Fachwörter-Lexikon
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Zink
Zink (Zn) ist ein bläulich-weißes sprödes und unedles Metall mit der Ordnungszahl 30 im Periodensystem der Elemente. Es zählt zu den Übergangsmetallen, hat ein voll besetztes d-Orbital und deshalb Erdalkali-ähnliche Eigenschaften. Nach der IUPAC-Nomenklatur bildet Zink mit Cadmium und Quecksilber die Gruppe 12. Der Schmelzpunkt liegt bei 419,53 °C. Mit einem Massenanteil an der Erdhülle von 0,0076 % liegt das Zink an 24. Stelle der Häufigkeitsscala der Metalle, es kommt jedoch nicht in gediegener Form vor. Mit einer Dichte von 7,14 g/cm3 zählt es zu den Schwermetallen. Im auskristallisierten Zustand weist es ein hexagonales Gitter (hdP) auf. Zwischen 100 °C und 200 °C ist es jedoch recht duktil und lässt sich leicht verformen.
Zinkschichten – galvanisch abgeschieden – Legierungen
Neben reinem Zink wird seit einigen Jahren in verstärktem Maße Zink-Nickel mit einem Nickelanteil von etwa 15 % abgeschieden. Die Schicht besitzt eine höhere Härte und bessere Korrosionsbeständigkeit als reines Zink, ist allerdings in der Herstellung durch den Einsatz von Nickel (deutlich teurer als Zink) mit einer kostenintensiveren Handhabung und höheren Chemiekosten teurer. Daneben spielt als weitere Legierung Zink-Eisen eine Rolle, das in breitem Maße aufgrund der guten Möglichkeit zur Herstellung von schwarzen Schichten (durch eine Nachbehandlung direkt im Anschluss an die galvanische Abscheidung) verwendet wird. Zink-Eisen ist zwar kostengünstiger als Zink-Nickel, aber auch weniger korrosionsbeständig und weicher.
Wasserstoffversprödung
Wasserstoffs ist in der Lage, als Wasserstoffatom in das Metallgitter von Stahl einzudiffundieren. Derartiger eindiffundierbarer Wasserstoff kann zum Beispiel bei der galvanischen Abscheidung von Metallen aus wässrigen Elektrolyten an der Oberfläche gebildet werden. In der Folge können durch den eingelagerten Wasserstoff die mechanischen Eigenschaften des Stahls verschlechtert werden, im ungünstigsten Fall bis zum spröden Verhalten, wodurch bei Belastungen sogenannter Sprödbruch auftritt - dieser Effekt ist als Wasserstoffversprödung bekannt und besonders bei hochfesten Stählen sehr kritisch.
Um Wasserstoffversprödung bei hochfesten Stählen zu vermeiden, werden Stahlteile nach dem galvanischen Verzinken einer Temperaturbehandlung unterzogen. Bei Temperaturen von etwa 200 °C kann der Wasserstoff bei einer Behandlungsdauer von einigen Stunden aus dem Metall entfernt werden. Diese Behandlung muss beispielsweise bei Schrauben ab einer Festigkeitsklasse von 10.9 und höher nach dem galvanischen Beschichten zwingend vorgenommen werden.
Eine weitere Möglichkeit, atomaren Wasserstoff an Metallen zu bilden, ist auch die Korrosion von Metall in saueren Korrosionsmedien. Bei starker Korrosion kann entstehender Wasserstoff im Bereich der stattfindenen Korrosion zu Wasserstoffversprödung führen.