Pulverbeschichtung und Zinkbeschichtung sind zwei beliebte Methoden, um Stahl vor Korrosion zu schützen. Beide Verfahren werden in Laserschneidanwendungen eingesetzt und bieten jeweils spezifische Vorteile. Obwohl beide Methoden ihre eigenen Vorzüge haben, ist es wichtig zu verstehen, wie sie funktionieren, um die beste Option für Ihr Projekt wählen zu können.
Zinkbeschichtung, auch als Zink-Elektroplattierung oder Zink-Elektrodeposition bekannt, ist ein Verfahren, bei dem mithilfe von Elektrizität eine dünne Schicht eines Materials auf ein anderes aufgebracht wird. Konkret wird bei diesem Verfahren eine feine Zinkschicht auf ein Stahlteil abgeschieden.
Für eine etwas detailliertere Erklärung: Der Prozess beginnt damit, dass ein Stück Zink (die Anode) und das zu beschichtende Stahlteil (die Kathode) in eine Lösung mit Zinkionen (Zink aufgelöst in einer schwach elektrisch geladenen Flüssigkeit) eingetaucht werden. Anschließend erhält die Zinkanode eine positive und die Stahlkathode eine negative Ladung. Kleine Mengen der Zinkanode lösen sich und werden vom negativ geladenen Stahl angezogen. Die Zinkionen wandern durch die Lösung und bilden eine dünne Schicht auf der Stahloberfläche. Die Schichtdicke kann durch verschiedene Faktoren wie die Stromstärke, die Zeitdauer und die Zusammensetzung der Lösung gesteuert werden.
Nach der Zinkbeschichtung wird häufig eine Chromatkonversion durchgeführt. Ziel dieses Prozesses ist es, die äußere Zinkschicht zu verstärken. Dazu wird das verzinkte Teil für wenige Sekunden in ein Bad aus Chromaten, Salzen und Säuren getaucht. Die äußerste Zinkschicht reagiert mit dem Bad und bildet eine stärkere Hülle auf dem Zink.
Das treffend benannte Pulverbeschichtungsverfahren umfasst das Beschichten eines Werkstücks (hier wiederum aus Stahl) mit einem sehr feinen, trockenen Pulver, das anschließend erhitzt wird, bis das Pulver zu einer harten Schale verschmilzt.
Etwas genauer: Das Pulver besteht meist aus verschiedenen Polymeren, Harzen und Additiven, die miteinander vermischt und zu einem feinen Pulver gemahlen werden. Damit das Pulver auf dem Stahl haftet, wird es elektrostatisch aufgeladen, während das zu beschichtende Teil geerdet ist. Das Pulver wird sanft auf das Bauteil geblasen und bleibt durch die entgegengesetzte Ladung haften – ähnlich wie ein Luftballon nach dem Reiben an den Haaren an diesen klebt.
Sobald das Teil mit dem Pulver bedeckt ist, wird es in einen Ofen gebracht und erhitzt, bis das Pulver verschmilzt. Nach dem Abkühlen ist das Stahlteil mit einer harten Polymerschicht überzogen.
Für den Korrosionsschutz von Stahlteilen haben alle Methoden spezifische Vorteile und Nachteile. Bevor wir die beiden Verfahren vergleichen, werfen wir einen kurzen Blick darauf, warum Stahl überhaupt korrodiert.
Was wir als Korrosion bei Stahl bezeichnen, ist meist Rost oder Eisenoxid. Es gibt zwar auch andere Arten von Korrosion, aber hier konzentrieren wir uns auf Rost. Rost entsteht, wenn das im Stahl enthaltene Eisen (Stahl besteht zu über 95 % aus Eisen) mit Sauerstoff reagiert. Eisenoxid ist jedoch ein deutlich schwächeres Material als Stahl und löst sich leicht vom Grundmaterial. Da Sauerstoff in der Luft vorhanden ist, rosten ungeschützte Stahlteile mit der Zeit zwangsläufig. Zahlreiche Faktoren beeinflussen die Geschwindigkeit der Korrosion, beispielsweise Luftfeuchtigkeit oder Salze, die vor allem in Meeresnähe die Korrosionsrate erheblich erhöhen.
Sehen wir uns nun die Vor- und Nachteile von Zinkbeschichtung und Pulverbeschichtung im Hinblick auf Korrosionsschutz an.
Ein großer Vorteil der Zinkbeschichtung ist, dass sie auf zwei Arten vor Korrosion schützt. Erstens bildet sie eine Barriere zwischen Stahl und Sauerstoff. Kann der Sauerstoff nicht zum Stahl vordringen, kann keine Reaktion stattfinden. Das gilt für die meisten Korrosionsschutzverfahren.
Der zweite Vorteil ist besonders interessant: Zink schützt Stahl bereits durch seine bloße Anwesenheit. Zink reagiert schneller mit Sauerstoff als Eisen und verbraucht so die Sauerstoffmoleküle, bevor sie den Stahl erreichen. Selbst wenn die Zinkschicht beschädigt ist und der Stahl freiliegt, bietet das Zink weiterhin einen gewissen Schutz vor Rost.
Ein weiterer Vorteil der Zinkbeschichtung ist die ausgezeichnete Haftung. Durch den elektrochemischen Prozess haftet das Zink extrem fest am Stahl und ist weniger anfällig für Abplatzen oder Abblättern.
Die Zinkbeschichtung hat auch einige Nachteile. Sie ist nicht so widerstandsfähig wie eine Pulverbeschichtung. Zink kann deutlich leichter zerkratzt werden.
Da Zink als Opferanode fungiert, also vor dem Stahl mit Sauerstoff reagiert, wird es nach und nach abgebaut. Selbst mit einer Chromatkonversion, die die äußerste Schicht schützt, wird das Zink irgendwann aufgebraucht – wie schnell, hängt stark von den Umweltbedingungen ab. Unter günstigen Bedingungen kann das Jahre oder sogar Jahrzehnte dauern.
Aufgrund der schnellen Reaktion von Zink mit der Umgebung ist es für den Einsatz in maritimen oder sehr feuchten Umgebungen weniger geeignet, da dort Feuchtigkeit und Salz den Abbau beschleunigen.
Ein wesentlicher Vorteil der Pulverbeschichtung ist die harte, inerte, fast kunststoffähnliche Schale, die das Werkstück vollständig gegen Umwelteinflüsse abschirmt. Sie reagiert mit den meisten Stoffen nicht, weshalb sie sich gut für Anwendungen eignet, bei denen das Bauteil Chemikalien, Feuchtigkeit oder anderen reaktiven Umgebungen ausgesetzt ist.
Pulverbeschichtung bildet generell eine sehr robuste, dicke Oberfläche – sie ist dicker als die meisten anderen Beschichtungen, inklusive Zinkbeschichtung. Daher wird sie beispielsweise häufig für Autofelgen verwendet, die eine gewisse Schlagfestigkeit benötigen.
Obwohl Pulverbeschichtung eine feste Schutzschicht bildet, beginnt die Korrosion sofort, wenn diese Schicht beschädigt wird und der Stahl darunter freiliegt. Im Gegensatz zur Zinkbeschichtung bietet die Pulverbeschichtung in diesem Fall keinen weiteren Schutz, sodass sich die Korrosion ausbreiten kann.
Die Pulverbeschichtung ist relativ dick, was für den Korrosionsschutz von Vorteil ist, aber auch die Passgenauigkeit von Bauteilen beeinträchtigen kann.
In diesem Artikel lag der Fokus auf den Vorteilen von Zink- und Pulverbeschichtung für den Korrosionsschutz, doch bei der Auswahl zwischen beiden Verfahren spielen weitere Faktoren eine Rolle. Im Folgenden gehen wir auf einige zusätzliche Aspekte ein.
Das Erscheinungsbild ist eine Frage des persönlichen Geschmacks, aber bei der Pulverbeschichtung gibt es eine wesentlich größere Auswahl als bei der Zinkbeschichtung. Bei der Zinkbeschichtung entsteht der charakteristische Look während der Chromatkonversion – es gibt die Varianten Klar, Gelb und Schwarz. Diese Farben sind jedoch meist nicht sehr gleichmäßig und die Zinkschicht ist transparent bzw. transluzent, sodass das Material und eventuelle Verformungsspuren sichtbar bleiben. Außerdem werden beschichtete Teile nicht entgratet, sodass Schnittkanten und Materialfehler durchscheinen können.
Das ist bei der Pulverbeschichtung anders. Sie ergibt eine undurchsichtige, dicke Oberfläche, die kleinere Unregelmäßigkeiten im Untergrund kaschieren kann. Es sind auch verschiedene Oberflächenstrukturen möglich, falls das für die Anwendung von Vorteil ist.
Häufig wird Zinkbeschichtung als Basis für zusätzliche Lackierungen oder eine Pulverbeschichtung verwendet, um das gewünschte Erscheinungsbild und einen höheren Schutz zu erzielen. Allerdings ist dies ein zusätzlicher Prozessschritt. SendCutSend bietet derzeit keine Kombination beider Verfahren für ein und dasselbe Teil an.
Pulverbeschichtung ist wesentlich dicker als Zinkbeschichtung und kann mehrere tausendstel Zoll betragen. Das ist für den Korrosionsschutz ein Vorteil, erschwert jedoch das Zusammenfügen passgenauer Bauteile. Wenn Sie Teile pulverbeschichten lassen, die eng zusammenpassen müssen, sollten Sie die zusätzliche Schichtdicke einkalkulieren. Auch bei kleinen Ausbrüchen oder Bohrungen ist die Schichtdicke zu berücksichtigen. Unsere Richtlinien zur Pulverbeschichtung bieten hierzu weitere Informationen.
Zinkbeschichtung hingegen trägt kaum zur Dicke des Bauteils bei. Daher können auch Gewinde problemlos verzinkt werden, ohne dass die Passgenauigkeit leidet. Pulverbeschichtete Teile mit Gewindebohrungen müssen nach dem Beschichten von Pulverresten befreit werden. Unser Press-in-Hardware wird vor der Beschichtung maskiert und benötigt daher keine Nacharbeit.
Zinkbeschichtung leitet Wärme besser als Pulverbeschichtung. Je nach Anwendung kann das gewünscht oder unerwünscht sein.
Auch die elektrische Leitfähigkeit ist bei Zinkbeschichtung höher. Für elektrische Verbindungen empfiehlt es sich, eine blanke, unbeschichtete Kontaktfläche zu nutzen, jedoch können Anschlüsse auf Zinkbeschichtung in der Regel problemlos funktionieren. Pulverbeschichtung kann hingegen bei elektrischen Verbindungen stören. Dennoch ist Pulverbeschichtung kein Ersatz für eine fachgerechte elektrische Isolierung, falls diese notwendig ist.
Sowohl Zinkbeschichtung als auch Pulverbeschichtung sind hervorragende Methoden, um lasergeschnittene Stahlteile vor Korrosion zu schützen. Es gibt viele Faktoren, die Sie bei der Auswahl berücksichtigen sollten. Wie wird das Teil verwendet? Müssen die Passflächen besonders exakt sein? In welcher Umgebung wird es eingesetzt? Wie lange soll es halten?
Wir können diese Entscheidung nicht für Sie treffen, aber einige Anwendungsbeispiele bieten Orientierung.
Zusammenfassend sind sowohl Pulverbeschichtung als auch Zinkbeschichtung ausgezeichnete Oberflächenbehandlungsoptionen, die einen hervorragenden Korrosionsschutz bieten. Pulverbeschichtung ist in vielen Farben und Optiken erhältlich und hinterlässt eine widerstandsfähige Polymerschicht. Zinkbeschichtung ist zwar nicht so robust oder farbvielfältig wie Pulverbeschichtung, hat aber den entscheidenden Vorteil, dass sie auch nach Beschädigung noch einen gewissen Schutz des Stahlgrundmaterials bietet.
