Galvaniseren uitgelegd: Definitie, Methoden en Processen voor Corrosiebescherming

Wat is galvaniseren?

Galvaniseren (of verzinken) is het proces van het aanbrengen van een beschermende zinklaag op staal of ijzer om roest te voorkomen. De meest voorkomende methode is warm galvaniseren, waarbij de onderdelen in een bad van gesmolten zink worden gedompeld.

Galvaniseren is een van de meest toegepaste methoden om metaal te beschermen tegen corrosie. Een dunne zinklaag wordt aangebracht op een dikker basismetaal om het te beschermen tegen de omgeving.

De volgende keer dat u in uw auto zit, kijk naar de verkeersborden en lanternen die u voorbij rijdt. Veel daarvan zijn dof, zilverkleurig. Deze 'zilverkleur' is eigenlijk de zinklaag.

Befopters van galvaniseerd staal, dat gebruikt kan worden om staalconstructies te bouwen of te repareren, profiteren van lagere onderhouds- en reparatiekosten dankzij de speciale eigenschappen.

Zonder bescherming zal staal in de loop van de tijd roesten door atmosferische omstandigheden. De mate van roestvorming hangt af van de omgeving. Roest is een ijzeroxide (meestal rood oxide) dat ontstaat door de redoxreactie van ijzer en zuurstof in aanwezigheid van water of vocht.

Er zijn beschermingsmethoden zoals schilderen of plastic coating, maar deze hebben nadelen. Bij beschadiging roest het staal en valt de beschermlaag af, wat deze methoden niet permanent en onbetrouwbaar maakt.

Een van de betere manieren om staal te beschermen tegen corrosie is warm galvaniseren. Hierbij worden alle oppervlakken van het materiaal in gesmolten zink gedompeld en volledig bedekt. De corrosie van zink is erg langzaam, wat een lange levensduur geeft terwijl het basismetaal beschermd blijft.

Hoe beschermt galvaniseren het basismetaal?

1. De zinkcoating voorkomt dat corrosieve stoffen (zoals zuurregen) het onderliggende metaal bereiken.
2. Galvaniseren beschermt tegen roest. Als de coating beschadigd is, wordt zink nog steeds 'geofferd' als anode ten opzichte van het basismetaal, wat dit beschermt tegen roest.
3. Het zink beschermt het metaal door sneller te corroderen dan het basismetaal. Soms wordt een speciale toevoeging 'chromaaat' aan het galvaniseerde metaal gedaan, wat de corrosie versnelt. Hoewel dit kontraintuïtief klinkt, corrodeert het zink vanaf het metaal, waardoor het onderliggende metaal beschermd blijft.

Waarom galvaniseren?

Galvaniseren geeft een metaal alleen anti-corrosie-eigenschappen. Zonder de beschermende zinkcoating blijft het metaal blootgesteld aan de elementen en oxideert en corrodeert het veel sneller. Galvaniseerd staal is een goedkope alternatief voor materialen zoals austenitisch roestvrij staal of aluminium om corrosie te voorkomen.

Hoe werkt galvaniseren?

Galvaniseren kan metaal op verschillende manieren beschermen. Ten eerste wordt een beschermende coating gecreëerd die het metaal afschermt van de omgeving.

De zinklaag voorkomt dat water, vocht en andere elementen in de lucht het staal daaronder aanvallen. Als de zinkcoating diep genoeg beschadigd is, wordt het metaal blootgesteld en vatbaar voor corrosie.

Galvaniseren kan metaal ook beschermen via 'galvanische corrosie'. Dit treedt op wanneer twee metalen met verschillende electrochemische samenstelling in contact komen met een elektroliet (zoals zoutwater).

Afhankelijk van de atoomaopbouw is het ene metaal de anode en het andere de kathode. De anode corrodeert sneller, de kathode langzamer. Zink wordt gebruikt in galvaniseren omdat het een affiniteit heeft voor de anode bij contact met veel verschillende metalen.

Aangezien de zinkcoating in contact met het basismetaal meestal de anode is, vertraagt het de corrosie van het basismetaal (de kathode).

Verschillende methoden van galvaniseren

1. Warm galvaniseren (Hot-Dip Galvanizing)

Bij warm galvaniseren wordt ijzer of staal gedompeld in een bad van gesmolten zink om een corrosievaste, meerlagige coating van zink-ijzerlegering en zinkmetaal te creëren. Tijdens het dompelen treedt een metallurgische reactie op tussen het ijzer in het staal en het vloeibare zink.

Deze reactie is een diffusieproces, waardoor de coating loodrecht op alle oppervlakken groeit en een uniforme dikte over het hele onderdeel creëert.

Het proces wordt sinds 1742 toegepast en biedt duurzame, onderhoudsvrije corrosiebescherming tegen een redelijke prijs. Hoewel het al generaties lang gebruikt wordt, evolueert het proces constant met nieuwe technologieën en chemieën.

De drie hoofdstappen zijn: oppervlaktevoorbereiding, galvaniseren en na-behandeling. De eenvoud van het proces is een beslissend voordeel ten opzichte van andere corrosiebeschermingsmethoden.

Roest en corrosie zijn duur voor eigenaars en belastingbetalers. Verrotende gebouwen, wegen, bruggen zijn duur te repareren; zonder adequate bescherming is onderhoud noodzakelijk of moet de structuur herbouwd worden.

In het streven naar duurzame ontwikkeling bieden duurzame constructies die weinig onderhoud vereisen zowel milieu- als economische voordelen.

2. Pre-galvaniseren

Dit proces lijkt op warm galvaniseren, maar vindt plaats in de staalfabriek, meestal op materialen die al een bepaalde vorm hebben. Bij pre-galvaniseren wordt het plaatmateriaal gerold door een vergelijkbaar reinigingsproces. Het metaal wordt vervolgens door een bad van heet vloeibaar zink geleid en weer opgerold.

Voordeel: grote staalrollen kunnen snel galvaniseerd worden met een meer gelijkmatige coating. Nadeel: na het snijden van de rol in kleinere afmetingen blijven de snijranden onbeschermd.

3. Elektrogalvaniseren

In tegenstelling tot de vorige methoden gebruikt elektrogalvaniseren geen bad van gesmolten zink. In plaats daarvan gebruikt het een elektrische stroom in een elektrolytoplossing om zink-ionen over te brengen naar het basismetaal. Positief geladen zink-ionen worden elektrisch gereduceerd tot zinkmetaal en op het positief geladen materiaal afgezet.

Korrelverfijning kan worden toegevoegd voor een gladde zinkcoating. Vergelijkbaar met pre-galvaniseren wordt dit meestal continu op een rol plaatmateriaal toegepast.

Voordelen: gelijkmatige coating en nauwkeurige laagdikte. Nadeel: de coating is doorgaans dunner dan bij warm galvaniseren, wat kan leiden tot verminderde corrosiebescherming.

Wat is warm galvaniseren? In detail

Warm galvaniseren (HDG) is het proces van het coaten van staal door het te dompelen in een bad van gesmolten zink. Er zijn drie basistappen: oppervlaktevoorbereiding, galvaniseren en inspectie.

Warm galvaniseren is een vorm van galvaniseren waarbij ijzer en staal met zink worden gecoat. Wanneer het metaal in een bad van gesmolten zink van ongeveer 450°C (842°F) wordt gedompeld, legerert het met het oppervlak van het basismetaal.

In de atmosfeer reageert zuiver zink (Zn) met zuurstof (O2) tot zinkoxide (ZnO), dat verder reageert met koolstofdioxide (CO2) tot zinkcarbonaat (ZnCO3), een meestal dof grijze, vrij sterke stof die het staal beschermt tegen verdere corrosie.

Galvaniseerd staal wordt veel gebruikt waar corrosiebestendigheid vereist is zonder de kosten van roestvrij staal, en wordt superieur geacht in kosten en levensduur. Herkenbaar aan het kristallisatiepatroon op het oppervlak.

1. Oppervlaktevoorbereiding

Bij aankomst in de galvaniseringsinstallatie wordt het gefabriceerde staal opgehangen of op een rekysteem geplaatst dat door loopkranen verplaatst kan worden. Het staal gaat door drie reinigingsstappen: ontvetten, beitsen en fluxeren.

Ontvetten verwijdert vuil, olie en organische residuen; het zuurbeitsbad verwijdert walmschaal en ijzeroxide. De laatste stap, fluxeren, verwijdert resterende oxiden en bedekt het staal met een beschermlaag om verdere oxidatie voor galvaniseren te voorkomen.

Goede voorbereiding is cruciaal, want zink reageert niet met vervuild staal.

2. Galvaniseren

Na voorbereiding wordt het staal gedompeld in het vloeibare (830°F / 443°C) bad met minimaal 98% zink. Het staal wordt onder een hoek in de ketel gelaten zodat lucht kan ontsnappen uit holle vormen en zink overal kan vloeien.

Bij dompeling reageert het ijzer in het staal metallurgisch met het zink tot een reeks zink-ijzer intermetallische lagen en een buitenlaag van zuiver zink.

3. Inspectie

De laatste stap is een beoordeling van de coating. Een visuele inspectie geeft een nauwkeurige beoordeling, omdat zink niet reageert met vervuild staal, wat onbedekte plekken zou achterlaten. Daarnaast kan een magnetische diktepeiler controleren of de coatingdikte voldoet aan de specificaties.

Voordelen van warm galvaniseren

Warm galvaniseren biedt diverse voordelen. De metallurgisch gebonden zink-ijzerlegeringslagen vormen niet alleen een barrière tussen staal en omgeving, maar beschermen het staal ook kathodisch.

Door de kathodische bescherming offreert de galvaniseerde coating zichzelf op om het onderliggende staal te beschermen.

De stevig hechtende coating (hechtsterkte ~3600 psi) is ook extreem slijtvaste, omdat de intermetallische lagen harder zijn dan het basistaal. Zelfs bij beschadiging beschermt het offerende effect van zink blootgesteld staal tot 6 mm afstand.

Naast kathodische bescherming zorgen andere eigenschappen voor een lange levensduur:

• De reactie in de ketel is een diffusieproces: de coating groeit loodrecht op het oppervlak, zodat hoeken en randen minstens even dik zijn als vlakke oppervlakken.
• Volledige dompeling biedt volledige bedekking, inclusief de binnenkant van holle structuren.
• De zinkcoating vormt van nature een ondoorlatende laag van corrosieproducten (zinkpatina). De patina, kathodische bescherming, volledige bedekking en andere eigenschappen geven een lange, onderhoudsvrije levensduur.

Hoe lang duurt het galvaniseringsproces?

Een typische dompeltijd is ongeveer vier of vijf minuten, maar kan langer duren voor zware objecten met hoge thermische inertie of als zink naar binnen moet penetreren.

Bij uittrekking uit het galvaniseringsbad wordt een laag vloeibaar zink van de legeringslaag verwijderd. Dit koelt vaak af tot de heldere, glanzende uitstraling van galvaniseerde producten.

Na-behandeling

Behandeling na galvaniseren kan afkoeling in water of luchtkoeling omvatten. Omstandigheden in de installatie (temperatuur, vochtigheid, luchtkwaliteit) hebben geen invloed op de kwaliteit van de galvaniseerde coating.

Daarentegen zijn deze cruciaal voor goede schilderswerk. Geen na-behandeling is vereist; een lak- of poedercoating kan worden toegepast voor esthetiek of extra bescherming in extrem agressieve omgevingen. Chemische conversiecoatings en andere barrièresystemen kunnen worden gebruikt om natte opslagvlekken te minimaliseren.

Hoe kunt u galvaniseerd metaal gebruiken?

Galvaniseerde metalen zijn overal te vinden!

Autokarrosseries en veel fietsen zijn gemaakt van galvaniseerde metalen. Sommige drinkwaterbuizen zijn nog steeds van galvaniseerd staal. Koudgewalst plaatmateriaal wordt ook vaak galvaniseerd.

Bouten, moeren, gereedschap en draden van alle soorten zijn nu galvaniseerd omdat het een goedkoop proces is en de levensduur van het metaal zeker verlengt!

Galvaniseerd staal wordt vaak gebruikt in moderne 'staalframe' gebouwen. Ook voor structuren zoals balkons, veranda's, trappen, ladders, looppaden.

Galvaniseerd metaal is een keuze als uw project buiten blijft. Hekken, daken, buitenlooppaden zijn ideale toepassingen!

Voordelen van galvaniseren

• Laagste initiële kosten. Galvaniseren is goedkoper in eerste kosten dan veel andere veelvoorgeschreven beschermende coatings voor staal. De applicatiekosten van arbeidsintensieve coatings zoals schilderen zijn veel harder gestegen dan fabrieksoperaties als galvaniseren.
• Minder onderhoud / laagste lange-termijnkosten. Zelfs waar initiële kosten hoger zijn dan alternatieven, is galvaniseren bijna altijd het goedkoopst op lange termijn (langere levensduur, minder onderhoud). Onderhoud veroorzaakt problemen en kosten bij afgelegen locaties of bij stilstand van productie.
• Lange levensduur. Levensverwachting van galvaniseerde coatings op typische constructieprofielen is ver boven de 50 jaar in meeste landelijke omgevingen, en 20 tot 25+ jaar in zware stedelijke en kustomstandigheden.
• Betrouwbaarheid. Galvaniseren wordt uitgevoerd volgens standaarden (bijv. AS/NZS 4680), met standaard minimum coatingdikten. Levensduur en prestaties zijn betrouwbaar en voorspelbaar.
• Stevigste coating. Een galvaniseerde coating heeft een unieke metallurgische structuur met uitstekende weerstand tegen mechanische schade tijdens transport, montage en gebruik.
• Automatische bescherming voor beschadigde gebieden. Galvaniseerde coatings corroderen preferentieel ten opzichte van staal, wat kathodische bescherming geeft aan kleine blootgestelde gebieden. In tegenstelling tot organische coatings hoeven kleine beschadigingen niet aangevuld te worden.
• Volledige bescherming. Elk deel van een galvaniseerd artikel is beschermd, zelfs verdiepingen, scherpe hoeken en onbereikbare gebieden. Geen coating die na voltooiing wordt aangebracht, kan dezelfde bescherming bieden.
• Gemakkelijke inspectie. Galvaniseerde coatings zijn gemakkelijk visueel te beoordelen, en eenvoudige niet-destructieve dikteproeven kunnen worden gebruikt. Als coatings er gezond en continu uitzien, zijn ze dat ook.
• Snellere montage. Galvaniseerde staalprofielen zijn direct bruikbaar. Geen tijdverlies op de bouwplaats voor voorbereiding, schilderen en inspectie. Na montage is de structuur direct klaar.
• Volledige beschermende coating in minuten; Het galvaniseringsproces is niet afhankelijk van weersomstandigheden.

Veelgestelde vragen

Wat is galvaniseren?

Galvaniseren is een metaalcoatingproces waarbij een ferroe onderdeel wordt gecoat met een dunne laag zink. De zinkcoating afdicht het oppervlak van de omgeving, voorkomend oxidatie en verwering.

Wat is warm galvaniseren?

Warm galvaniseren is het proces van het dompelen van ijzer of staal in een bad van gesmolten zink om een corrosievaste, meerlagige coating van zink-ijzerlegering en zinkmetaal te produceren. Het proces is inherent simpel, een duidelijk voordeel ten opzichte van andere corrosiebeschermingsmethoden.

Wat is de galvanisatiereactie?

Galvaniseren is een metaalcoatingproces waarbij een ferroe onderdeel wordt gecoat met een dunne laag zink. De zinkcoating afdicht het oppervlak van de omgeving, voorkomend oxidatie en verwering.

Wat is het galvaniseringsproces?

Warm galvaniseren is het proces van het dompelen van ijzer of staal in een bad van gesmolten zink om een corrosievaste, meerlagige coating van zink-ijzerlegering en zinkmetaal te produceren.

Waarom heet het galvaniseren?

'Galvaniseren' was een term in de 19e eeuw voor het toedienen van elektrische schokken. In 1836 patentteerde Sorel in Frankrijk een proces om staal te coaten door het in gesmolten zink te dompelen na reiniging. Hij gaf het de naam 'galvaniseren'.

Wat is galvaniseerd metaal?

Galvaniseerd metaal is metaal dat het galvaniseringsproces heeft ondergaan, een corrosiebeschermingsproces voor ijzer of staal waarbij het substraat met zink wordt gecoat om roest te voorkomen.

Wat is galvaniseren van ijzer?

Galvaniseren is een proces om ijzer of staal met zink te coaten voor betere corrosiebescherming. Het proces voor galvaniseren van ijzerplaten werd in 1837 gelijktijdig in Frankrijk en Engeland ontwikkeld.

Wat is galvaniseren in de techniek?

De meest voorkomende warm dompelingsproces voor industriële toepassingen is galvaniseren, wat verwijst naar het aanbrengen van zink op ijzer of staal voor roestvrijmaking. Het is een extreem veelzijdige en eenvoudige manier om corrosiebescherming te bieden voor bouwmaterialen blootgesteld aan atmosferische omstandigheden.

Wie ontdekte galvaniseren?

De naam 'galvaniseren' werd voor het eerst toegepast op het proces uitgevonden door Stanislas Sorel. In 1836 patentteerde hij een proces van het reinigen van staal en het coaten met zink door het in gesmolten zink te dompelen.

Waarvoor wordt galvaniseren gebruikt?

Galvaniseren is een van de meest gebruikte methoden om metaal te beschermen tegen corrosie. Het omvat het aanbrengen van een dunne zinkcoating op een dikker basismetaal, wat helpt om het te schermen van de omgeving. Kijk de volgende keer in uw auto naar de verkeersborden en lanternen.

Is galvaniseren een chemische verandering?

Galvaniseren is een fysieke verandering, aangezien er alleen depositie van zink op het oppervlak plaatsvindt zonder vorming van een nieuwe stof.

Welke producten zijn galvaniseerd?

Zeven items die u misschien niet galvaniseerd verwacht:

• Spijkers, moeren, bouten en schroeven. Roestige voorbeelden kunnen leiden tot structurele of mechanische falen.
• Elektronica.
• Bouwprojecten.
• Leidingen.
• Speeltoestellen.
• Transport/automotive.
• Draadkoord.

Hoe voorkomt galvaniseren roestvorming?

Galvaniseren is een roestpreventiemethode. Het ijzer- of staalobject wordt gecoat met een dunne laag zink. Dit stopt zuurstof en water bereiken het metaal – maar zink fungeert ook als offermetaal. Zink is reactiever dan ijzer, dus het oxideert in voorkeur tot het ijzerobject.

Hoe wordt galvaniseerd staal gemaakt?

Voorbereide items worden gegalvaniseerd door dompeling in gesmolten zink. Bij dompeling wordt het staaloppervlak volledig bedekt door het vloeibare zink, dat reageert met het staal tot een reeks zink-ijzerlegeringslagen.

Wat is koud galvaniseren?

De term 'koud galvaniseren' is meer een marketingterm dan een echt proces. Het is simpelweg schilderen met zinkrijke verf. Geen tanks of voorbereiding nodig behalve normale schilderbenodigdheden (straalapparatuur, spuitpistolen, rollers).

Hoe voorkomt zink roestvorming?

Zinklegeringen zijn chemisch actief. Bij blootstelling aan lucht vormt het een dun grijze oxidefilm (patina), die diepere oxidatie (corrosie) remt. De corrosiebestendigheid is een belangrijke kenmerk voor het gebruik.

Wat zijn de componenten van galvaniseren?

De generieke samenstelling van te galvaniseren staal voor een acceptabele coating: koolstof < 0,25%, fosfor < 0,05%, mangaan < 1,3%.

Wat is een galvaniseerde spijker?

Galvaniseerde spijkers, de meest gebruikte spijkers, hebben een zinkcoating als beschermende barrière tegen roest en corrosie. In vergelijking met andere anti-roestcoatings (chroom) heeft de zinkcoating een offeranode.

Is galvaniseren een toepassing van een verplaatsingsreactie?

De meest voorkomende methode is warm galvaniseren, waarbij onderdelen in een bad van gesmolten zink worden gedompeld. Corrosie is het proces van corroderen. Een verplaatsingsreactie is waar een atoom of set atomen wordt verplaatst door een ander atoom in een molecuul.

Wat is roest en hoe ontstaat het?

Roest is een ijzeroxide, meestal een roodbruin oxide gevormd door reactie van ijzer en zuurstof in katalytische aanwezigheid van water of luchtvocht.

Is galvaniseerd ferro of non-ferro?

IJzer en staal zijn de twee meest voorkomende metalen die galvaniseerd worden, maar niet de enigen. Meeste ferrometalen kunnen galvaniseerd worden, meeste non-ferrometalen niet.

Is tin galvaniseerd?

Tin kan niet galvaniseerd worden, maar wordt soms gelegeerd met andere metalen om corrosie te voorkomen. Tinplate is een proces om dun staalblad te coaten door dompelen in gesmolten metaal of elektrolytische afscheiding, voor een sterke, niet-corrosieve en niet-toxische metaal.

Zijn auto's galvaniseerd?

Veel van het staal in moderne auto's is van hoge kwaliteit en wordt galvaniseerd voordat het ook maar in de buurt komt van een auto. Karrosseries die niet pre-galvaniseerd zijn, worden gedompeld om een grondige beschermende zinkcoating te garanderen.

Hoe bereidt u staal voor voor galvaniseren?

Oppervlaktevoorbereiding voor warm galvaniseren: Het eerste chemische bad is ontvetten, dat organische verontreinigingen (vuil, vet, olie) verwijdert. Het volgende is beitszuur, dat walmschaal en roest (oxiden) van het staal verwijdert.