Invloed staalsamenstelling op zinklaag
Ontstaan en samenstelling van de verzinklaag
Tijdens de onderdompeling van het staal in het zinkbad met vloeibaar zink van 450ºC, ontstaan er door ijzer-zink (Fe-Zn) diffusie aan het staaloppervlak drie harde, donkergrijze Fe-Zn legeringslagen. Bij verwijdering van het staal uit het zinkbad vormt zich boven op deze drie Fe-Zn legeringslagen een laagje gestolde zink, dat er zilverkleurig en glanzend uitziet. De minimale deklaagdiktes zijn bepaald in de internationale norm NEN-EN-ISO 1461.
Reactiviteit van staal ten opzichte van gesmolten zink
In principe kunnen alle laaggelegeerde staalsoorten thermisch verzinkt worden. De staalsamenstelling kan echter invloed hebben op de laagopbouw van de verzinklaag, deklaagdikte, uiterlijk (glans, uniformiteit, ruwheid) en weerstand tegen plaatselijke mechanische schade (stootweerstand).
Bij bepaalde silicium (Si) en-/of fosfor (P) gehaltes in het staal is de reactie tussen het vloeibare zink en het staal zeer hevig. Men spreekt in dat geval van reactief staal. Hoe hoger de reactiviteit, hoe sneller de aangroei van de Fe-Zn legeringslagen. Dat betekent dat het aandeel legeringslagen in de totale verzinklaag bij reactief staal hoger is dan bij niet of minder reactief staal. In enkele gevallen bestaat de zo gevormde laag zelfs uitsluitend uit Fe-Zn legeringen. Bij reactief staal is de dikte van de verzinklaag groter en bestaat de kans op een minder goed uiterlijk door het voorkomen van zowel licht- als donkergrijze zones. Een nadeel van dergelijke "doorgelegeerde" dikke zinklagen met een grijs uiterlijk of grillige structuur is dat ze soms extra bros zijn met aan het oppervlak een open structuur. Dit heeft slechts beperkte inlvoed op de corrosiewerendheid maar kan wel invloed hebben op het uiterlijk van een aan te brengen duplexsysteem.
Staalsamenstelling van groot belang
De staalsamenstelling is dus van groot belang voor het verzinkresultaat. Het is gebleken dat silicium in staal bij gehalten tussen 0,03% en 0,14% (het zogenaamde Sandelin-gebied) en boven 0,25% de groei van de legeringslagen bevordert.
In NEN-EN-ISO 14713-2 is aangegeven wat het verwachte resultaat van het thermisch verzinken van staal met een bepaald Si- of P-gehalte zal zijn. Zie tabel Categorie A t/m D. Bij de bestelling van staal kan hiervan worden uitgegaan.
| Categorie (informatief) | Typische eigenschappen deklaag | Typische percentages reactieve elementen | Aanvullende informatie |
|---|---|---|---|
| A | De deklaag heeft een glanzend uiterlijk met een fijne textuur. | ≤0,03% Si en < 0,02% P | Staalsoorten met een samenstelling volgens Si + 2,5P ≤ 0,09% hebben zeer waarschijnlijk deze eigenschappen. Voor koudgevormd staal gelden deze eigenschappen naar alle verwachtingen ook, mits de samenstelling van het staal voldoet aan Si + 2,5P ≤ 0,04%. |
| B | De buitenste zinkdeklaag maakt deel uit van de structuur van de deklaag. | 0,14% Si tot 0,25% Si | Fe-Zn legering kan doorlopen tot het oppervlak van de deklaag. De deklaagdikte neemt toe naarmate het siliciumgehalte hoger is. Ook andere elementen kunnen de reactiviteit van het staal beïnvloeden. Met name een fosforgehalte boven de 0,035% geeft verhoogde reactiviteit. |
| C | De deklaag heeft een donkerder uiterlijk met een grovere structuur. | >0,03% Si tot ≤ 0,14% Si | Er kunnen zich buitensporig dikke deklagen vormen. |
| D | Fe-Zn legeringen zijn sterk bepalend voor de structuur van de deklaag en lopen vaak door tot aan het oppervlak van de deklaag, wat de weerstand tegen beschadigingen vermindert. | > 0,25% Si | De deklaagdikte neemt toe naarmate het siliciumgehalte hoger is. |
Bestellen van staal
De staalsamenstelling is van groot belang voor het verzinkresultaat. In de norm voor technische leveringsvoorwaarden voor ongelegeerd constructiestaal (NEN-EN-10025-2) worden dezelfde categoriën A, B en D aangehouden. Categorie C betreft het Sandelin gebied en komt in deze norm niet voor omdat het ongewenst is deze staalsoorten te kiezen voor thermisch verzinken.
Voor een uniform uiterlijk bij een project, is het van belang de bestelling van het staal te plaatsen bij één en dezelfde staalhandelaar en te eisen dat de bestelde staaldelen afkomstig zijn van dezelfde partij om zo de kans op een uniform verzinkresultaat te vergroten.