Duplex-Beschichtung: Warum Feuerverzinken plus Beschichten länger hält

Feuerverzinkter Stahl gilt als robust und langlebig. Trotzdem wird er in vielen Projekten zusätzlich beschichtet. Das hat nicht nur optische Gründe. Die Kombination aus Zink und Beschichtung, das sogenannte Duplex-System, gehört zu den wirksamsten Methoden, Stahl über lange Zeiträume vor Korrosion zu schützen.

Allerdings ist eine Duplex-Beschichtung kein Selbstläufer. Zink ist ein anspruchsvoller Untergrund, und Fehler bei der Vorbereitung führen schnell zu großflächigen Abplatzungen. In diesem Beitrag erfahren Sie, warum doppelter Schutz länger hält, wie ein Duplex-System aufgebaut ist und worauf Planer, Stahlbauer und Bauherren achten sollten.

Was ist ein Duplex-System?

Ein Duplex-System besteht aus zwei Komponenten: einer Feuerverzinkung, bei der das Stahlbauteil in ein Bad aus geschmolzenem Zink getaucht wird, und einer anschließenden organischen Beschichtung. Die Anforderungen an die Feuerverzinkung regelt DIN EN ISO 1461. Für die Beschichtung gelten die Grundsätze von DIN EN ISO 12944, die auch Systeme für verzinkte Untergründe beschreibt.

Beim Feuerverzinken entsteht eine metallurgisch mit dem Stahl verbundene Zink-Eisen-Legierungsschicht, überzogen von einer Reinzinkschicht. Sie schützt den Stahl als Barriere und aktiv durch kathodische Wirkung. Die Beschichtung legt sich darüber und schützt nun ihrerseits das Zink vor Witterung und Abtrag.

Warum doppelter Schutz länger hält: Der Synergieeffekt

Der besondere Vorteil eines Duplex-Systems liegt in der gegenseitigen Ergänzung der beiden Schichten. Die Schutzdauer ist dabei typischerweise länger als die Summe der Schutzdauern beider Einzelsysteme. In der Fachliteratur wird dieser Effekt häufig mit einem Faktor zwischen etwa 1,2 und 2,5 beschrieben, abhängig von Umgebung und Systemaufbau.

Der Effekt erklärt sich so:

• Die Beschichtung schirmt das Zink von Feuchtigkeit, Schadstoffen und Salzen ab. Das Zink wird dadurch kaum noch verbraucht.
• Das Zink verhindert bei Beschädigungen der Beschichtung, dass sich Rost unter der Schicht ausbreitet. Die typische Unterrostung bleibt aus.
• Zinkkorrosionsprodukte, die an Fehlstellen entstehen, können kleine Poren und Verletzungen verschließen.
• Bei einer späteren Erneuerung muss meist nur die Beschichtung überarbeitet werden, während die Zinkschicht weitgehend erhalten bleibt.

Ein weiterer Vorteil zeigt sich bei mechanischer Belastung. Kratzer, Steinschlag oder Montageschäden, die bei einer reinen Beschichtung schnell zu Roststellen führen, bleiben bei einem Duplex-System oft lange unkritisch, weil das Zink darunter den Stahl weiter schützt. Gleichzeitig verhindert die Beschichtung, dass die Zinkschicht in aggressiver Atmosphäre schneller abgetragen wird, als es die geplante Nutzungsdauer erlaubt.

Damit eignet sich das Duplex-System besonders für Bauwerke, die lange halten sollen und bei denen Wartungsarbeiten aufwendig sind, etwa wegen Verkehr, Höhe oder schwerer Zugänglichkeit.

Die Vorbereitung entscheidet über den Erfolg

Die häufigste Schwachstelle von Duplex-Systemen liegt nicht im Material, sondern in der Vorbereitung der Zinkoberfläche. Frisch verzinkter Stahl ist glatt, kann Rückstände aus dem Verzinkungsprozess tragen und bildet bei Feuchtigkeit schnell Zinkkorrosionsprodukte. All das stört die Haftung der Beschichtung.

Typische Störfaktoren auf Zinkoberflächen

• Weißrost, der sich bei feuchter Lagerung auf frischem Zink bildet
• Fette, Öle oder Rückstände aus Fertigung und Transport
• Passivierungsschichten, die nach dem Verzinken aufgebracht wurden
• Zinkasche, Spritzer oder Verdickungen aus dem Verzinkungsprozess
• eine sehr glatte Oberfläche ohne ausreichende Verankerung für die Beschichtung

Bewährte Vorbereitungsverfahren

Für die Vorbereitung gibt es mehrere Wege, die in DIN EN ISO 12944-4 behandelt werden. Weit verbreitet ist das Sweepen, also ein leichtes Strahlen mit feinem, nichtmetallischem Strahlmittel bei reduziertem Druck. Es entfernt Verunreinigungen und schafft eine gleichmäßige, leicht aufgeraute Oberfläche, ohne die Zinkschicht wesentlich abzutragen. Alternativ kommen ammoniakalische Netzmittelwäschen oder Konversionsbehandlungen zum Einsatz.

Welches Verfahren sinnvoll ist, hängt vom Beschichtungssystem, der Beanspruchung und den Vorgaben des Herstellers ab. Wichtig ist eine enge Abstimmung zwischen Verzinkerei, Beschichter und Planer. Schon bei der Bestellung der Feuerverzinkung sollte bekannt sein, dass das Bauteil später beschichtet wird. Dann kann etwa auf eine Nachbehandlung verzichtet werden, die die Haftung verschlechtern würde. Eine fachgerechte Pinnan valmistelu ist bei Duplex-Systemen der wichtigste Qualitätsfaktor.

Der richtige Beschichtungsaufbau

Nicht jedes Beschichtungsmaterial eignet sich für Zink. Bestimmte Bindemittel können mit dem Zink reagieren und mit der Zeit verseifen, was zur Enthaftung führt. Bewährt haben sich unter anderem Systeme auf Basis von Epoxidharz und Polyurethan, die speziell für verzinkte Untergründe freigegeben sind.

Ein typischer Aufbau besteht aus einer haftvermittelnden Grundbeschichtung, gegebenenfalls einer Zwischenbeschichtung und einer witterungs- und UV-beständigen Deckbeschichtung. Die Gesamtschichtdicke richtet sich nach Korrosivitätskategorie und gewünschter Schutzdauer. Bei der Planung hilft eine fundierte Materiaalin valinta, die Untergrund, Belastung und Verarbeitungsbedingungen berücksichtigt.

Wann sich ein Duplex-System lohnt

Ein Duplex-System verursacht höhere Anfangskosten als eine reine Verzinkung oder eine reine Beschichtung. Ob sich das lohnt, zeigt der Blick auf die gesamte Nutzungsdauer. Häufig sinnvoll ist die Kombination in folgenden Situationen:

1. Bauwerke mit sehr langer geplanter Nutzungsdauer und hohen Kosten für spätere Instandsetzung
2. Stahlkonstruktionen in aggressiver Atmosphäre, etwa im Küstenbereich, in Industriegebieten oder im Spritzwasserbereich von Straßen
3. Verkehrsbauten wie Brücken, Lärmschutzwände, Schilderbrücken oder Geländer
4. Architektonisch sichtbare Bauteile, bei denen Farbe und gleichmäßiges Erscheinungsbild gefragt sind
5. Bauteile, die schwer zugänglich sind und möglichst selten gewartet werden sollen

Für Brücken und Ingenieurbauwerke im Zuständigkeitsbereich der öffentlichen Hand sind zusätzlich die Vorgaben der ZTV-ING Teil 4 und der TL/TP-KOR-Stahlbauten zu beachten. Mehr zu typischen Anforderungen finden Sie im Bereich Infrastruktur und Stahlbau.

Typische Fehler vermeiden

Die meisten Schäden an Duplex-Systemen lassen sich auf wenige Ursachen zurückführen: unzureichende Reinigung, nicht entfernter Weißrost, ungeeignete Beschichtungsstoffe oder zu lange Wartezeiten zwischen Vorbereitung und Beschichtung. Auch beschädigte Zinkschichten durch Transport und Montage müssen vor dem Beschichten fachgerecht ausgebessert werden.

Ein weiterer Stolperstein ist die Logistik. Werden verzinkte Teile wochenlang ungeschützt im Freien gelagert, bilden sich Zinkkorrosionsprodukte, die vor dem Beschichten aufwendig entfernt werden müssen. Kurze Wege zwischen Verzinkerei und Beschichtung, eine trockene Zwischenlagerung und ein abgestimmter Terminplan sparen hier Aufwand.

Ein klarer Ablaufplan, eine dokumentierte Eingangsprüfung der verzinkten Teile und Haftprüfungen an Musterflächen geben Sicherheit, bevor große Flächen beschichtet werden. Dazu gehören die Messung der Zinkschichtdicke, eine Sichtprüfung auf Verunreinigungen und Weißrost sowie die Kontrolle der vorbereiteten Oberfläche vor dem ersten Auftrag. Werden diese Prüfschritte protokolliert, lässt sich auch Jahre später nachvollziehen, unter welchen Bedingungen das System entstanden ist.

Fazit

Ein Duplex-System verbindet die Stärken von Feuerverzinkung und Beschichtung und erreicht dadurch typischerweise eine deutlich längere Schutzdauer als jedes Verfahren für sich. Entscheidend sind eine sorgfältige Vorbereitung der Zinkoberfläche, ein für Zink geeigneter Beschichtungsaufbau und eine gute Abstimmung zwischen Verzinkerei und Beschichter. Wer das beachtet, erhält einen besonders langlebigen und wartungsarmen Korrosionsschutz.

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