Verfahren zum ][[erstellen von Gegenständen ans Stahl oder Gusseisen, die auch in Seewasser und feuelitem Erdreich geringe, Neigung zum Rosten besitzen. Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus Stahl oder Gusseisen, die auch in See wasser und feuchtem Erdreich geringe Nei gung zum Rosten besitzen.
Gemäss diesem Verfahren werden dem Stahl oder Gusseisen solche Elemente zugesetzt, deren elektro lytisches Potential negativ gegen das kon stante Oxydationspotential des Korrosions mittels, aber positiv gegen das elektrolytische Potential des Ausgangsstoffes ist, zum Bei spiel Kupfer, Arsen, Antimon, Zinn, so dass sie beim Korrosionsvorgang durch ionogene Lösung und darauf folgende Fällung die Bildung einer schützenden Ferrohydroxyd- schiebt bewirken, Aus dem Hauptpatent ist ersichtlich, dass dem Stahl oder Gusseisen ausserdem auch solche Metalle zugesetzt werden können,
deren Oxydationsprodukte zähklebrige, gel- artige Konsistenz aufweisen und unter Wasser ei-härten, zum Beispiel Magnesium, Aluminium und Nickel.
Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende weitere Ausbildung des Verfahrens gemäss dem Patentanspruch des Hauptpatentes besteht nun darin, dass der Gegenstand zur Bildung der Ferrohydroxyd- schiebt durch einen elektrischen Leiter mit einem edleren Metall verbunden wird und dass beide Teile in ein korrodierendes Mittel eingetaucht werden. Die Abmessungen des Körpers aus edlerem Metall werden dabei zweckmässig so gewählt, dass beim Eintauchen in das Korrosionsmittel ein Strom von<B>0,5</B> bis 1,0 > < 10-4 Amp/ern' fliesst.
Die stark verringerte Rostneigung der ii ach dem im Hauptpatent beschriebenen Verfahren hergestellten Gegenstände beruht auf einer während des Korrosionsvorganges eintretenden Bildung von Schutzschieliten mit einer günstigen wasserabsperreriden Wir- kung. Der nach Anreicherung der Korrosions produkte auf der Oberfläche durch Alterung zur Erhärtung und damit zur Schutzwirkung führende Vorgang beginnt im allgemeinen nach etwa<B>1</B> bis 11/2 Monaten Korrosions dauer wirksam zu werden. Nach dieser Zeit erst tritt ein merklicher Rückgang des Kor- rosionsgrades ein.
Versuche des Erfinders haben nun ergeben, dass durch die vorliegende weitere Ausbildung des Verfahrens die zur Bildung der erwähnten Deckschichten er forderliche Zeit abgekürzt und damit von vornherein der Eisenverlust wesentlich ein geschränkt werden kann.
Im folgenden wird ein Beispiel der Er findung erläutert. Verbindet man einen Ge genstand aus Stahl enthaltend: 0,25 % Kup- fer, 0,18 % Aluminium, der in einem kor- rodierenden Mittel, zum Beispiel einer neu tralen Salzlösung, eintaucht mit einem in dieselbe Lösung tauchenden Körper aus ei nem edleren Metall, zum Beispiel Kupfer, durch einen ausserhalb der Lösung geführten metallischen Leiter, so findet infolge des Bestrebens der in die Lösung übertretenden zweiwertigen Eisenionen,
sich mit den Was serstoffionen los Korrosionsmittels ins Gleich gewicht zu setzen, einerseits die Entladung von Wasserstoffionen am edleren Metall statt, andererseits führt der im Korrosionsmittel gelöste Sauerstoff unter Wasserbildung zu einer Depolarisation des edleren Metalles. Der durch den Ablauf dieses Vorganges auf recht erhaltene Sauerstoff-Polarisationsstrom fliesst durch den äussern Schliessungsdraht vom edleren Metall zum Eisen und bedingt durch anodische Polarisation erhöhtes in Lösunggehen des Stahls und seiner Legie rungsbestandteile.
Das in der durch Korro.sion zerstörten Menge Eisen enthaltene Kupfer geht unter Oxydation zu Kupferionen vor übergehend in Lösung, wird aber durch die Gegenwart metallischen Eisens sofort auf die Oberfläche des Stahls als zusammen hängender Überzug metallischen Kupfers rückgefällt. Der Kupferüberzug ist einer schwachen galvanischen Verkupferung vor- gleichbar; er weist wie sie Poren und Un- dichtigkeiten auf.
Durch den Sauerstoff-Polarisationsstroin tritt eine starke Verarmung des Korrosions mittels an Sauerstoff ein mit der Wirkung, dass die durch die anodische Polarisation verstärkt auftretenden zweiwertigen Eisen ionen nicht genügend Sauerstoff zur voll ständigen Oxydation zu braunem Rost vor finden. Statt seiner tritt grüner Ferro-Ferrit auf, der gelartig, zäh und fest auf der Ober fläche haftet.
Der zu einer Erhärtung<B>füh-</B> rende Alterungsprozess dieses aus Ferro-Fer- rit bestehenden Gels führt zu einer Abdich tung der in der Kupferhaut bestehenden Poren, die aber unvollkommen ist, da der durch DiffLision von der Oberfläche des Kor rosionsmittels her nachgelieferte Sauerstoff allmählich die erhärtende Ferro-Ferritschicht durch Oxydation zerstört.
Die Anwesenheit solcher Elemente im Stahl, deren Ionen in ihrer höchsten Wertigkeitsstufe während des Korrosionsvorganges in Lösung übertreten und die zur Bildung von Hydroxyden gel- artigerKonsistenz befähigt sind, machen die zerstörende Wirkung des Sauerstoffes un schädlich. Solche Metalle sind vorzugsweise Silizium, Nickel und Zinn.
Die Bildung der Deckschichten auf der Oberfläche eines Stahls von der angegebenen Zusammensetzung verläuft dabei folgender massen<B>:</B> <B>1.</B> Verstärktes in Lösunggehen von Eisen und der in ihm enthaltenen Legierungs bestandteile; 2. Rückfällung des Kupfers als zusammen hängender Überzug, <B>3.</B> Anreicherung der voluminösen, zähen Hydroxyde des zweiwertigen Eisens und des Aluminiums; 4. Absperrung der Stahloberfläche mit beginnender Alterung der Hydroxyde.
Die Hydroxyde werden kurz nach ihrer Anreicherung plastisch, erhärten unter An passen an alle Unebenheiten der Oberfläche und sperren dem Korrosionsmittel völlig den Zutritt zu der Stahloberfläche. Die Deckschichten, das heisst Kupfer als zusammenhängender metallischer Überzug und das aus Ferro-Ferrit und Aluminium- Hydroxyd bestehende Gemenge sind durch analytische Methoden nachgewiesen und iso liert erhalten worden. Durch das Vorhanden sein noch anderer Legierungsbestandteile, wie zum Beispiel Chrom, Wolfram, Titan usw. werden die Verhältnisse nicht wesent lich geändert.
Ein wesentlicher, sich gleichfalls in einer Herabsetzung des Eisenverlustes auswir kender Vorteil der beschriebenen anodischen Polarisation besteht ferner darin, dass die Ausbildung der Deckschichten schon in sehr kurzer Zeit<B>-</B> etwa 24 Stunden<B>-</B> soweit erfolgt ist, dass merkliche Schutzwirkung eintritt, während ohne vorherige Polarisation rostender Stahl unter erheblichem Eisenver lust einen Rückgang des Korrosionsgrades erst nach<B>1</B> bis 11/2 Monaten erkennen lässt.
Die in dem kurzgeschlossenen Element: Stahl, Korrosionsmittel, edleres Metall auf tretende Stromstärke ist durch Wahl ig neter Abmessungen des als Kathode dien ii <B>-</B> den Metalles zweckmässig so einzustellen, dass ein Strom von<B>0,5</B> bis le <B>0</B> > < 10-4 Amp/cm' fliesst. Aufprägen einer elektromotorischen Kraft, deren Höhe unterhalb der Zersetzungs spannung des Korrosionsmittels gehalten werden müsste, ist natürlich möglich, aber nicht empfehlenswert.
Abgesehen davon, dass sie den Prozess der Deckschichtenbildung nicht fördert, erfordert ihre Anwendung um ständliche Apparaturen und Kosten.
Aus den in der beiliegenden Abbildung in graphischer Darstellung wiedergegebenen Versuchsergebnissen des Korrosionsverlaufes eines Kupfer-Aluminium-Stahls mit Ge- halten von 0,33 % C, 0,02 % Si, 0,39 % Mn, 0,037 0/, P, 0,0510/. S,
0,25 % Cu, 0,18 % <B>Al</B> in künstlichem Seewasser ohne voran gegangene Polarisation (gestrichelte Linie.) und nach Polarisation (volle Linie) ist die durch das Verfahren bedingte erhöhte Schutz wirkung der Deckschichten ersichtlich. Auf der Abszisse ist die Korrosionsdauer in Tagen und auf der Ordinate die Gewichtsabnahme in rng/crn' angegeben.
Während der unpola- risierte Stahl bis zur Ausbildung der Deck schichten<B>1</B> bis<B>1</B>1/2 Monate bei einem Ge wichtsverlust von<B>0,182</B> g/cm' benötigt, er reicht sein Betrag nach vorhergehender Po larisation bei gleich langer Dauer des Ver suches nur<B>0,07</B> g/cm2. Das Verhältnis des Korrosionsgrades beider Stähle ist<B>1 :
0,38</B> (Stahl ohne vorhergegangene Polarisation # <B>1</B> gesetzt), das heisst der aluminiumhal tige gekupferte Stahl hat einen um fast 75 % geringeren Eiseriverlust erlitten.
Die Anwendung des neuen Verfahrens gewährleistet also eine starke Zurückdrän- gung der Korrosion des an und tür sich schon stark verringerte Neigung zum Rosten zei genden Kupf.er-Aluminium-Stahls.