DE19545487A1

DE19545487A1 - Alloy zinc strips and sheets

Info

Publication number: DE19545487A1
Application number: DE19545487A
Authority: DE
Inventors: Adolf Stradmann; Frank-Ulrich Dyllus; Volker Bruecken
Original assignee: Rheinzink GmbH and Co KG
Current assignee: Rheinzink GmbH and Co KG
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-06-12
Also published as: PL327029A1; WO1997020959A1; EP0865510A1; PE32398A1

Abstract

In order to prevent pitting, a high-grade zinc alloy with between 0.05 and 0.2 wt.% titanium, copper and between 0.005 and 0.05 wt.% aluminium further contains between 0.075 and 0.75 wt.% manganese, provided that the copper content is between 0.02 and 0.075 wt.%.

Description

Die Erfindung betrifft Bänder und Tafeln aus legiertem Zink auf der Basis von wenigstens 99,99% Zink mit Zusätzen von 0,05 bis 0,2 Gew.-% Titan, Kupfer und 0,005 bis 0,05 Gew.-% Aluminium, vorzugsweise für das Bauwesen.The invention relates to strips and sheets made of alloyed zinc based on at least 99.99% zinc with additions of 0.05 to 0.2% by weight titanium, copper and 0.005 to 0.05% by weight aluminum, preferably for construction.

Dieser in der DE-C-17 58 498 beschriebene und nach DIN 17 770, Teil 1 genormte Werkstoff wird seit vielen Jahren, insbesondere im Bauwesen, wegen seiner vorzüglichen Werkstoffeigenschaften eingesetzt. Die aus diesem Werkstoff hergestellten Bänder und Tafeln sind unabhängig von der Walzrichtung anrißfrei um 180° faltbar, bleiben bruchfrei beim Wiederaufbiegen und zeichnen sich durch eine hohe Duktilität bei jeder Art Umformung, auch bei Kaltumformung, aus. Die Mindestanforderung an diese mechanisch-technologischen Eigenschaften der aus diesem Werkstoff hergestellten Bänder und Tafeln sind in DIN 17 770, Teil 1 aufgeführt. In DIN 17 770, Teil 2 sind die Maße für solche Bänder und Bleche angegeben.This material described in DE-C-17 58 498 and standardized according to DIN 17 770, Part 1 has been used for many years, especially in the construction industry, because of its excellent material properties. The strips and sheets made from this material can be folded without cracks by 180 ° regardless of the direction of rolling, remain unbreakable when re-bent and are characterized by high ductility in every type of forming, including cold forming. The minimum requirements for these mechanical-technological properties of the strips and sheets made from this material are listed in DIN 17 770, Part 1. DIN 17 770, Part 2 specifies the dimensions for such strips and sheets.

Die Herstellung des Werkstoffs erfolgt im allgemeinen unter Anwendung des Gieß-Walz-Verfahrens, bei dem in einem ununterbrochenen Verfahrensgang (Schmelzen - Gießen - Walzen - Aufwickeln) Bänder in vorgegebenen Dicken hergestellt werden, die anschließend auf Scherenlinien zu Schmalbändern oder Tafeln geschnitten werden. The material is generally manufactured under Application of the casting-rolling process, in which in one uninterrupted process (melting - casting - rolling - Winding) tapes are produced in predetermined thicknesses, which then on scissor lines to narrow strips or sheets get cut.

Der Werkstoff ist in der Atmosphäre gut beständig. Die Oberfläche reagiert zunächst unter Bildung von Zinkoxid mit dem Sauerstoff der Luft. Durch Einwirkung von Wasser bildet sich dann Zinkhydroxid, das durch Reaktion mit dem Kohlendioxid der Luft zu einer dichten, festhaftenden und wasserunlöslichen Deckschicht aus basischem Zinkkarbonat umgewandelt wird. Diese Schutzschicht ist verantwortlich für den hohen Korrosionswiderstand.The material is stable in the atmosphere. The The surface initially reacts with the formation of zinc oxide Oxygen in the air. It is formed by the action of water then zinc hydroxide, which is produced by reaction with the carbon dioxide Air to a dense, adherent and water-insoluble Base layer of basic zinc carbonate is converted. This Protective layer is responsible for the high Corrosion resistance.

Im Gegensatz zum Verhalten der der freien Atmosphäre zugewandten Oberfläche des Zinks gelten an der Unterseite der Zinkbänder und -tafeln, d. h. auf der von den Witterungseinflüssen abgewandten Seite, andere Kriterien. Wird darüber hinaus die Unterseite der Zinkbänder und -tafeln durch Feuchtigkeit oder Kondenswasser infolge mangelhafter Be- und Entlüftung über einen längeren Zeitraum belastet, verursacht durch bauphysikalische oder verlegungstechnische Fehler, muß mit verstärkter Korrosion, z. B. durch Wassereinschlüsse, Wassereinbrüche, Tauwasser usw. gerechnet werden, die schließlich zu einer punktweisen Tiefenkorrosion (Lochfraß) führt, die sich flächenförmig ausbreiten kann.In contrast to the behavior of those facing the free atmosphere The surface of the zinc apply to the underside of the zinc strips and -boards, d. H. on the one facing away from the weather Page, other criteria. In addition, the bottom of the Zinc strips and tablets due to moisture or condensation due to poor ventilation over a longer period Period, caused by building physics or installation errors, must with increased corrosion, z. B. due to water inclusions, water ingress, condensation, etc. can be expected, which eventually becomes a point by point Deep corrosion (pitting) leads to surface formation can spread.

Um diese Folgen zu vermeiden ist für eine ausreichende Be- und Entlüftung der Unterkonstruktion von Zinkband- oder -tafeldeckungen durch eine Ausführung in Übereinstimmung mit den allgemeinen Vorschriften und Bestimmungen, wie den technischen Vorschriften für Bauleistungen (VOB), den DIN-Normen, den Fachregeln des Handwerks, den Verordnungen der Baubehörden sowie den Hinweisen des Baustofflieferanten, zu sorgen.To avoid these consequences it is necessary for a sufficient loading and Venting the substructure of zinc tape or - panel coverings in accordance with the general rules and regulations, such as technical Regulations for construction work (VOB), the DIN standards, the Specialist rules of the craft, the ordinances of the building authorities as well the instructions of the building material supplier.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Gefahr einer punktweisen Tiefenkorrosion als Folge bauphysikalischer Fehler und/oder nicht fachgerechter Verlegung von aus der eingangs angeführten Feinzinklegierung bestehenden Bändern und Tafeln auf ein Minimum zu senken. It is the object of the present invention to avoid the risk of point-to-point deep corrosion as a result of physical defects and / or improper laying of from the beginning listed fine zinc alloy existing strips and sheets lower a minimum.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Kupfergehalt der Feinzinklegierung 0,02 bis 0,075 Gew.-%, vorzugsweise 0,03 bis 0,06 Gew.-% beträgt und zusätzlich ein Mangangehalt von 0,075 bis 0,75 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 0,75 Gew.-% Mangan vorgesehen ist.The solution to this problem is that the copper content the fine zinc alloy 0.02 to 0.075% by weight, preferably 0.03 is up to 0.06% by weight and additionally a manganese content of 0.075 to 0.75% by weight, preferably 0.2 to 0.75% by weight of manganese is provided.

Zu Vergleichszwecken wurden Korrosionsuntersuchungen an gewalzten 0,8 mm dicken Zinkblechen unter Anwendungen des Kondenswassertests nach DIN 50 017 KK durchgeführt, bei dem Zinkbleche in einer Kondenswasser-Klimaprüfeinrichtung bei einer Lufttemperatur von 40 °C und einer relativen Luftfeuchte von 100% 7 Tage lang ausgelagert wurden. Nach dieser Explositionsdauer wurden die Massenänderungen und das optische Erscheinungsbild der Korrosion der Zinkbleche ermittelt.Corrosion tests were carried out for comparison purposes rolled 0.8 mm thick zinc sheets using the Condensed water tests carried out according to DIN 50 017 KK, in which Zinc sheets in a condensation water climate test facility at a Air temperature of 40 ° C and a relative humidity of 100% were outsourced for 7 days. After this The duration of the exposition was the mass changes and the optical Appearance of the corrosion of the zinc sheets determined.

Die Proben der untersuchten Zinkbleche bestanden aus einer Feinzinklegierung (I) mit der zum Stand der Technik gehörenden Zusammensetzung und aus einer Feinzinklegierung (II) mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung (in Gew. %):The samples of the zinc sheets examined consisted of a Fine zinc alloy (I) with the state of the art Composition and from a fine zinc alloy (II) with the composition according to the invention (in% by weight):

Bei den aus der bekannten Feinzinklegierung (I) bestehenden Blechen zeigte sich ein flächenmäßiger und örtlicher Korrosionsangriff. Durch die erfindungsgemäße Zurücknahme des Kupfers und Zugabe von Mangan konnte das Korrosionsverhalten der erfindungsgemäßen Feinzinklegierung (II) derart beeinflußt werden, daß der zur punktuellen Tiefenkorrosion führende Angriff verhindert wurde. Die flächenbezogene Belagszahldichte Z, die die Anzahl von punktuellen Stellen pro Zentimeter wiedergibt, nimmt deutlich bei Zusatz des Mangangehalts und Eingrenzung des Kupfergehalts ab. Selbst im "vorbewitterten", d. h. im gebeizten Zustand konnten keine örtlichen Angriffsstellen an den Zinkbändern und -tafeln visuell ermittelt werden. In the existing fine zinc alloy (I) Sheet metal showed a surface and local Corrosion attack. By withdrawing the invention Copper and addition of manganese could affect the corrosion behavior of the Fine zinc alloy (II) according to the invention is influenced in this way that the attack leading to selective deep corrosion was prevented. The area-related covering number density Z, the shows the number of punctiform places per centimeter, decreases significantly when adding the manganese content and limiting the Copper content. Even in the "pre-weathered", i.e. H. in the pickled Could not find any local points of attack at the state Zinc strips and tablets can be determined visually.

Neben dem visuellen Eindruck und der flächenbezogenen Belagszahldichte Z kann die flächenbezogene Massenänderung als Klassifizierung der Feinzinklegierungen berücksichtigt werden. Dazu wurden aus der bekannten Feinzinklegierung (I) und der erfindungsgemäßen Feinzinklegierung (II) bestehende 0,8 mm dicke Bleche gebeizt und anschließend 14 Tage dem Kondenswassertest gemäß DIN 50 017 (Konstantklima) unterzogen. Wie das in Fig. 1 dargestellte Säulendiagramm zeigt, beträgt der flächenbezogene Massenverlust w in mg/cm² bei der Feinzinklegierung (I) 1,2 mg/cm² und bei der Finzinklegierung (II) nach der Erfindung nur 0,31 mg/cm².In addition to the visual impression and the area-related covering number density Z, the area-related mass change can be taken into account as a classification of the fine zinc alloys. For this purpose, 0.8 mm thick sheets of the known fine zinc alloy (I) and the fine zinc alloy (II) according to the invention were pickled and then subjected to the condensation water test according to DIN 50 017 (constant climate) for 14 days. As the bar graph shown in Fig. 1 shows, the area-related mass loss w in mg / cm² is 1.2 mg / cm² for the fine zinc alloy (I) and only 0.31 mg / cm² for the fine zinc alloy (II) according to the invention.

Zur Simulierung von Kondenswasserbedingungen wurde als Korrosionsmedium ein mit Zinkhydroxid gesättigtes, destilliertes Wasser verwendet, wobei Natriumchlorid als Leitsalz zugegeben wurde. Folgende Prüfbedingungen wurden bei allen Proben zugrunde gelegt:To simulate condensed water conditions was used as Corrosion medium is a distilled, saturated with zinc hydroxide Water is used, with sodium chloride added as the conductive salt has been. The following test conditions were used for all samples placed:

Elektrolyt: Zn (OH)₂-gesättigte Lösung mit Na9l auf eine Leitfähigkeit von 500 µm/cm eingestellt, N₂-Spülung des Korrosionsmediums 30 min vor Versuchsbeginn eingeschaltet, Elektrolyttemperatur 40°C.Electrolyte: Zn (OH) ₂-saturated solution with Na9l on a Conductivity set to 500 µm / cm, N₂ flushing of the corrosion medium before 30 min Start of experiment switched on, electrolyte temperature 40 ° C.

Die Fig. 2 gibt die Summenstromdichte-Potential-Kurven der Feinzinklegierung (I) und der erfindungsgemäßen Feinzinklegierung (II) wieder. Fig. 2 is the sum of current density-potential curves of the fine zinc alloy (I) and the fine zinc alloy (II) according to the invention again.

Die anodischen Patentialverläufe der Feinzinklegierungen deuten aufgrund ihrer vergleichbaren Steigungen darauf hin, daß eine Hemmung der Metallauflösung in keinem Falle vorliegt. Der Umsatz der notwendigen kathodischen Teilreaktion, die in normalen wäßrigen Medien nach der Reaktion H₂ + ½ O₂ + 2e → 2(OH⁻) abläuft, kann als kathodischer Potentialverlauf legierungsabhängig aus den Kurven entnommen werden. Hierbei zeigt sich der schon unter Kondenswasserbedingungen ermittelte positive Einfluß des Manganzusatzes. Inwieweit die Reduktion des Sauerstoffes in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung verringert wird, zeigen die Werte der kathodischen Stromdichte (I), die bei einem Potential, welches um 50 mV negativer ist als das Ruhepotential, ermittelt wurden. Die Stromdichten lassen erkennen, daß die kathodische Teilreaktion der Feinzinklegierung (II) zu ca. 60% gegenüber der Feinzinklegierung (I) reduziert ist. Im Vergleich zur Feinzinklegierung (I) verläuft die kathodische Potentialkurve der erfindungsgemäßen Feinzinklegierung (II) flacher, was auf einer Hemmung der Sauerstoffreduktion zurückzuführen ist. Wird weniger Sauerstoff umgesetzt, dann geht immer weniger Metall in Lösung.The anodic patential courses of the fine zinc alloys indicate due to their comparable slopes that a There is no inhibition of metal dissolution. sales the necessary cathodic partial reaction that occurs in normal aqueous media after the reaction H₂ + ½ O₂ + 2e → 2 (OH⁻) expires, can act as a cathodic potential can be taken from the curves depending on the alloy. Here shows the one already determined under condensation conditions positive influence of the addition of manganese. To what extent the reduction of Oxygen depending on the alloy composition is reduced, show the values of the cathodic current density (I) which is at a potential which is 50 mV more negative than the resting potential were determined. Let the current densities recognize that the cathodic partial reaction of the fine zinc alloy (II) reduced to approx. 60% compared to the fine zinc alloy (I) is. In comparison to the fine zinc alloy (I) the cathodic potential curve of the invention Fine zinc alloy (II) flatter, which indicates an inhibition of the Oxygen reduction is attributable. Will be less oxygen implemented, then less and less metal goes into solution.

Claims

1. Bands and plates made of alloy zinc based on fine zinc of at least 99.99% zinc with additions of 0.05 to 0.2% by weight of titanium, copper and 0.005 to 0.05% by weight of aluminum, preferably for the building industry, characterized in that the copper content is 0.02 to 0.075% by weight and a manganese content of 0.075 to 0.75% by weight is provided.

2. Tapes and sheets according to claim 1 characterized by a copper content of 0.03 to 0.06% by weight.

3. Ribbons and sheets according to one of claims 1 and 2 characterized by a manganese content of 0.20 to 0.75 % By weight.