Nordic Galvanizers informerade om varmförzinkning och varmförzinkat stål på Stängseldagen 2024, en konferens arrangerad av SSEF, Sveriges Stängselentreprenörsförening. SSEF:s medlemmar har ingen egen tillverkning av stängselprodukter utan köper och använder mycket varmförzinkat stål från sina underleverantörer, och det fanns därför ett allmänt intresse av att veta mer om varmförzinkning, förväntade livslängder, vad som gäller vid målning på varmförzinkat stål och mycket mer.

Vad är varmförzinkning?

Varmförzinkning är en doppningsprocess där stål sänks ned i ett bad av smält zink. I badet sker det en kemisk reaktion mellan stålet och zinken och en legering byggs upp, vilket innebär att vidhäftningen mellan de två metallerna blir väldigt bra. Med hjälp av olika parametrar kan skiktets tjocklek och egenskaper styras. Störst inverkan på skikttjockleken har stålets kemiska sammansättning, men även  eventuella legeringstillsatser till zinkbadet samt dopptiden inverkar. Varmförzinkning kan antingen ske i en kontinuerlig process där plåt, band eller tråd passerar genom zinkbadet, eller som styckedoppning av färdiga produkter som hängs i trådar eller kättingar och doppas i smältan. Den senare tekniken ger betydligt högre skikttjocklek och är den metod som främst används för gods som ska exponeras utomhus.

Varmförzinkning ökar livslängden

Genom att varmförzinka stål fås ett mycket långvarigt korrosionsskydd, vilket ger produkten en kraftigt ökad livslängd. En varmförzinkad konstruktion klarar ofta 40- 80 års exponering i utomhusmiljö – många gånger ännu längre än så. Detta medför en stor miljöbesparing då en rad processer, t ex  ståltillverkning, bearbetning, transporter mm minskas. Både stål och zink är dessutom återvinningsbara material, vilket innebär att konstruktionen kan tas tillvara då den är uttjänt. När stålet återvinns så förångas zinken och samlas upp i ett filter innan stålet smälter, från vilket det sedan tas om hand för ny zinkproduktion.

Barriärverkan och katodiskt skydd

Varmförzinkning skyddar stålkonstruktioner på två sätt. Det ena är genom att bilda ett heltäckande skikt, en barriär mot yttre exponering, med långsamt korrosionsförlopp – järn korroderar ungefär 200 gånger snabbare än zink. Zinkens korrosion idag i Sverige, beroende på miljöförhållanden, ligger mellan 0,5 till 4 mikrometer per år. Nyligen utförda studier har visat att 0.5-1 mikrometer tycks gälla i merparten av landet. Det andra sättet är genom att ge stålytan ett katodiskt skydd vid skador i zinkskiktet, se nedan. Mindre skador påverkar inte en detaljs korrosionsskydd, vilket är en stor fördel i jämförelse med t ex målning.

Zink som korrosionsskydd

Zink är en oädel metall som har lätt att börja korrodera. Att korrosionshastigheten ändå är låg i de flesta miljöer beror på att  zinkens yta snabbt täcks med korrosionsprodukter, som skyddar ytan från fortsatt angrepp. Zink blir anod och offras i kontakt med de flesta andra stål och övriga metaller. Uppstår en skada i zinkskiktet hos en varmförzinkad produkt och fukt finns närvarande så korroderar zinken medan stålet skyddas – detta kallas ofta för ”självläkning”.

I kontakt med andra metaller  – där man vanligtvis vill minimera den galvaniska korrosionen – spelar miljön stor roll för beständigheten.  Vid sammankoppling av varmförzinkat och annat stål beror graden av galvanisk korrosion på:

• Våttiden  – tiden som det finns elektrolyt runt kontaktstället
• Elektrolytens ledningsförmåga
• Mängden elektrolyt
• Storleksförhållandet mellan anod och katod

Elektrolyt med hög ledningsförmåga, t ex kloridhaltigt vatten vid kontaktstället, ökar korrosionshastigheten och bör undvikas. Inomhus i uppvärmda lokaler går alla materialkombinationer bra. Utomhus har miljö och konstruktionsutformning stor inverkan. Bra konstruktionslösningar ger god luftväxling, inga spalter och dränering av regnvatten. Mindre bra är konstruktioner med permanent fukt i spalter eller slutna utrymmen, stillastående vatten och smutsiga ytor, vilket ger ökad risk för galvanisk korrosion. Brickor i plast kan användas för att isolera ytor av olika metaller ifrån varandra. När brickor används är det viktigt med rätt åtdragningsmoment  – annars kan fukt tränga in mellan materialen och istället öka risken för korrosion. Var noga med att inte brickan ligger mot en eventuell svets eller andra ojämnheter som kan ge en spalt. Ytan som brickan ligger mot ska vara slät. Även om plastbrickan inte förhindrar metallisk kontakt mellan materialen i den gängade delen kan de ändå rekommenderas eftersom de ytor som är mest i riskzonen får ett extra skydd.

Kolstål i betong – ett specialfall

Vanligt kolstål ingjutet i betong blir passiverat och får en potential liknande rostfritt stål, dvs stålet uppträder som betydligt ädlare än vad det i själva verket är. Detta gäller t ex för armeringsstål. Ibland uppstår kontakt mellan varmförzinkat och armeringsstål av misstag vid montering – skruvar borras ned i betongen och kommer i kontakt med armeringen, vilket skapar en galvanisk cell. Denna problematik har uppmärksammats både i stall- och vägmiljöer. Armeringen skapar en stor katodyta vilket leder till en ogynnsam situation för det varmförzinkade stålet. Korrosionshastigheter på över 100 µm per år har under sådana omständigheter uppmätts hos zinken i områden där elektrolyt förekommer. När kontakten brutits återgår korrosionshastigheten till det normala.

Duplex

Ibland finns det ett behov av att måla på varmförzinkat stål, vilket kallas för duplex. Anledningen kan vara att exponeringsmiljön är extra aggressiv, men skälen kan också vara estetiska eller för att en produkt ska synas bättre eller smälta in i miljön. För att få god och varaktig vidhäftning mellan färg och zinkyta krävs noggrann rengöring av ytan samt rätt typ av färg. “Förr i tiden” rekommenderades utomhusexponering i 1-2 år före målning, vilket kanske fungerade på 1950-talet pga en renare miljö. Idag innehåller atmosfären mer föroreningar och zinkens korrosionsprodukter innehåller ofta vattenlösliga zinksalter. Oavsett färgtyp fås blåsbildning och flagning på en sådan yta.

En allmän åsikt brukar vara att det är svårt att måla på zinkytor och att resultatet kan bli sämre än förväntat. Lösningen till detta är god förbehandling – det går att få toppkvalitet på färgskiktet genom rätt förpreparering av zinkytan. Oxider, hydroxider, fett, fingeravtryck och partiklar från omgivningen finns på ytan kort efter förzinkningen, och måste avlägsnas om färgen ska få god vidhäftning. Som rengöring rekommenderas lättblästring – som sliter bort oxider och föroreningar och ruggar upp ytan, vilket även förbättrar den mekaniska vidhäftningen. Därefter följer renblåsning, grundning med cirka 20 µm etsprimer samt målning med epoxi/polyuretanfärg till rätt skikttjocklek. Pulverfärger kan också användas medmycket gott resultat.

Varmförzinkat stål perfekt för den cirkulära ekonomin

Det är mycket fokus på den cirkulära ekonomin i dagen samhälle och där är det varmförzinkade stålet väldigt lämpligt. Varmförzinkningsprocessen är resurseffektiv, brukarfasen ofta helt utan underhållsbehov, det går bra att återbruka varmförzinkade produkter då beläggningen tål både montering, lagring och transport, och det går även bra återskapa ett nytt zinkskikt på en äldre produkt genom att helt enkelt varmförzinka den på nytt. När det till slut är dags för återvinning tas både stål och zink om hand till 100 %.