Zinklamellenbeschichtung: Korrosionsschutz ohne Versprödungsrisiko

In modernen Industrieanwendungen ist hochfester Stahl unverzichtbar, insbesondere dort, wo hohe Tragfähigkeit, strukturelle Stabilität und ein geringes Gewicht bei maximaler Sicherheit gefordert sind. Seine enorme Belastbarkeit erkauft er sich jedoch mit einer kritischen Schwachstelle: Er reagiert besonders empfindlich auf atomaren Wasserstoff. Eine galvanische Verzinkung erzielt bei dieser Werkstoffgruppe keinen ausreichenden Schutz gegen Wasserstoffversprödung. Die entscheidende technische Lösung bietet die Zinklamellenbeschichtung, bei der systembedingt kein Wasserstoff in das Metallgefüge gelangt.

Zinklamellenbeschichtung im Überblick: Verfahren, Aufbau, Wirkungsweise

Bei einer Zinklamellenbeschichtung handelt es sich um einen nicht-elektrolytisch aufgetragenen Korrosionsschutz, der aus einer Mischung mikroskopisch kleiner Zink- und Aluminiumlamellen besteht. Diese Plättchen liegen dachziegelartig übereinander und werden durch ein anorganisches Bindemittel zusammengehalten.

Anders als die galvanische Verzinkung erfolgt der Auftrag nicht unter Einfluss von elektrischem Strom in einem Elektrolyt-Bad. Stattdessen wird das Zink in Form loser Partikel oder Flocken auf das Bauteil aufgebracht. Kleine Teile wie Schrauben werden hierzu meist im sogenannten Tauchschleuderverfahren behandelt: Sie werden in das Beschichtungsmedium getaucht und anschließend in einer Zentrifuge geschleudert, um überschüssiges Material gleichmäßig abzuwerfen. Größere Bauteile werden im Spritzverfahren beschichtet. Tauchen und Spin-Coating sind ebenfalls möglich. Nach dem Auftrag geht es in einen Ofen, wo die Schicht bei circa 200 bis 240 °C eingebrannt wird. Durch die hohen Temperaturen härtet sie aus, wobei sie sich fest mit der Oberfläche vernetzt.

Häufig bestehen Zinklamellenbeschichtungen aus zwei aufeinanderfolgenden Schichten:

• Basecoat: Das ist die eigentliche Zinklamellenbeschichtung. Direkt auf das zu behandelnde Substrat aufgebracht, bestimmt diese Grundschicht aus Zink- und Aluminiumlamellen die Korrosionsschutzeigenschaften.
• Topcoat: Die optionale zweite Lage ergänzt den Schichtaufbau um zusätzliche Eigenschaften (z. B. Farbe, chemische Beständigkeit, ein exaktes Anzugsmoment bei Schrauben, definierte Reibungszahlanforderungen).

Dieses Beschichtungssystem bewirkt einen zweifachen Schutz. Zum einen bilden die flachen Lamellen eine Barriere, die Feuchtigkeit und Sauerstoff vom Stahl fernhält. Zum anderen opfert sich das Zink wie bei der klassischen Verzinkung als „Anode“, um den Stahl auch bei leichten Beschädigungen der Schicht möglichst lange vor Rost zu schützen (kathodischer Schutz).

Eigenschaften und Vorteile von Zinklamellenbeschichtungen

Zinklamellen-Systeme vereinen physikalische Schutzbarrieren mit elektrochemischen Eigenschaften. Die wichtigsten Leistungsmerkmale im Überblick:

• sehr guter Korrosionsschutz (240 bis 1.500 h im Salzsprühnebeltest, je nach Anforderung und Schichtdicke)
• verzögerte Rot- und Weißrostbildung sowie Kontaktkorrosion
• Temperaturbeständigkeit (je nach Beschichtungssystem 180 bis 300 °C)
• Chemikalienbeständigkeit (Säuren, Basen, Reiniger, Benzin, Öle)
• gute Reibungseigenschaften für Verbindungselemente wie Schrauben und Muttern
• kein Warmlöseverhalten
• keine Gefahr von Wasserstoffversprödung bei hochfesten Verbindungselementen (z. B. Automobilschrauben)
• elektrische Leitfähigkeit
• Schichtdicke oft nur zwischen 5 und 15 µm (bei Bedarf bis 25 µm)

Der Hauptvorteil der Zinklamellenbeschichtung liegt in der Vermeidung der Wasserstoffversprödung. Hiervon profitiert vor allem hochfester Stahl: Bauteile behalten ihre volle statische und dynamische Festigkeit ohne das Risiko plötzlicher Sprödbrüche. Damit ist das Verfahren überall dort gefragt, wo galvanische Verfahren wegen der Gefahr eines Wasserstoffeintrags ausscheiden.

Durch gezielt formulierte Topcoats lassen sich die Reibungszahlen exakt definieren, was für die automatisierte Montage von Verbindungselementen wie Automobilschrauben unerlässlich ist. Zudem bilden Zinklamellen-Systeme eine hervorragende Basis für anschließende Lackierungen oder Pulverbeschichtungen. Moderne Formulierungen sind Cr(VI)-frei und erfüllen gängige Umweltnormen wie REACh oder RoHS.

Einsatzgebiete für Zinklamellenbeschichtungen

Der Korrosionsschutz mittels Zinklamellen hat sich in zahlreichen Branchen etabliert. Er ist überall dort Standard, wo extreme Belastbarkeit, Maßhaltigkeit und Sicherheit gegen Bauteilversagen gefragt sind.

Automobilindustrie

Hier ist die Beschichtung mit Zinklamellen für sehr viele sicherheitsrelevante Teile vorgeschrieben, etwa für Verbindungselemente wie Schrauben (z. B. Zylinderkopfschrauben), Muttern und Bolzen, für Fahrwerk und Bremsen (Federn, Bremsscheiben-Töpfe, Clips und Halterungen, die Spritzwasser und Streusalz standhalten müssen) sowie für Bauteile im Motorraum, die hohen Temperaturen und aggressiven Flüssigkeiten ausgesetzt sind. Da moderne Formulierungen Cr(VI)-frei sind, erfüllen sie zudem die strengen Vorgaben der Altfahrzeugverordnung.

Bauindustrie und Infrastruktur

In diesen Branchen bietet der Korrosionsschutz mit Zinklamellen vor allem dort Vorteile, wo die Wartung schwer zugänglicher Bauteile schwierig und teuer wäre. Typische Anwendungen finden sich im Stahlbau (z. B. Schraubverbindungen in Brücken oder Masten), in der Photovoltaik (Montagegestelle und Verbindungselemente für Solarparks) sowie im Tunnelbau (Befestigungselemente in feuchtem, chemisch aggressivem Umfeld).

Erneuerbare Energien (Windkraft)

Windkraftanlagen, insbesondere Offshoreanlagen, unterliegen extremen Witterungsbedingungen. Hier kommt der Korrosionsschutz mit Zinklamellen unter anderem bei massiven, hochfesten Rotorblatt-Bolzen zum Tragen, bei denen ein plötzlicher Sprödbruch fatale Folgen hätte, sowie bei Turmverbindungen, deren Verbindungselemente enorme mechanische Spannungen aushalten müssen.

Maschinen- und Anlagenbau

In dieser Branche bieten sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Typische Beispiele sind Land- und Forstmaschinen, deren Bauteile in direktem Kontakt zu Düngemitteln, Erde und Feuchtigkeit stehen, Schienenfahrzeuge mit Sicherungselementen im Fahrwerk und an den Waggon-Kupplungen sowie elektrotechnische Anwendungen wie Erdungselemente und Kleinteile in Schaltschränken, bei denen dauerhafter Korrosionsschutz die elektrische Leistungsfähigkeit sichern und einen Anstieg der Übergangswiderstände verhindern muss.

Die Rolle von Vorbehandlung und Haftvermittlung bei der Zinklamellenbeschichtung

Zinklamellen-Systeme können ihre volle Leistungsfähigkeit nur dann entfalten, wenn sie optimal auf der Bauteiloberfläche haften und beständig gegen Unterwanderung sind. Die Voraussetzung dafür schafft eine sorgfältige Vorbereitung der Metalloberfläche. Die Kluthe GmbH hat hierfür zwei hochwertige Produktreihen im Programm.

DECORRDAL

Die chemische Konversionsbehandlung mit DECORRDAL sorgt für eine mikroraue, hochreaktive Oberfläche, an der die Zinklamellen chemisch perfekt anbinden können. In der Praxis wird für hochfeste Schrauben meist eine Zinkphosphatierung (z. B. aus der 500er-Serie) gewählt, da sie die beste Kombination aus Maßhaltigkeit und mechanischer Verzahnung für die anschließende Beschichtung bietet. Bei modernen Fertigungslinien mit Fokus auf Energieeffizienz rücken die Dünnschicht-Verfahren der 900er-Serie immer stärker in den Vordergrund. Beide DECORRDAL-Serien sind komplett chromfrei und bilden damit eine ökologische Grundlage für den Schichtaufbau. Da auch moderne Zinklamellen-Systeme chromfrei sind, erfüllt somit die gesamte Prozesskette höchste Umweltstandards.

SUPRABOND

SUPRABOND spielt bei der Vorbereitung für den Korrosionsschutz mit Zinklamellen eine doppelte Rolle. Es dient einerseits als leistungsstarker Haftvermittler, der die dauerhafte Verbindung zwischen Metall und Lamellen sicherstellt, und agiert andererseits als essenzieller Prozesshilfsstoff, der eine fehlerfreie und effiziente Applikation im industriellen Maßstab gewährleistet. Die Produkte der SUPRABOND-Serie ermöglichen ebenfalls chromfreie Korrosionsschutzsysteme.

Dass der konsequent chromfreie Schichtaufbau keine Kompromisse bei der Widerstandsfähigkeit erfordert, belegen die Ergebnisse im standardisierten Salzsprühnebeltest. Während herkömmliche Verfahren bei hochfesten Bauteilen oft an ihre Grenzen stoßen, überzeugen chromfreie Zinklamellen-Systeme mit Standzeiten, die deutlich über den Marktanforderungen liegen.

 

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Bilder ohne Quellenangabe wurden KI-generiert