8 µm Zink: 200 Stunden galvanisch, 120 mechanisch

Quelle ist Deposition processes and properties of coatings on steel fasteners – A review in Friction, Band 7, Heft 5, Seiten 389–416, 2019, von drei Autoren der Swinburne University of Technology. Der Artikel ist unter einer Creative-Commons-Lizenz frei zugänglich und vergleicht galvanisches Abscheiden, Feuerverzinken, Ionenaufdampfen (IVD) und mechanisches Verzinken.

Legieren verschiebt den Wert stärker als Dicke

Die erste Tabelle enthält galvanisch abgeschiedene Zinklegierungen mit fester Dicke von 8 µm und gelb irisierender Chromatierung; es ändert sich also nur, was in der Schicht steckt.

Durchgehend acht Mikrometer. Acht Zehntel Prozent Kobalt verdoppeln die Stunden, und acht Prozent Nickel bringen sie auf das Vier- bis Fünffache des Werts für reines Zink. Wer die Festlegung einer Beschichtung bisher als Frage der Dicke behandelt hat, findet in dieser Tabelle das Argument, dass die Legierung der größere Hebel ist.

Die Zn–Ni-Zeile gehört zur selben Familie wie die Schrauben in der Studie zum Tempern, wo der Überzug alkalisches Zink-Nickel mit etwa 14 % Nickel war. Das Korrosionsverhalten ist der Grund, warum man ihn auf eine 12.9-Schraube bringt; der Wasserstoff ist der Preis.

Die Tabelle zum mechanischen Verzinken – und ein Widerspruch darin

Die zweite Tabelle betrifft mechanisch verzinkte Stahlscheiben in neutralem Salzsprühnebel mit 5 % nach ASTM B-117.

Zink erscheint bei 20 µm zweimal, aus zwei verschiedenen Quellen, mit 180 und 212 Stunden. Gleiches Metall, gleiche Nenndicke, zwei Quellen, achtzehn Prozent Unterschied. An der Tabelle ist nichts falsch; das ist die gewöhnliche Streuung zwischen Laboren, und es ist das beste kurze Argument, das diese Website bisher dafür gefunden hat, keine Stundenzahlen auf eine Zeichnung zu schreiben.

Die Zeile mit 75 µm verdient aus dem entgegengesetzten Grund einen zweiten Blick. Sie übersteigt sechshundert Stunden ohne Chromatierung und ist damit die einzige Zeile, in der der Überzug die Arbeit allein leistet.

Warum man 200 und 120 nicht einfach voneinander abziehen kann

Beide Zeilen sagen Zink, acht Mikrometer, gelbe Chromatierung. Vier Dinge dahinter sind nicht gleich.

Es handelt sich also nicht um ein kontrolliertes Experiment mit dem Abscheideverfahren als einziger Variablen. Es sind zwei Zusammenstellungen fremder Ergebnisse, wenige Seiten voneinander entfernt abgedruckt von Autoren, die nicht behaupteten, sie gegeneinander geprüft zu haben.

Was sich daraus ableiten lässt, ist eine Richtung, kein Verhältnis: Bei gleicher Nenndicke und gleicher Nachbehandlung schnitt mechanisch aufgebrachtes Zink in den von diesem Artikel gesammelten Zahlen schlechter ab als galvanisch abgeschiedenes. Das passt zu einer Aussage, die ISO 12683 über sich selbst macht und die hier eine eigene Seite hat: Ein mechanisch aufgebrachter Überzug ist an freiliegenden Kanten und scharfen Vorsprüngen tendenziell dünner und auf ebenen und abgeschirmten Flächen dicker. Eine Nenndicke auf einer Scheibe und eine Nenndicke auf einem Gewinde verteilen sich nicht gleich, und Rotrost beginnt dort, wo der Überzug am dünnsten ist.

Was man mit einer solchen Tabelle anfängt

Sie jedenfalls nicht auf eine Zeichnung schreiben. Die Haltung dieser Website dazu hat sich nicht geändert, und die oben gezeigte Streuung von achtzehn Prozent ist der Grund: Stunden sind das Ergebnis einer Prüfkammer, einer Probe und eines Labors, und niemand wird sie in eine Nutzungsdauer umrechnen. Wofür die Tabelle taugt, ist die Wahl des Hebels, bevor die Spezifikation geschrieben wird.

• Wenn bei gleicher Dicke mehr Schutz verlangt ist, die Legierung ändern. Die erste Tabelle geht von 200 auf 1000 Stunden, ohne einen Mikrometer hinzuzufügen.
• Wenn die Dicke wegen des Gewindes niedrig bleiben muss, ist die Legierung der einzige verbleibende Hebel. Bei kleinen Durchmessern ist der Überzug ein Maß, bevor er eine Oberfläche ist.
• Wenn das Verfahren gewechselt wird, die Stunden nicht übernehmen. Dieselbe Nenndicke, anders aufgebracht, ist nicht dieselbe Metallverteilung auf dem Teil.
• Die Prüfung am fertigen Verbindungselement verlangen, nicht an einer Scheibe oder einem Blech; das ist der übliche Grund, warum ein Katalogwert und die Wareneingangsprüfung nicht übereinstimmen.

Dieser Beitrag behandelt Schritt 5: Oberfläche. Die vollständige Reihenfolge lautet Grundwerkstoff, Gewinde, Kopf, Antrieb, Oberfläche und Dokumentation. Warum eine andere Reihenfolge Nacharbeit verursacht, erläutert der englische Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Wie viele Stunden Salzsprühnebel ergeben 8 µm Zink?

Das hängt davon ab, wie das Zink aufgebracht wurde und was darauf liegt, und die veröffentlichten Werte für dieselbe Nenndicke weichen voneinander ab. Ein Übersichtsartikel von 2019 über Beschichtungen von Verbindungselementen nennt galvanisches Zink mit 8 µm und gelb irisierender Chromatierung mit 200 bis 250 Stunden bis Rotrost und mechanisches Zink mit 8 µm und gelber Chromatierung mit 120 Stunden, in zwei getrennten Tabellen aus verschiedenen Quellen mit verschiedenen Proben. Es sind gesammelte Werte, kein einzelnes Experiment; der Unterschied ist daher als Richtung zu lesen, nicht als Verhältnis.

Hilft Legieren mehr als eine dickere Schicht?

In der Tabelle für galvanische Überzüge ja. Bei fester Dicke von 8 µm und gleicher Chromatierung ergibt reines Zink 200 bis 250 Stunden, Zink mit 1 % Eisen 350, Zink mit 0,8 % Kobalt 500 und Zink mit 8 % Nickel 1000. Das Vier- bis Fünffache der Stunden ohne zusätzliche Dicke, was bei kleinen Gewinden zählt, wo die Dicke zuerst durch die Toleranz begrenzt wird.

Warum nennen zwei Quellen für denselben Überzug unterschiedliche Stunden?

Weil der Wert das Ergebnis einer Probe, einer Prüfkammer und eines Labors ist und keine Eigenschaft des Überzugs. In der Tabelle zum mechanischen Verzinken erscheint Zink mit 20 µm zweimal aus zwei Quellen, mit 180 und 212 Stunden, achtzehn Prozent auseinander. Das ist gewöhnlich, und es ist der Grund, warum eine Zeichnung die Beschichtungsnorm und die Dickenklasse festlegen sollte statt einer Stundenzahl.

Ist mechanisches Verzinken schlechter als galvanisches?

Die von diesem Artikel gesammelten Werte liegen für mechanisches Verzinken bei gleicher Nenndicke niedriger, stammen aber aus verschiedenen Quellen mit verschiedenen Proben und begründen daher kein Verhältnis. Es gibt einen Mechanismus, der zur Richtung passt: ISO 12683 vermerkt, dass mechanisch aufgebrachte Überzüge an freiliegenden Kanten und scharfen Vorsprüngen tendenziell dünner und auf ebenen und abgeschirmten Flächen dicker sind, und Rotrost beginnt dort, wo der Überzug am dünnsten ist. Mechanisches Verzinken wird zudem aus einem Grund gewählt, den das galvanische Verfahren nicht bieten kann: Es fließt kein Strom.

Quellen

• Chung P. P., Wang J., Durandet Y. — Deposition processes and properties of coatings on steel fasteners: a review. Friction 7(5) 389–416, 2019. Tabellen 5 und 6 sowie die Abschnitte zum Korrosionsverhalten
• ISO 12683 — mechanisch aufgebrachte Zinküberzüge; die Anmerkung zur Dicke an Kanten und abgeschirmten Flächen

Der Übersichtsartikel wurde vollständig in der veröffentlichten Open-Access-Fassung gelesen, nicht nur die Zusammenfassung. Es ist ein Übersichtsartikel; die beiden hier zitierten Tabellen sind also Zusammenstellungen fremder Ergebnisse und keine Messungen der Autoren. Tabelle 5 übernimmt der Artikel aus einer Quelle von ASM International aus dem Jahr 1994, Tabelle 6 stützt sich auf drei getrennte Quellen; keines dieser Originale wurde für diese Seite gelesen, und keines wird zitiert. Die beiden Tabellen verwenden unterschiedliche Proben, einmal nicht angegeben und einmal Stahlscheiben, und beschreiben ihre Prüfungen unterschiedlich, einmal als neutralen Salzsprühnebel und einmal als neutralen Salzsprühnebel mit 5 % nach ASTM B-117. Deshalb wird der Unterschied zwischen 200–250 und 120 Stunden hier als Richtung dargestellt und nie als Verhältnis oder Umrechnungsfaktor. Die Werte für Feuerverzinken und Ionenaufdampfen, die ebenfalls im Artikel stehen, werden nicht wiedergegeben, weil sie im Fließtext unter wechselnden Bedingungen stehen und ihre Zusammenstellung in einer Tabelle hieße, dass diese Seite einen Vergleich erfindet. Die Reibungszahlen in Abschnitt 5 des Artikels sind Gleitreibungswerte und werden hier nicht verwendet, weil sie nicht die Gewinde- und Kopfreibung sind, von der ein Anziehdrehmoment abhängt. Diese Seite empfiehlt keine Dicke, keine Legierung und keine Stundenzahl.