Verzinkter Stahl vs. Edelstahl: Was ist der Unterschied zwischen?

In unserem täglichen Leben sehen wir verrostete Rohre, Ketten, angelaufenen Silberschmuck, Baustahlteile und Autokarosserien. Warum sollte das passieren? Gemäß der Thermodynamik versucht jedes Metall und jede Legierung, die niedrigstmögliche Energie zu erreichen. Die Unersättlichkeit des Metalls gegenüber Wasser, Metallen, Luft oder anderen Faktoren kann zu Korrosion führen. Bei Korrosionsprozessen versuchen Metalle und Legierungen, durch chemische Reaktion mit der Umgebung einen möglichst niedrigen Energiezustand zu erreichen. Dies verschlechtert nicht nur die mechanischen Eigenschaften der Komponente, sondern kann auch zu einem katastrophalen Ausfall der Komponente führen. Daher hat sich die Korrosion von Metallen und Legierungen zu einem umfassenden Bereich entwickelt, da sie direkte Auswirkungen auf die Wirtschaft hat. Es wäre schwierig, die durch Korrosion verursachten Kosten abzuschätzen, da sie erheblich sind.

Nach Angaben der bekannten Organisation NACE International belaufen sich die Verluste auf 3-4 % des Bruttoinlandsprodukts (BIP), und wenn wir speziell auf die USA sprechen, beläuft sich der Verlust auf etwa Hunderte von Milliarden Dollar. Laut einem vom CORCON-Institut für Korrosion erstellten Bericht beläuft sich der Schaden in Indien auf etwa 5 % des BIP pro Jahr. Da für die Reparatur und den Austausch von Komponenten eine enorme finanzielle Unterstützung erforderlich ist, kann Korrosion nicht ausgeschlossen oder auf null Prozent minimiert werden. Es gibt Methoden oder Techniken zur Reduzierung, darunter Schutzbeschichtungen in Form von Metallbeschichtungen, Schutzbeschichtungen und Opferbeschichtungen sowie einige andere Parameter.

Nährwertinformationen

Klicken Sie auf die Links unten, um zum Abschnitt im Leitfaden zu springen:

Verzinkter Stahl

Arten von verzinktem Stahl

Edelstahl

Unterschied zwischen verzinktem und rostfreiem Stahl

Fazit

FAQs zu verzinktem Stahl vs. Edelstahl

In diesem Artikel werden galvanische Stähle und rostfreie Stähle besprochen, um die Korrosion in den jeweiligen Anwendungen zu vermeiden oder zu minimieren. Es ist sehr wichtig, die Vorteile beider Legierungen und Inkompatibilitäten zu verstehen, um das volle Potenzial dieser Legierungen in verschiedenen Aspekten auszuschöpfen. Verzinkter Stahl ist im Vergleich zu anderen korrosionsbeständigen Legierungen relativ günstiger und Edelstahl weist eine hervorragende Leistung in aggressiven Umgebungen wie hohen Temperaturen und in Gegenwart korrosiver Chemikalien auf.

Verzinkter Stahl

Auf der Oberfläche von Stählen wurde eine geschützte Zn-Schicht gebildet, um sie vor gleichmäßiger Korrosion oder Rost zu schützen, wodurch die Lebensdauer der Komponente erhöht wird. Es gab eine Zeit, in der alle mit elektrischen Reaktionen verbundenen Prozesse als galvanischer Prozess bekannt waren In dieser Hinsicht wurde es unter dem Namen galvanischer Stahl populär. Gemäß ASTM sind A 653-96, A 642-90 und A 446-76 einige verzinkte Stahlsorten. Während eines Herstellungsprozesses bilden sich durch metallurgische Reaktion mit dem Metall verschiedene Zinkschichten. Der Querschnitt zeigte das Vorhandensein von vier Schichten, die als Eta, Gamma, Delta und Zeta bekannt sind. Eta ist die oberste Schicht aus reinem Zink, während die übrigen Schichten dazwischen liegen.

Arten von verzinktem Stahl

Es gibt verschiedene Arten von verzinktem Stahl, die ihre eigenen spezifischen Eigenschaften und Anwendungen bieten. Wie bereits erwähnt, ergibt sich der Name des Stahls aus dem Herstellungsverfahren, das für die Beschichtung der Oberfläche der Legierung gewählt wird. Daher gibt es verschiedene Arten verzinkter Stähle, was im Grunde eine Variation im Herstellungsprozess darstellt, um durch den Verzinkungsprozess eine Zinkbeschichtung auf der Oberfläche zu erzeugen. Die Haupttypen sind: feuerverzinkter Stahl (HGS), galvanisch verzinkter Stahl (EG) und verzinkter Stahl (GS). Das beliebteste, einfachste und wirtschaftlichste Produkt ist HGS.

Feuerverzinkter Stahl

HGS wird im Baugewerbe, in der Automobilindustrie und in der Landwirtschaft sowie in Heizungs-, Lüftungs- und Kühlsystemen (HVAC) relativ dringend empfohlen, was die Bedeutung der Entwicklung eines Verständnisses für diesen speziellen Prozess unterstreicht. Es bietet hohe Korrosionsbeständigkeit, Nachhaltigkeit, hohe Belastbarkeit und vollständige Abdeckung [8]. Auch bei langfristiger Nutzung ist es recht kostengünstig, obwohl die Anschaffungskosten vergleichsweise hoch sind. Grundsätzlich werden bei dieser Herstellungstechnik Bauteile aus Stahl in ein Zinkbad bei 450 °C getaucht, wodurch Zink mit Stahl reagiert und metallurgische Bindungen bildet. Um eine haftende und gleichmäßige Zinkschutzschicht auf der Stahloberfläche zu erreichen, ist eine vorherige Reinigung des Bauteils zwingend erforderlich. Zwischen der oberen Reinzinkschicht und dem Untergrund werden mehrere Zwischenschichten gebildet.

Galvanisierter verzinkter Stahl

EG-Stähle werden, wie der Name schon sagt, durch Galvanisieren hergestellt. Bei diesem Verfahren wird Stahl in den Elektrolyten getaucht, bei dem es sich in der Regel um eine Zinksulfatlösung handelt. Gleichstrom wird durch den Elektrolyten geleitet, wobei Stahl als Anode und Zink als Kathode fungiert und so einen Stromkreis schließt. Aufgrund der elektrischen Potentialdifferenz lagert sich positiv geladenes Zink auf negativ geladenem Stahl ab, wodurch sich eine dünne Zinkschicht auf der Stahloberfläche bildet. Die Zinkschicht ist im Vergleich zum HDS dünn und beträgt nur wenige Mikrometer. Es wird häufig für dekorative Zwecke, beispielsweise im Automobilbereich, verwendet [11]. Da bei dieser Technik die atomweise Abscheidung von Zink erfolgt, kann die Dicke der Beschichtung präzise gesteuert werden. Die Zinkbeschichtung schützt den Stahl vor korrosiven Substanzen.

Wärmediffusion

Im Gegensatz zum Schmelztauchverfahren und zum Galvanisieren erfolgt die Diffusion von Zinkatomen durch eine gut konzipierte Technik, die auch als Sherardisieren bezeichnet wird. Zinkstaub wird zusammen mit den inerten Füllstoffen (Sand oder Glasperlen) in ein Fass gegeben. Die Stahlkomponente wird in die Trommel gelegt und bei kontinuierlicher Drehung der Trommel auf 380–450 °C erhitzt. Grundsätzlich liegt die Temperatur unter der Schmelztemperatur von Zink, kann aber dem Zinkatom genügend Energie liefern, um in den Stahl zu diffundieren, und das Rühren sorgt für den maximalen Kontakt von Zink mit dem Stahl. Die Dauer des Prozesses wird außerdem durch die erforderliche Schichtdicke bestimmt. Außerdem gilt die Temperatur als einer der wichtigsten Parameter zur Steuerung der Dicke der verzinkten Beschichtung. Es erzeugt eine gleichmäßige, aber fest haftende Beschichtung. Zu den Anwendungen gehört die Beschichtung von Verbindungselementen, kleinen Bauteilen, verformungsempfindlichen Teilen und Gewinden.

Feuerverzinkt vs. Edelstahl

Beim Vergleich von feuerverzinktem Stahl und Edelstahl sind die chemische Zusammensetzung und der Prozess zur Bildung der Schutzschicht sehr wichtig. In rostfreien Stählen wird Chrom hinzugefügt, das mit Sauerstoff reagiert und Chromoxid bildet, während sich bei feuerverzinktem Stahl eine Zinkbeschichtung auf dem Kohlenstoffstahl bildet. Edelstahl bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit gegenüber Staub, korrosiven Substanzen und der Meeresumwelt. Andererseits bietet feuerverzinkter Stahl im Vergleich zu Edelstahl eine Kosteneffizienz. Aus ästhetischen Gründen wird Edelstahl gewählt. Es ist ziemlich schwer zu sagen, dass ein Stahl besser ist als der andere, da beide ihre spezifischen Eigenschaften bieten und je nach den erforderlichen Eigenschaften in der definierten oder gewünschten Anwendung ausgewählt werden sollten.

Edelstahl

Edelstahl ist eine Legierung, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit in verschiedenen Lebensbereichen bietet, darunter in der Automobilindustrie, in Lebensmittelbehältern, in medizinischen Geräten und in der Luft- und Raumfahrt. Es handelt sich um eine Eisenlegierung mit dem Hauptlegierungselement Chrom, das etwa 11 Gew.-% ausmacht, zusammen mit Kohlenstoff, Molybdän und Nickel. Der Chromgehalt im Stahl reagiert mit der Oberflächenluft und bildet eine dünne und transparente Schutzschicht, die den Stahl vor weiterer Oxidation schützt. Aufgrund seiner rostfreien Eigenschaften ist die Korrosionsbeständigkeit eines der Hauptmerkmale von Edelstahl. Es ist nicht nur korrosionsbeständig, sondern auch hochfest, hitzebeständig, hygienisch und recycelbar.

Edelstahl wird in Unterklassen unterteilt: austenitische rostfreie Stähle, ferritische rostfreie Stähle und martensitische rostfreie Stähle. Diese Qualitäten haben unterschiedliche Zusammensetzungen und bieten unterschiedliche Eigenschaften, aber alle bieten eine gute Korrosionsbeständigkeit. Im Vergleich zu verzinktem Stahl weist es, wie bereits erwähnt, eine höhere Korrosionsbeständigkeit und eine bessere Haftung auf.

Unterschied zwischen verzinktem und rostfreiem Stahl

Denn sowohl verzinkter Stahl als auch Edelstahl werden gesondert ausführlich besprochen. Zum besseren Verständnis des Themas und zur besseren Nutzung beider Stähle muss ein Vergleich gezogen werden. Auf die Unterschiede zwischen Edelstahl und verzinktem Stahl wird weiter unten eingegangen.

Korrosionsbeständigkeit

Beim Vergleich der Korrosionsbeständigkeit beider Stähle weist Stahl eine überlegene Korrosionsbeständigkeit auf, während verzinkter Stahl eine geringe bis mäßige Korrosionsbeständigkeit aufweist [20]. Verzinkter Stahl kann in weniger korrosiven Umgebungen verwendet werden, eignet sich jedoch nicht für stark korrosive Umgebungen wie zum Beispiel im Meer und in der Gegenwart von Säure. Im Gegensatz dazu wird Edelstahl für die Meeresumwelt empfohlen. Verschiedene Stahlsorten bieten eine mäßige bis hohe Korrosionsbeständigkeit, beispielsweise bietet austenitischer Edelstahl eine hohe Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu ferritischem Edelstahl [20]. Außerdem bildet die Zinkbeschichtung eine Opferschicht für den Stahl vor korrosiver Umgebung und schützt ihn. Mit der Zeit kommt es zu einer Abnutzung der Zinkschicht, was bei Edelstahl nicht der Fall ist.

Ist verzinkter Stahl stabil?

Verzinkter Stahl ist stark, die Festigkeit beruht jedoch auf dem darunter liegenden Kohlenstoffstahl. Die verzinkte Schicht auf der Oberfläche des Substrats schützt vor Korrosion, indem sie auf dem Kohlenstoffstahl eine Schicht aus Opferzellen bildet. Wie bereits erwähnt, kann die Dicke der schützenden Zinkschicht erhöht werden, aber das hat nichts mit der Festigkeit zu tun. Die Festigkeit ergibt sich aus der Zusammensetzung und Mikrostruktur des Substratmaterials und auch der gewählte Verarbeitungsweg ist von Bedeutung. Die durch Chrom in Edelstahl gebildete Schutzschicht ist sehr dünn, dennoch bietet Edelstahl eine gute Festigkeit. Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung und Mikrostruktur bietet Edelstahl im Vergleich zu verzinktem Stahl eine höhere Festigkeit.

Aussehen und Ästhetik

Edelstahl hat ein funkelndes, glänzendes und metallisches Aussehen und die Helligkeit variiert je nach Güteklasse. Die Oberfläche ist je nach Anforderung strukturiert, glänzend, matt und gebürstet [23]. Darüber hinaus weist die Oberfläche von verzinktem Stahl ein mattgraues oder silbergraues Aussehen und eine mattierte Textur auf. Mit der Zeit optimieren Sie das Erscheinungsbild des verzinkten Stahls gegenüber Witterungseinflüssen und erzielen nach der Alterung eine gleichmäßigere Farbe, ohne die gleichmäßige Korrosionsbeständigkeit zu beeinträchtigen.

Überlegungen zum Feuerwiderstand und zum Schweißen

Aus schweißtechnischen Gründen ist verzinkter Stahl im Vergleich zu Edelstahl schwieriger zu schweißen. Vor dem Schweißen muss die Zinkschicht entfernt werden, da Zink schädliche Dämpfe erzeugt und gesundheitsgefährdend ist. Während des Schweißens ist eine Belüftung erforderlich. Das Schweißen bei niedriger Schmelztemperatur eignet sich für verzinkten Stahl, also das Wolframlichtbogenschweißen und das Metall-Inertgasschweißen, da bei diesen Techniken die Wärmezufuhr kontrolliert wird. Das Schweißen von Edelstahl ist schwierig, da es sich um ein hochtemperaturbeständiges Material handelt. Bei rostfreiem Stahl ist die Sensibilisierung beim Schweißen im Temperaturbereich von 450–850 ⁰C ein Problem. Bei der Sensibilisierung entstehen chromreiche und chromarme Bereiche, die letztendlich Korrosion verursachen. Um Verformungen zu vermeiden, sollte eine optimierte Wärmeeinbringung erfolgen und bei Bedarf eine Rückspülung durchgeführt werden. Beide Stähle bieten gute Feuerbeständigkeitseigenschaften, verlieren jedoch letztendlich an Festigkeit und struktureller Integrität, wenn sie über einen längeren Zeitraum hohen Temperaturen ausgesetzt werden.

Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit

Beide Stähle können recycelt werden, und die Quote ist recht hoch. Bei verzinktem Stahl erschwert Zink den Recyclingprozess [27]. Eine energieintensive Verarbeitung dieser Materialien ist erforderlich. Edelstahl ist im Vergleich zu verzinktem Stahl relativ haltbarer und langlebiger.

Preis & Anwendung

Der Preis beider Legierungen hängt von verschiedenen Faktoren wie Qualität und Verarbeitungstechnik ab. Im Allgemeinen ist Edelstahl teurer als verzinkter Stahl. Verzinkte Stähle werden in Informationsstrukturen, im Bauwesen, in der Landwirtschaft, in der Automobil- und Elektronikindustrie verwendet, während Edelstahl in der Medizintechnik, in Krankenhäusern, in Lebensmittelbehältern, in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet wird.

Differenzübersicht

Tabelle 1. Vergleich von verzinktem und rostfreiem Stahl.

Hier finden Sie eine Übersicht über Edelstahl und verzinkten Stahl: https://www.youtube.com/watch?v=2pbyQ-XE5HU

Verzinkte Nägel vs. Edelstahl

Edelstahlnägel bieten im Vergleich zu verzinkten Nägeln eine hohe Korrosionsbeständigkeit, Haltbarkeit und Langlebigkeit. Verzinkte Nägel sind kostengünstiger als Nägel aus Edelstahl. Wenn die Kosteneffizienz im Vordergrund steht, müssen Sie sich für verzinkte Nägel entscheiden, andernfalls sind Edelstahlnägel die bessere Wahl.

Rosten verzinkte Schrauben?

Schrauben sind verzinkt, um auf den Schrauben eine Opferschicht zu bilden, die sie vor Korrosion schützt. Unter bestimmten Bedingungen rostet es, z. B. in einer korrosiven Umgebung, bei Kontakt mit ungleichen Metallen und im Falle einer Beschädigung der Zinkbeschichtung, die die Oberfläche freilegt und zu Rostbildung führt.

Ist verzinkter Stahl besser als Edelstahl?

Es wurde bereits erwähnt, dass beide Stähle Vor- und Nachteile besitzen. Beide Stähle werden aufgrund der erforderlichen Eigenschaften in bestimmten Anwendungen häufig verwendet. Dieser Link enthält Profi-Tipps zur Auswahl des richtigen Materials: https://www.youtube.com/watch?v=aZkH9t86OaQ

Fazit

Der Hauptunterschied zwischen Edelstahl und verzinktem Stahl ist der Mechanismus, der an der Bildung der Schutzschicht beteiligt ist. Bei verzinktem Stahl wird eine schützende Zinkschicht auf dem Kohlenstoffstahl durch Feuertauchen, Galvanisieren und Thermodiffusionsverfahren gebildet. Im Gegensatz dazu bildet Chrom aus den Legierungselementen des Stahls bei rostfreiem Stahl ein schützendes Chromoxid auf der Oberfläche und schützt diese vor weiterer Oxidation. Die Chromoxidschicht ist relativ haftender und nicht porös. Das Schweißen beider Stähle ist ein Kunstwerk und Erfahrung mit wenigen Überlegungen wie Wärmeeintrag und Temperaturbereich. Beide Stähle bieten ihren Nutzen in unterschiedlichen Anwendungen, daher ist es wirklich wichtig, die richtige Materialauswahl für die jeweilige Anwendung zu treffen. In diesem Zusammenhang müssen Sie sich von Experten beraten lassen, um die richtige Wahl des Stahls zu treffen.

FAQs zu verzinktem Stahl vs. Edelstahl

Galvanisierter oder feuerverzinkter Edelstahl

Beim Galvanisieren handelt es sich um eine vergleichsweise kontrolliertere Technik, bei der eine schichtweise Abscheidung von Zink erfolgt und eine besser haftende Beschichtung erzielt wird.

Wie erkennt man, ob Metall verzinkt ist?

Das Aussehen des verzinkten Stahls ist silbergrau oder mattgrau und weist ein kristallines und strukturiertes Muster auf.

Edelstahl oder verzinkt für den Außenbereich

Edelstahl eignet sich aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit in korrosiven Umgebungen für Außenanwendungen und weist Langlebigkeit und Haltbarkeit auf. Verzinkter Stahl kann auch im Außenbereich verwendet werden, jedoch in weniger korrosiven Umgebungen.