Als Lieferant von elektroverzinktem Draht habe ich die komplizierten Prozesse und Technologien, die bei der Herstellung hochwertiger Drahtprodukte zum Einsatz kommen, aus erster Hand miterlebt. Einer der wichtigsten Aspekte des Elektroverzinkungsprozesses ist die Verwendung von Zusatzstoffen. In diesem Blog werde ich mich mit der Rolle von Zusatzstoffen bei der Elektroverzinkung von Drähten befassen und ihre Funktionen, Typen und Auswirkungen auf das Endprodukt untersuchen.
Die Grundlagen der Elektroverzinkung
Bevor wir über Zusatzstoffe sprechen, wollen wir uns kurz mit dem Elektroverzinkungsprozess befassen. Elektroverzinkung ist ein elektrochemischer Prozess, bei dem eine Zinkschicht auf der Oberfläche eines Drahtes abgeschieden wird. Der Draht fungiert als Kathode, während eine Zinkanode verwendet wird. Wenn in einer Elektrolytlösung, die Zinkionen enthält, elektrischer Strom angelegt wird, werden Zinkatome reduziert und auf der Drahtoberfläche abgeschieden. Diese Zinkbeschichtung verleiht dem Draht Korrosionsbeständigkeit, verlängert seine Lebensdauer und verbessert seine Leistung in verschiedenen Anwendungen.
Funktionen von Additiven in der Elektroverzinkung
1. Verbesserung der Beschichtungsqualität
Additive spielen eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Qualität der Zinkbeschichtung. Sie tragen dazu bei, die Kornstruktur der abgeschiedenen Zinkschicht zu verfeinern. Eine feinere Kornstruktur führt zu einer glatteren, gleichmäßigeren und dichteren Beschichtung. Glanzmittel sind beispielsweise Zusatzstoffe, die den Zinküberzug glänzend erscheinen lassen können. Dies verbessert nicht nur die Ästhetik des Drahtes, sondern trägt auch zu einer besseren Korrosionsbeständigkeit bei. Auf einer glatten Oberfläche ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass sich Feuchtigkeit und Verunreinigungen ansammeln, die die Hauptursachen für Korrosion sind.
2. Verbesserung der Abscheidungseffizienz
Einige Zusatzstoffe können die Effizienz des Zinkabscheidungsprozesses steigern. Sie können das für die Zinkabscheidung erforderliche Überpotential senken, was bedeutet, dass weniger Energie benötigt wird, um die gleiche Menge Zink abzuscheiden. Dies führt zu Kosteneinsparungen hinsichtlich des Stromverbrauchs beim Galvanisierungsprozess. Zusätzlich können Zusätze die Streufähigkeit des Elektrolyten verbessern. Unter Streuvermögen versteht man die Fähigkeit des Elektrolyten, eine gleichmäßige Schicht auf unregelmäßig geformten Drähten abzuscheiden. Mit einer besseren Streufähigkeit können auch komplexe Drahtgeometrien eine gleichmäßige Zinkbeschichtung erhalten.
3. Fehlervermeidung
Additive können helfen, verschiedene Beschichtungsfehler zu verhindern. Beispielsweise werden Anti-Lochfraß-Mittel eingesetzt, um die Bildung von Grübchen auf der Zinkschicht zu verhindern. Grübchen können als Ausgangspunkt für Korrosion dienen, daher ist ihre Beseitigung für die langfristige Leistung des Drahtes von entscheidender Bedeutung. Eine weitere Art von Zusatzstoffen sind Ausgleichsmittel, die Unebenheiten auf der Drahtoberfläche vor der Zinkabscheidung ausgleichen können. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Schichtdicke über die gesamte Drahtlänge.
Arten von Zusatzstoffen
1. Aufheller
Glanzmittel gehören zu den am häufigsten verwendeten Zusatzstoffen in der Elektroverzinkung. Sie können in primäre Aufheller und sekundäre Aufheller unterteilt werden. Primäre Aufheller sind für den anfänglichen Aufhellereffekt verantwortlich, während sekundäre Aufheller den Glanz erhöhen und die Verlaufseigenschaften der Beschichtung verbessern. Aufheller sind in der Regel organische Verbindungen, die während des Elektroabscheidungsprozesses an der Kathodenoberfläche adsorbieren. Sie verändern das Wachstum von Zinkkristallen und führen zu einer hellen und glatten Beschichtung.
2. Carrier-Agenten
Trägerstoffe werden verwendet, um die Löslichkeit anderer Zusatzstoffe in der Elektrolytlösung zu unterstützen. Sie unterstützen auch die Adsorption von Glanzmitteln und anderen funktionellen Zusatzstoffen auf der Drahtoberfläche. Trägerstoffe können die Stabilität des Elektrolyten verbessern und dafür sorgen, dass die Additive gleichmäßig in der Lösung verteilt werden.
3. Ausgleichsmittel
Wie bereits erwähnt, werden Verlaufmittel verwendet, um eine glatte und gleichmäßige Beschichtungsoberfläche zu erzeugen. Sie wirken, indem sie bevorzugt an den höchsten Stellen der Drahtoberfläche adsorbieren und so die Zinkablagerungsrate in diesen Bereichen verlangsamen. Dadurch kann sich das Zink gleichmäßiger ablagern, was zu einer flachen und gleichmäßigen Beschichtung führt.
4. Mittel gegen Lochfraß
Anti-Lochfraßmittel verhindern die Bildung von Grübchen auf der Zinkschicht. Sie wirken normalerweise, indem sie auf der Kathodenoberfläche adsorbieren und einen Schutzfilm bilden. Dieser Film verhindert die Entwicklung von Wasserstoffgas während des Elektroabscheidungsprozesses, einer der Hauptursachen für Lochfraß.
Auswirkungen auf das Endprodukt
Der Einsatz von Zusatzstoffen beim Elektroverzinken hat erhebliche Auswirkungen auf das Endprodukt. Hochwertige Additive können zu einem Draht mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit führen. Die glatte und gleichmäßige Zinkbeschichtung fungiert als Barriere zwischen dem Eisen- oder Stahlkern des Drahtes und der Umgebung und verhindert so Oxidation und Rost.
Neben der Korrosionsbeständigkeit wird auch die Optik des Drahtes verbessert. Eine helle und glänzende Beschichtung ist für Kunden attraktiver, insbesondere bei Anwendungen, bei denen der Draht sichtbar ist, beispielsweise bei architektonischen oder dekorativen Zwecken.
Auch die mechanischen Eigenschaften des Drahtes können beeinflusst werden. Eine gut aufgetragene Zinkbeschichtung kann die Duktilität und Flexibilität des Drahtes verbessern. Dies ist wichtig bei Anwendungen, bei denen der Draht gebogen oder geformt werden muss, ohne dass die Beschichtung reißt.
Vergleich mit anderen Drahtprodukten
Im Vergleich zu anderen Arten von Drahtprodukten wie zFeuerverzinkter Eisendraht,304 Edelstahldraht, UndSchwarz geglühter SpuleneisendrahtElektroverzinkter Draht mit geeigneten Zusätzen hat seine eigenen Vorteile.
Feuerverzinkter Eisendraht hat eine dickere Zinkbeschichtung, die einen langfristigen Korrosionsschutz bietet. Allerdings kann die Beschichtung im Vergleich zu galvanisch verzinktem Draht weniger glatt sein. Elektroverzinkter Draht mit Zusatzstoffen kann eine sehr glatte und ästhetisch ansprechende Oberfläche erzielen und eignet sich daher besser für Anwendungen, bei denen es auf das Aussehen ankommt.
Edelstahldraht 304 weist in vielen Umgebungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf, ist jedoch teurer als galvanisch verzinkter Draht. Elektroverzinkter Draht kann eine kostengünstige Alternative für Anwendungen sein, bei denen die Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit nicht besonders hoch sind.
Schwarz geglühter Spuleneisendraht ist nicht verzinkt und weist eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit auf. Elektroverzinkter Draht hingegen bietet einen viel besseren Schutz vor Rost und Korrosion und eignet sich daher besser für den Einsatz im Freien oder in feuchten Umgebungen.
Abschluss
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Additive bei der galvanischen Verzinkung von Drähten eine entscheidende Rolle spielen. Sie verbessern die Beschichtungsqualität, steigern die Abscheidungseffizienz und verhindern Defekte, was letztendlich zu einem Drahtprodukt mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, gutem Aussehen und wünschenswerten mechanischen Eigenschaften führt.
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Referenzen
- Schlesinger, M. & Paunovic, M. (2010). Moderne Galvanisierung. John Wiley & Söhne.
- Okinaka, N. & Zeblisky, HJ (1976). Zusatzstoffe in der Zinkgalvanisierung. Galvanisierung und Oberflächenveredelung, 63(11), 56 - 60.
- Puippe, C. & Landolt, D. (1998). Einfluss organischer Zusatzstoffe auf die Morphologie und bevorzugte Orientierung von Zinkablagerungen. Zeitschrift der Electrochemical Society, 145(3), 976–982.