1.5 Beläggningsmetoder med zink

Transkript

1 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 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 Zn e - Zn OH - Zn(OH) 2 Katodreaktioner: Zn e - Zn 2e - + 2H + H 2 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

2 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 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 Sprutförzinkning Stålet rengörs genom noggrann blästring - minst till Sa 21/2 enligt SS (ISO :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.

3 Gaslågan når ca ºC medan plasman ger 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 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 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.

4 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 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.

5 Dessa blir på så sätt fria från ojämnheter. Zinkbeläggningens tjocklek kan genom avstryknings- eller blåsningsförfarandet varieras inom vissa gränser Styckvis (allmän) varmförzinkning Denna metod beskrivs utförligt under kapitel 7 varmförzinkning Målning med zinkrik färg Liksom vid sprutförzinkning skall rengöring ske genom noggrann blästring minst till Sa 2 1/2 enligt SS (ISO :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.