Geschichte der Verzinkung und des verzinkten Stahls

Beim Verzinken wird Stahl oder Eisen mit einer Schutzschicht aus Zink überzogen. Verzinkter Stahl ist daher Stahl, der durch diese Zinkbeschichtung rost- und korrosionsbeständig gemacht wurde.

In diesem Artikel untersuchen wir die Entwicklung von verzinktem Stahl von seinen Ursprüngen bis zu seiner heutigen Nutzung und möglichen zukünftigen Anwendungen.

Wann wurde verzinkter Stahl erfunden?

Das erste verzinkte Stahlmaterial wurde im frühen 19. Jahrhundert entwickelt. 1837 entwickelte ein französischer Ingenieur namens Stanislas Sorel ein Verfahren, um Stahl mit geschmolzenem Zink zu beschichten und ihn so rostbeständig zu machen. Er legte damit den Grundstein für die heutigen Verzinkungsverfahren.

Das Konzept des verzinkten Stahls lässt sich jedoch bis ins Jahr 1742 zurückverfolgen. In diesem Jahr stellte der französische Chemiker Paul Jacques Malouin der französischen Königlichen Akademie eine Methode zur Beschichtung von Eisen mit geschmolzenem Zink vor. Dies ist eine der frühesten dokumentierten Ideen im Zusammenhang mit der Verzinkung.

Der Ursprung der Verzinkung

Der Begriff „Galvanisieren“ geht auf den italienischen Wissenschaftler Luigi Galvani zurück. Im späten 18. Jahrhundert führte Galvani Experimente mit Elektrizität und Metall durch und entdeckte, wie elektrische Ströme die Muskeln in Froschschenkeln beeinflussen konnten.

Seine Studien motivierten ihn zu weiteren Untersuchungen der Auswirkungen von Elektrizität auf Metalle. Dieser Name spiegelt sowohl den wissenschaftlichen Einfluss von Galvanis Arbeit als auch die schützende Wirkung des Beschichtungsprozesses wider.

Zeitleiste der Geschichte des Verzinkens

Die Verwendung von Zink geht zurück auf etwa 2000 v. Chr. in der Indus-Valley-Zivilisation. Damals wurden Zinkerze geschmolzen, um Messing, eine Kupfer-Zink-Legierung, die in verschiedenen Artefakten und Kunsthandwerken verwendet wird. Es war die erste Anwendung von Zink und legte den Grundstein für spätere Fortschritte im Metallschutz.

18. Jahrhundert: Ursprünge der Theorie des verzinkten Stahls

1742: französischer Chemiker Paul Jacques Malouin stellte der französischen Königlichen Akademie eine der ersten Verzinkungsmethoden vor und demonstrierte, wie geschmolzenes Zink Eisen überziehen und vor Rost schützen konnte. Dies war ein erster theoretischer Ansatz zum Korrosionsschutz.

1780: italienischer Wissenschaftler Luigi Galvani führte Experimente mit elektrischen Strömen in Metall durch. Obwohl seine Arbeit über „tierische Elektrizität“ nichts mit der Verzinkung zu tun hatte, inspirierte sie indirekt den Begriff „Verzinken“, der später den schützenden Verzinkungsprozess beschreiben sollte.

19. Jahrhundert: Entwicklung des kathodischen Schutzes und praktische Verzinkung

1824, britischer Wissenschaftler Sir Humphry Davy legte den Grundstein für den kathodischen Korrosionsschutz, indem er eine Methode entwickelte, um die Kupferummantelung von Kriegsschiffen vor Korrosion zu schützen. Davy entdeckte, dass das Anbringen von Opferanoden aus einem reaktiveren Metall wie Zink die Korrosion des darunter liegenden Metalls verhindern konnte. Dieser Ansatz – bekannt als kathodischer Korrosionsschutz – wurde zu einem Grundprinzip der Korrosionsprävention.

1836: französischer Ingenieur Stanislas Sorel patentierte ein Verfahren zum Beschichten von Eisen mit geschmolzenem Zink, bekannt als Feuerverzinken. Sorels Innovation bestand darin, die Eisenoberfläche zu reinigen und sie dann in geschmolzenes Zink zu tauchen, wodurch eine robuste, haftende Beschichtung entstand, die einen wirksamen Korrosionsschutz bot. Dieses Verfahren bietet eine praktische und dauerhafte Lösung zum Schutz von Eisen.

1837: In Großbritannien William Crawford erhielt ein ähnliches Patent und brachte das Verfahren nach Großbritannien, wo es an Popularität gewann.

1844: Der Britische Royal Navy begann mit der Verwendung von verzinktem Eisen für den Schiffsbau bei Pembroke Dockyard in Wales. Dies war einer der ersten großen Einsatzfälle von verzinktem Wellblech im Großbauwesen.

1850: Bis zur Mitte des Jahrhunderts verbrauchte die britische Industrie 10.000 Tonnen Zink jährlich zum Verzinken von Eisen für Gebäude, Wasserleitungen und andere Anwendungen. Verzinktes Eisen wurde aufgrund seiner Haltbarkeit und Rostbeständigkeit schnell zu einem bevorzugten Material.

20. Jahrhundert: Technologischer Fortschritt und weit verbreitete Verwendung der Verzinkung

1908: Die Erfindung des kontinuierlicher Feuerverzinkungsprozess revolutionierte die Branche, indem es eine durchgehende Zinkbeschichtung von Stahlblechen ermöglichte. Dadurch wurde verzinkter Stahl leichter zugänglich und konnte in der Infrastruktur und im Bauwesen häufiger eingesetzt werden.

1916: Major Peter Norman Nissen der britischen Armee erfand die Nissenhüte, eine halbzylindrische verzinkte Stahlkonstruktion, die in Militärlagern verwendet wird. Dieses Design wurde später in den USA als Quonset-Hütte, wodurch die Verwendung von verzinktem Stahl sowohl in der militärischen als auch in der zivilen Infrastruktur beschleunigt wird.

1936: Deutsche Ingenieure führten den galvanisches Verzinken Verfahren, bei dem durch elektrischen Strom eine präzise und gleichmäßige Zinkschicht aufgetragen wird. Im Gegensatz zur traditionellen Feuerverzinkung ermöglicht die galvanische Verzinkung dünnere, glattere Schichten, was sie ideal für die Automobilindustrie macht.

1940er Jahre: Während Zweiter Weltkrieg, verzinkter Stahl wurde aufgrund seiner Rostbeständigkeit unter rauen Bedingungen häufig für militärische Ausrüstung, Schiffsbau und Infrastruktur verwendet.

1972: Beschichtungen aus Zink-Aluminium-Legierungen, wie Galvalume, wurden entwickelt. Diese Beschichtungen kombinierten die Korrosionsbeständigkeit von Zink mit der Stabilität von Aluminium und sorgten so für eine überlegene Leistung in rauen Umgebungen wie Küstengebieten.

1984: Die Einführung von bleifreie Verzinkung verbesserte Umweltsicherheit, was zu nachhaltigeren Produktionsprozessen führt.

1994: Der Amerikanische Gesellschaft für Prüfung und Materialien (ASTM) etablierte Standards für verzinkten Stahl, einschließlich Richtlinien zur Beschichtungsdicke und -haftung. Diese Standards gewährleisteten Zuverlässigkeit und Konsistenz und machten verzinkten Stahl zu einem vertrauenswürdigen Material in allen Branchen.

Ab Mitte des 20. Jahrhunderts: Durch die 1970er Jahre, ein gesteigertes Umweltbewusstsein förderte das systematische Recycling von Metallen, einschließlich verzinktem Stahl. 1980er und 1990er Jahre, Die Lichtbogenofen (EAF) Der Prozess wurde für das Recycling von verzinktem Stahl von zentraler Bedeutung, da er die effektive Trennung und Rückgewinnung von Zink und Stahl ermöglicht.

21. Jahrhundert: Nachhaltigkeit und verbesserter Schutz

2010: Duplex-Beschichtungen– eine Kombination aus Feuerverzinkung und einer Deckschicht aus Farbe oder Pulver – hat sich als leistungsstarke Lösung zur Verlängerung der Lebensdauer von verzinktem Stahl in extremen Umgebungen erwiesen. Dies macht ihn ideal für Bauwerke in rauen Klimazonen, wie etwa Brücken und Meeresinfrastruktur.

2016:  ZAM-Beschichtungen—eine Legierung aus Zink, Aluminium und Magnesiumnesium – wurde zu einem Durchbruch im Korrosionsschutz. Durch die Zugabe von Magnesium erreichten diese Beschichtungen eine bis zu viermal längere Haltbarkeit als herkömmliches Zink und wurden daher in der Infrastruktur für erneuerbare Energien, in der Landwirtschaft und im Bauwesen beliebt.

Verzinkter Stahl in der modernen Industrie

Aufgrund seiner außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit, Haltbarkeit und Kosteneffizienz ist verzinkter Stahl heute in zahlreichen Branchen ein unverzichtbarer Werkstoff.

Im Bauwesen wird es häufig für Gebäuderahmen, Dächer und Außenstrukturen verwendet und bietet eine dauerhafte Barriere gegen Rost in exponierten Umgebungen.

Die Automobilindustrie verwendet verzinkten Stahl für Karosserieteile und Strukturkomponenten, da dieser die Fahrzeuge in verschiedenen Klimazonen vor Korrosion schützt und ihre Lebensdauer verlängert.

In der Energie- und Versorgungswirtschaft dienen Strommasten, Windturbinen und Solarpanelstrukturen aus verzinktem Stahl, der rauen Witterungsbedingungen standhält und über die Zeit eine zuverlässige Leistung gewährleistet.

Zukünftiger Entwicklungstrend von verzinktem Stahl

Die Zukunft von verzinktem Stahl liegt in umweltfreundlicheren Prozessen und einer intelligenteren Fertigung.

Grüne Prozesse wie die kontinuierliche PVD-Technologie (Physical Vapor Deposition) sollen die Herausforderungen bei hochfestem Stahl lösen und maßgeschneiderte, hochkorrosionsbeständige Beschichtungen ohne herkömmliche Umweltschadstoffe ermöglichen. Gleichzeitig werden Automatisierung und intelligente Steuerungssysteme in der Verzinkungsindustrie die Produktion optimieren, gleichbleibende Qualität sicherstellen und präzise Diagnosen und vorausschauende Wartung ermöglichen, was die Effizienz und Zuverlässigkeit steigert.

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