THERMISCH VERZINKEN

Thermisch verzinken, ook wel hot dip galvanizing of HDG genoemd, is een veelgebruikte oppervlaktebehandeling voor stalen bevestigingsmaterialen. De behandeling biedt een zeer solide en duurzame bescherming tegen corrosie. Het thermisch verzinken van vervaardigde staalproducten is gestandaardiseerd in ISO 1461. Voor bevestigingsmaterialen geldt de specifieke norm ISO 10684.

Het proces is relatief eenvoudig. De bevestigingsmaterialen worden ondergedompeld in een bad met gesmolten zink bij normale temperaturen van ongeveer 455°C tot 480°C, of bij hogere temperaturen tussen 530°C en 560°C. Vervolgens worden de bevestigingsmaterialen gecentrifugeerd om overtollig zink te verwijderen en in water afgekoeld om de zinklaag te laten stollen.

De resulterende zinklaag is doorgaans 40 tot 70 micron dik. Dit is aanzienlijk dikker dan de laag bij elektrolytisch verzinken, die ongeveer 3 tot 20 micron bedraagt. Moeren worden op dezelfde wijze behandeld, met als verschil dat de binnendraad pas na het verzinken wordt getapt. Hoewel de binnendraad daardoor geen zinklaag heeft, helpt de kathodische bescherming van de bijbehorende bout om het blootliggende staal te beschermen. Thermisch verzinken wordt doorgaans geschikt geacht voor bevestigingsmaterialen met een diameter van M8 of groter.

THERMISCH VERZINKEN VERSUS ELEKTROLYTISCH VERZINKEN

Eigenschap	Thermisch verzinken (HDG)	Elektrolytisch verzinken
Laagdikte	40–70 µm	3–20 µm
Corrosiebescherming	Uitstekend voor buiten- en constructietoepassingen	Goed voor binnen- en lichtbelaste toepassingen
Norm	ISO 10684	ISO 4042
Minimale boutmaat	Doorgaans vanaf M8	Geen algemene minimummaat
Uiterlijk	Matgrijs en enigszins ruw	Helder en glad
Zelfherstellende kathodische bescherming	Ja — beschermt kleine krassen en blootliggende delen	Beperkter door de dunnere zinklaag
Draadpassing	Vereist een ISO-fit-systeem of een HDG-systeem met overmaatmoeren	Maakt doorgaans gebruik van standaard draadtoleranties
Relatieve kosten	Hoger	Lager
Typische toepassingen	Bruggen, buitenconstructies en petrochemische installaties	Elektronica, binnenmachines en automobieltoepassingen
Duplex verfsysteem	Ja — mogelijk 1,5 tot 2,5 keer de gezamenlijke beschermingsduur	Mogelijk, maar de hechting en oppervlaktevoorbehandeling moeten zorgvuldig worden beoordeeld

Bekijk voor uitgebreide informatie over elektrolytisch verzinken onze technische gids over elektrolytisch verzinken en zinklegeringscoatings.

Het hoge zinkgehalte biedt een uitstekende corrosiebestendigheid in normale buitenomgevingen. De laagdikte is echter aanzienlijk groter dan de normale speling binnen de schroefdraad. Dit vormt een uitdaging voor bevestigingsmaterialen met schroefdraad.

ISO 10684 biedt twee oplossingen voor dit probleem. Bij beide oplossingen worden de afmetingen van de standaard bevestigingsmaterialen met schroefdraad aangepast.

De eerste oplossing is het ISO-fit-HDG-systeem. Bevestigingsmaterialen met buitendraad, zoals bouten, worden vóór het verzinken geproduceerd met een grotere fundamentele afwijking. Hierdoor is de schroefdraad iets dunner. Na het verzinken past de bout in een binnendraad met de normale draadtolerantieklasse 6H. Bouten binnen dit systeem zijn gemarkeerd met hun sterkteklasse en een aanvullende letter “U”.

De tweede oplossing is het HDG-systeem met overmaatmoeren. De binnendraad van de moeren wordt na het verzinken iets groter getapt, zodat deze correct past op de verzinkte buitendraad van de bout. Moeren binnen dit systeem zijn gemarkeerd met hun sterkteklasse en een aanvullende letter “Z”.

De twee systemen mogen nooit met elkaar worden gecombineerd. Het combineren van een bout die bedoeld is voor het systeem met overmaatmoeren met een ISO-fit-moer kan montageproblemen veroorzaken. Het combineren van een ISO-fit-bout met een overmaatmoer kan het draagvermogen van de schroefdraadverbinding aanzienlijk verminderen.

Thermisch verzinkte stalen bouten met verzinkte schroefdraad en zeskantkoppen

Bron: Thielco Metal Coating

BELASTBAARHEID VAN BEVESTIGINGSMATERIALEN MET SCHROEFDRAAD

Over het algemeen worden de mechanische eigenschappen van bouten volgens ISO 898-1 en moeren volgens ISO 898-2 niet beïnvloed door thermisch verzinken. ISO 10684 maakt in bijlage A een uitzondering voor de diameters M8 en M10. Voor deze afmetingen wordt de belastbaarheid met ongeveer 20% verminderd. Raadpleeg ISO 10684 voor meer informatie.

Voor de nog altijd veelgebruikte DIN 934-moeren werd thermisch verzinken uitgevoerd volgens de inmiddels vervallen norm DIN 267-10. Dit leidt tot een verminderde belastbaarheid van thermisch verzinkte bevestigingsmaterialen. De belastbaarheid van een bout-moercombinatie met DIN 934-moeren wordt met ongeveer 5% verminderd bij de grootste maat, M36. Dit loopt geleidelijk op tot ongeveer 20% bij de kleinste maat, M6. Verdere specifieke waarden zijn opgenomen in DIN 267-10.

Vanwege de afwijkende draadtoleranties is het toegestaan dat de schroefdraad van de bout bij de minimale breukbelasting afschuift.

ATMOSFERISCHE CORROSIE VAN THERMISCH VERZINKT STAAL

Wanneer de coating wordt blootgesteld aan de atmosfeer, ontstaat een laag corrosieproducten die bekendstaat als zinkpatina. Deze laag bestaat hoofdzakelijk uit zinkcarbonaat. Omdat zinkcarbonaat vrijwel onoplosbaar is, vertraagt het verdere corrosie.

Wanneer verzinkt staal gedurende langere tijd nat blijft zonder voldoende luchtcirculatie, kan een wit en volumineus zinkcorrosieproduct ontstaan dat witte roest wordt genoemd. Dit kan ongewenst zijn vanwege het uiterlijk of wanneer het oppervlak moet worden geverfd. De vorming van witte roest kan worden verminderd door een geschikte opslag en verpakking of, indien nodig, door het oppervlak te oliën of te passiveren.

INVLOED VAN HET KLIMAAT OP DE BESCHERMING VAN THERMISCH VERZINKT STAAL

De periode waarin staal tegen corrosie beschermd blijft, is evenredig met de dikte van de zinklaag en afhankelijk van de klimatologische omstandigheden. De beschermingsduur wordt doorgaans gemeten vanaf het moment van blootstelling tot het moment waarop corrosie van het basismateriaal, ook wel rode roest genoemd, zichtbaar wordt op meer dan 5% van het oppervlak.

Corrosiebestendigheid onder verschillende klimatologische omstandigheden:

Grafiek met de geschatte beschermingsduur van thermisch verzinkt staal op basis van de zinklaagdikte en klimaatcategorieën C2 tot C5

C2: Landklimaat
C3: Omgevingen in grotere steden
C4: Gematigd industrieel klimaat of kustklimaat
C5: Agressief industrieel klimaat

Deze grafiek mag uitsluitend worden gebruikt voor globale schattingen, omdat lokale omgevingsinvloeden aanzienlijk kunnen variëren.

ZELFHERSTELLENDE WERKING VAN THERMISCH VERZINKTE BEVESTIGINGSMATERIALEN

Wanneer de zinklaag wordt bekrast of beschadigd, blijft het omringende zink het beschadigde gedeelte onder normale atmosferische omstandigheden beschermen.

Omdat zink minder edel is dan ijzer of staal, corrodeert het zink als eerste. Deze opofferende werking beschermt het onderliggende staal totdat het beschikbare zink is verbruikt.

Bij onderbrekingen in de zinklaag van ongeveer 1,5 tot 2 mm breed, of bij onbedekte oppervlakken tot 10 mm², kan het staal beschermd blijven door een elektrochemisch proces dat kathodische overbrugging wordt genoemd. Het zink biedt opofferende bescherming, terwijl zich geleidelijk zinkzouten op het blootliggende gedeelte ophopen.

Een praktisch voorbeeld hiervan is de binnendraad van een thermisch verzinkte moer, die na het verzinken wordt getapt. De zinklaag op de bijbehorende boutdraad beschermt de onbehandelde binnendraad van de moer. Een ander belangrijk kenmerk van kathodische bescherming is dat corrosie zich niet onder een intacte zinklaag verspreidt.

Schematische weergave van kathodische overbrugging:

Schema van kathodische overbrugging waarbij zinkzouten het blootliggende staal beschermen door opofferende corrosie

THERMISCH VERZINKTE OPPERVLAKKEN SCHILDEREN

Een duplexsysteem combineert thermisch verzinken met een verflaag. Dit is geschikt voor zeer agressieve omgevingen, zoals kustgebieden of zure omgevingen, wanneer onderhoud en reparaties moeilijk zijn of wanneer een specifieke kleur gewenst is.

Een correct aangebracht duplexsysteem kan een beschermingsduur bieden die 1,5 tot 2,5 keer langer is dan de som van de beschermingsduur van beide afzonderlijke systemen. Een goede reiniging en ontvetting van het verzinkte oppervlak zijn essentieel voor een effectieve hechting van de verf.

VEELGESTELDE VRAGEN OVER THERMISCH VERZINKEN

Wat is de minimale laagdikte voor thermisch verzinkte bevestigingsmaterialen?

Volgens ISO 10684 bedraagt de minimale plaatselijke laagdikte voor thermisch verzinkte bevestigingsmaterialen doorgaans 40 µm, met een typische laagdikte van 40 tot 70 µm. Dit is aanzienlijk dikker dan een elektrolytisch aangebrachte zinklaag van ongeveer 3 tot 20 µm. Daarom biedt thermisch verzinken een betere corrosiebescherming voor buiten- en constructietoepassingen.

Kunnen HDG-bouten en HDG-overmaatmoeren worden gecombineerd met ISO-fit-componenten?

Nee. De twee HDG-systemen mogen nooit met elkaar worden gecombineerd. Het gebruik van een bout die is bedoeld voor het systeem met overmaatmoeren in combinatie met een ISO-fit-moer kan montageproblemen veroorzaken. Het gebruik van een ISO-fit-bout met een overmaatmoer kan het draagvermogen van de verbinding aanzienlijk verminderen. Controleer daarom altijd of de bout en moer tot hetzelfde HDG-systeem behoren. Let op de letter “U” op ISO-fit-bouten en de letter “Z” op overmaatmoeren.

Wat is witte roest op verzinkte bevestigingsmaterialen?

Witte roest is een wit, poederachtig zinkcorrosieproduct dat voornamelijk uit zinkhydroxiden en zinkcarbonaten bestaat. Het ontstaat wanneer verzinkte oppervlakken nat blijven zonder voldoende luchtcirculatie. Lichte witte roest is vaak oppervlakkig, maar langdurige of ernstige vorming kan een deel van de zinklaag aantasten. Het risico kan worden verminderd door een geschikte opslag, verpakking, oliebehandeling of passivering.

Hoe lang beschermt thermisch verzinken stalen bevestigingsmaterialen?

De beschermingsduur is afhankelijk van de dikte van de zinklaag en de omgeving. In een mild landklimaat van categorie C2 kan een HDG-laag van 50 µm meer dan 50 jaar bescherming bieden. In een gematigd industrieel klimaat of kustklimaat van categorie C4 kan een beschermingsduur van ongeveer 15 tot 25 jaar worden verwacht. In een agressief industrieel klimaat van categorie C5 kan de beschermingsduur ongeveer 8 tot 15 jaar bedragen. Plaatselijke omstandigheden kunnen deze schattingen aanzienlijk beïnvloeden.

Kunnen thermisch verzinkte bevestigingsmaterialen worden geschilderd?

Ja. Een duplexsysteem waarin thermisch verzinken met een verflaag wordt gecombineerd, kan een beschermingsduur bieden die 1,5 tot 2,5 keer langer is dan de som van de beschermingsduur van beide afzonderlijke systemen. Een goede reiniging en ontvetting van het verzinkte oppervlak zijn essentieel voor de hechting van de verf. Duplexsystemen zijn vooral geschikt voor agressieve omgevingen of toepassingen waarin een specifieke kleur is vereist.