59. Wie wirkt sich Eisen im Zinkbad auf die Feuerverzinkung aus?

Eisen (Fe) mit einer relativen Atommasse von 56 erscheint silbrig-weiß. Reines Eisen hat einen Schmelzpunkt von 1535 Grad und einen Siedepunkt von 3000 Grad. In geschmolzenem Zink stammt Eisen hauptsächlich aus drei Quellen: (1) Verunreinigungen durch umgeschmolzenes Zink mit höherem Eisengehalt; (2) die ζ--Phase, die durch Reaktionen zwischen Stahlrohren, verzinkten Stahltöpfen und Stahlmaschinen mit geschmolzenem Zink entsteht; und (3) Zinkschlacke, die entsteht, wenn Eisensalze, die nach dem Säurebeizen an Stahlrohren haften, mit geschmolzenem Zink reagieren. Berichten zufolge kann ein Teil Eisensalz mit fünfundzwanzig Teilen Zink reagieren.
Je höher der Eisengehalt im Zinkbad ist, desto mehr Zinkrückstände entstehen, wodurch die Viskosität des Zinkbads zunimmt. Dies verringert die Fließfähigkeit des Zinkflusses, was zu einer dickeren Beschichtung (hauptsächlich η--Phase), einer spröden Zinkbeschichtung ohne Flexibilität, einer mattgrauen Oberfläche und einem rauen Aussehen führt. Insbesondere wenn Zink Eisen in Mengen von einigen Zehntausendstel enthält, erhöht es die Härte der Zinkschicht und behindert den Rekristallisationsprozess. Bei einem Eisengehalt von 0,02 % verkürzt sich die Lebensdauer der Verzinkung deutlich (da Zink als Anode fungiert). Um dies zu beheben, wird typischerweise Aluminium oder Silizium hinzugefügt, um Eisen zu entfernen. Daher schreiben Standardverzinkungsverfahren vor, dass der Eisengehalt im Zinkbad von der Oberfläche bis zur Arbeitstiefe 0,05 % (entspricht Zn-4 bis Zn-5) nicht überschreiten darf. Ab einem Eisengehalt von 0,2 % ist die Verwendung von umgeschmolzenem Zink verboten. Experimentelle Daten zeigen, dass bei 450 Grad das Gewicht der Verzinkung bei einem Eisengehalt von 0,06 % auf 330 Gramm pro Quadratmeter und bei einem Eisengehalt von 0,25 % auf 450 Gramm pro Quadratmeter ansteigt. Dies zeigt einen erhöhten Zinkverbrauch. Eisen im Zinkbad beeinflusst nur die reine Zinkschichtphase und hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Eisen-Zink-Reaktion.