Das Prinzip des thermischen Zinkspritzens lässt sich wie folgt zusammenfassen: Zunächst werden mit Druckluft und Leitungen Sandpartikel auf die Werkstückoberfläche geblasen, um Rost und Oxidschichten zu entfernen. Die Oberfläche wird dabei betäubt, um die Haftung der Spritzbeschichtung zu verbessern. Anschließend wird mit Druckluft und speziellen Spritzpistolen Zink mit extrem hoher Geschwindigkeit auf die Metalloberfläche gesprüht. Dabei kommt eine Sauerstoff-, Acetylen- oder elektrische Wärmequelle zum Einsatz (elektrische Heizung für große Werkstücke, Sauerstoff- und Acetylenheizung für kleine und mittelgroße Werkstücke).
Vorteile der Verzinkung
1. Beim Kaltverzinken werden Beizen und Phosphatieren als Vorbehandlung eingesetzt. Dabei verbleiben Säure- und Laugenrückstände auf der Werkstückoberfläche, was Korrosionsgefahr birgt und die Zinkschicht anfällig für Ablösung macht. Das Zinkspritzverfahren hingegen nutzt Sandstrahlen als Vorbehandlung, wodurch eine sehr saubere und raue Werkstückoberfläche entsteht. Dies verhindert Korrosion von innen heraus und ein Ablösen der Zinkschicht nach dem Spritzen.
2. Feuerverzinken erfordert eine Temperatur von ca. 440 °C, die zu Verformungen des Werkstücks führen kann. Beim Zinkspritzen hingegen wird mit einer sehr niedrigen Temperatur unter 80 °C gearbeitet, wodurch Verformungen vermieden werden. 3. Sowohl beim Kalt- als auch beim Feuerverzinken sind die Werkstücke hinsichtlich Länge, Breite und Höhe auf das Verzinkungsbad beschränkt, beim Zinkspritzen hingegen nicht.
4. Sowohl das Kalt- als auch das Feuerverzinkungsverfahren stellen eine Herausforderung für die Reparatur vor Ort dar. Beschädigungen an Schweißnähten während der Montage, des Be- und Entladens oder des Transports können nur durch Lackierung ausgebessert werden. Beim Zinkspritzen hingegen lassen sich Reparaturen direkt vor Ort durchführen, wodurch Prozessengpässe vermieden werden.
5. Da beim Kaltverzinken Beizen und Phosphatieren als Vorbehandlung eingesetzt werden, ist die Werkstückoberfläche rau und die Haftung der Beschichtung schlecht. Im Gegensatz dazu wird beim Zinkspritzen Sandstrahlen als Vorbehandlung verwendet, was zu einer rauen Oberfläche und besserer Beschichtungshaftung mit einer Zugfestigkeit von ≥ 6 MPa führt.
6. Die Kaltverzinkung ist stark wasserbelastend und birgt erhebliche Umweltrisiken, während die Feuerverzinkung nur minimale Umweltauswirkungen hat. Daher wird die Feuerverzinkung für den Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Heißspritzverzinkungsverfahren
Der gesamte Herstellungsprozess der Heißspritz-Zink-Korrosionsschutzbeschichtung ist in vier Schritte unterteilt: Oberflächenbehandlung → Zinkspritzen → Versiegelungsbehandlung → Qualitätsprüfung
Oberflächenbehandlung
Da die Qualität der Oberflächenbehandlung die Qualität und Langlebigkeit der Beschichtung direkt beeinflusst, ist eine sachgemäße Vorbehandlung des Untergrunds unerlässlich. Der Untergrund ist gemäß den Prozessanforderungen sandzustrahlen, um Rost zu entfernen. Die Standards für die Rostentfernung richten sich nach der Norm Sa3 der „Rostklassen und Rostentfernungsklassen für Stahloberflächen vor dem Lackieren“ (GB8923-88). Diese Norm legt folgende Qualitätsanforderungen fest: Gründliches Sandstrahlen zur Entfernung von Zunder, Fett, Rost, Schmutz, Farbe und anderen Anhaftungen. Die Oberfläche muss einen gleichmäßigen metallischen Glanz aufweisen. Nach dem Sandstrahlen ist die Oberfläche mit sauberer, trockener Druckluft oder einer sauberen Bürste zu reinigen. Die Norm Sa3 der „Rostklassen und Rostentfernungsklassen für Stahloberflächen vor dem Lackieren“ (GB8923-88) ist ebenfalls zu beachten.
Sandstrahlen
Für den Auftragsprozess werden folgende Geräte und Maßnahmen eingesetzt: ein Luftkompressor, ein Druckluftbehälter, ein Öl-Wasser-Abscheider, ein Luftfilter, ein Sandstrahlkessel, Klebeband, eine Sandstrahlpistole und eine verschleißfeste Porzellandüse. Als Strahlmittel dient hochharter, kantiger Flusssand (0,5–2 mm). Der Sand muss trocken (Restfeuchte unter 1 %), sauber und frei von Verunreinigungen sein. Die Düse ist eine expandierende L-förmige Porzellandüse. Durch die Expansions-Kompressions-Expansions-Phase erreicht der Luftstrom aus der Sandstrahldüse Überschallgeschwindigkeit. Dies erhöht die kinetische Energie des Strahlmittels erheblich, aktiviert und elektrisiert die Oberfläche des Untergrunds und verbessert so die Haftfestigkeit der Beschichtung. Zur Entrostung wird Druckluft in den Druckluftbehälter geleitet, durchläuft den Öl-Wasser-Abscheider und den Luftfilter, um sie zu reinigen, zu trocknen und von Öl zu befreien, bevor sie in den Sandstrahlkessel gelangt. Das Klebeband presst den Sand in die Sandstrahlpistole und schleudert ihn auf den Metalluntergrund. Mit diesen Geräten und Bedingungen kann die Oberflächenbehandlung die Sa3-Normen mit einer Oberflächenrauheit von 40–60 µm erfüllen. Dabei sind Elektrodenpotenzial, Aktivierungsgrad und Haftung der Beschichtung auf der Metalloberfläche optimal.
Zinkspritzen
Die Zinkbeschichtung sollte innerhalb von 2–3 Stunden nach dem Sandstrahlen erfolgen. Grund dafür ist, dass sich das Elektrodenpotenzial der Substratoberfläche nach dem Sandstrahlen deutlich von dem vor der Behandlung unterscheidet und sein Minimalpotenzial erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Oberflächenaktivierung des Substrats maximal und die Haftfestigkeit zwischen Substrat und Beschichtung am höchsten. Das Elektrodenpotenzial der Substratoberfläche bleibt für 2–3 Stunden im Wesentlichen stabil. Mit der Zeit steigt das Oberflächenpotenzial wieder an, die Aktivierungsstärke nimmt ab und die Haftfestigkeit zwischen Beschichtung und Substrat sinkt. Dies ist auf die Dicke der Oberflächenoxidschicht zurückzuführen. Innerhalb von 2–3 Stunden wird die dünne Oxidschicht durch die mit hoher Geschwindigkeit auftreffenden Sprühpartikel leicht aufgebrochen. Nach 2–3 Stunden wirkt die Oxidschicht als Barriere zwischen Beschichtung und Substrat und beeinträchtigt die Haftung. Für die Beschichtung wird eine inländische Spritzpistole verwendet (typischerweise eine handgeführte Zhonglian-Druckluftspritzpistole der Shanghai Spraying Machinery Factory). Das verwendete Zinkmaterial ist ein hochwertiger, ölfreier Zinkdraht mit einem Durchmesser von 3 mm und einem Zinkgehalt von mindestens 99,5%-99,7%.
Veröffentlichungsdatum: 05.09.2025
