Roesten is een oppervlakteproces en is voor staal volledig natuurlijk. Het is een chemisch proces dat onder de term corrosie valt en in dit geval reageert zuurstof in aanwezigheid van water met het ijzer waardoor het typische bruine roestlaagje gevormd wordt (ijzeroxide).

Roest is een poreus materiaal waardoor water steeds er doorheen kan migreren tot het onderliggende staal zodat het proces continu blijft plaatsvinden. Uiteindelijk zal het volledige staal wegroesten als het niet correct behandelt wordt. Dit kan men doen door het staal te metalliseren of verzinken.

Typisch uitzicht verzinkt object

Verzinken is een proces waarbij een zinklaagje aangebracht wordt op het staal om dit van zuurstof te beschermen. In eerste instantie wordt het staal volledig met zink verhuld zodat zuurstof helemaal niet kan reageren met het ijzer. Ook het zink reageert met zuurstof, maar het vormt een typisch kenmerkende patinalaag die het zink volledig van het zuurstof zal afschermen zodat het corrosieproces stilvalt. Mocht er echter een beschadiging aan de laag optreden zodat het ijzer bloot komt te liggen, dan zal het zink zich ‘opofferen’ in het corrosieproces. Omdat het zink zwakker is (een lager potentiaal) dan het ijzer zal het als eerste beginnen corroderen en een nieuwe patinalaag vormen.

Voordat men kan verzinken moet het staal eerst ontvet worden en daarna gebeitst in zoutzuur om eventueel roest te verwijderen. Het roest en ijzeroxide dat in dit zoutzuur oplost werkt tegelijk als bescherming van het staal zelf tegen het zoutzuur. Hierna wordt het staal in een nieuw bad ondergedompeld met ‘flux’. Dit vloeimiddel verwijdert de laatste restjes ijzeroxide en vormt tegelijkertijd een hechtingslaag die het zink beter doet hechten aan het staal. Tenslotte gebeurt het definitieve verzinken in een zinkbad met een temperatuur van ±450°C. Deze temperatuur zorgt ervoor dat het zink een oppervlakkige legering vormt met het staal.

Afhankelijk van de tijd dat het staal in het bad blijft wordt de legeringslaag steeds dikker met steeds minder ijzer naar de buitenzijde toe. De laatste stap van het verzinken is het ophalen van het staal uit het bad. Tijdens het optrekken wordt de legeringslaag afgedekt met een laatste laagje puur zink. Afhankelijk van de snelheid van het optrekken uit het bad is de zinklaag dikker of dunner. Na afkoelen krijgt het voorwerp de typische blauw-zilver vormige tekening.

Zinkbad

Bij thermisch verzinken zijn er enkele punten waar men aandacht voor moet hebben. Gezien het zinkbad op hoge temperatuur is, mogen de voorwerpen die ondergedompeld worden geen afgesloten ruimtes bevatten. Door de temperatuurstijging gaat de lucht in de afgesloten ruimte sterk uitzetten en ontzettend veel druk uitoefenen waardoor het voorwerp kan exploderen. Voor men dus start met het proces moet men zeker zijn dat er overal ontluchtingsgaten voorzien zijn. Dezelfde gaten moeten op de juiste positie voorzien zijn. Bij het ophalen van het voorwerp uit het bad kan zo het overtollige zink vrij wegvloeien en niet in hoeken, kuilen of dergelijke achter blijven. Indien men gelaste voorwerpen in het zinkbad dompelt, kan het zijn dat de wijze van het lassen voor interne spanningen in het voorwerp gaat zorgen. Daardoor kan het stuk onregelmatig krom trekken, buigen of zelfs golven.

Galvaniseren is een chemisch proces dat gebeurt onder invloed van een stroombron. Sterk vereenvoudigd kan men stellen dat men start met een bak water. Hierin lost men een zout op (zinkchloride) dat uiteenvalt in ionen (geladen bouwstenen, negatief en positief), de zoutoplossing zorgt ervoor dat er stroom doorheen het water kan vloeien. Hierna brengt men twee polen in de bak, de ene is het te galvaniseren voorwerp zelf (uiteraard volledig ondergedompeld in de bak), de andere pool is slechts ter geleiding.

Chemisch proces in beeld

Hierna wordt er stroom over de twee polen gestuurd. De vrije elektronen zullen doorheen de waterbak van de ene pool naar de andere pool vloeien om de elektrische kring te vervolledigen. Bij overgang naar het te galvaniseren project zullen regelmatig elektronen reageren met de zink-ionen die rond het voorwerp hangen en neerslaan op het voorwerp als zink. Hoe langer men de stroom door de polen laat vloeien, hoe meer zink zich zal afzetten op het voorwerp (totdat alle zink-ionen eventueel uit het bad zijn verdwenen natuurlijk).

Dit hele proces heet elektrolytisch verzinken. Ook vernikkelen en verchromen gebeuren op dezelfde manier.
Voor galvaniseren tellen dezelfde voorbereidende processen als bij thermisch verzinken, ontvetten, verwijderen van roest en voorzien van een extra laag voor betere hechting.

Metalliseren is ook een vorm van thermisch verzinken, maar dit met een spuitpistool. Via het pistool wordt een zinkdraad of zinkpoeder aangeleverd dat met een vlam verhit wordt. Het vloeibare zink wordt onder perslucht op het te verzinken object gespoten. Dit object is eerst volledig ontvet en blank gestraald zodat het zink een goed hechtende laag kan vormen die tegelijkertijd een perfecte ondergrond vormt voor een laklaag of coating.

Metallisatiepistool

Eerst moet opgemerkt worden dat men zeer vaak spreekt over 'galvaniseren van staal' maar men bedoelt eigenlijk thermisch verzinken in een zinkbad ('galva bad').

Metalliseren en thermisch verzinken zijn dus twee methodes om het staal af te schermen van de buitenlucht met een fysische beschermlaag van zink. Tot zover de gelijkenis. Bij het metalliseren gaat het om een mechanische binding tussen het zink en het te beschermen oppervlak. Om de binding zo sterk mogelijk te maken is voorbereiding van het oppervlak cruciaal.

Thermisch verzinken gaat over het volledig onderdompelen van het materiaal in een bad van gesmolten zink. In tegenstelling tot metalliseren gaat het zink op atomair niveau een chemische verbinding vormen met het oppervlak. Plaatselijk ontstaat een dunne legering waarbij zink en staal in elkaar overvloeien en de hechting dus veel sterker maken dan bij metalliseren. De hechting is tot 2 keer sterker dan bij metalliseren.

Gemetalliseerd staal

Thermisch verzinkt staal kan 50 tot 75 jaar roestbestendig blijven zonder enig onderhoud. Gemetalliseerd staal kan na 17 tot 22 jaar een eerste onderhoud vergen. Dit is mogelijk gewoon een visuele controle of het stuk nog steeds roestvrij is, of eventueel plaatselijke lichte roestplekken wat bij te werken om langdurige bescherming aan te houden.

Hoewel galvaniseren/thermisch verzinken de betere oplossing lijkt zijn er soms beperkingen. Stukken die te groot zijn voor het zinkbad, stukken die te complex zijn waardoor het zink niet overal kan in- of wegvloeien, stukken die door te hoge temperatuur zullen krom trekken. Meestal zijn het designstukken die beter gemetalliseerd worden: leuningen, trappen, buitenmeubels (stoelen en tafels),...