Vergleichsversuche mit Eisen- und Stahlwaren auf heissem und elektrolytischem Wege verzinkt. Vergleichsversuche mit Eisen- und Stahlwaren auf heissem und elektrolytischem Wege verzinkt. Gegenstand der Versuche bildeten: Eisen- und Stahlbleche, schmiedeeiserne Gas- und Wasserleitungsrohre, Eisen- und Stahldrähte, englischer, amerikanischer und österr.-ungar. Fabrikation in verzinktem Zustande. Die heissverzinkten Waren besten Materials sind mir aus den entsprechenden Ländern zugegangen, die elektrolytisch verzinkten beschaffte ich von der Firma Paul Kollerich & Söhne in Budapest, von den ungarischen Staatswerken in Zólyom Brezó und von der Drahtfabrik der Firma Joh. Pengg in Thörl (Steiermark). I. Mechanische Versuche. A. Dachbleche. 1. Biege- und Falzproben. Vorerst wurden die Ecken scharf umgebogen, an den Biegestellen mit dem Holzhammer flachgeklopft, hierauf wieder gerade gebogen, glattgeschlagen und genau an derselben Biegestelle in entgegengesetzter Richtung derselbe Vorgang befolgt. – Andere Blechstücke wurden erst einfach, dann doppelt gefalzt. 2. Verdrehungen. Bleche in schmale Streifen geschnitten, hierauf in enge Spiralen gedreht. 3. Dehnproben. Die Blechstreifen wurden durch mechanischen Zug langsam gedehnt, bis über 10 v. H. der ursprünglichen Länge. B. Schmiedeeiserne Rohre. 1. Biegeproben. ¼- bis 5/4zöllige Rohre an einem Ende in den Schraubstock geklemmt, der andere Rohrteil scharf um die Klemmbacke gebogen. 2. Schlagproben. Die Rohre wurden an den Schweissstellen mit dem Hammer so lange geschlagen, bis sie an diesen Stellen platzten. 3. Längsschnitte. Die Rohre wurden der Länge nach aufgesägt, um die innere Verzinkung blosszulegen. C. Eisen- und Stahldrähte. 1. Biegeproben. Die Drähte, sämtlich 2,5 mm stark, zur fest schliessenden Schlinge rasch und heftig gezogen, die Schlinge geöffnet und in umgekehrter Richtung wieder gezogen, wobei sorgfältig darauf gesehen wurde, dass der Schlingenbug der gleiche bleibt. – Andere Drahtmuster desselben Ringes um einen Draht von gleichem Durchmesser (2,5 mm) in enge Spiralen gewunden. 2. Verdrehungen, Die gespannten Drähte wurden um ihre Achse gedreht. 3. Dehnproben. Die Drähte wurden durch mechanischen Zug bis über 20 v. H. der ursprünglichen Länge gedehnt. Das Ergebnis der mechanischen Erprobung ist aus Tab. 1 zu ersehen. Bemerkung zu den mechanischen Versuchen. Nach jedem Versuche wurde die Probe kurze Zeit m eine Kupfersulfatlösung getaucht, mit Wasser abgespült und abgewischt, um durch die verkupferten Stellen genau die Grenze der Zinkabbröcklung feststellen zu können. Bei Rohren wurden Parallelversuche mit schwarzen und verzinkten Rohren gleicher Fabrikation vorgenommen. Hierbei ergab sich, dass die heissverzinkten Rohre – wahrscheinlich infolge rascher Abkühlung nach aufgenommener hoher Temperatur – eine Veränderung des Materials erfahren derart, dass die ursprünglich biegsamen, schmiedeeisernen Rohre gleich dem Gusseisen spröde und brüchig waren, weshalb sie in verzinktem Zustande weder die Biegeproben, noch die Schlagproben ausgehalten haben. – Die Kaltverzinkung hat hingegen die Biegsamkeit des Materials nicht beeinträchtigt. Die Rohrlängsschnitte legten bei den heissverzinkten Proben bedeutende Mängel der inneren Verzinkung bloss. Diese Mängel waren um so grösser, je geringer der innere Rohrdurchmesser war. Ausser Zinkklümpchen und Streifen wurde kein das Rohrinnere bedeckender Zinkbelag gefunden, während die kaltverzinkten Rohre durchweg auch im Innern tadellosen Zinkbelag aufwiesen. II. Chemische Versuche. Die Muster hierzu wurden bei Blechen ganzen Tafeln entnommen, bei Rohren in 15 cm Längen aus der Mitte langer Rohre geschnitten, bei Drähten aus Ringen genommen. Allgemeine Gesichtspunkte. Die Schnellrostversuche, in der bisher üblichen Weise durch Eintauchen der Proben in konzentrierte Kupfersulfatlösung sowie in normale Schwefelsäurelösung vorgenommen, geben durchweg ein falsches Bild von der Dauerhaftigkeit und Widerstandsfähigkeit verzinkter Waren atmosphärischen Einflüssen gegenüber. Sie zeigen nur, in welchem Masse diese Sulfatlösungen das Zink angreifen und auflösen; da diese Sulfate aber selbst in den geringsten Mengen in der Luft nicht vorkommen, geben sie auch kein analoges Bild dafür, wie atmosphärische Einflüsse sich auf das verzinkte Eisen korrodierend geltend machen. Tab. 1. Ergebnis der mechanischen Versuche. Warenbezeichnung Biege- und Falzproben Verdrehungen Dehnungen Schlagproben Längsschnitte AHeissverzinkteBleche Biegung gut, Rückbiegung:an den Biegestellen Zinkabgesprungen. EinfacherFalz gut, Doppeltfalz stellen-weise zinkfrei. Weist Abbröcke-lung auf. Zink abgesprun-gen. A 1Elektrolytischverzinkte Bleche Biegung und Rückbiegung,Einfach- und Doppelfalz,Zinkbelag fehlerfrei. Keine Abbröcke-lung Zink auch auf dengedehnten Stellenvorhanden. BHeissverzinkteRohre Halten Biegungen überhauptnicht aus. Siehe Bemer-kung. Bruchstellen wiebeim Gusseisen,Zink springt stel-lenweise ab ¼'' und ½'' in-nen stellenweisenicht verzinkt B 1Elektrolytischverzinkte Rohre Gebogene Stellen innen undaussen weisen intakten Zink-belag. Geht bei denSchweisstellen ingerader Linieauseinander, Zinkspringt nicht ab. GleichmässigerZinkbelag, im In-nern bei allen Ab-messungen. CHeissverzinkteDrähte, gewöhn-liches Verfahren Erste Schlingenbiegung gut,Biegung in die Gerade gut.Bei Rückbiegung teilweiseAbbröckelung, ebenso beiden Spiralen. Zinkabgebröckelt Kein Zink auf denDehnstellen Auf den flach-geschlagenenStellen kein Zink. C 1HeissverzinkteDrähte, Wisch-verfahren, eng-lische und ame-rikanische Biegung und Rückbiegungtadellos, Spiralen stellen-weise Zinkbelag abgesprun-gen. Zink stellenweiseblos abgebröckelt Auf den Dehn-stellen nurstellenweise Zink Auf den flach-geschlagenenStellen kein Zink C 2Elektrolytischverzinkte Drähte Biegung, Rückbiegung, so-wie Spiralwindungen tadel-los verzinkt. Zinkbelag tadel-los Zink auch über-all auf den Dehn-stellen Dünner Zink-belag auf denflachgeschlage-nen Stellen Ich war demnach bedacht, die Versuchsgegenstände solchen Einflüssen auszusetzen, wie sie tatsächlich in der Atmosphäre herrschen, natürlich unter Verstärkung resp. Verdichtung der darin vorkommenden, eigentlich korrodierenden Mittel, wie: grössere Temperaturschwankungen, hoher Prozentgehalt von Kohlensäure, schwefliger Säure und Feuchtigkeit. Die Anordnung für diese Expositionsversuche zeigt Fig. 1. Die Proben e hängen an dem Galgen C über der Wasserschale D. Beide stehen auf der geschliffenen Glasplatte B unter der Glocke A, die mit B luft- und wasserdicht verkittet ist. Das Ganze steht in dem Gefäss F mit Ablasshahn b. In die Glocke A wird nacheinander Kohlensäure und schweflige Säure durch den Hahn a hineingepumpt und nachdem der Hahn dann geschlossen, das Gefäss F abwechselnd mit warmem und kaltem Wasser (Eiswasser) gefüllt, so dass der Einfluss der Niederschläge und der Wärmeschwankungen in erhöhtem Masse auf die Versuchsgegenstände zur Geltung kommt. Die Wärmeschwankungen bewegten sich bei den Versuchen zwischen 6 und 45° C. und ergaben reichliche Niederschläge auf den Proben. Die Analyse der in der Glocke A eingeschlossenen Luft hat unter anderem bei meinen Versuchen ungefähr 12 v. H. schweflige Säure und 15 v. H. Kohlensäure aufgewiesen, während der Höchstgehalt der Luft an schwefliger Säure in der Nähe von Essen- und Lokomotivrauch 3 v. H. kaum erreicht und der Normalgehalt der Luft an Kohlensäure 0,03 v. H. ist. Textabbildung Bd. 320, S. 748 Fig. 1. Um auch den üblichen Tauchungen in konzentrierter Kupfersulfatlösung gerecht zu werden, nahm ich diese vor nicht nur an Proben, die zuvor den Expositionsversuchen unterzogen waren (exponierte Proben), sondern auch an frischen (nicht exponierten) Proben. Das Ergebnis der chemischen Versuche ist aus Tab. 2 zu ersehen. Tab. 2. Ergebnisse der chemischen Untersuchung. Warenbezeichnung Durchschnitt-licher Zink-niederschlaggr. Nichtexponierte Proben Exponierte Proben Tauchzeit inMinuten Bemerkungen Tauchzeit inMinuten Bemerkungen AHeissverzinkteBleche 120,20 f. d. qmeinfacheFläche 6 Nach der Tauchzeit stellen-weise noch metallischesZink und schwarzer Belag 3 Verhalten wie bei der er-sten Anmerkung, blos mitdem Unterschiede, dass dieschwarzen Belagstellenüberwiegen A 1Elektrolytischverzinkte Bleche 73,20 f. d. qmeinfacheFläche 4 Nach der Tauchzeit zusam-menhängende Zinkhaut, mitAusnahme der Kanten 2½ Verhalten wie bei der er-sten Anmerkung BHeissverzinkteRohre 112,60 f. d. qmFläche Aussenseite4,5–5,5Innenseite½–1½ Innere Tauchzeiten beziehensich blos auf Rohre von¾'' aufwärts, die mit ge-ringerem Durchmesser garkein Zink, Klümpchen, odernach einer halben Tauchungverschwunden Aussenseite2Innenseite0,0 An der Aussenseite nachder Tauchzeit noch Zinkund schwarzer Belag. –Innenseite ausser einzelnenZinkklümpchen keine Zink-spur B 1Elektrolytischverzinkte Rohre 73,50 f. d. qmFläche Aussenseite5Innenseite4 Nach der Tauchzeit stellen-weise noch Zink Aussenseite3¼Innenseite2¼ Verhalten wie bei der er-sten Anmerkung CHeissverzinkteDrähte, einfachesVerfahren 37,10 auf 1 kg 4 Nach der Tauchzeit an denTauchstellen teilweise nochZink 2 Verhalten wie bei der er-sten Anmerkung C 1HeissverzinkteDrähte, Wisch-verfahren 18,70 auf 1 kg 2¼ Nach der Tauchzeit an denTauchstellen teilweise nochZink endlos Gleich nach der ersten Tau-chung keine Zinkspur, aberauch keine Kupferhaut selbstnach der sechsten Tauchung C 2Elektrolytischverzinkte Drähte 12,57 auf 1 kg 2 Nach der Tauchzeit an denTauchstellen teilweise nochZink 1½ Verhalten wie bei der er-sten Anmerkung Besprechung der Ergebnisse. Während der Exposition zeigten die heissverzinkten Gegenstände in der Weise Veränderung, dass sie schwarzes Aussehen bekamen. – Die exponierten Gegenstände wurden drei Wochen lang im Fabrikshofe der Luft ausgesetzt: Bei den heiss verzinkten Proben A, B und C fanden an den Stellen, die nach dem Tauchen noch Zinkbelag aufwiesen, Zinkabbröcklungen statt, durch Rosten von innen nach aussen veranlasst. C 1 war schon nach vierzehn Tagen gänzlich verrostet, während die elektronisch verzinkten Proben A 1, B 1 und C 2 an den Stellen, wo keine Tauchung stattgefunden hatte, auch nach drei Wochen noch tadellosen Zinkbelag zeigten; dieses Verhalten bestätigt vollkommen die Richtigkeit meines Versuches. Interessant und lehrreich ist der Vergleich der mit en heiss verzinkten Drähten C 1 ausgeführten Tauchungen an frischen und solchen Proben, die zuvor exponiert waren. Die ersteren waren nach 2¼ Tauchungen infolge Lösung des Zinküberzuges grösstenteils mit einer Kupferhaut überzogen; bei den exponierten dagegen war das Zink völlig weggefressen, aber ein Rest von Blei und sonstigen Verunreinigungen verblieben, die vom Kupfersulfat nicht angegriffen wurden, an der Luft aber den darunter befindlichen Stahldraht in weiteren vierzehn Tagen vor Verrostung nicht schützen konnten! Die Lösung der Verzinkung nach 2¼ Tauchungen im frischem Zustande findet darin Erklärung, dass das Zink im Verein mit dem Blei und den sonstigen Verunreinigungen beim Tauchen in der Sulfatlösung eine elektrochemische Kette bildet, wodurch eben die Lösung des Ueberzuges bewerkstelligt wurde. Durch diesen typischen Versuch hat sich somit die Wertlosigkeit des Verfahrens, den ausreichenden Schutz gegen atmosphärische Einflüsse durch die übliche Tauchung nachzuweisen, klar herausgestellt. Zusammenfassung. Die Ueberlegenheit elektrolytisch verzinkter Eisen- und Stahlwaren den heiss verzinkten gegenüber, sowohl bezüglich des mechanischen Verhaltens als auch gegenüber der Einwirkung der Atmosphärilien wurde überzeugend nachgewiesen. 1. Während bei der Heissverzinkung infolge der unumgänglichen Unreinheit des Zinkes verhältnismässig grosse Zinkmengen verbraucht werden müssen, um Rostsicherheit zu verbürgen, genügt hierzu infolge seiner Reinheit ein viel geringerer Zinkniederschlag, elektrolytisch bewirkt. 2. Die grosse Zinkmenge und die Ungleichmässigkeit des Ueberzuges beim Heissverfahren beeinträchtigen das feste Haften, und da sowohl Bleche, als Rohre und Drähte beim Gebrauch mechanisch beansprucht werden, wobei der Zinküberzug leidet, so findet ein vorzeitiges Rosten der beanspruchten Stellen statt. In letzterer Zeit versuchte man diesem Mangel durch das sogen. Wischverfahren, besonders bei Drahtverzinkung zu begegnen. Man sparte dadurch an Zink und erzielte eine grössere Gleichmässigkeit und besseres Haften des Ueberzuges, wie es der Vergleich der Ergebnisse (Tab. 1) für die Proben C und C 1 zeigt, aber sehr auf Kosten der Rostsicherheit, wie die chemischen Versuche (Tab. 2) dargetan haben, wonach die von erstklassigen englischen und amerikanischen Firmen bezogenen Wischdrähte durchaus keinen Schutz gegen atmosphärische Einflüsse bieten. Darüber kann auch ihr schönes Aussehen nicht wegtäuschen, und es werden tatsächlich unter den Konsumenten Stimmen laut, die solche Drähte wegen des raschen Röstens ablehnen. 3. Infolge des Gebrauches von Salmiak und Chlorzink bei der Heissverzinkung korrodiert der Ueberzug nach mechanischer Verletzung und die eingeschlossenen Chlorsalze bewirken in solchen Fällen Rosten von innen nach aussen. Dieser Uebelstand bewirkt, wenn sonst die grossen Zinkmengen bei heisser Verzinkung, trotz der darin enthaltenen Unreinheiten, das darunter befindliche Eisen auch für längere Dauer vor Rost schützen würden, vor der Zeit ein Verrosten des Eisens oder Stahls, wiewohl die vorgeschriebene Tauchzeit und Zahl einwandfrei erreicht wird. Eigentümlich ist der Mangel einer einwandfreien Verzinkung des Rohrinnern gerade bei solchen Rohrabmessungen, die zumeist in Gebrauch kommen. Er ist sehr leicht damit zu erklären, dass die zähe, geschmolzene Zinkmasse das enge Rohrinnere nicht so rasch als notwendig ausfüllen kann; daher das Vorkommen bloss einzelner Streifen und erstarrter Klümpchen. Diese Rohre sind daher im Innern viel rostiger und müssen früher zugrunde gehen als Schwarzrohre, denen das Oxydul-Oxyd wenigstens für einige Zeit Schutz bietet. Alle diese Mängel kommen bei elektrolytischer Verzinkung in Wegfall, weshalb sie auch den Vorzug vor dem Heissverzinken verdient. Allerdings ist es auch hierbei nicht gleichgültig, aus welchen Bädern der Zinküberzug niedergeschlagen wurde. Ich habe elektrolytisch verzinkte Waren zur Untersuchung bekommen, die eine genügend starke Zinkschicht aufwiesen und dennoch sehr rasch rosteten, während ich seit Jahren exponierte elektrolytisch verzinkte Bleche, Rohre und Stacheldrähte besitze, in Grössen, wie solche auf den Markt gebracht werden, die sich noch heute als tadellos verzinkt erweisen. Eine sorgfältige Untersuchung des Zinkniederschlages verschaffte mir Aufklärung über das verschiedene Verhalten. Ich fand manchen Niederschlag nahezu chemisch rein; die mit ihm versehene Ware widerstand auch siegreich atmosphärischen Einflüssen. Manche Niederschläge hingegen enthielten Salze eingeschlossen, welche sich als unmittelbare Ursache des frühen Röstens erwiesen. Es wäre mir ein Leichtes, auf Grund der Befunde eine Reihe von Zinkelektrolyte zu bezeichnen, deren Zinksalz an solche Salze gebunden ist, oder welche Zusätze in Form von Leitsalzen enthalten, die rostsichere Niederschläge nahezu verhindern; allein es könnten – ohne meine Absicht – Besitzer solcher Verfahren meine Ausführungen als persönlichen Angriff ansehen, was ich sorgfältig vermeiden möchte. Da jedoch das kühle Verhalten der Grossindustrie elektrolytischen Verfahren gegenüber zumeist auf solche Kardinalfehler zurückzuführen ist, gebe ich den betreffenden Fachkollegen ernstlich zu bedenken, ob es nicht an der Zeit wäre, die Niederschläge aus ihren Elektrolyten daraufhin zu untersuchen und bei gleichem Befund in erster Linie diesem Mangel abzuhelfen. Sie würden damit der elektrochemischen Industrie und nicht in letzter Reihe sich selber einen grossen Dienst erweisen. Dr. Ignaz Szirmay.