DE1300768B

DE1300768B - Verfahren zum Bilden von korrosionsbestaendigen UEberzuegen auf Gegenstaenden aus Eisen oder Eisenlegierungen

Info

Publication number: DE1300768B
Application number: DE1963B0073520
Authority: DE
Inventors: Frederick William Mumbles Salt
Original assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Current assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Priority date: 1963-09-14
Filing date: 1963-09-14
Publication date: 1969-08-07

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden von korrosionsbeständigen Überzügen auf Gegenständen aus Eisen oder Eisenlegierungen, insbesondere aus Stahl, durch Aufbringen von organischen Verbindungen auf die Oberfläche der Gegenstände.
Zum Korrosionsschutz von Gegenständen aus Eisen, Eisenlegierungen oder auch anderen Metallen ist es gemeinhin bekannt, die Oberfläche mit einer dauerhaften Schutzschicht zu versehen. Solche Beschichtungen können aus Farb- oder Lackanstrichen oder auch aus Kunststoffbeschichtungen bestehen. Weiterhin ist es bekannt, auf die Oberflächen sehr dünne Schichten von Metallsalzen organischer Säuren aufzubringen, die allerdings mit den Metallatomen an der Oberfläche der Gegenstände selbst keine chemische Bindung eingehen. Die Wirksamkeit dieses Korrosionsschutzes ist deshalb begrenzt. Zum vorübergehenden Schutz bei Transport oder Lagerung der Gegenstände ist es auch bekannt, eine dünne Schutzschicht aus Mineralfett und Cumaron-oder Indenharz aufzubringen, die sich mit den entsprechenden Lösungsmitteln leicht wieder entfernen läßt. Außerdem ist es bekannt, auf Metallen eine Schutzschicht aus Ferristearat aufzubringen, um zu verhindern, daß die Oberfläche des Gegenstandes durch Öl benetzt werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Korrosionsschutzschicht für Gegenstände der obengenannten Art zu schaffen, die möglichst festhaftet und auch bei nach der Beschichtung erfolgender Verformung nicht zerstört wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß auf den Oberflächen von Gegenständen aus Eisen und Eisenlegierungen festhaftende korrosionsbeständige Überzüge dadurch gebildet werden können, daß die Oberflächen mit Chemikalien behandelt werden, die organische Verbindungen an den Oberflächen der zu schützenden Gegenstände bilden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Bilden von korrosionsbeständigen Überzügen auf Gegenständen aus Eisen oder Eisenlegierungen, insbesondere aus Stahl, durch Aufbringen von organischen Verbindungen auf die Oberflächen der Gegenstände, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zu schützenden Flächen der Gegenstände bei erhöhter Temperatur mit Phthalimid behandelt werden.
Die Überzüge können auf Eisen und den verschiedenartigsten Eisenlegierungen gebildet werden. Sie eignen sich jedoch insbesondere für Stähle mit geringem Kohlenstoffgehalt. Die beim Aufbringen der Überzüge einzuhaltenden Bedingungen hängen weitgehend von der Art der Überzüge ab. Im allgemeinen können die Überzüge durch direkte Reaktion des Stahls mit der dampfförmig oder flüssig vorliegenden organischen Verbindung hergestellt werden, wobei die Reaktionstemperatur über dem Schmelzpunkt der Verbindung liegt, wenn diese in der flüssigen Phase angewendet werden soll, und über dem Sublimationspunkt oder Siedepunkt der Verbindung, wenn diese in der Dampfphase zur Verwendung kommen soll. Je höher die Temperatur ist, desto schneller wird sich die metallorganische Eisenverbindung, aus der der Überzug besteht, bilden, jedoch darf die Temperatur nicht so hoch sein, daß eine Verflüchtigung der metallorganischen Eisenverbindung stattfindet. In den meisten Fällen werden die Überzüge durch direkte Reaktion zwischen dem Stahl und einer dem gewünschten Überzug entsprechenden organischen Verbindung gebildet werden können. In anderen Fällen dagegen wird der Überzug durch Reaktion des Stahls mit Verbindungen gebildet, aus denen sich nicht direkt der Überzug ableiten läßt.
Die Konstitution der durch diese Reaktion gebildeten Verbindung ist noch nicht völlig bekannt, jedoch wird angenommen, daß sie vier Phthalimidhälften je Eisenatom enthält. Diese Überzüge haften sehr fest auf den Oberflächen des Stahls und sind außerordentlich widerstandsfähig gegen Abrieb, Korrosion und hohe Temperaturen. Stahlbleche, die mit einem solchen Überzug versehen sind, können in erheblichem Maße verformt werden, ohne daß der Überzug sich ablösen würde oder bei der Verformung sichtbare Beschädigungen erleidet. Die Herstellung dieses Überzuges erfolgt zweckmäßig derart, daß die zu überziehende Stahloberfläche bei einem Druck von 1,25 bis 2,0 at und einer Temperatur zwischen 300 und 500°C einer Atmosphäre von Phthalimiddampf ausgesetzt wird. Bei einem Druck von weniger als 1,25 at neigt der Überzug zur Porosität und kann unreagiertes Phthalimid enthalten, während bei einem Druck von mehr als 2 at die Gefahr besteht, daß sich auf dem Überzug Blasen bilden. Unterhalb 300° C wird die zur wirtschaftlichen Durchführung des Verfahrens erwünschte Reaktionsgeschwindigkeit nicht erreicht, und bei Temperaturen über 500° C besteht die Gefahr, daß der Überzug verdampft.
Es hat sich gezeigt, daß Phthalimiddämpfe nicht mit Aluminium reagieren, und aus diesem Grund eignet sich besonders dieses Metall zur Herstellung der Gefäße, in denen die Behandlung des Stahls stattfindet. Weiterhin wird diese Erkenntnis erfindungsgemäß dazu verwendet, die Schnittkanten von beiderseits mit Aluminium beschichteten Blechen mit einem Schutzüberzug durch Reaktion des Eisens mit Phthalimid zu versehen, ohne daß der Aluminiumüberzug der Bleche in irgendeiner Weise beeinflußt würde.
Im folgenden ist das Verfahren gemäß der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Beispiel 1 In einem gegen die Atmosphäre abgeschlossenen Gefäß wurde ein Stück weichen Stahlblechs auf 300° C erhitzt. Vor dem Erhitzen war die im Gefäß befindliche Luft durch Stickstoff ersetzt worden, um eine Oxydation des Blechs zu verhindern. Danach wurde der Stickstoff durch Phthalimiddampf ersetzt. Auf der Oberfläche des Blechs bildete sich innerhalb weniger Sekunden ein Überzug von dunkelblauer Farbe und einer Stärke von ungefähr 0,0025 mm.
Der Überzug haftete fest auf der Oberfläche des Stahls und verhinderte die Rostbildung, während die Probe für eine Zeit von 2 Tagen einer feuchtwarmen Atmosphäre von Schwefeldioxyd bei einer Temperatur von 45° C ausgesetzt wurde.
Beispiel 2 In ein zylindrisches Aluminiumgefäß mit einem Fassungsvermögen von 3,51 wurde ein 6 X 3 cm großer Abschnitt eines Weichstahlblechs und 14g Phthalimid eingebracht. Das Gefäß wurde mit einer Vakuumpumpe verbunden und evakuiert, dann wurde das Gefäß mit seinem Inhalt in einem Ofen auf 400°C erhitzt. Die Menge des in das Gefäß eingebrachten Phthalimids war so bemessen, daß bei dieser Temperatur der Phthalimid-Dampfdruck im Gefäß 1,5 at betrug. Nach 3 Minuten wurde das Gefäß aus dem Ofen entfernt, abgekühlt und geöffnet. Die Stahlblechprobe wies einen schwarzen Überzug des Reaktionsprodukts auf, dessen Stärke etwa 0,005 mm betrug. Die mit dem Überzug versehene Probe konnte sehr starken Verformungen unterworfen werden, ohne daß hierbei ein Ablösen oder eine Beschädigung des Überzuges beobachtet wurde. Die Probe wurde während einer Zeit von 2 Tagen einer 45° C warmen feuchten Atmosphäre von Schwefeldioxyd ausgesetzt und zeigte hierbei keinerlei Rostbildung.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Bilden von korrosionsbeständigen Überzügen auf Gegenständen aus Eisen oder Eisenlegierungen, insbesondere aus Stahl, durch Aufbringen von organischen Verbindungen auf die Oberflächen der Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß die zu schützenden Flächen der Gegenstände bei erhöhter Temperatur mit Phthalimid behandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug in einer Stärke von 0,0025 bis 0,05 mm aufgebracht wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug bei einer Temperatur aufgebracht wird, die oberhalb des Schmelzpunktes der organischen Verbindungen und unterhalb der Verdampfungstemperatur und der Zersetzungstemperatur der Reaktionsprodukte liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände einer Atmosphäre aus Phthalimiddampf bei einem Druck zwischen 1,5 und 2,0 at und einer Temperatur zwischen 300 und 500° C ausgesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände mit einer vorbemessenen Menge von Phthalimid in ein Gefäß gebracht werden, das verschlossen und evakuiert wird und dessen Inhalt dann auf eine Temperatur zwischen 300 und 500° C erhitzt wird, wobei die vorbemessene Menge von Phthalimid so gewählt ist, daß sich bei der genannten Temperatur ein Phthalimid-Dampfdruck zwischen 1,25 und 2,0 at ausbildet.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug auf die Schnittkanten eines auf seinen beiden Flächen mit einem Aluminiumüberzug versehenen Blechs aufgebracht wird.