Metalloberflächenbehandlung für den Außenbereich

Welche Oberflächenbehandlung eignet sich am besten für Stahlprodukte im Außenbereich?

Bevor wir zu einem Schluss kommen, werfen wir zunächst einen Blick auf den Korrosionsmechanismus in Stahl. Stahlkorrosion wird in erster Linie durch die Bildung lokaler elektrochemischer Elektrodenpaare (auch Anoden-Kathoden-Paar genannt) auf der Stahloberfläche verursacht. Die positiven Metallionen werden von der Anode zur Lösung gelöst und erzeugen im Metallgitter negative Elektronen, die im Metall zur Kathode wandern. In der Kathode werden die Elektronen in mehreren Kathodenreaktionen verbraucht. In sauren Lösungen wird Wasserstoffgas erzeugt, während in pH-neutralen Lösungen bei der Sauerstoffreduktion Hydroxidionen erzeugt werden. Der elektrisch leitfähige Elektrolyt zwischen Anode und Kathode schließt den Stromkreis. Die Anoden- und Kathodenstellen können nebeneinander liegen, was zur Bildung einer gleichmäßigen Korrosion führt oder voneinander getrennt ist, was zu einer lokalen Korrosion führt. Die Anodenstelle ist die weniger edle Stelle der Stahloberfläche oder eine Stelle mit einer höheren Oberflächenenergie. In den meisten Fällen ist die Korrosion von Stahl ein elektrochemischer Prozess, der die gleichzeitige Anwesenheit von Feuchtigkeit und Sauerstoff erfordert. In Ermangelung von beiden tritt keine Korrosion auf. Im Wesentlichen wird das Eisen im Stahl oxidiert, um Rost zu erzeugen, der etwa das 6-fache des Volumens des ursprünglichen Materials einnimmt, das im Prozess verbraucht wird.
Im Allgemeinen gibt es nur wenige typische Arten von Korrosion wie Bimetallkorrosion, Lochfraßkorrosion und Spaltkorrosion.
Die Geschwindigkeit, mit der der Korrosionsprozess fortschreitet, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, die sich auf das "Mikroklima" beziehen, das die Struktur unmittelbar umgibt, hauptsächlich die Zeit der Nässe und die Luftverschmutzung. Aufgrund von Unterschieden in atmosphärischen Umgebungen können die Daten zur Korrosionsrate nicht verallgemeinert werden. Umgebungen können jedoch grob klassifiziert werden, und entsprechende gemessene Stahlkorrosionsraten liefern einen nützlichen Hinweis auf wahrscheinliche Korrosionsraten, die in BS EN ISO 12944-2 und BS EN ISO 9223 spezifiziert sind.

Wie viele wissen, ist eine der beliebtesten KorrosionsschutzmethodenGemäldeUnd diese dicke Beschichtung verhindert, dass Ionen in die Stahloberfläche eindringen, wodurch die Bildung lokaler Paare verringert wird. Epoxidfarben sind ein Beispiel für eine Art von Farbe, die auf der Undurchlässigkeit basiert. Korrosionsschutzfarben, die gegen atmosphärische Beanspruchung eingesetzt werden, verwenden Korrosionsschutzpigmente, die die Auflösung von Stahlionen von den Anodenstellen verzögern. Als Korrosionsschutzpigmente werden beispielsweise verschiedene Phosphate und Borate eingesetzt, die zusammen mit dem in die Beschichtung eindringenden Wasser an den Anodenstellen Schutzschichten bilden. Die Farbe schützt die Stahloberfläche kathodisch, wenn sie ausreichend Zinkstaub enthält. Die Zinkpartikel in der Beschichtung stehen in elektrisch leitfähigem Kontakt mit dem Stahlsubstrat und sind als elektronegative Metalle Opferanoden, die die Stahlkorrosion hemmen.
Kurz gesagt, die Korrosion der zu schützenden Stahloberfläche kann durch das Auftragen verschiedener Farben gehemmt oder verzögert werden:
√ Korrosionsschutzfarbe mit Korrosionsschutzpigmenten, die die Anoden- und/oder Kathodenreaktion passiviert
√eine Beschichtung, die einen ausreichenden Widerstand gegen einen Ionenstrom erzeugt
√eine Grundierung, die kathodischen Schutz bietet

Der Hauptvorteil der Farbe besteht darin, dass sie besser mit sehr dünnem Stahl oder einer sehr großen Stahlkonstruktion funktioniert, die nicht feuerverzinkt werden kann. Aus dem ganz einfachen Grund verzieht sich dünner Stahl unter der Hitze des Feuerverzinkungsprozesses und wird oft lackiert oder pulverbeschichtet. Offensichtlich führt die Kombination von dünnem Stahl und Farbe für Korrosionsbeständigkeit zu einer kürzeren Lebensdauer; Es bietet jedoch einen Vorteil in Bezug auf die Kostensenkung aufgrund von Gewichtseinsparungen. Farbe in ihren verschiedenen Formen ist nur eine Beschichtung, und sie haftet nicht mehr als auf dem darunter liegenden Stahl, wie Sie es von Substanzen wie Epoxid oder Acryl erwarten würden, die sich nicht mit Stahl verbinden können. Infolgedessen ist es viel einfacher, ein gleichmäßiges Finish zu erreichen, das nichts mit dem darunter liegenden Stahl zu tun hat, und diese Beschichtung kann normalerweise zwischen 5-10 Jahren im Außenbereich halten. Daher bedeutet das Lackieren auch recht hohe Wartungskosten.
Gibt es bessere Möglichkeiten als Malen? Heute gibt es viele Optionen auf dem Markt, die oft als "vergleichbar mit der Feuerverzinkung" oder "besser als die Feuerverzinkung" beschrieben werden. In den meisten Fällen basieren diese Schlussfolgerungen auf beschleunigten Korrosionstests im Salzsprühnebel, die Ergebnisse liefern, die für die normale Exposition im Freien nicht relevant sind. Verzinkter Stahl wird seit Hunderten von Jahren in vielen verschiedenen Anwendungen verwendet, so dass es wirklich vertrauenswürdige Ergebnisse gibt, die zeigen, dass es tatsächlich funktioniert.Feuerverzinkungist eine der effektivsten Methoden zum Schutz vor Korrosion. Die Methode führt zu einem nahezu wartungsfreien Produkt während der gesamten Lebensdauer. Bereits 1741 entdeckte der französische Chemiker Melouin, dass Zink Stahl vor Korrosion schützen kann. Es dauerte jedoch bis 1837, bis die Methode angewendet wurde. Es war der Ingenieur Sorel, der ein Verfahren patentierte, um Ammoniumchlorid als Flussmittel zu verwenden. Die Feuerverzinkung ist die Methode, die Ihren Produkten den höchsten Schutz vor Korrosion mit geringer Umweltbelastung verleiht, und ist daher eine der effektivsten Methoden zum Korrosionsschutz. Zink ist im Vergleich zu Stahl ein Grundmetall und daher werden kleinere Schäden in der Zinkbeschichtung kathodisch geschützt und müssen daher nicht repariert werden.
Die folgende Zinkverbrauchstabelle zeigt, wie verzinkter Stahl in verschiedenen Umgebungen halten kann.

Feuerverzinkung (HDG) ist viel mehr als eine Beschichtung. Der Prozess erzeugt eine chemische Reaktion, die Zink und Stahl bis zu dem Punkt miteinander verbindet, an dem Elektronen als Teil des Schutzprozesses vom Zink zum Stahl bewegt werden. Da es eine chemische Reaktion gibt, ist es schwieriger, das gleiche Maß an Kosmetika wie Farbe zu erreichen, aber es bietet ein weit überlegenes Schutzniveau. HDG ist nicht eine Schicht Beschichtung, sondern tatsächlich 4 Schichten Beschichtung mit unterschiedlichen Eigenschaften und verschiedenen Kombinationen von Zink und Stahl. Die oberste Schicht ist 100% Zn mit einem 70 DPN Kabelbaum. Jede Schicht, die näher am Basisstahl liegt, hat eine zunehmende Härte bis hin zur Gamma-Schicht, die 75% Zn, 25% Fe und eine Härte von 250 DPN aufweist, was härter ist als der Basisstahl, der eine Härte von 159 DPN aufweist. Ein Schutzaspekt von HDG, der mit einer einfachen Beschichtung wie Farbe nicht repliziert werden kann, ist der kathodische Schutz von Zink. Salzwasser wirkt als Elektrolyt zwischen Zink und Stahl in einem elektrochemischen Kreislauf, wobei Zink als Anode und Stahl als Kathode fungiert. Dadurch wird Stahl vor Korrosion geschützt, bis das Zink vollständig verbraucht ist. Dies bedeutet, dass auch freiliegender Stahl durch das Zink um den Stahl herum vor Korrosion geschützt wird, und deshalb wird die Feuerverzinkung immer als die überlegene Lösung für den Korrosionsschutz von Stahl angesehen. Laut der obigen Tabelle können Sie sehen, dass die schwere Stahlkonstruktion mit korrektem Silizium- und Phosphorgehalt fast 50 Jahre unter der korrosivsten Umgebung überleben kann. Neben der Feuerverzinkung gibt es zwei weitere Arten von Verzinkungsprozessen wieGalvanotechnikund Zinkspritzen und all diese Zinkbeschichtungsbehandlungen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Bitte beachten Sie die Vergleichstabelle unten.

Jahrelang beinhaltete der Schutz von Stahl vor Korrosion typischerweise entweder die Verwendung von Feuerverzinkung oder eine Art von Lacksystem. Immer mehr Spezialisten verwenden jedoch eine Kombination beider Schutzmethoden in dem, was allgemein alsDuplex-Beschichtung, und es ist einfach das Lackieren oder Pulverbeschichten von Stahl, das nach der Herstellung feuerverzinkt wurde. Wenn Farbe und verzinkter Stahl zusammen verwendet werden, ist der Korrosionsschutz jedem der beiden verwendeten Systeme überlegen. Die verzinkte Beschichtung schützt den Grundstahl und bietet kathodischen und Barriereschutz. Darüber hinaus verhindert die verzinkte Beschichtung die Unterfilmentwicklung von Eisenoxid, dessen Außendruck dazu führen kann, dass Farbe Blasen bildet und abblättert. Die Farbe wiederum schützt die verzinkte Beschichtung durch eine Barriere. Die Farbe verlangsamt die Geschwindigkeit, mit der das Zink verbraucht wird, und verlängert die Lebensdauer des verzinkten Stahls erheblich. Sobald die Farbe verwittert oder beschädigt wurde, steht das Zink zur Verfügung, um kathodischen und Barriereschutz zu bieten, damit Rost nicht wächst und Farbe nicht abblättert. Mit diesem synergistischen Effekt ist es typisch für ein Duplexsystem, einen Korrosionsschutz zu bieten, der 1,5- bis 2,5-mal länger ist als die Summe der einzeln verwendeten Lebensdauern von Zink und Farbe. Wenn beispielsweise die verzinkte Beschichtung voraussichtlich 40 Jahre hält und das Lacksystem voraussichtlich 10 Jahre hält, sollten Verzinkung und Lack zusammen 75 Jahre ohne Wartung oder konservativ das 1,5-fache der Summe beider Systeme halten.
Daher ist die Duplexbeschichtung, entweder Lackierung oder Pulverbeschichtung von verzinktem Stahl, eine hochwirksame, leicht anwendbare Methode, um die Lebensdauer praktisch jedes Projekts erheblich zu verlängern. Natürlich ist diese Beschichtung die teuerste Korrosionsschutzlösung im Vergleich zu einzelnen Beschichtungsoptionen wie HDG, Pulverbeschichtung oder Lackierung. Aufgrund seiner überlegenen Korrosionsschutzleistung ist es in den folgenden Branchen weit verbreitet.
√ Fischzucht
√ Baugewerbe
√ Automobilindustrie
√ Luftfahrt
√ Chemie
√ Offshore