De flesta stål går att varmförzinka, men eftersom valet av stål, och då främst stålets kiselhalt, i hög grad bestämmer zinkskiktets tjocklek vid varmförzinkning, är det viktigt att konstruktören/tillverkaren känner till detta för att resultatet ska bli så bra som möjligt.
Vid gjutning av stål tillsätts aluminium eller kisel för att binda syre, stålet blir tätat. Hur stålet kommer att reagera vid varmförzinkning beror på vilka halter av dessa ämnen som använts vid stålproduktionen.
Aluminiumtätade stål
Till denna klass av stål räknas de som har en kisel+- fosforhalt under 0,03 %. För dessa stål är således även fosforhalten av betydelse. I moderna stål är fosforhalten vanligtvis låg, men den bör ändå beaktas.
Aluminiumtätade stål med oväntat låg reaktivitet
Även de aluminiumtätade stålen innehåller låga halter av kisel, vilket påverkar reaktiviteten. På senare år har aluminiumtätade stål med så kallad ultralåg kiselhalt, under 0.01 %, och aluminiumhalt över 0.035 % blivit allt vanligare. Dessa stål har många positiva egenskaper när det gäller t ex skär- och formbarhet, men den låga kiselhalten i kombination med den höga aluminumhalten gör att zinkskikten kan bli tunnare än vad som anges i varmförzinkningsstandarden SS-EN ISO 1461. Om varmförzinkningen dessutom utförs i ett nickellegerat bad, vilket är vanligt idag då nickel anses tillföra flera positiva egenskaper, minskar detta reaktiviteten ytterligare med tunnare skikt som följd. En avvikelse från standarden för sådana stål kan avtalas mellan kund och varmförzinkare. Om en avvikelse inte kan accepteras måste denna typ av stål blästras före varmförzinkning.
Det är viktigt att kiesel+- forforhalten hos de aluminiumtätade stålen hålls under 0.03 % för att ett skikt med god kvalitet ska bildas. Forskningsstudier har visat att kall- respektive varmvalsade stål kan uppföra sig något olika vid varmförzinkning, vilket diskuteras nedan.
Generellt kan sägas att vid normala krav på godsets ytfinish efter förzinkning gäller följande villkor vid val av aluminiumtätat stål för både varm- och kallvalsat material:
Si+P < 0,03 vikts-%
dvs stålet skall ha en sammanlagd kisel- och fosforhalt som är under 0,03 viktsprocent.
Om kraven på ytfinish är extra höga, t ex vid arkitektoniska konstruktioner, bör följande villkor för materialval användas då det rör sig om kallvalsat stål:
Si < 0,03 och Si+2,5P < 0,04 vikts-%
(Observera koefficienten på fosforhalten i formeln ovan).
När det gäller varmvalsat stål är det kiselinnehållet som är det mest kritiska, medan fosforinnehållet är av mindre betydelse. Följande villkor brukar kunna användas för varmvalsat stål:
Si < 0,02 och Si+2,5P < 0,09 vikts-%
(Observera koefficienten på fosforhalten i formeln ovan).
“Sandelinstål“
Stål med en kisel + fosforhalt i området 0,03-0,14 % kallas i varmförzinkningssammanhang för ”Sandelinstål”, efter Robert W Sandelin, som var bland de första att uppmärksamma att dessa stål är mycket reaktiva vid varmförzinkning och därför kräver speciella badsammansättningar. I ett konventionellt varmförzinkningsbad blir reaktionen mellan stål och zink häftig och skiktet tjockt och oregelbundet, ofta med försämrad vidhäftning.
Kiseltätade stål
Kiseltätade stål lämpliga för varmförzinkning har en kiselhalt över 0.14 % Reaktiviteten, och därmed skiktets tjocklek, ökar med ökande kiselhalt.
Högre skikttjocklekar
Ska det varmförzinkade stålet användas i en mer korrosiv miljö än den normala ger det informativa tillägget i SS-EN ISO 1461 råd och anvisningar. Kiselhalten i stålen skall då vara över 0,22 %. Ju högre halt desto tjockare zinkskikt. Vid extrema korrosionsförhållanden kan tjocka zinkskikt väljas, alternativt en kombination av varmförzinkning och målning, så kallad duplexbehandling.
Relationen mellan stålets kemiska analys och skiktets tjocklek
Aluminiumtätade stål, som har en kisel+fosforhalt under 0,03 viktsprocent, ger blanka skikt efter förzinkning och tjocklekar i enlighet med varmförzinkningsstandarden SS-EN ISO 1461.
Kiseltätade stål med 0,15-0,21 viktsprocent Si fungerar bra vid varmförzinkning men ger tjockare skikt än vad som krävs enligt ovan nämnda standard. Önskas ännu högre skikttjocklek, vilket kan vara ett önskemål i mer aggressiva miljöer, skall ett stål med kiselhalt över 0,22 viktsprocent väljas. I princip är det möjligt att förzinka stål med kiselhalter upp mot 0,35-0,40 viktsprocent. Man skall dock vara medveten om att dessa är mycket reaktiva och ger kraftig skikttillväxt. Ett tjockt skikt är bra ur korrosionsskyddande synpunkt, men blir vanligtvis sprött och kan skadas vid hantering av godset, varför dessa höga kiselhalter inte är att rekommendera.
Inverkan av värmebehandling hos stålet
Kallvalsade stål glödgas normalt efter valsningen. Vid denna värmebehandling kan kisel i stålets yta oxideras och därigenom bindas i oxidpartiklar. Denna så kallade inre oxidationen i godsytan medför att den fria halten kisel som kan påverka reaktionen vid förzinkningen blir lägre än stålets bulkanalys. Kallvalsat gods som har en kiselhalt i intervallet 0,15-0,21 viktsprocent kan lätt komma in i det olämpliga Sandelinintervallet mellan 0,03-0,14 viktsprocent i samband med glödgning. Stålet är då mycket reaktivt och får ett tjockt sprött skikt med dålig vidhäftning till godsytan. Hur djup den inre oxidationen blir påverkas av temperatur, tid och atmosfär vid glödgningen. Vanligtvis går det att beta bort den påverkade zonen, men i vissa fall har den blivit djupare och godset kan behöva blästras före förzinkningen.
En liknande effekt fås vid termisk skärning av godset, d.v.s skärning med plasma, laser eller gas. Därför ska skurna ytor alltid slipas eller blästras före förzinkning, för att säkerställa ett gott resultat.