Kuumasinkitys tai kuumagalvanointi on korroosionestomenetelmä, jossa pinnoitettavat kappaleet upotetaan sulaan sinkkiin. Kuumasinkitys on pitkäikäinen pinnoite, jota käytetään laajasti ulkotilaan tuleviin rakenteisiin ja osiin. Yleisesti katulamput ja porraskaiteet ovat kuumasinkittyjä. Pienemmät osat voidaan käsitellä myös ns. linkosinkitys menetelmällä. Vaihtoehtoja kuumasinkitykselle ovat mm. sähkösinkitys, terminen ruiskutus, muut metallipinnoitteet ja korroosionestomaalaus tai maalaus esimerkiksi sinkkipölymaalilla. 

Kuumasinkittyjä esimerkkiosia ja tuotteita

Kuumasinkitystä käytetään pääasiassa korroosionestoon. Pinnoitus on hyvin pitkäikäinen, jopa vuosikymmeniä ilman huoltotarvetta. Kuumasinkitystä käytetään yleisesti katulampuille, porraskaiteille, ruuveille, nauloille, muttereille ja laajasti rakennustarvikkeissa. Esimerkiksi ohutlevyjä kuumasinkitään parantaakseen niiden korroosionkestoa. Ohutlevyille käytetään yleisesti 7 – 40 µm paksuisia pinnoitteita. Kuumasinkittyjä ohutlevyjä käytetään mm. rakennusten katoissa ja ilmastointikanavissa.

Kuumasinkitys menetelmänä

Kuumasinkitystä käytetään mm. teräs- ja valurautatuotteille. Käsiteltävä kappale puhdistetaan esin ruosteesta, valssihilseestä ja muista epäpuhtauksista ennen sinkitystä. Vanhat maalit tai lakat puhdistetaan mekaanisesti ja sitten kappale voidaan puhdistaa peittaamalla.

Puhdistuksen ja huuhtelun jälkeen kappaleet upotetaan juoksutekylpyyn, joka luo kappaleen pintaan ohuen suojakerroksen. Kappaleet sitten upotetaan sulaan sinkkikylpyyn. Sinkkikylpy on noin 460 °C asteista. Yleisesti kuumasinkityksellä saadaan noin 45 – 85 µm paksuinen pinnoitekerros, mutta paksumpiakin voidaan saada aikaan. Pinnoite muodostuu eri sinkkirauta faaseista, joissa raudan pitoisuus on suurimmillaan lähellä alustaa ja vastaavasti aivan pinnoitteen pintaan muodostuu puhdas sinkki kerros.

Kuumasinkityspadan koko rajoittaa pinnoitettavien kappaleiden kokoa. Kappaleen tulee mahtua kokonaan upoksiin tai pinnoitus voidaan myös toteuttaa kääntökastolla joko osittain tai puoliksi. Pienet osat voidaan kaston jälkeen myös lingota, jolloin ylimääräinen sinkki irtoaa ja pinnat jäävät tasaisiksi. 

Tekniset tiedot ja vertailu

Kuumasinkityksen korroosionopeus vaihtelee eri rasitusluokkien mukaan. Sinkin painohäviö vuoden altistuksen jälkeen eri rasitusluokissa (C1 – CX) vaihtelee ≤ 0,7 ja > 180 g/m2 välillä ja paksuushäviö vastaavasti ≤ 0,1 ja > 25 µm välillä. Kuumasinkityksen kerrospaksuus ja mahdolliset muut lisäsuojat tulee valita myös rasitusluokan mukaisesti.

Mikäli tuote joutuu nesteiden kanssa altistukseen, on hyvä huomioida, että nesteissä sinkki on stabiilimpi 6 – 12,5 pH alueella ja sen ulkopuolella korroosio on taas nopeampaa. Myös nesteiden virtaukset ja yli 55 °C lämpöiset vedet nopeuttavat korroosiota.

Kuumasinkityksen vaihtoehtoja ovat mm. sähkösinkitys, terminen ruiskutus, muut metallipinnoitteet ja korroosionestomaalaus tai maalaus esimerkiksi sinkkipölymaalilla. Taulukossa alla on vertailtu kuumasinkityksen ja sen vaihtoehtojen ominaisuuksia. 

  Kuumasinkitys Sähkösinkitys Sinkkipölymaalaus
Korroosionkesto Erinomainen Hyvä Hyvä
Mekaaninen rasitus Hyvä Erinomainen Huono
Pinnanlaatu Tyydyttävä Erinomainen Hyvä
Käyttökohde Ulkotilat Sisätilat Sisä- ja ulkotilat
Kerrospaksuus µm 7 – 85 3 – 25 75 – 150*
Hinta €€

*Maalausjärjestelmän mukainen

Kuumasinkitys suunnittelun ja valmistuksen kannalta

Kuumasinkitykseen menevien kappaleiden suunnittelu on tärkeää, että pinnoitus onnistuu. Materiaali, muoto ja koko tulee soveltua kuumasinkittäväksi. Alla olevassa listassa on ohjeita, vaatimuksia ja rajoitteita suunnitteluun.

  • Kuumasinkitys on upotus, jolloin tulee ottaa huomioon myös kappaleen sisäpinnat, hankalat muodot ja aukotus. Suljettuja tiloja ei saa olla (räjähdysvaara).
  • Kuumasinkitykseen menevät kappaleet tulee olla puhtaita. Mekaaninen puhdistus, alkalinen rasvanpoisto ja peittaus on yleisesti käytettyjä esikäsittelyjä. 
  • Kuumasinkitykseen menevissä kappaleissa on tarkastettava myös hitsit, ettei niissä oli reikiä, joista voisi tulla happopesäkkeitä. Hitsaus tehdään ennen sinkitystä ja hitsauskuona on poistettava huolella, muuten se voi aiheuttaa virheitä kuumasinkityksessä. Suositeltavia hitsausmenetelmiä ovat kuonattomat hitsaukset kuten MIG-hitsaus.
  • Terävät kulmat on hyvä hioa, jotta sinkkikerros ei jää liian ohueksi hauraaseen kulmaan.
  • Tuotteen sisäiset jännitykset saattavat laueta sinkityksen aikana, jolloin voi ilmetä muodonmuutoksia. Jäännösjännitykset tulee ottaa huomioon ja lämpökäsittely on suositeltavaa ennen kuumasinkitystä.
  • Valurautojen pinnoilta on hyvä poistaa pii ennen sinkitystä.
  • Valuraudat on hyvä esikäsitellä soveltuvalla menetelmällä kuten raepuhalluksella. 
  • Valuissa on vältettävä syviä onteloita ja teräviä kulmia.
  • Sinkittävien kappaleiden ripustus ja sinkin valuttaminen pois tulee suunnitella, jotta saadaan tasainen pinta. 
  • Materiaalien pinnanlaatu näkyy lopputuloksessa, joten olisi hyvä välttää eri pinnanlaatuja tai materiaaleja tuotteessa. Pinnankarheus vaikuttaa myös sinkityksen kerrospaksuuteen.
  • Kuumasinkityksen kannalta päittäisliitokset ovat parempia kuin limiliitokset.
  • Kierteet tulee suunnitella erikseen. Ulkopuoliset kierteet voidaan jättää alamittaisiksi, jotta sinkityksen jälkeen ne ovat sopivat ja sisäkierteet voidaan tehdä tai avata sinkityksen jälkeen. 
  • Ohuita ja pitkiä kappaleita ei suositella kuumasinkittäväksi, koska lämpötilan muutos voi aiheuttaa muodonmuutoksia kuten kieroutumista.
  • Tuotteen osien kokoonpano suoritetaan vasta sinkityksen jälkeen. 
  • Pinnoitteen paksuus voidaan mitata magneettisella mittauksella tai punnitusmenetelmällä.

Kuumasinkityksen tekniset rajoitteet ja toleranssit

Kuumasinkityksen kerrospaksuus määräytyy yleisesti teräksen lajin ja paksuuden mukaisesti. Teräslajeista voidaan kuumasinkitä mm. seostamattomat teräkset, nuorrutusteräkset, kuumamuovatut rakenneputket, hienoraeteräkset, kylmämuovatut rakenneputket, kiinnittimiin tarkoitetut teräkset, betoniteräkset ja suomugrafiittivaluraudat. Rikkipitoisia teräksiä ei yleensä kuumasinkitä. 

Kuumasinkityksessä voi ilmetä myös virheitä, jos esimerkiksi esikäsittely on epäonnistunut. Ilmeneviä virheitä ovat mm. terävät piikit, pinnoittamattomat kohdat, rakkulat, valumat, sinkkituhka, sulametallihauraus ja pinnoitteen huono tartunta. Mikäli kuumasinkityt kappaleet varastoidaan liian tiiviisti, niihin saattaa muodostua valkoruostetta, joka ei huononna korroosionkestävyyttä, mutta on huono tartuntapinta maalaukselle.

Kuumasinkityksen ulkonäkö

Kuumasinkityksen väri vaihtelee sinertävän harmaasta vaaleanharmaaseen ja pinnan kiilto voi vaihdella matasta kiiltävään. Kuumasinkityksen ulkonäköön, tasaisuuteen ja paksuuteen vaikuttaa esikäsittelyn lisäksi pinnan laatu, teräksen koostumus, teräksen aikaisemmat käsittelyt ja pinnoitteen jäähtymisnopeus. Kuumasinkityn pinnan ulkonäkö voi olla metallin kiiltävä, mattaharmaa, kiteinen, kukkakuvioinen, hieno pintarakenne, tummempi tai karkeampi pintarakenne. Yleisesti kappaleen pinnankarheus jää näkyviin kuumasinkityksen jälkeen. Kuumasinkitty pinta myös patinoituu vuosien saatossa ja pinnasta voi tulla tummanharmaa ja matta. 

Kuumasinkitty pinta voidaan tarvittaessa paikallisesti huoltaa tai korjata sinkkipölymaalilla tai sinkin termisellä ruiskutuksella eli ruiskusinkityksellä. Mikäli alue on suuri, kappale kannattaa kuumasinkitä uudestaan.

Kuumasinkityksen jatkokehitelmien mahdollisuudet ja rajoitteet

Kuumasinkitys on vanha, mutta vielä laajasti käytetty pinnoitusmenetelmä. Kuumasinkitys toteutetaan yleisesti kappaleittain tai jatkuvatoimisena kuumasinkityksenä. Jatkuvatoimista käytetään mm. ohutlevyjen pinnoitukseen. Korroosionkestävyyttä on pyritty parantamaan mm. kaksoissuojajärjestelmillä kuten Duplex, jossa kuumasinkitty kappale vielä maalataan korroosionestomaalilla. 

Kuumasinkityskylpyjä on kehitelty eri ainesosia hyödyntäen. Erilaisia kylpyjä ovat mm. sinkki-, sinkki-rautaseos-, sinkki-alumiiniseos-, alumiini-piiseos- ja sinkki-magnesiumseoskylvyt.

Jatkokäsittelyt ja menetelmät

Yleisesti kuumasinkittyjä kappaleita ei jatkokäsitellä, mutta niille voidaan tehdä väliaikainen suojaus kemiallisella passivoinnilla, suojaöljyllä, orgaanisella passivoinnilla ja fosfatoinnilla. Kuumasinkitty kappale voidaan myös mm. maalata tai jauhemaalata. 

Kuumasinkityksen kestävyys tai soveltuvuus eri olosuhteissa ja ympäristöissä

Kuumasinkitys on pitkäikäinen pinnoite, joka voi kestää vuosikymmeniä. Kuumasinkityksen kerrospaksuus on suhteessa korroosionkestävyyteen. Kuumasinkitys suojaa korroosiolta noin -40 °C asteesta 200 °C asteeseen asti, mutta yli 70 °C sinkki muuttuu jalommaksi kuin teräs ja silloin voi ilmentyä pistesyöpymistä. Kylmissä olosuhteissa kuitenkin sinkitys haurastuu ja kuumissa, yli 200 °C asteissa, pinnoite alkaa kärsimään.

Piirrosmerkinnät ja määrittelyt

Pinnoitettavien osien väliaikainen merkintä voidaan tehdä vesiohenteisilla maaleilla. Pysyvän merkinnän saa tuotteeseen esimerkiksi stanssaamalla.

Tilatessa kuumasinkitystä on hyvä toimittaa tiedot kappaleesta ja vaatimuksista tai standardista. Kappaleen tietoja ovat mm. kappalemäärä, kappaleen materiaali, muoto, mitat ja toleranssit, erän numero, pinnoitettavan kappaleen tila kuten lämpökäsittely ja kovuus, vaadittu kerrospaksuus, lisäkokeet sekä jälkikäsittely.

Esimerkki merkinnöistä

Yleisesti kuumasinkityksen merkitsemisessä riittää useimmille kuumasinkitty teksti, mutta myös lyhenteitä käytetään. Esimerkiksi ruuveissa voi olla kuumasinkitykseen viittaavia merkintöjä kuten ZnK sekä saatetaan viitata myös standardiin ja esimerkiksi Z100 – Z600 viitataan sinkkikerroksen massaan. Z100 merkintätyyliä käytetään erityisesti levytuotteissa.