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5 Beschichtungen auf MetallenMetalle kommen in der Natur nur selten rein vor, in der Regel sind die zur Gewinnung der Metalle abgebauten Erze Verbindungen verschiedener Metalle mit Anteilen von Nichtmetallen.Einteilung der Metalle, die üblicherweise beschichtet werden:

Metalle

Eisenmetalle NichteisenmetalleGusseisen

StahlZink

AluminiumKupfer

Vielfach werden die Metalle als Legierungen verwendet. Das sind Metalle, die Beimen-gungen von anderen Metallen oder Nichtmetallen enthalten. So ist z. B. Messing eine Legierung aus Kupfer und Zink. Metalle neigen mehr oder weniger stark zur Korrosion. Die DIN 50 900-1 Korrosion der Metalle, Begriffe sagt:„Die Korrosion ist die Reaktion eines metallischen Werkstoffes mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines metallischen Bauteils oder eines ganzen Systems führen kann.“ Metalle reagieren bei der Korrosion mit Wasser (Sauerstoff und Wasserstoff) und den Produkten der Umweltverschmutzung und anderen Schadstoffen mit schwefeligen, stick-stoffhaltigen und salzsäurehaltigen Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen. Edle Metalle, z. B. Gold und Platin, sind korrosionsbeständig, andere Metalle, wie z. B. Baustahl, korrodieren und sind ohne Beschichtung auf Dauer nicht wetterbeständig.

5.1 Eisen und StahlDer Rohstoff Eisenerz wird in Hochöfen geschmolzen. Durch Reduzierung des Sauerstoff- und des Kohlendioxidanteils entstehen Gusseisen und Stahl. Gusseisen wird heute nur für Sonderzwecke eingesetzt, in der Regel wird der schmiedbare Stahl verwendet. Baustahl rostet und muss deshalb in den meisten Fällen beschichtet werden. Es gibt aber viele Edelstahlsorten, die korrosionsbeständig sind und nicht beschichtet werden müssen.

Problematisch für die Haltbarkeit der Beschichtung auf Eisen und Stahl sind Walzhaut, Zunder, Rost, Öle, Fette, Verschmutzungen und ungeeignete Altbeschichtungen.

DIN 50900-1 Korrosion der Metalle, Begriffehttp://www.stahl-info.de

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Aufträge1. Ein neues, bislang noch nicht beschichtetes Balkongeländer aus Stahl soll beschich-

tet werden. Planen Sie die erforderlichen Vor- und Beschichtungsarbeiten. Erstellen Sie eine Material- und Werkzeugliste. Erstellen Sie eine Checkliste für die erforderlichen Untergrundprüfungen. Welche Normen sind zu beachten? Wie ist das Geländer aufzumessen? Kalkulieren Sie diese Leistung.2. Ein weiß beschichteter Heizkörper zeigt nach DIN EN ISO 4628-2 den Blasengrad

m2/g2, entsprechend der DIN EN ISO 4628-3 den Rostgrad Ri 1 und den Gt-Wert 2 nach DIN ISO EN 2409. Planen Sie die für diese Beschichtung erforderlichen Arbeiten.

3. Eine bislang nur grundierte Stahlkonstruktion einer Garageneinfahrt soll beschichtet werden.

Welche Untergrundprüfungen müssen Sie durchführen? Planen Sie die erforderlichen Vor- und Beschichtungsarbeiten. Wie sind die Malerarbeiten an dieser Konstruktion abzurechnen?4. Eine Stahlbrücke soll nach 22 Jahren neu beschichtet werden. Die Brücke steht in

ländlicher Gegend. Im Leistungsverzeichnis wird der Zustand der Brücke mit dem Rostgrad Ri 3 gekennzeichnet. Gefordert wird der Normreinheitsgrad Sa 21/2 undeine in vier Arbeitsgängen aufzubringende Epoxidharzbeschichtung.

Beschreiben Sie den Zustand der Brücke. Stellen Sie die Maschinen, Geräte und Werkzeuge zusammen, die Sie zur Erfüllung

dieses Kundenauftrags benötigen. Eine Angabe im Leistungsverzeichnis ist problematisch, wenn die Beschichtung dau-

erhaft auch ästhetische Ansprüche erfüllen soll. Welche Änderung empfehlen Sie? Welche Unterschiede würden sich bei der Arbeitsausführung ergeben, wenn der

Normreinheitsgrad PSa 21/2 gefordert wäre? Stellen Sie die Werkstoffe zusammen, die Sie zur Ermittlung der Bindemittelbasis der Altbeschichtung brauchen würden.

Erstellen Sie eine Gefährdungsanalyse für diesen Auftrag. Berücksichtigen Sie dabei, dass auch ein bis zu 24 Meter hohes Gerüst benötigt wird.

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5.1.1 Walzhaut und ZunderWalzhaut und Zunder sind einander sehr ähnliche, bläulich aussehende, sauerstoffreiche Schichten auf Stahl.

Bezeichnungen EntstehungWalzhaut

Walzhaut bildet sich bei dickwandigen Stahlteilen durch die schnelle Sauer-stoffaufnahme des rot glühenden Stahls.Die Walzhaut ist hier bläulich sichtbar, an den durch mechanische Einwir-kungen gebildeten Beschädigungen hat sich Rost gebildet.

ZunderDer Zunder bildet sich durch die schnelle Sauerstoffaufnahme beim Schweißen des Stahls.

Walzhaut und Zunder platzen nach einiger Zeit ab und müssen deshalb vor der Beschichtung entfernt werden. Dies ist bei großen Flächen im Handwerk nur durch Abstrahlen oder Flammstrahlen möglich. Nur auf kleineren Flächen können Walzhaut und Zunder mit dem Winkelschleifer entfernt werden.

5.1.2 KorrosionStahl bindet bei der Korrosion Wasserstoff und Sauerstoff (Wasser) chemisch1). Das Korrosionsprodukt wird als Rost bezeichnet. Saure Stoffe fördern die Rostbildung. Rost ist keine einheitlich homogene Schicht, sondern setzt sich aus zahlreichen chemischen Verbindungen zusammen. Rost kommt in sehr unterschiedlichen Formen vor. Die folgenden Bezeichnungen für die verschiedenen Rostformen sind der DIN 50 900 Korrosion der Metalle, Begriffe, z. T. aber auch dem Sprachgebrauch entnommen.

1) siehe C 1.20 Korrosion Seite 111 Band 1DIN 50900 Korrosion der Metalle, Begriffe

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Übersicht über die Rostbezeichnungen

Flugrosterste Rostbildung auf Stahl

Flächenrostfortgeschrittene Rostbildung auf Stahl

SpaltkorrisionKorrosion an den Verbindungsstellen

SpaltkorrisionKorrosion an den Verbindungsstellen

UnterrostungRost unter einer Beschichtung

ÜberrostungRost wandert durch die Beschichtung

Fadenrostfadenförmige Rostbildung

DurchrostungDurchrostung von Beschichtungen

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DurchrostungDurchrostung von Stahlfl ächen

Kontaktkorrosion

PorenrostRost in den Poren der Beschichtungen

Rostpustelnpunktförmige Ausbreitung von Rost

Plattenrostplattenförmige sich lösende, feste Rostschicht

Rostbildung durch mechanische Beschädigung

Rostbildung unter der Befestigung Fremdrostrostende Eisenpartikel an einer Oberfl äche

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5.1.3 RostgradeNach DIN EN ISO 12944 Korrosionsschutz von Bauteilen durch Beschichtungen und Überzüge werden unbeschichtete Stahlfl ächen entsprechend ihrem Zustand durch die Rostgrade A, B, C oder D beschrieben.

Beschreibung der Rostgrade für unbeschichtete Stahlfl ächen nach EN ISO 12944:Rostgrade Beschreibung der Oberfl ächen

A Die Stahloberfl äche ist mit fest haftendem Zunder und/oder fest haftender Walz-haut bedeckt und frei von Rost.

B An der Stahloberfl äche beginnen Zunder und Walzhaut abzublättern; beginnender Rostangriff.

C Zunder bzw. die Walzhaut sind von der Stahloberfl äche weggerostet oder lassen sich abschaben. Die Oberfl äche weist nur wenig Rostnarben auf.

D Zunder und Walzhaut sind von der Stahloberfl äche weggerostet. Die Oberfl äche weist zahlreiche Rostnarben auf.

Die Rostgrade für beschichtete Stahlfl ächen werden nach der DIN EN ISO 4628 Beschichtungsstoffe – Beurteilung der Beschichtungsschäden – Bewertung der Menge und der Größe von Schäden und der Intensität von gleichmäßigen Veränderungen im Aussehen – Teil 3 Bewertung des Rostgrades anhand der dort abgebildeten Vergleichsfotos ermittelt. Wichtig ist dabei der Anteil der vom Rost durchbrochenen Fläche der Beschichtung.

Beschreibung der Rostgrade für beschichtete Stahlfl ächen nach DIN EN ISO 4628-3Rostgrade Rost bedeckte Fläche etwa

Ri 0 0 %Ri 1 0,05 %Ri 2 0,5 %Ri 3 1 %Ri 4 8 %Ri 5 40–50 %

DIN EN ISO 12944 Korrosionsschutz von Bauteilen durch Beschichtungen und Überzüge

DIN EN ISO 4628-2 Beschichtungsstoffe – Beurteilung der Beschichtungsschäden – Bewertung der Menge und der Größe von Schäden und der Intensität von gleichmäßigen Veränderungen im Aussehen – Teil 3 Bewertung des Blasengrades

DIN EN ISO 4628-3 Beschichtungsstoffe – Beurteilung der Beschichtungsschäden – Bewertung der Menge und der Größe von Schäden und der Intensität von gleichmäßigen Veränderungen im Aussehen – Teil 3 Bewertung des Rostgrades

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5.1.4 Oberfl ächenvorbereitungsgradeDie Beschichtungen sollen die Korrosion des Stahls verhindern, haften aber nur, wenn Walzhaut, Zunder, Rost, Verschmutzungen und ungeeignete Beschichtungen vor der Beschichtung sorgfältig entfernt werden. Vor der Beschichtung muss der Untergrund gründlich geprüft werden. Vorhandene Altbeschichtungen müssen gut haften (Gt-Wert < 2), frei von Mängeln, wie z. B. Blasen, und für die neue Beschichtung geeignet sein. Die DIN EN ISO 4628 Beschichtungsstoffe – Beurteilung der Beschichtungsschäden – Bewertung der Menge und der Größe von Schäden und der Intensität von gleichmäßigen Veränderungen im Aussehen – Teil 2 Bewertung des Blasengrades enthält Vergleichsfotos, anhand derer man den Blasengrad bei vorhandenen Beschichtungen feststellen kann. Diese Fotos sind mit den Buchstaben m (für die Menge der Blasen) und einer Zahl 0–5 und dem Buchstaben g (für die Größe der Blasen) und einer Zahl 0–5 gekennzeichnet. Der Wert m1/g1 zeigt an, dass eine geringe Menge sehr kleiner Blasen vorhanden ist. Beim Wert m5/g5 sind viele große Blasen vorhanden. Der Wert m0 zeigt an, dass keine Blasen vorhanden sind. Beschichtungen mit Blasen stellen keinen brauchbaren Beschichtungsuntergrund dar und müssen deshalb immer entfernt werden. Untergrundprüfungen

Prüfung auf Prüfmethode Erkennung MaßnahmenZunder und Walzhaut

optisch,ggf. durch Aufstrei-chen von Kupfersulfat

bläuliche bis anthrazite Farbe,die mit Kupfersulfat behandel-te Fläche wird kupferfarben, wenn keine Walzhaut bzw. kein Zunder vorhanden ist

Walzhaut und Zun-der müssen vollstän-dig entfernt werden

Rost optisch Augenschein,ggf. Vergleich mit den Fotos der DIN 55828 oder der DINEN ISO 4628-3

Rost muss gründlich entfernt werden

Verunreini-gungen, Fette und Öle

optisch Augenschein Verunreinigungen, Fette und Ölemüssen gründlich entfernt werden

vorhandeneBeschich-tungen

Kratzprobe,Gitterschnittprüfungnach DIN EN ISO 2409

Abbeizversuch mit Abbeizlaugeoptisch auf vorhan-dene Blasen

die ungeeigneten Beschich-tungen splittern ab

lösemittelempfi ndliche Beschichtungen lösen sich anAlkydharzlackfarben werden verseift und so wasserlöslichAugenschein

ungeeignete Be-schichtungen müs-sen entfernt werden

Beschichtungen mit Blasen müssen ent-fernt werden

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Fette und Öle, Filzstiftspuren usw. lassen sich mit organischen Lösemitteln und Laugen, z. T. auch mit starken Haushaltsreinigern und heißem Wasser entfernen. Für größere Flächen empfi ehlt sich der Einsatz von Hochdruckreinigern.Der Maler und Lackierer hat bei seinen Untergrundprüfungen Bedenken insbesondere geltend zu machen bei

grober Verschmutzung der Oberfl äche,nicht ausreichender Haftung vorhandener Beschichtungen und Überzüge,nicht ausreichender Durchhärtung vorhandener Beschichtungen,Rissen, Blasen u. Ä. in vorhandenen Beschichtungen oder Überzügen,ungeeigneten Witterungsbedingungen.

Rost wird im Maler- und Lackiererhandwerk meist mit Drahtbürste (auch maschinell) und Trockenschleifpapier entfernt. Der damit erreichbare Reinigungsgrad ist aber für lange Zeit schützende Beschichtungen oft nicht ausreichend. Auf kleineren Flächen können Rundschleifmaschinen und Winkelschleifer gute Ergebnisse liefern. Größere Flächen soll-ten im Strahlverfahren von Walzhaut, Zunder, Rost und nicht tragfähigen Altbe schich-tungen befreit werden. Die DIN EN ISO 12944 sieht für die Reinigung des Stahls entsprechend der unterschied-lichen Arbeitsverfahren Oberfl ächenvorbereitungsgrade vor.

Oberfl ächenvorbereitungsgrade nach DIN EN ISO 12944 Arbeitsverfahren Reinheitsgrade MerkmaleAbstrahlen von beschichtetemund unbeschich-tetem Stahl

Sa 1 lose Walzhaut, loser Zunder, loser Rost und die Beschichtungen sind entfernt

Sa 2 Walzhaut, Zunder, Rost und Beschichtungen sind nahezu entferntSa 2 1/2 auf der Stahloberfl äche sind nur noch leichte Schattierungen sichtbarSa 3 Walzhaut, Zunder, Rost und Beschichtungen sind ohne Rückstände

entfernt wordenPSa 2 schadensfreie und gut haftende Beschichtungen verbleiben und werden

gereinigt, falls es zur Verbesserung der Haftung erforderlich ist, werden sie leicht überstrahlt, auf den übrigen Flächen sind Walzhaut, Zunder und Rost nahezu entfernt

PSa 2 1/2 schadensfreie und gut haftende Beschichtungen verbleiben und werden gereinigt, falls es zur Verbesserung der Haftung erforderlich ist, werden sie leicht überstrahlt, auf den übrigen Flächen sind Walzhaut, Zunder und Rost so weit entfernt, dass nur noch leichte Schattierungen sichtbar sind

DIN EN ISO 2409 GitterschnittprüfungenDIN EN ISO 12944 Korrosionsschutz von Bauteilen durch Beschichtungen und

ÜberzügeDIN 18364 VOB Teil C Korrosionsschutzarbeiten an StahlbautenDIN EN ISO 4628-2 Beschichtungsstoffe – Beurteilung der Beschichtungsschäden

– Bewertung der Menge und der Größe von Schäden und der Intensität von gleichmäßigen Veränderungen im Aussehen – Teil 3 Bewertung des Blasengrades

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Arbeitsverfahren Reinheitsgrade MerkmaleHandentrostung oder maschinelle Entrostung

St 2 lose Walzhaut, loser Zunder sind entfernt, Rost ist so weit entfernt, dass die Stahloberfl äche einen schwachen, vom Metall herrührenden Glanz aufweist

St 3 lose Walzhaut, loser Zunder sind entfernt, Rost ist so weit entfernt, dass die Stahloberfl äche einen deutlichen, vom Metall herrührenden Glanz aufweist (erfordert in der Regel maschinelle Bearbeitung), das Entfernen fest haftender Beschichtungen ist ggf. zusätzlich zu vereinbaren

PSt 2 fest haftende Beschichtungen verbleiben, werden gereinigt und falls erfor-derlich durch leichtes Überschleifen angeraut, lose Walzhaut, loser Zunder sind entfernt, Rost ist soweit entfernt, dass die Stahloberfl äche einen schwachen, vom Metall herrührenden Glanz aufweist

PSt 3 fest haftende Beschichtungen verbleiben, werden gereinigt und falls erfor-derlich durch leichtes Überschleifen angerauht, lose Walzhaut, loser Zun-der sind entfernt, Rost ist so weit entfernt, dass die Stahloberfl äche einen deutlichen, vom Metall herrührenden Glanz aufweist

maschinellesSchleifen

PMa fest haftende Beschichtungen verbleiben, werden gereinigt und falls erfor-derlich durch leichtes Überschleifen angeraut, lose Walzhaut, loser Zunder sind entfernt, Rost ist so weit entfernt, dass die Stahloberfl äche einen schwachen, vom Metall herrührenden Glanz aufweist

Flammstrahlen Fl Beschichtungen, Zunder, Walzhaut und Rost sind so weit entfernt, dass nur noch leichte Schattierungen sichtbar sind

Beizen mit Säuren(chem. Ent rostung in der Industrie)

Be Beschichtungen, Walzhaut, Zunder und Rost sind vollständig entfernt

5.1.5 PhosphatierungStahlbleche werden zum Korrosionsschutz im Anschluss an die Herstellung im Werk zunehmend phosphatiert. Die Eisenphosphatierung ist industriell im Spritz- und Tauch-verfahren anwendbar.

Bei der Phosphatierung wird das Stahlblech mit einer Lösung aus Phosphorsäure und speziellen Zusatzstoffen behandelt. Dabei bilden sich auf der Stahloberfl äche Eisen-phospate. Diese nur wenige µm dicke Schicht schützt vor Korrosion und bildet einen hervorragenden Untergrund für die folgende Beschichtung.

Die Phosphatierung ist bei den Stahlblechen für die Fahrzeugfertigung Standard geworden.