Feuerverzinken

Feuerverzinken (Stückverzinken) ist ein Schmelztauchverfahren, bei dem Werkstücke in geschmolzenes Zink getaucht werden, um sie zu überziehen.

Voraussetzungen für das Feuerverzinken

Voraussetzung für das Feuerverzinken sind metallisch blanke Oberflächen. Die Werkstücke müssen daher in einem Entfettungsbad vorbehandelt werden. Danach werden sie in einer verdünnten Salzsäure gebeizt. Beim Verzinken von Gusseisen, Temperguss, siliciumhaltigen Stählen und anderen Werkstoffen wird dem Beizbad Flusssäure zugesetzt.

Nach dem Beizen erfolgt eine Flussmittelbehandlung (Fluxen). Hierdurch erreicht man beim Eintauchen in das flüssige Zink eine letzte Feinreinigung und Aktivierung der Oberfläche. Flussmittel werden auf verschiedene Art und Weise eingesetzt. Sie können z. B. flüssig oder in Pulverform aufgesprüht werden; das Verzinkungsgut kann auch durch eine auf dem Zinkbad schwimmende Flussmitteldecke hindurchgetaucht werden. Als Flussmittel (Fluxmittel) werden verwendet: Zinkammoniumchlorid, Salmiak, Zinkchlorid, Kochsalz sowie Mischungen dieser Salze.

Nach dem Entfetten und dem Beizen erfolgt jeweils ein Spülbad mit Wasser, um das Verschleppen von Entfettungsmitteln zu vermeiden. Nun folgt das eigentliche Verzinken im Zinkbad. Abschließend werden die verzinkten Teile in ein Wasserbad gegeben. Varianten sind möglich.

Bei Schmelzverfahren, bei denen Bandmaterial kontinuierlich verzinkt wird (Sendzimirverfahren, heute Bandverzinken im Durchlaufverfahren), finden keine Beiz- und Flussmittelvorbehandlungen statt. Der Werkstoff durchläuft verschiedene Öfen, in denen die anhaftenden Oxide durch Glühbehandlungen in reduzierender Atmosphäre entfernt werden. Erst danach wird das Bandmaterial (Bandstahl, Draht u. Ä.) kontinuierlich durch das Schmelzbad gezogen.

Die Temperatur der Zinkbäder liegt im Allgemeinen bei 450 °C. Sie darf diesen Wert nicht überschreiten, weil Zink sonst das Eisen des Behälters angreift.

Feuerverzinken von Kleinteile

Das Feuerverzinken von Kleinteilen erfolgt seit einigen Jahren in weitgehend automatisierten und/oder mechanisierten Verfahrensabläufen. Auch Verfahrensparameter wurden verändert. Um z. B. Schrauben, Muttern, Nägel, Stifte, Ketten u. Ä. zu verzinken, ist eine Schmelzbadtemperatur von 470 °C bis über 530 °C erforderlich. Auf Grund der höheren Zinkbadtemperatur, bei der die üblichen Stahlwannen nicht eingesetzt werden können, muss mit keramisch ausgekleideten Verzinkungsbädern gearbeitet werden. Unmittelbar nach dem Feuerverzinken ist ein Zentrifugieren (Schleudern) erforderlich, damit "überflüssiges" Zink von den Teilen abgeschleudert wird. Dadurch werden Passvermögen und Gleichmäßigkeit des Zinküberzuges auf der Oberfläche verbessert.

Gefahren beim Feuerverzinken

Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung hat der Unternehmer die notwendigen Maßnahmen für die sichere Bereitstellung und Benutzung der Arbeitsmittel zu ermitteln sowie eine Betriebsanweisung zu erstellen. So muss z. B. verhindert werden, dass Personen in die Zinkbäder stürzen oder durch Verspritzen von flüssigem Zink und Flussmitteln verletzt werden. Beim Feuerverzinken können außerdem Gase, Dämpfe und Rauche in gesundheitsgefährlicher Konzentration entstehen:

• Beizen: Chlorwasserstoff (Salzsäuredämpfe), Fluorwasserstoff (Flusssäuredämpfe)
• Fluxen: Zinkchlorid, Ammoniumchlorid (Salmiak)
• Verzinken: Zinkrauch (Zinkchlorid und Zinkoxid), Cadmiumoxid.

Fluorwasserstoffdämpfe sind sehr giftig. Sie entstehen, wenn mit Beizen gearbeitet wird, die Flusssäure enthalten. Auf die Haut, die Schleimhäute und besonders auf die Augen wirken sie stark ätzend und verursachen schwer heilende Wunden. Ammoniak, das beim Fluxen entsteht, hat ähnliche Wirkungen. Cadmium führt zur Blockierung von Stoffwechselvorgängen der Zellen, zu Lungen- und Nierenschädigungen. Zinkrauche können zum Zinkfieber führen; Symptome sind u. a. Fieberanfälle mit Husten und Schüttelfrost.

Für Zinkoxid-Rauch und Cadmiumoxid-Rauch bestehen Arbeitsplatzgrenzwerte. Durch Schutzmaßnahmen wie Absaugung und Raumlüftung muss gewährleistet sein, dass die Grenzwerte der Schadstoffe mit Sicherheit unterschritten werden. Nach neueren Untersuchungen ergeben zweiseitige Randabsaugungen in Verbindung mit technischer Zwangslüftung des Raumes die geringsten Schadstoffkonzentrationen.

Bei strömungstechnisch günstiger Gestaltung der Absaugeeinrichtungen wird ein Luftvolumenstrom von 3.000 m³/h je m³ Zinkbadoberfläche als ausreichend angesehen. Durch technische Raumlüftung sollen in Beizereien 5fache, in Verzinkereien 5- bis 8fache Luftwechselraten erzielt werden. Eine weitere Verbesserung bringt der Einsatz raucharmer Flussmittel.

Damit niemand in das Zinkbad stürzt, muss der Behälterrand mindestens 1 m über der Standfläche der Beschäftigten liegen, oder es müssen andere Schutzvorkehrungen vorhanden sein. Zu diesen anderen Maßnahmen zählen z. B.:

• eine Randleiste von mindestens 0,2 m Höhe sowie ein straff gespanntes Drahtseil in etwa 1 m Höhe; Voraussetzung ist, dass die Breite des Behälterrands mindestens 0,2 m beträgt.
• ein Behälterrand von mindestens 0,7 m Höhe und 0,2 m Breite, wenn bei jedem Tauchvorgang verfahrensbedingt Säuberungsarbeiten anfallen
• bei handbeschickten Bädern an der Zugangstelle Randleisten von mindestens 0,2 m Höhe, gegen die sich der Mitarbeiter mit dem Fuß abstützen kann, sowie ein freier Raum von mindestens 1,50 m Breite, der gut beleuchtet ist.

Solange an den Bädern nicht gearbeitet wird, sind sie abzudecken. Ist dies nicht möglich, muss der Gefahrenbereich abgesperrt werden. Es ist verboten, Umwehrungen oder Randleisten zu betreten; dieses Verbot muss gut gekennzeichnet sein. Randleisten können gleichzeitig als Kanäle für Randabsaugungen eingerichtet sein.

Maßnahmen gegen Verbrennungen sind:

• Schutzwände, die mit dem Fußboden abschließen und mit einem Schutzdach versehen sind, hinter die sich die Beschäftigten während des Eintauchvorgangs zurückziehen können
• Benutzung von Persönlichen Schutzausrüstungen, z. B. Gesichts- und Kopfschutz, Handschuhe, Schürze, leicht abwerfbare Gamaschen und besondere Fußbekleidung.

Die Verwendung Persönlicher Schutzausrüstungen ist immer dann erforderlich, wenn die Beschäftigten sich aus betrieblichen Gründen während des Eintauchvorgangs nicht hinter Schutzwänden aufhalten können.

Die Werkstücke müssen langsam und so in das Bad eingetaucht werden, dass Luft, Gase oder Dämpfe nicht eingeschlossen werden, sondern gefahrlos entweichen können. Gegenstände mit Hohlräumen dürfen nur verzinkt werden, wenn genügend Öffnungen vorhanden sind, durch die Zinkflüssigkeit ausströmen und Luft entweichen kann. Bei Arbeiten ohne Flussmitteldecke muss das Verzinkungsgut trocken sein.

Beim Herausziehen der Werkstücke aus dem Bad ist die Hubgeschwindigkeit der Ausflussgeschwindigkeit des Zinks aus den Hohlräumen anzupassen. Beim Einsatz von Hebezeugen ist die Anpassung auch deshalb notwendig, weil die Hebezeuge sonst überlastet würden.

An die Beschaffenheit der Anschlagmittel werden besondere Anforderungen gestellt. Als Anschlagmittel in Feuerverzinkereien zur Beschickung von Beizbädern, Zinkbädern oder abwechselnd von Beiz- und Zinkbädern dürfen nur geprüfte Rundstahlketten der Güteklasse 2 oder 4 sowie Ketten aus stabilisiertem austenitischem Stahl der Güteklasse 5 eingesetzt werden. Es sind nur Werkstoffe zulässig, die weitgehend beständig gegen Wasserstoffversprödung, Spannungsrisskorrosion und interkristalline Korrosion sind. Rundstahlketten der Güteklasse 8 (auch als Sonderlegierung) dürfen grundsätzlich nicht verwendet werden. Bei Stahl RSt 35-2 (1.0208) darf der Silizium-Gehalt nicht zwischen 0,03 und 0,12 % liegen und nicht mehr als 0,30 % betragen.

Für jede Rundstahlkette muss ein Prüfzeugnis vorhanden sein, in dem die Herstellung der Ketten nach der BG-Regel (BGR) 150 mit folgendem Vermerk bestätigt wird: "Geeignet zum Einsatz in Feuerverzinkereien". Bei Rundstahlketten aus RSt 35-2 (1.0208) muss der Siliziumgehalt entsprechend BGR 150 bestätigt sein.

Der Unternehmer hat dafür zu sorgen, dass Rundstahlketten mindestens 14-täglich in gebeiztem Zustand durch eine Befähigte Person geprüft werden: Diese Prüfung umfasst eine Sichtkontrolle auf Korrosionsnarben, Risse, Brüche, Verformungen und andere Beschädigungen sowie eine stichprobenartige Maßkontrolle.