Thermisch verzinken is het proces waarbij ijzeren of stalen voorwerpen met zink worden bekleed door het gefabriceerde staalproduct onder te dompelen in een bad met gesmolten zink bij een temperatuur van ongeveer 450°C. Tijdens het proces wordt een metallurgisch gebonden laag gevormd die het staal beschermt. De meeste verzinkinstallaties kunnen een grote verscheidenheid aan vormen en gewichten van staalproducten aan.
Fasen van het proces
In de Benelux landen werken (dompel-)verzinkerijen als dienstverleners die een verzinkte deklaag aanbrengen op werkstukken aangeleverd door hun klanten. De verschillende stappen van het proces worden hieronder beschreven, hoewel er kleine verschillen kunnen zijn tussen individuele verzinkerijen onderling. In de eerste fasen van het proces worden de fabricaten of gietstukken die bij de verzinkerij worden afgeleverd, onderworpen aan een eerste onderzoek en gesorteerd om de verzinkerij in staat te stellen zijn werkprogramma zo efficiënt mogelijk in te delen en de veiligheid van medewerkers te optimaliseren.
Ontvetten
Als het bij de verzinkerij aangeleverde staal sporen van licht vet of olie vertoont, worden deze verwijderd in een ontvettingsbad. Meestal wordt een zure ontvetter gebruikt maar soms ook een basische variant en na het ontvetten van het staal kan het worden gespoeld in een spoelbad om te voorkomen dat het ontvettingsmiddel wordt overgesleept (=overgebracht) naar de volgende fase in het proces.
Chemisch reinigen
Chemisch reinigen verwijdert roest en walshuid, de meest voorkomende corrosieproducten die het oppervlak van het staal vervuilen. Het reinigingsproces wordt meestal uitgevoerd met een zuuroplossing met ijzerchloride op omgevingstemperatuur en het doel is om een chemisch schoon staaloppervlak te verkrijgen voordat het in het gesmolten zink wordt ondergedompeld. De reinigingstijd hangt af van de mate van roest op het artikel. Het werkstuk wordt na het reinigen gespoeld in een spoelbad om te voorkomen dat er chemicaliën in de flux terechtkomen.
Fluxbehandeling
Flux dient om de laatste sporen van oxiden te verwijderen en zorgt voor een laatste intensieve reiniging van het staaloppervlak. Het vloeimiddel verhoogt de bevloeiing van het staaloppervlak met het gesmolten zink en bevordert zo de reactie tussen ijzer en zink. Het vloeimiddel bestaat meestal uit een waterige oplossing van chloriden, voornamelijk een mengsel van zinkchloride en ammoniumchloride. Vloeimiddel wordt op verschillende manieren op de te verzinken materialen aangebracht. Bij de meeste verzinkinstallaties zit de flux bijvoorbeeld in een waterige oplossing in een bad en wordt het te verzinken werkstuk erin gedompeld. Dit laatste wordt ook wel droog verzinken genoemd.
Drogen
Bij droogverzinken worden na onderdompeling in het fluxbad de te verzinken stalen voorwerpen gedroogd in een droogoven en zijn dan bedekt met een beschermende dunne laag vloeimiddel.
Verzinken
Het verzinken vindt plaats in een bad met gesmolten zink, waarvan de temperatuur in de meeste installaties tussen de 445- 455°C ligt (zink heeft een smeltpunt van 419°C en is daaronder een vaste substantie). In verzinkerijen die het hoge temperatuur proces gebruiken, zal de temperatuur van het zink 540°C of hoger zijn. De analyse van het metaal in het bad moet voldoen aan relevante internationale normen en ten minste 98% zink bevatten. Het verzinkproces veroorzaakt de vorming van een deklaag op de voorwerpen die bestaat uit meerdere lagen zink-ijzerlegeringen welke gevormd zijn door de reactie van zink met het ijzer in het staal. Wanneer de verzinkte voorwerpen uit het gesmolten zink worden gehaald, wordt er een laag van bijna zuiver zink gevormd over de legeringslagen, ook wel stollingslaag genoemd. De onderdompeltijd voor de stalen voorwerpen hangt af van het gewicht en de dikte van de staalprofielen. Terwijl het verzinkproces plaatsvindt, wordt het oppervlak van het gesmolten zink in het verzinkbad bedekt met een dunne laag oxides en vloeimiddelresten. Het oppervlak van het zinkbad wordt hiervan handmatig ontdaan (‘afspanen’) om ervoor te zorgen dat het verzinkte voorwerp niet in contact komt met oxide- en vloeimiddelresten wanneer het uit het verzinkbad wordt gehaald.
Koelen en controleren
Het gegalvaniseerde staal wordt aan de lucht afgekoeld of ondergedompeld in een koelbad. De laatste stappen van het proces zijn kwaliteitscontrole en wegen. Verzinken dat voldoet aan EN ISO 1461 moet bestaan uit een ononderbroken, relatief gladde deklaag die geen onverzinkte plekken vertoont en vrij is van vloeimiddelvlekken en moet verder voldoen aan de relevante criteria voor deklaagdikte. Ook ongewenste ophopingen van vloeimiddelresten of zinkassen moeten worden verwijderd voor zover dit mogelijk is. Tot slot wordt het thermisch verzinkte staal gewogen, omdat het verzinkte gewicht normaal gesproken wordt gebruikt als basis voor de prijsbepaling. Ook worden aan de hand van de aanleverdocumenten gecontroleerd of het aantal verzinkte voorwerpen ermee in overeenstemming is.
Resultaten
De dikte van de zinklaag is een fundamenteel criterium voor de kwaliteit van een thermisch verzinkte deklaag. Gewoonlijk wordt de dikte gemeten in microns (1 micron = 0,001 mm), hoewel de dikte van de deklaag soms kan worden uitgedrukt in het zinklaaggewicht gemeten in g/m2 .
De minimaal aanvaardbare dikte voor afgewerkte coatings kan worden gevonden in tabellen 3 en/of 4 van EN ISO 1461 ‘Door thermisch verzinken aangebrachte deklagen op ijzeren en stalen voorwerpen’ en is ook opgenomen in Technisch Infoblad #9 (tabel 1 en 2).
Als een klant speciale eisen heeft met betrekking tot het uiterlijk of de dikte van de coating, moeten de klant en de verzinkerij hierover overeenstemming bereiken voordat de bestelling wordt geaccepteerd.
Overwegingen vóór het thermisch verzinken
Om een eindproduct van hoge kwaliteit te garanderen, is het een goede gewoonte om een communicatieketen te creëren tussen de bestekschrijver, ontwerper, constructiebedrijf (of fabrikant) en de verzinkerij, zodat vragen in het ontwerpstadium kunnen worden behandeld. Er moet verder rekening worden gehouden met de maximale nuttige badafmetingen van de verzinkerij(-en), samen met de maximale gewichten voor de hef- en hijsapparatuur die wordt gebruikt voor transport en handling tijdens het verzinkproces. De kwaliteit van het staal, de chemische samenstelling en de afwerking van het oppervlak spelen allemaal een rol in het ontstaan van de verzinkte deklaag. De fabrikant of het constructiebedrijf moet zich bewust zijn van het belang van het vooraf verwijderen van verontreinigingen zoals o.a. verf, lasslakken, lasspray en klodders vet voordat hij voorwerpen aanlevert bij de verzinkerij.
