Technisch Infoblad #13
Door thermisch verzinken neemt het gewicht van zwart (onverzinkt) staal doorgaans met 3 tot 12% toe. De gewichtstoename wordt bepaald door de combinatie van een reeks factoren; waaronder de volgende: (gemiddelde) wanddikte van de staalconstructie of het stalen voorwerp, staalsamenstelling van de samengestelde delen van de constructie of van het stalen voorwerp, de samenstelling van het zinkbad, de oppervlaktetoestand van het staal, de temperatuur van het gesmolten zink, de massa van het te verzinken object en de dompeltijd in het zinkbad.
WANDDIKTE
De reden ligt voor de hand: hoe kleiner de wanddikte van het staal, des te lichter is het voorwerp. De oppervlakte van het voorwerp is ten opzichte van het gewicht ervan groot. Hoe groter de te verzinken oppervlakte en des te kleiner het gewicht ervan, hoe groter de gewichtstoename.
Omgekeerd geldt ook: voor een zelfde staalsamenstelling kan men een dikkere deklaag (en dus een grotere gewichtstoename) verwachten op dikwandiger staal. De vereisten als vermeld in de Internationale Verzinknorm EN ISO 1461 houden hier expliciet rekening mee.
SAMENSTELLING VAN HET STAAL
Bepaalde toevoegingen aan het staal en hun combinatie kunnen de “reactiviteit” van het staal en het gesmolten zink zeer sterk beïnvloeden. De meest bepalende staaltoevoegingen zijn Si, P en Mn. Zo is de invloed van de aanwezige hoeveelheid Si in het staal wel bekend als veroorzaker van het zogenaamde ’Sandelin effect’ (zie Technisch infoblad 18).
Bepaalde percentages van de genoemde toevoegingen maken het staal zeer reactief t.o.v. gesmolten zink, hetgeen leidt tot grote deklaagdiktes
en dus tot grote gewichtstoenames van het staal bij thermisch verzinken. In dergelijke gevallen kunnen diktes zomaar 2,5 maal groter zijn dan de laagdikte op niet (of weinig) reactief staal met dezelfde wanddikte.
SAMENSTELLING VAN HET ZINKBAD
Om de invloed van reactief staal op de deklaagdikte van het zink te verminderen zijn zinklegeringen bijvoorbeeld met nikkel, aluminium, tin en bismut ontwikkeld. Het gebruik beperkt de extra gewichtstoename van staaltypes die reactief zijn ten opzicht van niet-gelegeerd zink. De percentages van deze stoffen in het totaal van de zinkbadsamenstelling zijn zeer gering, samen is dit ongeveer 1,5%. De bij Zinkinfo Benelux aangesloten verzinkerijen monitoren de zinkbadsamenstelling voortdurend.
TEMPERATUUR VAN HET ZINKBAD
Uitgaande van een “normale” temperatuur verzinkerij, is het zinkbad altijd 450°C (meestal +/- 1 of +/- 2°C). Bij deze temperatuur is het zink vloeibaar, voldoende hoog om het object op procestemperatuur te krijgen en niet hoog genoeg om het stalen verzinkbad aan te tasten. Praktisch elke verzinkerij hanteert dus 450 °C als zinkbadtemperatuur. Mocht de temperatuur hoger zijn, dan zou dit schade toebrengen aan het verzinkbad en een aanslag zijn op het budget wat betreft de kosten voor energie. Een lagere temperatuur levert een wat viskeuzere zinkafloop op met zinkverdikkingen, zinkpunten tot gevolg.
OPPERVLAKTETOESTAND VAN HET STAAL
In regel worden de aanwezige roest en walshuid op het zwarte staal verwijderd door beitsen. Wanneer men in plaats van te beitsen het staal reinigt door het te stralen, krijgt men een staaloppervlak met een groter specifiek oppervlak en een andere oppervlaktestructuur. Hierdoor krijgt men zinkdeklagen die meer uniform zijn en wel tot 20 μm dikker kunnen zijn dan op hetzelfde staal dat enkel gebeitst werd.
MASSA VAN HET VOORWERP EN DOMPELTIJD
De tijd waarin een voorwerp gedompeld wordt in het zinkbad (dompeltijd) is enigszins bepalend voor de deklaagdikte en erg afhankelijk van de staalsamenstelling, oppervlaktetoestand en natuurlijk het gewicht van het voorwerp. Het voorwerp zal immers worden opgewarmd tot 450°C en daarna afkoelen. Indien het voorwerp erg massief en zwaar is, duurt de opwarming lang maar ook de afkoeling zal langere tijd in beslag nemen. Vanaf 200°C, zal de zink-ijzer reactie al beginnen. Deze stopt na het verzinken wederom bij 200°C. De periode van de diffusiereactie is
dermate lang dat een grotere zinklaagdikte te verwachten is.
EN ISO 1461
Door thermisch verzinken aangebrachte deklagen op ijzeren en stalen voorwerpen - Specificaties en beproevingsmethoden.
EN ISO 14713 deel 1
Zinken deklagen - Richtlijnen en aanbevelingen voor de bescherming van ijzer en staal in constructies tegen corrosie - Deel 1: Algemene ontwerpbeginselen en corrosieweerstand.
EN ISO 14713 deel 2
Zinken deklagen - Richtlijnen en aanbevelingen voor de bescherming van ijzer en staal in constructies tegen corrosie - Deel 2: Thermisch verzinken
TECHNISCH INFOBLAD 18
Invloed van de chemische samenstelling op de vorming van de zinklaag
