Vorbehandlung: Gewährleistung der Sauberkeit des Untergrunds
Der erste Schritt im Verzinkungsprozess besteht in der gründlichen Reinigung des kalt{0}gewalzten Kohlenstoffstahlsubstrats. Während des Transports und der Lagerung wird das Rohstahlblech häufig mit Fett, Staub oder leichtem Rost verunreinigt. Diese Verunreinigungen können die Haftung der nachfolgenden Zinkschicht stark beeinträchtigen. Daher muss Oberflächenöl durch alkalisches Entfetten, Waschen mit Wasser und Trocknen entfernt werden. Anschließend erfolgt das Beizen, typischerweise unter Verwendung von Salzsäure- oder Schwefelsäurelösungen bei geeigneten Temperaturen und Konzentrationen, um den Eisenoxidbelag (Fe₂O₃, Fe₃O₄) auf der Stahlblechoberfläche aufzulösen und ein frisches, aktives Metallsubstrat freizulegen. Nach dem Beizen sind Spül- und Flussmittelbehandlungen (z. B. Eintauchen in Zink-Ammoniumchlorid-Lösung) erforderlich, um die Oberfläche weiter zu aktivieren und eine Sekundäroxidation zu verhindern.
Verzinken: Bildung einer schützenden Zinkschicht
Die Verzinkung ist der Kernschritt des gesamten Prozesses, wobei die gängigen Prozesse in Feuerverzinkung (HDG) und Elektroverzinkung (EG) unterteilt sind. Bei der Feuerverzinkung wird ein sauberes Stahlblech kontinuierlich durch geschmolzenes Zink (ungefähr 450 Grad) geleitet. Zink und Eisen unterliegen an der Grenzfläche einer metallurgischen Reaktion und bilden eine Verbundbeschichtung, die aus mehreren Legierungsphasen (z. B. Gamma-, Delta- und Zeta-Phasen) und einer Außenschicht aus reinem Zink besteht. Diese Methode erzeugt eine dickere Beschichtung (typischerweise 60–275 g/m²) mit starker Korrosionsbeständigkeit, die für den Außenbereich oder Umgebungen mit hoher -Luftfeuchtigkeit geeignet ist, z.
Im Gegensatz dazu werden beim elektrolytischen Verzinken durch Elektrolyse Zinkionen auf der Oberfläche der Kathode (Stahlblech) abgeschieden. Dies führt zu einer dünneren Beschichtung (10–60 g/m²) und einer glatteren, gleichmäßigeren Oberfläche, geeignet für verzinktes Tiefziehmetall aus Kohlenstoffstahl oder dekorative Teile, bei denen eine hohe Oberflächenqualität erforderlich ist. Allerdings ist die Korrosionsbeständigkeit etwas geringer als bei der Feuerverzinkung und die Kosten sind höher.
Nachbehandlung und Beschichtungsverbesserung
Nach dem Verzinken wird häufig eine Passivierung, Phosphatierung oder Ölung durchgeführt, um den Weißrostschutz kurzfristig zu verbessern. In den letzten Jahren erfreuen sich organische Beschichtungsverbundbehandlungen (z. B. verzinkter Stahl + Polyesterbeschichtung, d. h. „farb-beschichtetes Stahlblech“) immer größerer Beliebtheit und bieten sowohl dekoratives Aussehen als auch langfristige Korrosionsbeständigkeit. Bei Stanzungen aus verzinktem Stahl für Relaisgehäuse, die in elektrischen oder elektronischen Gehäusen verwendet werden, werden manchmal leitfähige Beschichtungen aufgebracht, um die EMV-Abschirmungsanforderungen zu erfüllen.
Stanzumformung: Vom Blech zum Funktionsbauteil
Der ultimative Wert von verzinktem Stahlblech liegt in seiner Formbarkeit. Dank der guten Duktilität des kaltgewalzten Substrats und der moderaten Plastizität der Zinkschicht kann verzinktes Blech in großem Umfang bei der Herstellung kundenspezifischer Blechstanz- und Biegeteile verwendet werden. Typische Prozesse umfassen Stanzen, Stanzen, Biegen, Strecken und Bördeln und eignen sich für die Herstellung von Strukturbauteilen wie dem Stanzen von Montageplatten aus verzinktem Stahl und elektrischen Teilen aus Stahl. Es ist zu beachten, dass für tief{4}gezogene Teile (z. B. Anschlusskästen und Halterungen) hohe Anforderungen an den r--Wert (plastisches Dehnungsverhältnis) und den n--Wert (Verfestigungsindex) des Materials gestellt werden, was die Verwendung von IF-Stahl (interstitieller Stahl) oder niedrig-kohlenstoffarmem Aluminium-beruhigtem Stahl als Grundmaterial erfordert, um Stanzrisse oder Faltenbildung zu vermeiden.
Bei der Massenproduktion von Stanzteilen aus Kohlenstoffstahl sind die Formgestaltung und die Schmierungskontrolle besonders wichtig. Obwohl die Zinkschicht über einen gewissen Grad an Selbstschmierung verfügt, ist bei der hochfesten Umformung dennoch ein spezielles Stanzöl erforderlich, um ein Abblättern der Beschichtung oder Werkzeugverschleiß zu verhindern. Darüber hinaus nimmt die Schweißbarkeit von kaltgewalzten Kohlenstoffstahlstanzteilen nach dem Verzinken leicht ab, da Zink bei hohen Temperaturen zur Verdampfung und Porosität neigt. Daher werden Schweißstanzteile aus Stahl häufig mit Verfahren mit geringem Wärmeeintrag wie Widerstandsschweißen oder Laserschweißen hergestellt.
Typische Anwendung
Szenarien Verzinkte Stahlstanzteile spielen in zahlreichen Branchen eine entscheidende Rolle. In Energieanlagen werden GI-Stanzteile (GI steht für Galvanized Iron) zur Herstellung von Verteilerkästen und Leistungsschalterhalterungen verwendet. Im Kommunikationsbereich bilden verzinkte Stahlstanzteile die strukturellen Komponenten von Basisstationsschränken. Im Bereich der neuen Energien werden kundenspezifische Stanzteile aus Kohlenstoffstahl für Photovoltaikhalterungen und Gehäuse von Energiespeichersystemen verwendet. und in der industriellen Automatisierung vereinen verzinkte Wannen und Führungsschienen aus Kohlenstoffstahl Festigkeit und Wetterbeständigkeit.
Mit der Weiterentwicklung umweltfreundlicher Fertigungstrends wird in Zukunft die Forschung und Entwicklung von Chrom-freier Passivierung, Verfahren mit geringem-Zink-verbrauch und hoch{3}festem verzinktem Stahl (wie DP-Stahl und TRIP-Stahlverzinkung) zu einem Schwerpunkt werden. Gleichzeitig wird das digitale Stanzen (z. B. intelligente Formüberwachung und KI-Fehlererkennung) die Präzision und Effizienz des Stanzens von verzinktem Stahl weiter verbessern.Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der gesamte Prozess der Herstellung von verzinktem Stahlblech, vom sauberen Substrat bis hin zu funktionalen Stanzteilen, die tiefe Integration von Materialwissenschaft, Oberflächentechnik und Präzisionsfertigung verkörpert. Seine zuverlässige Leistung und große Anpassungsfähigkeit machen es zu einem durchweg bevorzugten Material für industrielle Strukturbauteile.
Häufig gestellte Fragen
1. Was ist der Hauptvorteil des Stanzens von Montageplatten aus verzinktem Stahl?
Der Hauptvorteil liegt in der Zinkbeschichtung, die einen Opferanodenschutz bietet, die Korrosionsbeständigkeit erhöht und die Lebensdauer verlängert.
2. Was ist der Unterschied zwischen Feuerverzinkung und Elektroverzinkung?
Die Feuerverzinkung erzeugt eine dickere Beschichtung mit überlegener Korrosionsbeständigkeit, während die Elektroverzinkung eine gleichmäßigere und glattere Oberfläche ergibt, aber einen relativ schwächeren Schutz für verzinktes Stahlstanzen bietet.
3. Warum stellt das Tiefziehen hohe Anforderungen an das Material?
Denn der Prozess erfordert eine hohe Duktilität und spezifische Kaltverfestigungseigenschaften, um Risse und Faltenbildung beim Stanzen von verzinktem Stahl zu verhindern.
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