Galvalume-Stahlspule: Leitfaden für Haltbarkeit und Leistung

Galvalume-Stahlspulen, 1972 von Bethlehem Steel entwickelt, kombinieren die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium mit dem Opferschutz von Zink und bieten eine etwa zwei- bis viermal längere Lebensdauer als herkömmlicher verzinkter Stahl. Aufgrund seiner Haltbarkeit eignet es sich hervorragend für Dächer, Fassadenverkleidungen und verschiedene Bauanwendungen.

Dieses vielseitige Material ist im Baugewerbe, in der Fertigung, bei Architekturprojekten, bei Automobilteilen, landwirtschaftlichen Geräten und HVAC-Systemen von entscheidender Bedeutung und bietet einen verbesserten Schutz vor Witterungseinflüssen und Korrosion. 

Zusammensetzung und Eigenschaften von Galvalume-Stahlspulen

Das Stahlsubstrat ist mit einer Schutzlegierung beschichtet, die hauptsächlich aus 55 % Aluminium, 43.4 % Zink und 1.6 % Silizium besteht. Diese Beschichtungslegierung ist entscheidend für die Korrosionsbeständigkeit der Galvalume-Stahlspulen.

Tabelle der Beschichtungszusammensetzung:

Auch die Mikrostruktur der Beschichtung spielt eine wesentliche Rolle für die Leistung von Galvalume-Stahlspulen, insbesondere wenn es um den Schutz geht. Das Aluminium bildet eine Barriere gegen Korrosion, während Zink den Stahl dort, wo er freiliegt, beispielsweise an Schnittkanten, aktiv schützt. Silizium erhöht die Haltbarkeit der Beschichtung und ermöglicht es dem Produkt, rauen Umgebungen standzuhalten.

Zu den Eigenschaften, die diese Legierung verleiht, gehören hohe Korrosionsbeständigkeit, das verzinktem Stahl in Bezug auf die Dicke überlegen ist. Darüber hinaus bietet es ein hervorragendes Wärmereflexionsvermögen und hält hohen Temperaturen ohne Verfärbung stand. 

Beschichtungsmikrostruktur (Korrosionsbeständigkeitsprinzip)

Die 55 %ige Al-Zn-Beschichtung auf Galvalume-Stahl weist eine Mikrostruktur auf, die aus zwei Hauptphasen besteht: einer aluminiumreichen dendritischen Phase und einem zinkreichen interdendritischen Bereich. Während der Erstarrung bildet sich zunächst die dendritische Phase, gefolgt von den interdendritischen Bereichen mit zunehmender Zinkkonzentration. Der spezifische Ursprung dieser Phasen hängt mit dem Aluminium-Zink-Phasendiagramm zusammen. 

Darüber hinaus enthält die Mikrostruktur kleine Siliziumnadeln und eine intermetallische Schicht an der Grenzfläche zum Stahl. Die einzigartige Mikrostruktur mit einem Netzwerk zinkreicher Bereiche ist entscheidend für die Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung, die durch ein Labyrinth dieser Bereiche, das beim Abkühlen nach dem Schmelztauchprozess entsteht, verstärkt wird.

Quelle: https://www.galvinfo.com/wp-content/uploads/sites/8/2017/05/GalvInfoNote_1_4.pdf

Lebenserwartung von Galvalume

Galvalume-Stahlspulen sind korrosions- und rostbeständig, was bedeutet, dass sie auch in rauen Umgebungen mehrere Jahrzehnte halten können. Untersuchungen zufolge hat Galvalume seine herausragende Leistung in Nordamerika bewiesen, das extremen Bedingungen wie Winter und saurem Regen ausgesetzt ist.

Die Außenbewitterungstests an tatsächlichen Gebäudeinstallationen beweisen, dass Galvalume-Stahlbleche und -coils widerstandsfähiger sind und eine bessere Korrosionsbeständigkeit aufweisen als verzinkte Bleche mit der gleichen Beschichtungsdicke unter den gleichen rauen Bedingungen. Die Lebensdauer des Stahls kann ohne regelmäßige Wartung durchschnittlich bis zu 35 Jahre betragen.

Quelle: https://sadofascoprod.blob.core.windows.net/media/clhmvpyk/amd-0621-galvalume-brochure-update-en.pdf

Der Test ergab auch, dass die Lebensdauer von Galvalume sowohl in ländlichen als auch in industriellen Umgebungen 40 bis 60 Jahre erreichen kann. Die Studie besteht aus atmosphärischen Tests, bei denen Forscher flache Couponproben über einen Zeitraum von 17 Jahren in Kanada und über 36 Jahre in den Vereinigten Staaten verwendeten.

Die tatsächliche Lebensdauer kann jedoch aufgrund mehrerer Faktoren erheblich variieren:

Umweltbedingungen:
– Die Einwirkung rauer Wetterbedingungen wie hohe Luftfeuchtigkeit, Salznebel in Küstengebieten, industrielle Schadstoffe und extreme Temperaturen können die Langlebigkeit von Galvalume-Stahl beeinträchtigen.

Beschichtungsdicke:
– Die Dicke der Al-Zn-Beschichtung hat direkten Einfluss auf die Haltbarkeit des Stahlcoils. Eine dickere Beschichtung führt typischerweise zu einer längeren Lebensdauer.

Qualität der Installation:
– Die ordnungsgemäße Installation und Wartung ist entscheidend für die Maximierung der Lebensdauer von Galvalume-Stahlkonstruktionen. Eine fehlerhafte Installation kann zu einem vorzeitigen Ausfall führen.

Herstellungsprozess

Oberflächenvorbereitung:

Vor dem Auftragen der Beschichtung muss die Oberfläche des Stahlbandes gründlich gereinigt werden, um Öl, Schmutz oder Zunder zu entfernen. Dies erfolgt typischerweise durch ein Säurebad (Beizen), gefolgt von einer Spülung und anschließend einer chemischen Behandlung zur Verbesserung der Beschichtungshaftung.

Galvalume-Beschichtung:

Das saubere Stahlband wird dann durch ein Bad aus geschmolzenem Galvalume geführt. Dieser Vorgang wird als Feuerverzinkung bezeichnet. Das Stahlband durchläuft das Schmelzbad und verlässt es auf der anderen Seite, wo überschüssige Beschichtung durch Luftmesser oder mechanisches Abwischen entfernt wird.

Abkühlung und Erstarrung:

Nachdem die überschüssige Beschichtung entfernt wurde, wird das beschichtete Stahlband abgekühlt, sodass sich die Galvalume-Beschichtung verfestigen und mit der Stahloberfläche verbinden kann.

Oberflächenbehandlung:

Der beschichtete Stahl kann zusätzlichen Oberflächenbehandlungen wie Ölen oder Passivieren unterzogen werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen oder die Lackhaftung zu verbessern. Diese Behandlungen können auch dazu beitragen, mögliche Lagerflecken oder Fingerabdrücke während der Handhabung und des Transports zu verhindern.

Rückstoß:

Sobald die Inspektion und alle zusätzlichen Behandlungen abgeschlossen sind, wird die Galvalume-Stahlspule wieder aufgewickelt. Dabei wird das Stahlband auf eine große Spule oder einen Dorn gewickelt, um ein Coil mit der gewünschten Größe und dem gewünschten Gewicht für den Versand und die Weiterverarbeitung zu erzeugen.

Standards und Spezifikationen

A. Überblick über internationale Standards für Galvalume-Stahlspulen

Galvalume-Stahlspulen unterliegen verschiedenen internationalen Normen, die die Eigenschaften und Qualitätsanforderungen für beschichtete Stahlprodukte festlegen. ASTM A792 ist ein wichtiger Standard der American Society for Testing and Materials, der die Spezifikationen für mit 55 % Al-Zn-Legierung beschichtete Stahlbleche festlegt. Die vom Europäischen Komitee für Normung erstellte Norm EN 10346 enthält auch detaillierte Anforderungen an kontinuierlich feuerbeschichtete Stahlflachprodukte.

B. Besonderheiten des Beschichtungsgewichts und der Beschichtungsdicke

Das Beschichtungsgewicht von Galvalume-Stahlspulen ist in den Normen genau definiert, um Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Zum Beispiel:

Prüf- und Zertifizierungsprozesse

Um sicherzustellen, dass die Galvalume-Stahlspule den erforderlichen Standards entspricht, wird sie strengen Tests unterzogen, die Folgendes umfassen:

• Adhärenztests: Zur Beurteilung der Haftung der Beschichtung auf dem Stahluntergrund.
• Korrosionsbeständigkeitstests: Zum Beispiel Salzsprühtests zur Messung der Oxidationsbeständigkeit des Materials.
• Zugversuche: Zur Bestimmung der mechanischen Festigkeit des Stahls.

Anwendungen von Galvalume-Stahlspulen

Gebäude und Konstruktion:

   – Dachmaterialien: Galvalume-Stahl wird aufgrund seiner Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit häufig für Wohn-, Gewerbe- und Industriedächer verwendet.

   – Wandverkleidung: Als äußere Schutzschicht an Gebäuden bietet sie eine Kombination aus Festigkeit und Ästhetik.

   – Strukturelle Abschnitte: Aufgrund seiner Festigkeit und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse wird es für Rahmen- und Stützkonstruktionen verwendet.

   – Dachrinnen und Fallrohre: Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit eignet es sich für Regenwassersammelsysteme.

Landwirtschaftliche Geräte:

   – Getreidebehälter und Silos: Die Schutzbeschichtung auf Galvalume-Stahl ist vorteilhaft für die Lagerung von Getreide und anderen landwirtschaftlichen Produkten, da sie Korrosion durch natürliche Elemente widersteht.

   – Scheunen und Tierheime: Diese Strukturen profitieren von der Verwendung haltbarer, langlebiger Materialien wie Galvalume-Stahl.

Vergleich mit verzinktem Stahl

A. Materialeigenschaften

Galvalume-Stahlspulen und verzinkter Stahl sind beides beschichtete Stahlprodukte, die für ihre Haltbarkeit und ihren Korrosionsschutz bekannt sind. Galvalume ist mit einer Legierung aus Zink, Aluminium und Silizium beschichtet, während verzinkter Stahl nur mit Zink beschichtet ist. Das Aluminium in Galvalume bietet eine bessere Oberflächenglätte und Wärmereflexion, was zu einer höheren Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu verzinktem Stahl führt.

B. Unterschiede im Korrosionsschutz

Die Schutzschicht auf Galvalume-Spulen besteht aus:

• 55 % Aluminium: Bietet Barriereschutz gegen Korrosion.
• 43.4 % Zink: Bietet galvanischen Schutz für den Stahl.
• 1.6 % Silizium: Verbessert die Haftung und Haltbarkeit der Beschichtung.

Im Vergleich dazu bietet die reine Zinkbeschichtung von verzinktem Stahl in erster Linie einen wirksamen galvanischen Schutz, der jedoch mit der Zeit erodieren kann, was zu potenziellem Rost führen kann.

C. Anwendungskontrast

Galvalume eignet sich optimal für Dach-, Fassaden- und Verkleidungsanwendungen, bei denen ein langanhaltender Schutz entscheidend ist, insbesondere in rauen Umgebungen. Im Gegensatz dazu wird verzinkter Stahl häufig in Innenräumen oder Umgebungen mit weniger korrosiven Elementen verwendet, beispielsweise bei Rahmenkonstruktionen im Bauwesen.

D. Wirtschaftliche und Effizienzüberlegungen

Während die Anschaffungskosten für Galvalume möglicherweise höher sind als für verzinkten Stahl, können seine Langlebigkeit und Haltbarkeit im Laufe der Zeit zu geringeren Wartungs- und Austauschkosten führen. Die reflektierenden Eigenschaften von Galvalume können auch zu Energiekosteneinsparungen führen.

E. Vorteile hinsichtlich Ästhetik und Design

Galvalume-Stahl hat ein ausgeprägtes, glattes, glitzerndes Aussehen, das oft als ästhetischer angesehen wird als die matte Oberfläche von verzinktem Stahl. Dies kann ein wichtiger Designfaktor sein, wenn freiliegender Stahl Teil der architektonischen Überlegungen ist.

Produktspezifikationen und Dicke

Die Dicke der Spule variiert je nach Anwendung und Kundenbedürfnissen. Der übliche Dickenbereich ist unten aufgeführt:

• 0.15 mm bis 1.5 mm für Standardanwendungen
• 1.6 mm bis 2.0 mm für strukturelle Anwendungen

Galvalume-Stahlspulen sind in verschiedenen Qualitäten erhältlich, die auf unterschiedliche Umgebungen und Zwecke zugeschnitten sind, wie folgt:

• Kommerzielle Qualität (CS-Typen A, B oder C): Geeignet für mäßige Umformung.
• Umformstahl (FS-Typ): Entwickelt für anspruchsvollere Umformanwendungen.
• Strukturklassen (33/37/40/50/80): Wird in tragenden Anwendungen verwendet.

Ein weiterer entscheidender Aspekt sind die Beschichtungsgewichte, die üblicherweise als AZ50 bis AZ150 ausgedrückt werden (was jeweils 0.50 bis 1.50 Unzen Beschichtung pro Quadratfuß bedeutet). Dies bezeichnet die Haltbarkeit und Lebensdauer des Materials.

Spulengrößen:

• Breite: reicht von 600 mm (23.6 Zoll) bis 1500 mm (59.1 Zoll)
• Innendurchmesser: Standard bei 508 mm (20 Zoll) oder 610 mm (24 Zoll)
• Außendurchmesser: Typischerweise bis zu 2000 mm (78.7 Zoll)

Andere Namen

Galvalume-Stahlspulen sind je nach Hersteller oder Region unter mehreren anderen Namen bekannt. Einige der alternativen Namen:

Aluzink: Dies ist eine gebräuchliche Bezeichnung für Galvalume-Stahlspulen in Europa und einigen Teilen Asiens. Der Name leitet sich von der Kombination von Aluminium und Zink in der Beschichtung ab.

Zinkalum: Zincalume ist eine eingetragene Marke von BlueScope Steel, einem australischen Unternehmen. Es handelt sich im Wesentlichen um das gleiche Produkt wie Galvalume, mit einer Beschichtungszusammensetzung aus 55 % Aluminium, 43.5 % Zink und 1.5 % Silizium.

Al-Zn-beschichteter Stahl: Dies ist ein allgemeiner Name für Stahlspulen, die mit einer Aluminium-Zink-Legierung beschichtet sind, zu der auch Galvalume gehört.

Mit Aluminium-Zink-Legierung beschichteter Stahl: Dies ist ein weiterer allgemeiner Name für Stahlspulen, die mit einer Aluminium-Zink-Legierung, einschließlich Galvalume, beschichtet sind.

Galval:  Galval ist ein anderer Name für Galvalume-Stahlspulen, insbesondere in einigen Teilen Europas.

Galvalume Plus: Galvalume Plus ist eine Variante der Galvalume-Stahlspule, bei der für zusätzlichen Schutz und eine verbesserte Ästhetik eine zusätzliche klare Acrylbeschichtung über der Galvalume-Beschichtung aufgetragen wird.

Schlussfolgerung

Galvalume-Stahlspulen bieten besondere Vorteile, die für ihre weit verbreitete Verwendung in der Bau- und Fertigungsindustrie entscheidend sind. Seine Legierungsbeschichtung, die überwiegend aus Aluminium, Zink und Silizium besteht, bietet eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und macht es zu einer hervorragenden Wahl für Dach- und Fassadenanwendungen. Darüber hinaus kann die Energieeffizienz, die es Gebäuden verleiht, aufgrund seiner reflektierenden Eigenschaften entscheidend für die Reduzierung der Gesamtenergiekosten sein.