Oberflächenkorrosionsschutztechnologie
Sherardisierung: Langlebiger Zinkdiffusionsschutz für Stahlbauteile
Das Sherardisieren, auch Pulverzinkdiffusionsbeschichtung genannt, ist ein Festkörper-Thermodiffusionsverfahren. Zinkatome dringen bei erhöhter Temperatur in die Stahloberfläche ein und reagieren mit dem Eisensubstrat zu einer metallurgisch gebundenen Eisen-Zink-Legierungsschicht, die hauptsächlich aus den intermetallischen Phasen FeZn₇ und FeZn₁₃ besteht. Es entsteht kein Film auf dem Stahl, sondern ein abgestuftes Legierungssystem, das Bestandteil des Bauteils wird.
So funktioniert der Prozess
Bei erhöhter Temperatur wandern Zinkatome gemäß dem Fickschen Diffusionsgesetz. Mithilfe eines Aktivators dringen sie durch Mikrodefekte und Poren der Stahloberfläche ein und bewegen sich nach innen, wodurch eine dichte und gleichmäßige Schicht entsteht.
Zink reagiert mit dem Eisensubstrat unter Bildung stabiler intermetallischer Verbindungen, während das Zinkpulver und der Aktivator eine kontinuierliche Zufuhr aktiver Zinkatome in das Basismaterial gewährleisten.
Das fertige System besteht aus einer Mischschicht aus reinem Zink und intermetallischen Phasen, einer Zink-Eisen-Legierungsschicht und einer Substratdiffusionszone. Die Schichten sind fest miteinander verbunden, wodurch Korrosionsschutz und Haftfestigkeit gleichzeitig erreicht werden.
Was Käufer über die Korrosionsbeständigkeit hinaus gewinnen
Im Vergleich zur elektrolytischen Verzinkung und Feuerverzinkung verändert die diffusionsgeformte Legierungsschicht die Wirtschaftlichkeit des Schutzes über die gesamte Lebensdauer des Bauteils.
Die Zink-Eisen-Legierungsschicht verbindet sich mit dem Substrat mit einer strukturellen Stabilität von 300–350 MPa und einer Haftung von 600–700 MPa, Haftungsgrad 1, sodass die Beschichtung nicht abblättert oder abplatzt.
Die Schichtdicke hängt nur von der Temperatur und der Haltezeit ab, nicht aber von der Teilegeometrie. Daher erhalten Gewinde, Innenwände, Sacklöcher und Nuten die gleiche Schicht, ohne dass die Passung verloren geht.
Da weder Beizen noch elektrolytische Abscheidung erfolgen, wird kein Wasserstoff eingebracht. Hochfeste Verbindungselemente können ohne Risiko von Versprödungsrissen beschichtet werden.
Durch den thermischen Diffusionsprozess bildet sich eine Legierungsschicht, ohne das Substrat zu schwächen. Die strukturelle Festigkeit bleibt erhalten, und die Dauerfestigkeit unter wechselnder Belastung wird verbessert.
Bei einer Härte von HV 200–400 ist die Schicht abrieb- und vibrationsbeständiger als feuerverzinkt bei HV 71–265, wodurch die Lebensdauer beweglicher und belasteter Teile verlängert wird.
Das geschlossene Festkörperverfahren erzeugt keine schädlichen Emissionen, nutzt Zinkpulver mit hoher Ausnutzung und verbraucht weniger Energie als herkömmliche Beschichtungsanlagen.
Gemessene Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Zinkbeschichtungen
| Eigentum | Elektrogalvanisierung | Feuerverzinkung | Pulver-Sherardisierung |
|---|---|---|---|
| Beschichtungsdicke | 5–30 μm | 5–100 μm | 20–120 μm |
| Härte der Zinkschicht | HV 75–85 | HV 80–90 | HV 200–400 |
| Bindungsart | Mechanisch | Metallurgisch | Metallurgisch |
| Haftungsgrad | Klasse 4 | Klasse 3 | Klasse 1 |
| Hitzebeständigkeit | Allgemein | Gut | Sehr gut |
| Wasserstoffversprödung | Sehr stark | Relativ stark | Keiner |
| Lebensdauer bei 20 μm | 3–5 Jahre | 5–20 Jahre | 15–25 Jahre |
Unabhängige Salzsprühnebeltests gemäß GB/T 10123, durchgeführt von einer Qualitätsüberwachungsstelle in Tianjin, ergaben: Sherardisierte Proben zeigten nach 1080 Stunden keinen Rost, während feuerverzinkte Proben bereits nach 96 Stunden rosteten. Die Nanokomposit-Sherardisierung erhöht die Härte der inneren Schicht auf HV 404–587, wenn höhere Verschleiß- und Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit gefordert sind.
Wo sherardisierter Stahl vorgeschrieben ist
Die Technologie kommt überall dort zum Einsatz, wo der Wartungszugang teuer ist und Korrosionsschäden keine Option darstellen.
Einhaltung internationaler und chinesischer Standards
- ISO 14713-3:2017 — Zinküberzüge, Leitfaden für das Sherardisieren
- ISO 17668:2016 / EN ISO 17668:2016 — Zinkdiffusionsüberzüge auf Eisen
- EN 13811:2003 — Zinkdiffusionsüberzüge auf Eisenprodukten
- BS 4921 — Sherardisieren von Eisen und Stahl
- ASTM A1059/A1059M — Wärmeleitbeschichtungen aus Zinklegierungen
- ASTM B695 / MIL-C-81562 — mechanisch abgeschiedene Zinkbeschichtungen
- JB/T 5067-1999 — Pulver-Sherardisieren von Eisen- und Stahlteilen
- JB/T 8418-2008 — Pulvermetallisierung
- GB/T 35505-2017 — Qualitätskontrolle der Sherardisierung von Stahlkonstruktionen
- TB/T 3274-2011 — Eisenbahnbetonträger-Befestigungsstücke, Mehrlegierungs-Kodiffusion
- SY/T 7353-2016 — Thermische Diffusionsverzinkung für Metallkomponenten
- GB/T 6461-2002 — Bewertung von Proben nach Korrosionsprüfung
Chargenweise Schichtdickenberichte, Salzsprühnebelprotokolle und Härteprüfungen können mit der Lieferung bereitgestellt werden, und Materialzertifikate sind bis zur Chargennummer rückverfolgbar.
Häufig gestellte Fragen
Bei einer einheitlichen Schichtdicke von 20 Mikrometern ergab die Lebensdauerbewertung für elektrolytische Verzinkung 3–5 Jahre, für Feuerverzinkung 5–20 Jahre und für Pulververzinkung 15–25 Jahre. Im oben erwähnten Salzsprühtest erreichten die sherardisierten Proben 1080 Stunden ohne Rotrostbildung.
Ja. Die Dicke wird durch Temperatur und Haltezeit gesteuert und ist unabhängig von Form und Position des Werkstücks. Durch das präzise Vakuum-Sherardisieren bleiben Maß- und Formtoleranzen erhalten, sodass nach der Behandlung kein Nachschneiden des Gewindes erforderlich ist.
Ja. Bei dem Verfahren wird kein Wasserstoff eingeführt, daher wird die Empfindlichkeit gegenüber Wasserstoffversprödung als nicht existent eingestuft, im Vergleich zu sehr hoch bei der elektrolytischen Verzinkung und relativ hoch bei der Feuerverzinkung.
Ja. ISO 14708-3:2017 beschreibt dieses Duplex-System, bei dem ein sherardisiertes Bauteil für den Einsatz unter hoher Beanspruchung eine zusätzliche Beschichtungsschicht erhält. Sherardisierter Stahl bildet zudem eine stabile Basis, die die Haltbarkeit der darüber aufgetragenen Lackierung verlängert.
Teilezeichnungen oder Fotos, Güteklasse des Grundmaterials, Abmessungen und Gewicht, erforderliche Beschichtungsdicke, anwendbare Norm, Menge und Bestimmungshafen. Ein technisches Angebot erhalten Sie in der Regel innerhalb von zwei Werktagen.
Senden Sie Ihre Teile zur Sherardisierungsprüfung ein.
Teilen Sie uns Zeichnungen, Basismaterial und die geplante Lebensdauer mit. MESCO empfiehlt Ihnen eine Beschichtungsdicke und einen Standard, der auf Ihre Einsatzumgebung abgestimmt ist, stellt Ihnen Muster zur Verfügung und erstellt Ihnen ein Angebot gemäß Ihren Projektbedingungen.