Die wichtigsten Oberflächenbehandlungsverfahren für hochfeste Verbindungselemente sowie deren Haupteigenschaften und typische Anwendungsgebiete

Bei Bestellungen fragen Kunden häufig, ob unser Werk verschiedene Oberflächenbehandlungen selbst durchführen kann. Unser Werk konzentriert sich hauptsächlich auf die Oxidationsschwärzung; andere Oberflächenbehandlungen werden von externen Dienstleistern durchgeführt. Aufgrund von Vorschriften der Stadt Ningbo müssen diese Behandlungen aus Umweltschutzgründen an einem Standort konzentriert werden.

1. Verzinkung (Galvanisierung):

Verfahren: Die gebräuchlichste und wirtschaftlichste Methode. Befestigungselemente Sie werden in eine Elektrolytlösung mit Zinkionen eingetaucht. Durch einen elektrischen Strom wird eine dünne Zinkschicht auf das Stahlsubstrat abgeschieden.

Eigenschaften: Bietet Opferanoden- (kathodischen) Korrosionsschutz. Das Aussehen reicht von mattgrau bis glänzend silber/blau. Die Korrosionsbeständigkeit ist mäßig und direkt proportional zur Schichtdicke. Die Reibungseigenschaften können ohne zusätzliche Behandlungen inkonsistent sein. Risiko der Wasserstoffversprödung (HE) bei hochfesten Sorten (≥ 1000 MPa oder Klasse 10.9/12.9), was ein striktes Nachbrennen nach dem Galvanisieren erfordert.

Anwendungsbereiche: Universelle Befestigungselemente für Fahrzeuginnenräume, Haushaltsgeräte, Elektronik, Maschinenbau und Bauwesen, wo eine mäßige Korrosionsbeständigkeit ausreicht (z. B. in trockenen oder schwach korrosiven Innenräumen). Häufig mit einer Chromatierung versehen (siehe unten). Geeignet für kostensensible Anwendungen.

Varianten: Blau/Weiß/Gelb/Schwarz Chromat, Olivgrün Chromat (erhöhte Korrosionsbeständigkeit und größere Farbauswahl).

2. Zinklamellenbeschichtungen (z. B. Dacromet®, Geomet®, Delta Protekt®):

Verfahren: Eine anorganische Beschichtung, die durch Tauchen oder Sprühen aufgebracht wird. Sie besteht typischerweise aus Zink- und Aluminiumflocken, die in einem anorganischen Bindemittel (früher auf Chrom(VI)-Basis, heute meist auf Chrom(III)-Basis) suspendiert sind. Die Aushärtung erfolgt bei hohen Temperaturen.

Eigenschaften: Hervorragende Korrosionsbeständigkeit (deutlich besser als herkömmliche Zinkbeschichtung), oft über 500–1000 Stunden im Salzsprühtest. Sorgt für gute Reibungskontrolle (konstante Klemmkraft). Ausgezeichnete Hitzebeständigkeit (bis über 300 °C). Opferanodenschutz. Sehr geringes Risiko von Hitzeeinwirkung, da das Einbrennen integraler Bestandteil der Aushärtung ist. Typischerweise mattgrau. Umweltfreundlichere Chrom(III)-Varianten sind mittlerweile Standard.

Anwendungsbereiche: Kritische Fahrzeugunterbodenkomponenten (Fahrwerk, Bremsen, Motoren), Landmaschinen, Baumaschinen, Offshore-Anwendungen, Hochtemperaturumgebungen und überall dort, wo ein hervorragender Korrosionsschutz und ein zuverlässiges Drehmoment für hochfeste Verbindungselemente erforderlich sind. Ersatz für Cadmium in vielen Luft- und Raumfahrtanwendungen.

3. Mechanische Verzinkung:

Verfahren: Ein Kaltverfahren, bei dem Befestigungselemente in einer Trommel mit Zinkpulver, Prallkörpern und Spezialchemikalien getrommelt werden. Die mechanische Energie bewirkt, dass sich das Zink kalt mit der Stahloberfläche verbindet.

Eigenschaften: Erzeugt eine gleichmäßige, relativ dicke Zinkschicht. Bietet guten Opferanodenschutz. Sehr geringes Risiko der Wasserstoffversprödung, da keine Säurereinigung oder Elektrolyse erfolgt – ideal für hochfeste Verbindungselemente (≥ 1200 MPa / 12,9). Die Beschichtung ist etwas porös, aber robust. Mattgraues Aussehen.

Anwendungsbereiche: Hochfest Strukturbolzen (ASTM A325, A490 historisch gesehen, obwohl oft durch Beschichtungen wie Zn-Flocken ersetzt), Befestigungselemente für Erdbewegungsmaschinen, Bergbauausrüstung, Befestigungselemente für Spannbeton und andere Anwendungen, bei denen das HE-Risiko absolut minimiert werden muss.

4. Feuerverzinken (HDG):

Verfahren: Die Befestigungselemente werden gereinigt, mit Flussmittel versehen und in geschmolzenes Zink (typischerweise um 450 °C) getaucht. Durch eine metallurgische Reaktion bilden sich Zink-Eisen-Legierungsschichten, die mit reinem Zink bedeckt sind.

Eigenschaften: Bietet die dickste Zinkbeschichtung und damit einen sehr langfristigen, opferbaren Korrosionsschutz in rauen Umgebungen. Die Beschichtung ist widerstandsfähig, aber rau. Maßtoleranzen können beeinträchtigt werden. Im Neuzustand ist sie hellgrau/gesprenkelt und verwittert zu einem matten Grau. Aufgrund der Gefahr von Wasserstoffversprödung ist bei hochfesten Verbindungselementen eine Nachbehandlung durch Brennen erforderlich. Die Beschichtung kann spröde sein.

Anwendungsbereiche: Stahlbau (Brücken, Strommasten, Gebäudekonstruktionen), Straßenbauteile, weniger anspruchsvolle maritime Umgebungen, Strommasten, Zäune und witterungsbelastete Industrieanlagen. Häufig verwendet für große Schrauben, Mutternund Unterlegscheiben.

5. Phosphatierung (Zink- oder Manganphosphat):

Verfahren: Eine chemische Konversionsbeschichtung. Die Befestigungselemente werden in eine verdünnte Phosphorsäurelösung getaucht, die Zink- oder Manganionen enthält, wodurch sich auf der Stahloberfläche eine kristalline, unlösliche Phosphatschicht bildet.

Eigenschaften: Bietet keinen signifikanten Korrosionsschutz. Seine Hauptfunktionen bestehen darin, die Haftung nachfolgender Lacke/Pulverbeschichtungen zu verbessern, die Ölrückhaltung zu erhöhen (was die Schmierung und den kurzfristigen Korrosionsschutz fördert) und Reibung/Fressverschleiß bei der Montage zu reduzieren. Die Farbe ist dunkelgrau bis schwarz. Minimales Risiko von Hitzeschäden.

Anwendungsgebiete: Hauptsächlich als Vorbehandlung eingesetzt. Üblicherweise verwendet für Befestigungselemente von Automobilmotoren und -getrieben, die lackiert werden sollen oder gleichbleibende Reibungseigenschaften mit Montageöl erfordern.