Profile effizient vorbehandeln

Aus dem Auftrag der Jansen AG resultierten nutzwertige Hinweise für Pulverbeschichter zur korrek­ten Vorbehandlung von Galvanneal-Zinküberzügen auf Stahlprofilen. Der Schweizer Systemhersteller setzt bei seinen Profilelementen aus Stahl in Zukunft verstärkt auf einen temporären Korrosionsschutz durch einen Zink-Eisen-Überzug. Diese sogenannten Galvanneal-Überzüge werden in der Praxis im klassischen Tauchverfahren, wie sie für die Bandverzinkung üblich sind, hergestellt. Im Anschluss erfolgt jedoch eine Wärmebehandlung bei etwas über 500 °C, wodurch Eisenatome aus dem Substrat in die Zinkschicht diffundieren und somit die genannte Zink-Eisen-Mischschicht bilden. Die Zink-Eisen-Überzüge sind meist etwa 7 µm stark und besitzen einen durchschnittlichen Eisengehalt von etwa 10%.

Abb. 1: Die Oberfläche eines „Z 275“-Blechs (li.) im Vergleich zum „ZF 100“-Blech (re.). Abbildungen: Dr. Herrmann GmbH

Die Nomenklatur zur Beschreibung der Zink-Eisenschichten ist angelegt an die Bezeichnung der klassischen Zinküberzüge, z.B. „ZF 100“ für eine Galvanneal-Zink-Eisenschicht mit einem Gesamt-Schichtgewicht von 100 g/m². Das Verfahren bietet aufgrund des Eisenanteils im Überzug verschiedene Vorteile gegenüber einer reinen Zinkschicht. So zeichnet sich Galvanneal durch ein erstklassiges Schweißverhalten sowie einen sehr guten Haftgrund für eine anschließende organische Beschichtung aus. Im Rahmen der Untersuchungen hat die Dr. Herrmann GmbH diverse Versuchsreihen zur Vorbehandlung und Pulverbeschichtung von „ZF 100“-Profilen der Firma Jansen bei unterschiedlichen Praxisbetrieben in ganz Deutschland durchgeführt. Die zur Bewertung der Vorbehandlungsqualität durchgeführten Laboruntersuchungen stellen sich dabei wie folgt dar:

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  Abb. 2 stellt die Querschliffaufnahme einer „ZF 100“-Schicht dar.

  Bestimmung der Oberflächenverschmutzung vor und nach der OVB mittels Restkohlenstoffanalyse
• Korrosionsbeständigkeitstest über 480, 720 und 1440 h im neutralen Salzsprühnebel (nSS-Test) in Anlehnung an DIN EN ISO 9227
• Haftfestigkeitsprüfung mittels Stempelabriss nach erfolgter Korrosionsbeanspruchung
• Metallografische Querschliffpräparation und mi­kroskopische Auswertung

Die eingesetzten Vorbehandlungstechnologien sind:

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  Abb. 3: Große Unterschiede stellte das Labor bei der Lackunterwanderung am Ritz aufgrund unterschiedlicher Vorbehandlung (nach 720 h nSS-Test) fest; oben: zu starke Beizentfettung + Eisenphos-phatierung; unten: alkalische Entfettung + Zinkphosphatierung.

  Entfettung und Zinkphosphatierung zzgl. einer chromfreien Passivierung
• Entfettung und Eisenphosphatierung zzgl. einer chromfreien Passivierung
• Alkalische Entfettung und schwach saure Zinkbeize zzgl. chromfrei-Passivierung
• Sweepen (Normalkorund) zzgl. chromfrei-Nachpassivierung (ASP-Verfahren)
• Entfettung zzgl. chromfrei-Nachpassivierung (ASP-Verfahren)

Wirkungsvoll entfetten

Als Zusammenfassung der Testreihen kann festgehalten werden, dass Galvanneal-Oberflächen mit den unterschiedlichsten gängigen Vorbehandlungstechnologien beschichtungsgerecht vorbehandelbar sind. Analog zu Untersuchungen verschiedenster Substratmaterialien aus der Vergangenheit ist bei der Vorbehandlung von Galvanneal auf eine wirkungsvolle Entfettung der Oberflächen zu achten. Eine gute Entfettung vorausgesetzt, sind aufgrund der leicht strukturierten Oberflächen von Galvanneal sehr hohe Lackhaftungswerte und ein guter Korrosionsschutz erreichbar.

Galvanneal-Überzüge

Durch eine gezielte Wärmebehandlung kann die schmelztauchbeschichtete Reinzinkschicht in eine ZnFe-Schicht mit Eisengehalten zwischen 9% und 11% überführt werden. Dieses Produkt ist unter dem Namen Galvannealed bekannt. Der Produktname ist eine im Englischen gebildete Wortzusammensetzung aus galvanized = verzinkt und annealed = geglüht. Vorteile: Galvannealed-Überzüge weisen eine sehr gute Lackhaftung und Beständigkeit gegen Lackunterwanderung bei Korrosionsbelastung (Steinschlag, Kratzer) auf. Beim Widerstandspunktschweißen ist eine höhere Standzeit der Schweißelektroden zu erreichen als bei feuerverzinktem Feinblech. Nachteile: Die Umformbarkeit ist aufgrund der sehr spröden ZnFe-Schicht schlechter als im feuerverzinkten Zustand.

Einzig bei besonders aggressiven bzw. abrasiven Vorbehandlungsmethoden müssen bei Galvanneal-Oberflächen aufgrund der dünnen Schichtdicken besondere Vorkehrungen getroffen werden. Die Vorbehandlung ist entsprechend einzustellen. Eine zu starke Beize (pH-Wert < 1,5) führt zu einem schnellen Auflösen des relativ dünnen Zinküberzuges. Wird zu abrasiv gestrahlt, kann die Galvanneal-Schicht beschädigt werden. Beschichtungsbetriebe müssen deshalb den Strahlwinkel von < 30° und einen Strahldruck von < 2,5 bar einhalten. Eine Bewertung der einzelnen Vorbehandlungsmethoden hinsichtlich der erreichbaren Korrosionsschutzklasse ist in Tabelle 1 dargestellt. Zudem konnte nachgewiesen werden, dass die "ZF 100"-Schicht mit entsprechender Vorbehandlung dieselben Korrosionsschutzwerte erreicht wie eine Z 275 Schicht.

Zum Netzwerken:
Jansen AG, CH-Oberriet, Holger D. Basche, Tel. +41 71 763 9415, holger.basche@jansen.com, www.jansen.com;

Dr. Herrmann GmbH, Dresden, Dr. Thomas Herrmann, Tel. + 49 351 4961103, office@dr-herrmann-gmbh.de, www.dr-herrmann-gmbh.de