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Die Feuerverzinkung – technisch, ökologisch und ästhetisch überlegen!?
Fachtagung – Bund Deutscher Baumeister
Volker Hastler
07-03-2016
Aachen
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Alle Rechte liegen bei Voigt & Schweitzer GmbH & Co. KG ©
Voigt & Schweitzer
Seit über 125 Jahren der inhabergeführte Spezialist
für Oberflächen aus Zink auf Stahl:
- 22 Standorte, 1000 Mitarbeiter in D
- 75 Auszubildende
- 50 MA im Bereich F&E.
Für über 20.000 Kunden schützen wir
400.000 t Stahl pro Jahr mit duroZINQ®,
colorZINQ® & microZINQ® vor Korrosion.
Von der kleinsten Schraube bis zur größten Stahlkonstruktion — unsere Werke machen Feuerverzinken und
Beschichten in maximalen Abmessungen möglich. Überlängen bis zu 25 m bei Stückgewichten bis zu 20 t und
Bauteilbreiten bis zu 2,50 m sind in Einzelmaßen möglich.
Was ist ZINQ?
ZINQ ist ein System aus/mit:
- Markenoberflächen und Dienstleistungen
- Werte wie FairZink, Mach dein ZINQ
- Kommunikation/Informationsaustausch
wie ZINQ® Manufaktur, ZINQ® Club
Service von A wie Abholen bis Z wie ZINQ
In der ZINQ® Manufaktur erhalten die Kunden eine einzigartige Kombination aus professioneller Beratung und vielfältigen Dienstleistungen, angefangen mit dem Transportservice depotmobil als Rundum-Abhol- und Lieferservice bis hin zu einer erweiterten Gewährleistung von 30 Jahren im Rahmen des garantieplus-Programms.
Die ZINQ® Manufaktur bietet ein Rundum-Sorglos-Paket in Sachen Schutz und Design auf Stahl, alles aus einer Hand.
Oberflächen in Meisterqualität
speziell für das metallverarbeitende Handwerk
ZINQ – Immer in Ihrer Nähe
ZINQ Produkte und Verfahren
Rost ist porös und schützt z. Bsp. den „unedlen“ Stahl aus dem er entstanden ist nicht vor weiterer Zersetzung,
anders als die Oxidschichten vieler anderer metallischer Werkstoffe wie Chrom, Aluminium oder
„unser“
Zink.
Korrosion = Rost
„Korrosion von Metallen und Legierungen“
… übrigens behandelt die DIN EN ISO 8044 - „37“ verschiedene Korrosionsarten,
bei unserer täglichen Arbeit begegnen uns in der Regel aber nur 5 davon!
DIN EN ISO 8044 (alt DIN 50900)
Volt _ +
0
Elektrolyt
Luft
Anode
Kathode Volt _ +
0
Elektrolyt
Luft
Elektrochemische Spannungsreihe
Spannungsreihe der Elemente
Daten und Eigenschaften
- Chemisches Zeichen: Zn
- Atomgewicht: 65,37
- Ordnungszahl 30
- Schmelzpunkt 419 °C
- Siedepunkt 907 °C
- Dichte 7,133 g/cm³ (Eisen 7,85 - 7,87 g/cm³)
Natürliche Gehalte in:
- Oberflächenwasser: 0,001 - >200 g/l
- Luft: 0,01-0,2 g/m3
- Boden: 2 - 1.500 ppm
- Erz: 5 - >15%
Wo ist Zink enthalten? - Luft, Wasser, Erde
- Lebensmittel (Fleisch, Geflügel, Fisch, Getreide, Milchprodukte)
Zink ist natürlich
Korrosionsschutz von Stahl durch Zink
Diskontinuierliches
Feuerverzinken
(Stückverzinken)
Kontinuierliches
Feuerverzinken
(Bandverzinken) DIN EN 10142 bzw.
DIN EN 10147
Elektrolytisches Verzinken
Zinkreiche
Farben
Metallisation
durch
Zinkspritzen
Opferanoden
Stückverzinken
Andere gebräuchliche Bezeichnungen:
• Feuerverzinken
• Thermisches Verzinken (diskontinuierlich)
• Lohnverzinken
Stückverzinken nach
DIN EN ISO 1461
Rohrverzinken nach
DIN EN ISO 10 240
Schleuderverzinkung (Gewindeteile)
DIN EN ISO 10 684
Korrosion ist unvermeidbar
Die Atmosphärentypen gehen ineinander über, z.B. kann die Meeresatmosphäre bei
Industrieansammlungen an der Küste eine Mischung aus Meeresatmosphäre und
Industrieatmosphäre sein.
Vorwiegend durch Chloride verunreinigte Atmosphäre,
typisch für das Meer und einen schmalen
Küstenstreifen.
Meeresatmosphäre
(M)
Stark durch Schwefeldioxid und andere Schadstoffe
verunreinigte Atmosphäre, typisch für
Ballungsgebiete der Industrie und Bereiche, die
in der Hauptwindrichtung solcher Gebiete
liegen.
Industrieatmosphäre
(I)
Durch Schwefeldioxid und andere Schadstoffe
verunreinigte Atmosphäre in dichtbesiedelten
Gebieten ohne starke Industrieansammlungen. Stadtatmosphäre (S)
Meist ländliche oder kleinstädtische Gebiete ohne
nennenswerte Verunreinigungen an
Schwefeldioxid und anderen
korrosionsfördernden Schadstoffen.
Landatmosphäre (L)
Kennzeichen Atmosphärentyp
Korrosionsbelastungen
Korrosionsbelastungen Korrosivitäts-
Kategorie
Flächenbezogener Massenverlust/Dickenabnahme
(erstes Jahr der Auslagerung)
Beispiele für Typische Umgebungen in
einem gemäßigten Klima
Unlegierter Stahl Zink außen innen
Massen-
verlust in
g/m²
Dicken-
abnahme in
μm
Massen-
verlust in
g/m²
Dicken-
abnahme in
μm
C1
unbedeutend ≤ 10 ≤ 1,3 ≤ 0,7 ≤ 0,1
Im innern von geheizten
Gebäuden mit neutralen
Atmosphären, z.B. Büros,
Geschäfte, Schulen,
Hotels.
C2
wenig 10 bis 200 1,3 bis 25 0,7 bis 5 0,1 bis 0,7
Atmosphären mit geringer
Verunreinigung
und trocknem Klima.
Meistens ländliche
Bereiche.
Ungeheizte Ge-
bäude, wo Kondensation
auftreten kann,
z.B. Lager, Sporthallen.
C3
mäßig 200 bis 400 25 bis 50 5 bis 15 0,7 bis 2,1
Stadt und
Industrieatmosphäre,
mäßige Verunreinigung
durch Schwefeldioxid.
Küstenbereiche mit
geringer Salzbelastung.
Produktionsräume
mit hoher Feuchtigkeit
und etwas
Luftverunreinigung,
z.B. Anlagen zur
Lebensmittelherstellung,
Wäschereien, Brauereien,
Molkereien
C4
stark
400 bis 650 50 bis 80 15 bis 30 2,1 bis 2,2 Industrielle Bereiche
und Küstenbereiche
mit mäßiger Salz-
belastung.
Chemieanlagen,
Schwimmbäder,
Bootsschuppen
über Meerwasser.
C5 – I
sehr stark
(Industrie)
650 bis
1500
80 bis 200 30 bis 60 4,2 bis 8,4 Industrielle Bereiche
mit hoher Feuchte und
aggressiver Atmosphäre.
C5 – M
sehr stark
(Meer)
650 bis
1500
80 bis
200
30 bis 60 4,2 bis 8,4 Küsten- und
Offshorebereiche
mit hoher
Salzbelastung.
Anmerkung 1: Die für die Korrosivitätskategorien angegebenen Zahlenwerte entsprechen den in ISO 9223 angegebenen Zahlenwerten.
Anmerkung 2: In Küstenbereichen und warmfeuchten Klimagebieten können die Massenverluste oder Dickenabnahmen die Grenzen der
Kategorie C5 – M überschreiten. Besondere Vorkehrungen müssen getroffen werden, wenn Beschichtungssysteme aus-
gewählt werden.
Zinkabtragungswerte
Korrosivitäts-
Kategorie
Korrosions-
belastung
Durchschnittlicher
Zink-Abtrag
C1 unbedeutend <0,1 µm/a
C2 gering 0,1 bis 0,7 µm/a
C3 mäßig 0,7 bis 2,1 µm/a
C4 stark 2,1 bis 4,2 µm/a
C5 –I sehr stark
(Industrie)
4,2 bis 8,4 µm/a
C5 –M sehr stark
(Meer)
> 4,2 bis 8,4 µm/a
Schutzdauer für Beschichtungssysteme nach
! DIN EN ISO 12944 Teil 1 und 5 !
S c h u t z d a u e r
Klasse Jahre
niedrig/low (L)
mittel/middle (M)
hoch/high (H)
2 – 5
5 - 15
> 15
Als Schutzdauer bezeichnet man
die erwartete Standzeit eines
Beschichtungssystems bis zur
nächsten notwendigen
Instandsetzung!
Die Schutzdauer ist keine
„Gewährleistungszeit“,
sondern ein technischer
Begriff, der dem Auftraggeber
helfen kann, einen
Instandsetzungs- Zeitpunkt
festzulegen!
Die Zeitdefinitionen „low; middle und high“ werden selbst in
Industrie- und Meeresatmosphäre von einer Feuerverzinkung nach
DIN EN ISO 1461 an Stahlbauten mit einer Mindestmaterialdicke
> 3 mm (Tragsicherheitsnachweis) weit überschritten.
Mit dem überarbeiteten Teil 5 der Normenreihe (Anfang 2008 veröffentlicht) wurden die
Kurzbezeichnungen
für die Schutzdauer geändert und an die englischen Begriffbestimmungen angepasst.
Alt!
kurz (k)
mittel (m)
lang (l)
Belastung vs. Schutzdauer?
DIN EN ISO 14713 (März 2010) „Zinküberzüge – Leitfäden und Empfehlungen zum Schutz von Eisen- und
Stahlkonstruktionen vor Korrosion“ besteht aus drei Teilen:
- Teil 1: Allgemeine Konstruktionsgrundsätze und Korrosionsbeständigkeit
- Teil 2: Feuerverzinken
- Teil 3: Sherardisieren
DASt – Richtlinie 022 (Deutscher Ausschuss für Stahlbau)
Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen
DIN EN ISO 1461
Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken)
DIN EN 1090 (Februar 2011) – ersetzt seit Juni 2014 die DIN 18800 !! Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken
Normen und Richtlinien
DIN EN ISO 55633 (April 2009) Korrosionsschutz von Stahlbauten durch „Pulver“- Beschichtungssysteme
DIN EN 13438
„Beschichtungsstoffe – Pulverbeschichtungen
für verzinkte oder sherardisierte Stahlerzeugnisse für Bauzwecke“
DIN EN 15773 „Industrielle Pulverbeschichtung
von feuerverzinkten und sherardisierten Gegenständen aus Stahl (Duplex-Systeme)
– Spezifikationen, Empfehlungen und Leitlinien“.
DIN EN ISO 12944 Teil 1 – 8 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch „Nass“- Beschichtungssysteme
Normen und Richtlinien
Forderung nach einem Nachweis bezüglich Prozesssicherheit und
vollständiger Rückverfolgbarkeit.
ZINQ ist DIN EN 1090-zertifiziert und bietet 100 %
Rückverfolgbarkeit
ZINQ ist für den gesamten Prozess der Feuerverzinkung und der
Pulverbeschichtung nach DIN EN 1090 zertifiziert.
Dank des Manufacturing Execution-Systems (MES) garantieren wir
die 100 %ige Rückverfolgbarkeit Ihrer Bauteile und aller
Bearbeitungsschritte während des gesamten Prozesses.
Darüber hinaus bieten wir Ihnen im Rahmen unseres
Gesamtkonzepts 100 % Qualität für Ihre Bauteile, vom Entwurf bis
zur Lieferung und Kontrolle vor Ort.
DIN EN 1090
ZINQ hilft bei der Dokumentation
keine Angst vor der DIN EN 1090
Leitfäden und Empfehlungen zum Schutz von Eisen und Stahlkonstruktionen vor Korrosion.
DIN EN ISO 14713
Zulauf- und Entlüftungsbohrungen vorsehen
Stückverzinken gemäß DIN EN ISO 1461
duroZINQ® ist ein Feuerverzinkungsverfahren mit
optimaler Optik und Funktion durch gleichmäßigere Schichtdicken
höchster mechanischer Belastbarkeit in Montage und Gebrauch
zertifizierter Umweltfreundlichkeit durch Cradle to Cradle ®
Das Verfahren
bietet maximale Wirtschaftlichkeit durch lange Lebensdauer sowie eine optimierten Beschichtbarkeit
Untergrund, Substrat
Metallüberzug, z. Bsp. Verzinkung
Grundbeschichtung
Zwischenbeschichtung
Deckbeschichtung
Beschichtungssystem
Duplex- System
Korrosionsschutzsystem
Begriffe nach DIN EN ISO 12944 Teil 1
Pulverbeschichten
colorZINQ® ist ein Duplexsystem aus ZINQ plus Farbe mit
umweltfreundlichen, lösemittelfreien Pulver- und Nasslacken
langlebiger Ästhetik und höchster Schutzwirkung
individuellen Akzenten und maximalen Gestaltungsmöglichkeiten
Das Verfahren bietet optimierte Wirtschaftlichkeit durch bestmöglichen Korrosionsschutz, individuelle Farbgestaltung und nachhaltige Produktion bei gleichzeitiger Kostensenkung und minimalem Aufwand
microZINQ® - eine hochaluminiumhaltige Legierung
Dünnschicht-Verzinkungsverfahren
Vorteile:
Dünnere Schichtdicken 8-15 µm
Schichtaufbau unabhängig vom Siliziumgehalt des Grundwerkstoffs
Keine Zinkaufdickung an Schweißnähten
Sehr duktile Korrosionsschutzschicht
Gute Beschichtbarkeit
Funktionale Eigenschaften von microZINQ®
Weitere Vorteile:
geringere Wärmebeeinflussung der Produkte
Verzinkung von hochfesten Stählen
Hohe Beständigkeit gegen mechanische Belastungen
Verzinkung von Laserschnittkanten
Laser- und Punktschweißbarkeit
Positive Testergebnisse zum Kleben
Hoher Glanzgrad © TU Kaiserlautern
Funktionale Eigenschaften von microZINQ®
System microZINQ® 5 klassische
Stückverzinkung Eigenschaften
Zusammensetzung der Legierung 95 % Zn 5 % Al
> 98 % Zn
Verzinkungstemperatur 420°C 445 - 455°C
Zinkschichtdicke Stahl: ~ 8 - 15 µm Guss: ~ 25 - 40 µm
~ 50 - 150µm
Zinkschichtausbildung
Abhängigkeit vom Si-Gehalt nein ja
Applikationsverfahren Tauchen Tauchen und Schleudern
Norm ASTM A 1072
bauaufsichtl. Zulassung DIN EN ISO 1461
Allgemeiner Vergleich microZINQ® zur klassischen Stückverzinkung
Funktionale Eigenschaften von microZINQ®
System microZINQ®
klassische Stückverzinkung Eigenschaften
Steinschlagbeständigkeit (DIN EN ISO 20567-1)
1,5 1,5
Biegetest ++
180° umformbar ohne Risse
-
Aufreißen der Zinkschicht
Fügetechnik
Verschrauben ++ ++
Schweißen +
Punkt- / Laserschweißen -
Kleben +
23-31 MPa Scherfestigkeit 0
13 - 30 MPa Scherfestigkeit
Clinchen ++ -
Bewertungsskala: „--“ sehr schlechtes Verhalten … „-“ … „0“ … „+“ … „++“ sehr gutes Verhalten
mech. Beständigkeit / Fügetechnik
Funktionale Eigenschaften von microZINQ®
Automobil: Fahrwerk und Karosserie
© BMW
Anwendungsbeispiele
Teststrecke an der BAB 48 (Eifel)
Zustand nach 5 Jahren
Anwendungsbeispiele
Verkehrsrückhaltesysteme:
Anwendungsbeispiele
Nutzfahrzeuge: Anbauteile
Anwendungsbeispiele
Nutzfahrzeuge: Anbauteile
© Vos Prodect
Anwendungsbeispiele
Offshore: Kabelschutzsysteme für Windräder (Guss)
© Armada Mobility/ VDL
Anwendungsbeispiele
Stadtmobiliar: Fahrradboxen
Anwendungsbeispiele
Schlosserware:
AbZ vom Deutschen Institut f. Bautechnik (DIBt)
Life Cycle Cost Calculator (LCCC)
Life Cycle Cost Calculator (LCCC)
Design ZINQ®
Herausforderung Nachhaltigkeit
Reststoffe und
Entsorgung
Energieeinsatz
Innovation
länger
haltbare
Produkte
Ressourceneffizienz ?
Umweltschutzauflagen
Materialeffizienz
Planet ZINQ® - Was ist das?
Die Unternehmensinitiative Planet ZINQ® ist eine in der Branche einzigartige Initiative im Bereich CSR (Corporate Social Responsability).
Planet ZINQ® bündelt alle Aktivitäten und Maßnahmen in den Bereichen Innovation, Nachhaltigkeit und soziale Verantwortung in Bezug auf unsere Produkte, Prozesse und Standorte und im Kontext unserer Beziehungen zu und zwischen unseren Mitarbeitern, Kunden und Lieferanten.
Die Initiative stellt eine umfassende Definition dar von Werten, Standards und Zielen für ein ökologisch-sozial verantwortungsvolles und ökonomisch erfolgreiches Handeln.
• Effiziente
Produktionsabläufe
• Effektive
Prozesskreisläufe
• Zink ist nachhaltig!
• Korrosionsschutz ist nachhaltig!
©EPEA
Nachhaltigkeit in der Nutzungs-
phase
Nachhaltigkeit in der
Herstellung
DIE DINGE
RICHTIG TUN
DIE RICHTIGEN
DINGE TUN
duroZINQ® ist und microZINQ® wird Cradle to Cradle®
Umsetzung des Cradle to Cradle ®–Prinzips (C2C) in
Zusammenarbeit mit der EPEA Internationale
Umweltforschung GmbH seit 2011
©EPEA
Was kommt woher und wo geht es hin?
(Material Reutilization Audit)
Was ist drin und wie gefährlich ist es?
(Material Health Audit)
Cradle to Cradle®
2013 Zertifizierung von duroZINQ® als weltweit erstes und
einziges Korrosionsschutzsystem
Cradle to Cradle®
1.000 Mitarbeiter aus mehr als 25 Ländern
20.000 Kunden
22 Standorte
400.000 t Stahl werden pro Jahr mit
duroZINQ®, colorZINQ® & microZINQ® vor
Korrosion geschützt.
Von der kleinsten Schraube bis zur größten
Stahlkonstruktion – unsere Werke machen
Feuerverzinken und Beschichten in maximalen
Abmessungen möglich. Überlängen bis zu 25 m
bei Stückgewichten bis zu 20 t und
Bauteilbreiten bis zu 2,50 m sind in Einzelmaßen
möglich.
© Voigt & Schweitzer GmbH & Co. KG
Voigt & Schweitzer GmbH & Co. KG
Nordring 4
D-45894 Gelsenkirchen
Tel.: +49 209 319270-0
Fax: +49 209 319270-16
Die Weitergabe an Dritte, Nutzung und
Vervielfältigung des Dokuments darf nur im
Einverständnis der Voigt & Schweitzer
GmbH & Co. KG geschehen.