,2
% för mikrolegerad, 5 % för låglegerad respektive 55 % för höglegerad. Handelsnamnen är
många. För den låglegerade typen kan nämnas Galfan och för den höglegerade Aluzink eller
GalvaIume.
1.5.5.1. Tråd och rörförzinkning
Tråd, smala band och rör varmförzinkas enligt den torra eller den våta metoden eller en
kombination av de båda - i kontinuerligt arbetande anläggningar. Omedelbart efter
upptagningen ur zinkbadet stryks (tråd) eller blåses (rör) överskottszink av från ytorna.
Dessa blir på så sätt fria från ojämnheter. Zinkbeläggningens tjocklek kan genom
avstryknings- eller blåsningsförfarandet varieras inom vissa gränser.
1.5.6. Styckvis (allmän) varmförzinkning
Denna metod beskrivs utförligt under kapitel 7 varmförzinkning
1.5.7. Målning med zinkrik färg
Liksom vid sprutförzinkning skall rengöring ske genom noggrann blästring minst till Sa 2 1/2
enligt SS 05 59 00 (ISO 8501-1:1988). Enbart skrapning och stålborstning ger inte
tillfredsställande resultat.
Zinkrik färg består av finfördelat zinkpulver i ett organiskt eller oorganiskt bindemedel såväl
en som tvåkomponentfärger förekommer. Zinkhalten i den torra färgfilmen bör vara minst 92
vikt- %, vilket motsvarar 62 volym- %. Detta för att de enskilda zinkpartiklarna skall komma i
god elektrisk kontakt med varandra och med stålytan. Färgen kan påföras med pensel eller
spruta.
Att måla med zinkrik färg betecknas ibland som "kallgalvanisering". Uppenbarligen vill man
ge intryck av att de zinkrika färgerna skulle ge zinkbeläggningar kvalitativt jämställda med de
som erhålls genom varmförzinkning men så är dock inte fallet.
Beteckningen "kallgalvanisering" har prövats rättsligt i Tyskland, som i en dom av 12 mars
1969 uttalat att "kallgalvanisering" är otillåten varubeteckning.
Målning med zinkrik färg är ett målningsförfarande och inte en metallbeläggningsmetod.
För målning på zink hänvisas till kapitel Duplex.