Was ist Verzinken?

Basis der Verzinkung

Die Verzinkung, eine Unterkategorie der Konversionsbeschichtung im Rahmen von Oberflächenbehandlungen, ist ein Verfahren, bei dem eine Zinkschicht auf Metalle geklebt wird, um deren Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Dies wird durch das elektrochemische Prinzip der Elektroplattierung erreicht, bei dem das zu plattierende Metall in eine Lösung mit Zinkionen getaucht und einem elektrischen Strom ausgesetzt wird. Die Zinkionen werden reduziert und haften am Metall und bilden eine Schutzschicht. In Sekundenschnelle wird die Oberfläche des Metalls umgewandelt und erhält so eine neue Schutzschicht gegen Umwelteinflüsse.

Zwecke der Verzinkung

Die Verzinkung dient mehreren Zielen, bei denen es in erster Linie darum geht, die Eigenschaften des Grundmetalls, typischerweise Stahl oder Eisen, zu verbessern, um es für eine bestimmte Anwendung besser geeignet zu machen.

• Korrosionsbeständigkeit: Der Hauptzweck der Verzinkung besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit des Metalls zu verbessern. Zink korrodiert viel langsamer als Stahl und, was wichtig ist, mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit. Dadurch wird sichergestellt, dass das darunter liegende Metall auch dann geschützt bleibt, wenn Teile der Beschichtung freiliegen.
• Dekorativer Reiz: Durch die Verzinkung kann ein sauberes, glänzendes Finish erzielt werden, das den ästhetischen Wert des Metalls erhöht. Durch die Möglichkeit, verschiedene Passivierungsprozesse anzuwenden, kann die Verzinkung verschiedene Erscheinungsbilder von klaren blau-hellen bis hin zu schillernden gelben Chromaten aufweisen.
• Erhöhte Verschleißfestigkeit: Eine Verzinkung kann die Verschleißfestigkeit des Metalls erhöhen und so seine Haltbarkeit verbessern. Die Schutzschicht fungiert als Barriere gegen physische Einwirkungen und reduziert Kratzer und Abrieb.
• Verbesserte Lackhaftung: Auf verzinkten Oberflächen haftet Farbe besser als auf blankem Metall. Daher ist die Verzinkung eine gute Grundierung für die Lackierung und sorgt für eine Oberfläche, die die Farbe gut hält und ihre Lebensdauer verlängert.
• Elektrische Leitfähigkeit: Eine Verzinkung kann auch die elektrische Leitfähigkeit eines Metallteils verbessern. Obwohl sie nicht so leitfähig sind wie blankes Metall, weisen verzinkte Teile eine bessere Leitfähigkeit auf als solche, die mit anderen, nichtmetallischen Schutzbeschichtungen beschichtet sind.

Vorteile der Verzinkung

Während der Zweck der Verzinkung beschreibt, warum sie durchgeführt wird, spiegeln die Vorteile die Vorteile wider, die das Verfahren bietet. Hier sind die wichtigsten Vorteile, die die Verzinkung von anderen Oberflächenbehandlungsmethoden unterscheiden:

• Erschwinglichkeit: Die Verzinkung ist eine der kostengünstigsten Methoden, Metalle vor Korrosion zu schützen. Es liefert leistungsstarke Ergebnisse zu relativ geringen Kosten, was es zu einer attraktiven Option für großvolumige Projekte macht.
• Vielseitigkeit: Die Verzinkung lässt sich auf eine Vielzahl unedler Metalle anwenden und ist in verschiedenen industriellen und kommerziellen Anwendungen wirksam. Dies macht es für viele Hersteller zu einer vielseitigen Lösung.
• Temperaturtoleranz: Zinkbeschichtungen sind dafür bekannt, hohen Temperaturen standzuhalten und ihre Schutzeigenschaften auch unter extremen Hitzebedingungen beizubehalten. Dadurch eignen sie sich für Komponenten, die in Hochtemperaturumgebungen eingesetzt werden.
• Umweltbelastung: Zink ist ein natürliches Element, das für alle Lebewesen lebenswichtig ist. Im Gegensatz zu anderen Schwermetallen reichert es sich nicht im Körper von Mensch und Tier an, was die Verzinkung zu einer umweltfreundlichen Option macht.
• Einfache Anwendung: Der Verzinkungsprozess ist relativ einfach und erfordert keine hochspezialisierte Ausrüstung oder Fähigkeiten, sodass er von Herstellern leicht übernommen werden kann.
• Haftfestigkeit: Durch den Galvanisierungsprozess entsteht eine metallurgische Verbindung zwischen dem Zink und dem Grundmetall. Diese Bindung ist stärker und langlebiger als die mechanischen Bindungen der meisten anderen Beschichtungsarten.
• Beschichtungsgleichmäßigkeit: Die Verzinkung sorgt für eine hervorragende Gleichmäßigkeit, selbst bei Teilen mit komplexen Formen. Es kann Ecken, Nischen und andere schwer zugängliche Bereiche abdecken, die mit anderen Methoden möglicherweise nicht abgedeckt werden können.

Arten der Verzinkung

Es gibt verschiedene Arten der Verzinkung, jede mit ihren eigenen einzigartigen Eigenschaften und Anwendungen. Hier sind die wichtigsten Arten der Verzinkung:

• Säureverzinkung: Die Säureverzinkung bietet schnellere Beschichtungsgeschwindigkeiten und sorgt für hellere, gleichmäßigere Beschichtungen als ihre zyanid- und alkalischen Gegenstücke. Außerdem ist es einfacher zu kontrollieren und hat eine bessere Streukraft, was es ideal für komplexe Formen und Bereiche mit hoher Stromdichte macht.
• Alkalische Verzinkung: Die alkalische Verzinkung ist in der Regel cyanidfrei und weist eine hervorragende Streufähigkeit auf. Es ist weniger aggressiv und hat eine langsamere Ablagerungsrate als Säureverzinkung. Diese Methode ist umweltfreundlicher und wird für empfindliche Teile und glattere Oberflächen bevorzugt.
• Zyanidverzinkung: Die Zyanidverzinkung war einst die am häufigsten verwendete Art der Verzinkung. Trotz seiner hervorragenden Streukraft und der hellen, gleichmäßigen Ergebnisse ist sein Einsatz aufgrund von Umwelt- und Gesundheitsbedenken im Zusammenhang mit Cyanid erheblich zurückgegangen.
• Zink-Nickel-Beschichtung: Die Zink-Nickel-Beschichtung ist eine Art Legierungsbeschichtung, die eine noch höhere Korrosionsbeständigkeit als herkömmliche Verzinkung bietet. Es wird insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt, wo Komponenten einen extremen Schutz erfordern.
• Zink-Kobalt-Beschichtung: Ähnlich wie die Zink-Nickel-Beschichtung ist die Zink-Kobalt-Beschichtung eine Legierungsbeschichtungsmethode, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit bietet. Es bietet außerdem eine dünnere, duktilere Beschichtung, die Biegungen standhält und häufig in der Elektronikindustrie verwendet wird.
• Zink-Eisen-Beschichtung: Die Zink-Eisen-Beschichtung ist eine weitere Legierungsbeschichtungsmethode. Es bietet eine schwarze, ästhetisch ansprechende Oberfläche und ist hitzebeständiger als andere Arten der Verzinkung, wodurch es sich für Komponenten eignet, die Umgebungen mit hohen Temperaturen ausgesetzt sind.

Für die Verzinkung geeignete Materialien

Die Verzinkung ist ein vielseitiges Verfahren, das auf eine Vielzahl von Materialien angewendet werden kann. Bestimmte Materialien werden jedoch häufiger verwendet, da sie sich aufgrund ihrer Eigenschaften besser für den Galvanisierungsprozess eignen. Hier sind einige der Materialien, die typischerweise bei der Verzinkung verwendet werden:

• Stahl: Stahl, insbesondere kohlenstoffarmer Stahl, ist das am häufigsten verwendete Material für die Verzinkung. Seine natürlich starke und langlebige Beschaffenheit macht es ideal für verschiedene Anwendungen. Die Verzinkung erhöht die Korrosionsbeständigkeit von Stahl und macht ihn dadurch noch haltbarer und langlebiger.
• Eisen: Eisen ist ein weiteres häufig verwendetes Material. Wie Stahl profitiert auch Eisen von der erhöhten Korrosionsbeständigkeit der Verzinkung und verbessert so seine Lebensdauer und Haltbarkeit.
• Aluminium: Die Verzinkung von Aluminium kann aufgrund der natürlichen Oxidschicht, die sich auf Aluminiumoberflächen bildet, schwierig sein. Bei richtiger Vorbereitung kann Aluminium jedoch effektiv verzinkt werden, wodurch seine Korrosionsbeständigkeit verbessert wird.

Ausrüstung für die Verzinkung

Die beim Verzinken eingesetzte Ausrüstung ist für den Prozess von entscheidender Bedeutung, da sie dafür sorgt, dass die Beschichtung gleichmäßig und effektiv aufgetragen wird. Hier sind die wichtigsten Geräte, die an dem Prozess beteiligt sind:

• Reinigungs- und Vorbereitungstanks: Diese Tanks dienen der Reinigung der Werkstücke vor dem Galvanisieren. Sie können verschiedene Lösungen wie alkalische Reiniger, saure Aktivatoren und Spülwasser enthalten.
• Galvanikbad: Dies ist das zentrale Gerät der Verzinkung. Das Bad enthält eine Zinklösung, die typischerweise aus Zinksalzen, Säure und anderen Chemikalien besteht. Das Werkstück und die Zinkanode werden in das Bad eingetaucht und ein elektrischer Strom angelegt.
• Gleichrichter: Der Gleichrichter wandelt den Wechselstrom (AC) aus der Stromversorgung in Gleichstrom (DC) um, der im Galvanisierungsprozess verwendet wird.
• Anoden: Zinkanoden werden verwendet, um die Zinkionen für den Galvanisierungsprozess bereitzustellen. Sie werden an den Pluspol der Stromversorgung angeschlossen.
• Gestelle oder Fässer: Zur Aufnahme der Werkstücke während des Galvanisiervorgangs werden Gestelle verwendet. Sie ermöglichen eine gleichmäßige Stromverteilung und sorgen dafür, dass jedes Teil gleichmäßig plattiert wird. Fässer werden für kleinere Teile verwendet und können viele Teile auf einmal aufnehmen.
• Trocknungsausrüstung: Nach dem Galvanisieren müssen die Werkstücke getrocknet werden. Dies kann mit Trocknungsgeräten wie Zentrifugaltrocknern oder Heißluftgebläsen erfolgen.
• Inspektions- und Messwerkzeuge: Mit verschiedenen Werkzeugen werden die fertigen Werkstücke inspiziert und die Schichtdicke gemessen. Dazu können Schichtdickenmessgeräte, Mikroskope und verschiedene visuelle Inspektionsinstrumente gehören.
• Passivierungstanks: Nach dem Galvanisieren werden die Werkstücke häufig passiviert. Dabei werden die Werkstücke in eine Passivierungslösung getaucht, wodurch die Korrosionsbeständigkeit der Zinkschicht erhöht wird.

Der Prozess der Verzinkung

Der Verzinkungsprozess umfasst mehrere Schritte, die jeweils entscheidend für die Erzielung einer hochwertigen, langlebigen und korrosionsbeständigen Oberfläche sind. Hier ist ein typischer Schritt-für-Schritt-Prozess:

1. Reinigung: Der erste Schritt beim Verzinken ist die gründliche Reinigung der Werkstücke. Dies erfolgt in der Regel mit einem Entfettungsmittel, um Öle oder Verunreinigungen von der Metalloberfläche zu entfernen. Nach der Entfettung werden Rost und Ablagerungen durch einen Säurereinigungsprozess (Beizen) entfernt.
2. Spülen: Nach der Reinigung werden die Teile gründlich mit Wasser gespült, um alle Reste von Reinigungslösungen zu entfernen, die den Galvanisierungsprozess stören könnten.
3. Aktivierung (oder Säureeintauchen): Anschließend werden die Teile in ein Säurebecken getaucht, um die Oberfläche zu aktivieren. Dieser Schritt bereitet das Metall auf die Verzinkung vor, indem eine Oberfläche geschaffen wird, die die Haftung der Beschichtung begünstigt.
4. Überzug: Der eigentliche Galvanisierungsprozess findet im Zinkbad statt. Die Werkstücke werden in die Verzinkungslösung eingetaucht und mit elektrischem Strom versorgt. Dadurch werden die Zinkionen in der Lösung reduziert und lagern sich auf den Teilen ab, wodurch die Zinkbeschichtung entsteht.
5. Spülen und Trocknen: Die verzinkten Teile werden erneut abgespült, um die restliche Galvanisierungslösung zu entfernen, und anschließend getrocknet.
6. Passivieren: Um die Korrosionsbeständigkeit der Zinkschicht zu erhöhen, werden die Teile häufig passiviert. Dabei werden sie in eine Passivierungslösung getaucht, wodurch eine Schutzschicht auf der Zinkschicht entsteht.
7. Inspektion: Abschließend werden die fertigen Teile auf Schichtdicke, Haftung und Aussehen geprüft, um sicherzustellen, dass sie den erforderlichen Standards entsprechen.

Anwendungen der Verzinkung

Die Kombination aus schützenden und ästhetischen Eigenschaften der Verzinkung macht sie für ein breites Anwendungsspektrum geeignet. Hier sind einige Schlüsselbereiche, in denen die Verzinkung zum Einsatz kommt:

• Automobilindustrie: Die Verzinkung wird in großem Umfang in der Automobilindustrie eingesetzt. Es bietet Korrosionsbeständigkeit für eine Vielzahl von Teilen wie Bremsleitungen, Servolenkungskomponenten und Motorteile. Es trägt auch dazu bei, das ästhetische Erscheinungsbild dieser Teile zu verbessern.
• Baugewerbe: Im Bausektor werden Nägel, Schrauben und andere Befestigungselemente verzinkt, um deren Haltbarkeit und Lebensdauer zu erhöhen. Es wird auch bei größeren Elementen wie Balken und Trägern verwendet, um diese vor Umweltschäden zu schützen.
• Elektronik-Industrie: Kleine Komponenten wie Steckverbinder, Federn und Schalter werden häufig verzinkt, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.
• Luft-und Raumfahrtindustrie: In der Luft- und Raumfahrtindustrie, wo Zuverlässigkeit und Gewicht von entscheidender Bedeutung sind, wird die Verzinkung verschiedener Komponenten zum Schutz vor Korrosion eingesetzt, ohne das Gewicht wesentlich zu erhöhen.
• Marineindustrie: Für Marineanwendungen, bei denen Salzwasserkorrosion ein erhebliches Problem darstellt, bietet die Verzinkung einen hervorragenden Schutz für eine Vielzahl von Komponenten, von Schiffsbauteilen bis hin zu Unterwasserbefestigungen.
• Agrarindustrie: Landwirtschaftliche Maschinen und Geräte, die häufig rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, können von einer Verzinkung profitieren, um die Haltbarkeit und die Lebensdauer zu verlängern.

Verzinkung von Schmuck und Accessoires

Während die Verzinkung ein vielseitiges Verfahren mit vielen Vorteilen ist, ist es wichtig, ihren Platz in der Schmuck- und Accessoire-Industrie zu beachten. Aufgrund der Kosteneffizienz und des effizienten Produktionsprozesses wird die Verzinkung vor allem bei der Herstellung wirtschaftlicherer oder massenhaft hergestellter Artikel eingesetzt. So trägt es dazu bei:

• Wirtschaftliche Produkte: Die Verzinkung bietet eine kostengünstige Methode zur Verbesserung des Aussehens und der Haltbarkeit von unedlen Metallen wie Kupfer, Eisen oder Messing. Es sorgt für ein helles, glänzendes Finish und eine Schutzschicht gegen Anlaufen und Korrosion. Bei Produkten der unteren Preisklasse oder Zubehör für den Massenmarkt gewährleistet dies ein Gleichgewicht zwischen Ästhetik, Haltbarkeit und Kosteneffizienz.
• Einheitlichkeit und Konsistenz: Bei der Massenproduktion ist die Aufrechterhaltung der Einheitlichkeit über Tausende von Teilen hinweg von entscheidender Bedeutung. Die Verzinkung sorgt für ein konsistentes, gleichmäßiges Finish, das die Gesamtästhetik der Produktlinie verbessert.
• Farbvielfalt: Zink kann in einer Vielzahl von Farben eingefärbt werden, was Designern, die an kostengünstigeren Schmuck- und Accessoire-Linien arbeiten, eine Reihe kreativer Möglichkeiten bietet.
• Allergieprävention: Die Verzinkung kann als Barriere zwischen der Haut und unedlen Metallen wirken und so das Risiko allergischer Reaktionen verringern. Dies ist besonders bei der Herstellung von erschwinglichem Schmuck von Vorteil und gewährleistet die Sicherheit für ein breiteres Verbraucherspektrum.

Für kundenspezifische High-End-Produkte sind jedoch andere Methoden wie z PVD-Beschichtung (Physical Vapour Deposition). (Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren) können aufgrund ihrer höheren Haltbarkeit, besseren Verarbeitung und der Möglichkeit, eine größere Auswahl an Farben und Oberflächen zu verwenden, verwendet werden.

Vergleich von Verzinkung, Galvanisierung und PVD

Verzinken, Galvanisieren und physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) sind drei beliebte Oberflächenbehandlungstechniken, von denen jede ihre eigenen Vorteile und Anwendungen hat. Hier ist ein Vergleich, der sich auf ihre Auswirkungen auf Kratzfestigkeit, Farboptionen und Oberflächenbeschaffenheit konzentriert:

Verzinkung

• Kratzfestigkeit: Mäßige Kratzfestigkeit, für den allgemeinen Gebrauch geeignet, jedoch möglicherweise nicht ideal für Anwendungen mit starker Beanspruchung.
• Farboptionen: Beschränkt auf bestimmte Farbtöne, typischerweise metallisches Aussehen.
• Oberflächenfinish: Bietet ein glänzendes, helles Finish, es fehlt jedoch möglicherweise die Tiefe und Fülle anderer Methoden.

Galvanotechnik

• Kratzfestigkeit: Bietet eine gute Kratzfestigkeit, kann jedoch je nach dem für die Beschichtung verwendeten Metall variieren.
• Farboptionen: Je nach verwendetem Metall können verschiedene Metallic-Farben erzielt werden, z. B. Gold, Silber oder Chrom.
• Oberflächenfinish: Erzeugt im Allgemeinen ein glänzendes und glattes Finish mit der Möglichkeit, unterschiedliche Texturen zu erzielen.

PVD (Physical Vapour Deposition)

• Kratzfestigkeit: Bekannt für seine außergewöhnliche Kratzfestigkeit, wodurch es sich ideal für High-End- oder Heavy-Duty-Anwendungen eignet.
• Farboptionen: Bietet eine große Auswahl an Farben, einschließlich metallischer und nichtmetallischer Farbtöne, mit konsistentem und einheitlichem Erscheinungsbild.
• Oberflächenfinish: Erzielt ein anspruchsvolles und hochwertiges Finish, oft mit einem glatteren, luxuriöseren Gefühl.

Gesamtvergleich

• Verzinkung: Bestens geeignet für wirtschaftliche Massenartikel, bei denen es auf Kosteneffizienz ankommt.
• Galvanisieren: Bietet ein Gleichgewicht zwischen Ästhetik und Haltbarkeit und wird häufig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.
• PVD: Wird häufig für kundenspezifische High-End-Produkte reserviert, bei denen ein erstklassiges Finish, eine vielfältige Farbpalette und eine hohe Kratzfestigkeit Schlüsselfaktoren sind.

Bei der Herstellung von Schmuck und Accessoires hängt die Wahl der geeigneten Methode von Faktoren wie dem gewünschten Qualitätsniveau, Budgetbeschränkungen, Designanforderungen und dem Zielmarkt ab. Das Verständnis dieser Unterscheidungen hilft bei der Auswahl des am besten geeigneten Prozesses für jede Produktlinie.