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13.06.2019 | Oberflächentechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Tücken des Schmelztauchens

Autor:
Dieter Beste

Eine neue VDI-Richtlinie wertet systematisch Erfahrungen aus Schadensanalysen an metallischen Bauteilen aus, bei denen Rissbildungen durch Einwirkung von Flüssigmetallen wie etwa beim Feuerverzinken aufgetreten sind.


Unter Feuerverzinken – auch Stückverzinken oder diskontinuierliches Verzinken – genannt, wird "das Aufbringen eines Zinküberzugs auf Stahl oder Gussteile durch Eintauchen vorgefertigter und vorbehandelter Werkstücke in ein Bad mit flüssiger Zinkschmelze" verstanden. Die Springer-Autoren Volkmar Schuler und Jürgen Twrdek widmen diesem Verfahren in "Praxiswissen Schweißtechnik" ab Seite 339 einen speziellen Informationsteil. Metallische, anorganische oder organische Überzüge auf Metallen nutzt man grundsätzlich zur Erzeugung und Verbesserung funktioneller Eigenschaften einer Bauteiloberfläche – beispielsweise die Verbesserung von Gleiteigenschaften – oder auch, wie im Falle des Feuerverzinkens, für den Korrosionsschutz.

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Beim Feuerverzinken werden "infolge von Diffusionsvorgängen zwischen den Metallatomen des flüssigen Überzugsmetalls und den Atomen des Grundmetalls entsprechende Legierungsschichten gebildet", erklärt der "Dubbel" auf Seite E59. Beim Herausziehen von Stahlbauteilen aus einem Zinkbad tragen diese somit auf Ihrer Oberfläche eine Schicht aus reinem Überzugsmetall. Derartige Schmelztauchüberzüge haben den Vorteil, dass die Schmelze auch in Hohlräume und an schwer zugängliche Stellen gelangt. Auch sei gegenüber galvanischen Zinküberzügen "die Überzugsdicke und damit die Korrosionschutzdauer größer", halten die Dubbel-Autoren fest.

Feuerverzinkte Stahlverbundbrücke

Die Vorzüge des Verfahrens demonstriert seit September 2016 eine feuerverzinkte Stahlverbundbrücke, die die Autobahn A44 quert. Sie ist die erste ihrer Art, hervorgegangen aus einem Pilotprojekt auf Basis der Ergebnisse eines Forschungsvorhabens der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA) in Kooperation mit dem Gemeinschaftsausschuss Verzinken e.V. (GAV) und dem Deutschen Ausschuß für Stahlbau (DASt). Die Forschungsergebnisse hatten gezeigt, dass die Feuerverzinkung auch für den Einsatz an zyklisch belasteten Brückenbauteilen geeignet ist und eine Korrosionsschutzdauer von 100 Jahren ohne Wartung erreicht werden kann.

VDI-Richtlinie "Schadensanalyse - Flüssigmetallinduzierte Rissbildung"

So weit, so gut. Bei der Berührung von Metallschmelzen mit einem festen Metall besteht leider immer die Gefahr, dass durch interkristallines Eindringen des flüssigen Metalls in den Bauteilwerkstoff Rissbildungen hervorgerufen werden können. "Der Mechanismus kann bei verschiedensten Werkstoffkombinationen auftreten", heißt es dazu in der soeben von der VDI-Gesellschaft Materials Engineering (GME) als Weißdruck veröffentlichten Richtlinie VDI 3822 Blatt 1.6. Am häufigsten betroffen von Schädigungen durch flüssigmetallinduzierte Rissbildung seien allerdings Stähle. Die neue VDI-Richtlinie ersetzt den Entwurf von August 2017 und gibt zusammen mit dem Grundlagenblatt VDI 3822 "Schadensanalyse - Flüssigmetallinduzierte Rissbildung" dem Praktiker Hinweise zur Abklärung von Schadensfällen im Bereich des Stückverzinkens an die Hand. Sie beschreibt nach VDI-Angaben unter anderem den Mechanismus der flüssigmetallinduzierten Rissbildung, verfahrenstechnische Einflussgrößen, den Einflussbereich von Konstruktion und Verzinkerei sowie beispielhafte Schäden und Folgeschäden und leitet zur systematischen Vorgehensweise bei der Schadensanalyse an.

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