Herstellungsprozess

siehe Stahl / Herstellung

Feuerverzinken / Stückverzinken

Die verzinkungsgerecht konstruierten Stahlbauteile, deren Abmessungen auf die zur Verfügung stehenden Verzinkungsbäder und deren Gewicht auf die Hebewerkzeuge und Fahrzeuge abgestimmt sein müssen, werden in einem Entfettungsbad mit wässrigen alkalischen oder sauren Mitteln gereinigt. Das daran anschließende Spülen in einem Wasserbad verhindert das Verschleppen von Entfettungsmitteln. Anschließend folgt unter Raumtemperatur das Beizen in verdünnter (10 %) Salzsäure, dessen Dauer vom Verrostungsgrad und der Beizkonzentration abhängt, um arteigene Verunreinigungen wie Zunder, Rost von der Stahloberfläche zu entfernen. Es folgt ein erneuter Spülvorgang in einem Wasserbad. Dem schließt sich eine letzte intensive Feinreinigung in einem Flussmittelbad an, das aus einer wässrigen Lösung aus Zinkchlorid (ZnCl₂) und Ammoniumchlorid (NH₄Cl) besteht. Ihre Aufgabe ist es die Benetzungsfähigkeit zwischen Stahloberfläche und schmelzflüssigem Zink zu verbessern. Bei der anschließenden Trocknung wird der Flussmittelfilm aufgetrocknet. Das Verzinkungsgut gelangt nun in die auf 440° bis 460°C erhitzte 98,5 %ige flüssige Zinkschmelze und verbleibt darin bis es dessen Temperatur angenommen hat. Beim Verzinkungsvorgang bildet sich ein Überzug von Eisen-Zink-Legierungsschichten und beim Herausziehen aus der Schmelze an der Oberfläche zusätzlich eine Reinzinkschicht mit einem ausgeprägten Zinkblumenmuster. Die Kühlung an der Luft bzw. in einem Wasserbad beendet den Verzinkungsvorgang.

Bandverzinken

Die Verzinkung erfolgt dabei nach dem sogenannten Sendzimir-Verfahren. Die Bleche werden zuerst einer oxidierenden und reduzierenden Glühbehandlung unterzogen. Dadurch erhält das Blech eine metallisch reine Oberfläche. Nach dem Abkühlen auf ca. 500 °C durchläuft das Band dann ein auf 450 °C erwärmtes Zinkbad, wobei am Ende durch ein Düsenabstreifverfahren die gewünschte Schichtdicke des Zinküberzuges reguliert wird. Nach einem Kühlvorgang, sowie dem Recken und Richten wird das Band aufgerollt bzw. in Tafeln geschnitten.

Galvanisches (elektrolytisches) Verzinken

Beim Galvanisieren werden im wässrigen Elektrolyten mittels Gleichstrom Zinküberzüge geringer Dicke auf das Stahlband bzw. auf kleinere Massenteile aufgebracht. Um eine metallisch reine Oberfläche zu erhalten, ist auch hier ein Beizen als Vorbereitung erforderlich.
Die Kunst der Verzinker besteht darin, die an Ecken und Kanten größeren Zinkabscheidungen durch die größeren Stromdichten zu verhindern oder mit geeigneten Methoden nachzuarbeiten.

Charakteristische Emissionen

Feuerverzinken / Stückverzinken
TA-Luft (2002) Kapitel 5.2.1 Gesamtstaub, einschließlich Feinstaub

Die im Abgas enthaltenen staubförmigen Emissionen dürfen folgende Werte nicht überschreiten:

• Massenstrom : 0,20 kg/h oder
• Massenkonzentration : 20 mg/m³

Auch bei Einhaltung oder Überschreitung eines Massenstroms von 0,20 kg/h darf im Abgas die Massenkonzentration 0,15 g/m³ nicht überschritten werden.

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Feuerverzinken / Stückverzinken
Gesundheitsgefahren können von der ätzenden Wirkung freiwerdender Ammoniak- und Salzsäuredämpfe ausgehen; durch die Einhausung der verschiedenen Verfahrensstufen und durch wirksame Filtertechniken sind diese Emissionen zurückgegangen. Die anfallenden Filterstäube können als Reststoff in die Zinkherstellung zurückgeführt werden.

Maßnahmen Umweltschutz

Feuerverzinken / Stückverzinken
Das bei den verschiedenen Spülvorgängen benötigte Wasser wird soweit möglich in einem Kreislaufsystem gehalten und dazwischen gereinigt. Die Entfettungs-, Beiz- und Flussmittelbäder werden je nach Verschmutzungsgrad ausgetauscht und wieder aufbereitet. Hartzink und Abschöpfungen aus der Zinkschmelze werden wieder zurückgeführt.

Transport

Siehe Datenblätter Stahl und Zink

Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

Feuerverzinktes Band und Blech lässt sich wie Stahlblech verarbeiten. Es lässt sich durch die üblichen Verfahren schweißen, weich- und hartlöten. Bei einer hohen Zinkauflage ist eine Anpassung des Schweißverfahrens an den Werkstoff erforderlich. Allerdings müssen die Zinkschichten an den Schweißstellen vorher entfernt werden. Ein Abbrennen ist zwar üblich, aber nicht gesund für die Verarbeiter.

Beim Schweißen können Luftverunreinigungen durch das Auftreten von Gasen, Rauch und Stäuben entstehen. Die Art und Menge der Luftverunreinigung hängt dabei auch vom angewandten Schweißverfahren und der Oberflächenbeschichtung ab.
Die beim Schweißen des feuerverzinkten Stahls aufsteigenden zinkoxidhaltigen Dämpfe sollten zum Schutz des Verarbeiters abgesaugt werden.
Mittlerweile gibt es Schutzgaspistolen, die mit einer integrierten Rauchgas-Absaugung ausgerüstet sind.

Beständigkeit Nutzungszustand

Für die Korrosionsbeständigkeit verzinkter Stahlbleche sind die sich in der normalen Atmosphäre bildenden Deckschichten der Zinkoberfläche aus Zinkcarbonat verantwortlich. Neue wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass die korrosive Belastung von Zinküberzügen in der Atmosphäre in den vergangenen Jahren deutlich nachgelassen hat. Als Folge verringerter saurer Niederschläge ist mit einer längeren Schutzdauer von Zinküberzügen zu rechnen. Allerdings ist die gleichzeitig saure und oxidierende Wirkung von Stickoxiden, die sich an feuchter Luft zu Salpetersäure umwandeln, nach wie vor problematisch für den Zinküberzug.

Die Korrosionsgeschwindigkeit ist abhängig von pH-Wert des Wassers, im Bereich von etwa pH 6 bis pH 13 hat die Verzinkung eine gute Beständigkeit.

Abtragungsraten¹

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.
→ Datenbank als PDF

Instandhaltung

Verzinkte Stahlbauteile sind aufgrund der Verzinkung um ein vielfaches korrosionsbeständiger als normale Stahlbauteile. Dennoch kann die Zinkschicht duch Bewitterung abgetragen werden. Häufig sind verzinkte Stahlbleche für Fassadenbekleidungen und Dacheindeckungen werkseitig mit einer zusätzlichen Schutzschicht aus Alkydharzen, Acrylharzen, Polyurethan oder Epoxidharzen überzogen. Dadurch kann die Zinkschicht vor Korrosion geschützt und der Abtrag von Zink auf begrenzte Zeit vermieden werden. Eine Erneuerung der Schutzschicht der Verzinkung kann duch Anstriche erreicht werden. ^2,3

Quellen

¹Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme, Beuth Verlag, 1998, Berlin
²nachhaltiges-bauen Zink, Online-Quelle (abgerufen 02/2014)
³Zwiener, Mötzl: Ökologisches Baustofflexikon, 2006, 3. Auflage, C.F. Müller Verlag, Heidelberg

Wiederverwendung / Wiederverwertung / Beseitigung

Verzinkter Stahl kann wie Stahl wiederum dem Verwertungskreislauf zugeführt werden. Beim Umschmelzen von Stahl verdampft aufgrund der geringen Schmelztemperatur der Überzug aus Zink und wird im Staub gesammelt, auf mindestens 20 % Zinkgehalt durch mehrfache Einleitung in den Ofen angereichert und dient dann als Rohstoff für Sekundärhütten der Zinkindustrie.

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Siehe Datenblatt Stahl

Wiederverwendung

Siehe Datenblatt Stahl

Stoffliche Verwertung

Siehe Datenblatt Stahl

Energetische Verwertung

Siehe Datenblatt Stahl

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Siehe Datenblatt Stahl

EAK-Abfallschlüssel

Siehe Datenblatt Stahl