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Gepostet von Marc Habegger | 13 SEP, 2017

Äpfel? Birnen? Wie sich Zinkthermodiffusion und Sherardisierung unterscheiden

Mit ihrer über hundertjährigen Geschichte zählt die Sherardisierung zu den Klassikern der Verzinkungsmethoden. Weniger bekannt ist die Zinkthermodiffusion. Wie unterscheiden sich die Methoden zum Oberflächenschutz?

Wer in einem Unternehmen dafür verantwortlich ist, Marktanteile zu sichern, muss jede Entscheidung gut abwägen. Die Vorteile der Sherardisierung als Oberflächenschutz sind Ihnen bekannt. Weshalb sollten Sie sich also mit einem „Exoten“ wie der Zinkthermodiffusion beschäftigen? Wäre das nicht Äpfel mit Birnen vergleichen oder besser noch Äpfel mit Karambolen, der sauren Tropenfrucht, die abgesehen von ihrer reizvollen Sternform kulinarisch wenig zu bieten hat? Im Gegenteil: Dahinter steckt etwas Ähnliches wie die „Erfindung“ der Williams-Birne, der Königin der Birnen, in der Mitte des 18. Jahrhunderts. Sie schmeckt besonders aromatisch und eignet sich hervorragend zur allseits bekannten Weiterverarbeitung. So vereint die Zinkthermodiffusion alle Vorteile der Sherardisierung und veredelt diesen Oberflächenschutz noch weiter.

Der anspruchsvolle Klassiker der Verzinkung: die Sherardisierung

Die Sherardisierung bietet einen guten Oberflächenschutz. Um das Jahr 1900 herum hatte der Engländer Sherard Cowper-Coles die Idee, Metalle mit einer Zink-Eisen-Legierung vor Korrosion zu schützen. Dazu werden die zu beschichtenden Gegenstände in einem geschlossenen, langsam rotierenden Behälter erhitzt. Steigt die Temperatur über 300°C, verdampft Zink und reagiert mit der Stahloberfläche der Metallteile. Die Temperatur beträgt zwischen 350°C und 500°C. Zur Wärmehomogenisierung wird Sand eingesetzt. Die Zinkatome und die Eisenoberfläche verbinden sich. Auf diese Weise entsteht eine stabile Schutzschicht, die auch bei der Umformung nicht abblättert. Sie legt sich so eng über die Metallteile, dass diese ihre Konturen kaum verändern. Da es sich bei der Sherardisierung um einen trockenen Prozess handelt, ist Wasserstoffversprödung grundsätzlich ausgeschlossen. Definiert wird das Verfahren in der Norm „DIN EN ISO 17668 Zink Diffusionsschichten auf Eisen – Sherardisierung“.

Verzinkung für höchste Ansprüche: Thermodiffusion

Dieser Norm entspricht auch die Zinkthermodiffusion. Der Korrosionsschutz weist daher sämtliche Vorteile der Sherardisierung auf. Allerdings verwendet Thermission zur Wärmehomogenisierung statt Sand einen Aluminium-Filler. In Kombination mit einer patentierten Pulvermischung ermöglicht das Material, die Aufheizkurve sehr präzise zu steuern. Die Vergasung des Zinks tritt früher ein, sodass lediglich Temperaturen zwischen 320°C und 390°C gefahren werden müssen und die Härte des Materials im Vergleich zum Sherardisieren erhalten bleibt. Auf diese Weise entsteht eine absolut verschleissfeste intermetallische Phase. Sie diffundiert sehr viel intensiver in das zu schützende Material ein als bei einem herkömmlichen Mehrschichtauftrag. Das hat den Vorteil, dass auch bei einer Beschädigung der Oberfläche der Korrosionsschutz voll erhalten bleibt. Im Vergleich zum Sheradisieren dringt diese intermetallische Phase auch wesentlich tiefer in das Grundmaterial ein.

Die extrem dünne, homogene Schicht bietet einen dauerhaften, sicheren Korrosionsschutz. Daher ist das Verfahren auch für winzig kleine Zylinderschrauben wie die M2 und M3 geeignet, deren Gewinde kaum Toleranzen aufweisen. So konnten wir etwa nachweisen, dass eine Thermodiffusionsschicht von nur 7,5 μm auch nach über 1000 Stunden im Salzsprühtest keinen Rost aufweist. Ob Schrauben, weitere Verbindunsgelemente oder grössere Teile: Per Thermodiffusion behandelte Objekte punkten auch mit ihrer herausragenden Stabilität. Das liegt an der innovativen Temperatursteuerung, die den Prozess zuverlässig unter 400°C hält. Ein Festigkeitsverlust kann so im Prozess durch niedrigere Temperaturen ausgeschlossen werden.

Temperatursensoren für digitale Prozesssteuerung

In unserer neusten Anlagengeneration haben wir zusätzlich acht Temperatursensoren verbaut, die die Wärmeübertragung in Echtzeit überwachen. Das Zusammenspiel von Zinkstaubmenge, Prozesszeit und Temperatur lässt sich so digital steuern, um die gewünschte Schichtdicke zu erreichen. Sie liegt in der Regel im Bereich von 4 bis 25 μm. Zum Vergleich: Bei der Sherardisierung entstehen verzinkte Schichten mit einer Dicke zwischen 10 und 100 μm. In dieser Hinsicht ist die Thermodiffusion die „schlankere“ Variante der Oberflächenbeschichtung. Anders als die Sherardisierung bietet die Thermodiffusion bei der Serienlieferung für Schüttgutteile zudem die Möglichkeit, die Schichtdicke nach DIN EN ISO 3497 im Röntgenfluoreszenz-Verfahren (X-Ray) zu messen.

Eine gute oder eine exzellente Wahl?

Beide Verfahren sind darauf ausgelegt, eine grosse Bandbreite von Materialien dauerhaft vor Korrosion zu schützen – von verschiedenen Stählen über Nichteisenmetalle wie Aluminium, Magnesium und Kupfer bis zu Grauguss, Gusslegierungen und Sintermetallen. Selbst komplexe Bauteile mit schwer zugänglichen Stellen und Hohlräumen werden gleichmässig beschichtet. Entscheiden Sie sich schliesslich für die Thermodiffusion, maximieren Sie die Kundenzufriedenheit. Sie liefern besonders langlebige und sichere Produkte. Anforderungen, die sich aus dem Qualitätsmanagement Ihrer Kunden ergeben, halten Sie problemlos ein. Je geringer die Toleranzen sind, die Ihre Auftraggeber Ihnen vorgeben, desto mehr bietet es sich an, mit der Thermodiffusion in puncto Masshaltigkeit, Passung und Schichtauftrag auf „Nummer sicher“ zu gehen.

In unserer Prozessbeschreibung haben wir das Verfahren knapp und anschaulich für Sie zusammengefasst.

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Marc Habegger

Geschrieben von Marc Habegger

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